王伯燕

國外烤箱研究現狀

1905年，美國GE公司設計出了世界第一臺電烤箱，其他企業(yè)開始爭相效仿，力爭研究具有不同特色的電烤箱產品。就當前而言，研究烤箱腔體內部溫度均勻性控制的方法主要有兩種，一是試驗測試，二是數值模擬。對于試驗測試法，需要投入大量的資金來制造測試樣品，而且研究周期長；對于數值模擬法，經濟成本較低，研究周期短，還能對不同環(huán)境下電烤箱的工況進行準確的模擬分析，因此在電烤箱腔體溫度均勻性研究中得到廣泛的應用。

Emine等人基于數值模擬方法，研究測定了輻射壁式烤爐烤制的裹粉雞塊和非裹粉雞塊的品質特性，通過與常規(guī)烤爐烤制和深脂烤爐烤制的樣品進行對比分析，分析結果表明輻射式壁爐能有效降低雞塊的脂肪含量。Isik等人研究了電烤箱表面的熱輻射特性。試驗對高反射率（涂黑）、低發(fā)射率和混合發(fā)射率三種不同表明發(fā)射組合進行了研究和分析，比較了三種不同模型烤箱的能耗和烘烤時間。試驗結果表明，混合發(fā)射率模型有最高的熱輻射量和最小的熱損失。Uro？等人在研究過程中建立了包含熱對流和熱輻射的三維數值模型，提出了改善強制對流電烤箱烘焙性能的方案，借助烘焙食物的褐變程度與烤箱腔體溫度均勻性之間的對應關系進行分析比較，發(fā)現烤箱腔體內溫度與食物的褐變呈線性相關。Seo等人在研究中發(fā)現以往的研究雖然已經建立了分析面包烘烤過程的CFD模型，但在評價面包褐變的分析方面存在不足。Ramirez等人提出了一種新的電烤箱傳熱傳質模型，并對其內部負載進行了分析。同時還建立了一個估算熱負載水份蒸發(fā)速率的計算公式，將其集成到模型中，讓傳熱和傳質現象互相關聯。對不同烘焙方法進行了仿真和試驗，給出了能量和功率隨時間的分布關系。IsIeroglu等人使用COMSOL Multiphysics軟件模擬了蒸汽輔助混合爐烹飪過程中的傳熱傳質過程。對蒸汽輔助混合爐的溫度和水份分布進行了位置和時間關系的預測，并與試驗結果進行了比較，預測結果與試驗結果比較驗證得出，模型可用于預測蒸汽輔助混合爐的蒸煮時間。Kokoli等人介紹了一種時變三維計算流體動力學模型，該模型可以對強制對流烤箱的烘烤性能和褐變等級進行數值預測。模擬了風扇和加熱元件同時工作時烤箱腔體內熱空氣的流動和傳熱。通過分析發(fā)現，在模型中加入水份的蒸發(fā)是必要的，通過對溫度的試驗測量和酥餅烘烤試驗，驗證了數值模型的正確性。Ciarmiello等人介紹了一種新型的那不勒斯披薩烤爐的熱環(huán)境數值研究。建立了一個基于有限體積法的三維數值模型來模擬非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)工況。模擬烤箱的熱輻射和熱對流的邊界效應，同時考慮了內壁的熱輻射效應，結果表明電烤箱考出的披薩餅品質較好。

國內烤箱研究現狀

與國外相比，國內針對烤箱的研究起步較晚，研究也比國外少。莊江婷等人選擇工業(yè)煙草烘箱，開展了相關的數值模擬，對烘箱內存在的壓力場以及對應的速度場進行分析，制定了有效的改善方法，實現對烘箱內煙草干燥均勻度的提升。劉暢等人基于偏微分方程對多樣化形狀烤箱應用過程中面包形狀的選擇進行了深入分析和研究，希望可以獲取能避免烤糊現象的最優(yōu)面包形狀。姚靖等人借助MATLAB軟件對電烤箱內部溫度存在溫度場的計算結果進行求解，對正在加熱過程中的食物熱分布狀況進行了分析和比對，得出結論，圓形容器的面包形狀能夠更大化避免烤糊的發(fā)生。張藍心等人基于差異化的運行模式出發(fā)，研究和論述了電烤箱腔體內溫度場變化的情況，對烤箱內部蓋板進行了結構調整，對風扇轉速進行了合理的設置，實現了烤箱內部溫度場均勻性的提升。王璟等人對烤箱腔體內不同環(huán)境下的傳熱機理進行了深入研究和分析，借助熱量交換的計算，明確了有效的換熱方式。李海運基于烤箱內部空氣流動和熱分布情況進行研究和試驗，通過CFD數值模擬分析對烤箱內部結構進行調整和改進，有效地改善了烤箱內部溫度均勻性。

結語

就當前研究成果進行分析可知，國內針對烤箱改進開展的研究，大都側重于加熱管功率的提升、風扇轉速的加快或是對排氣口位置的優(yōu)化等，對影響烤箱內部溫度均勻性的研究較少。雖然現在烤箱研發(fā)不僅研究烤箱墻體內溫度均勻性，還會考慮食物烘焙效果，但如何將烤箱腔體內溫度分布與烘焙效果同步用于烤箱溫度均勻性提升和優(yōu)化仍然需要持續(xù)地研究與探索?？鞠鋬炔繙囟确植嫉难芯窟€應考慮溫度控制過程，充分地利用PID控溫、神經網絡等先進的控溫技術提升烤箱控溫效果及內部溫度均勻性。目前烘焙褐變效果可以通過數字化的測試手段實現，但是食物口感主要靠測試人員的主觀評價，數字化及重復性高的測試手段也是一個重要的研究課題。