从石器时代到电烤箱：人类烹饪技术的演变与进步

人类大约在一百万年前开始使用火。在那个落后的狩猎采集时代，我们的祖先只能用枯枝枯叶来生火，直接烘烤简单的食材。石器时代，人们开始用石头制作炊具。石头具有良好的保温性能，所以即使到了现代，人们仍然用石板来烤面食。

木炭烧烤

如果说直接用柴火烘烤食物是一种简单粗暴的方法，那么用窑炉来烘烤食物就充满了技术含量。这个由粘土制成的封闭空间可以收集大量的柴火传递的热能。炉壁将有效地将热量传递给食物，使其具有外脆里嫩的口感。窑炉的出现也将面包制作技术从埃及推广到了世界。

窑炉烘烤

19世纪电烤箱的出现，终于将人们从效率低下的燃木烘焙方式中解放出来，让食品加工业走上了快车道。当然，这一切都要归功于法拉第、特斯拉等科学家对电能的贡献。这种一通电就可以使用的烤箱，足以颠覆古埃及人的认知。他们没想到烘焙原料会变得如此简单和快捷。

烤箱

纵观历史，人们对食品的烘烤主要经历了三个阶段的变革，即裸炭烘烤、窑炉和电烤箱。虽然电烤箱在便利性、可控性、节能环保等方面已经远远超越前两者，但炭烤炉和窑炉面包在今天仍然很受欢迎。其原因包括工艺、宣传噱头以及美食家所说的“人间烟花”。

无论如何，毫无疑问，电烤箱已经成为主流烘焙设备。虽然烤箱的设计越来越人性化、智能化，但遗憾的是，很多人并不真正了解它。所谓了解烤箱的气质，并不是测量温差那么简单。从接通电源的那一刻到美味的食物出炉，涉及到的原理涉及到电学、热力学、材料学、化学等。不过，这些理论知识并不枯燥，甚至还很有趣，因为它们与我们的日常生活密切相关。下面，我将用简单易懂的方式为大家讲解电烤箱的工作原理、传热、温度分布、承重设备以及应用实例。请携带自己的笔记本电脑并坐在前排长凳上。

工作原理

剥掉那些“智能”、“互联网”等华丽的外衣，电烤箱的骨架只是一个铁皮盒子，里面有几根加热管。与燃烧木材不同，它的任务是将电能转化为热能。加热管是完成这一使命的核心部件。它利用的原理是电流的热效应。产生的热量与通过导体的电流和电阻的平方成正比。即电流越大，加热功率越高。

电烤箱结构

了解了以上知识点后，你就会明白为什么有的烤箱的额定电压是220V，有的是380V，而烤箱使用的电流也分为10A和16A。提高电压或电流的目的很明显，就是增加烤箱单位时间的功率输出，提高烘烤效率。这种改进在较大的烤箱中尤其明显。

现代电烤箱中，加热管主要由石英和不锈钢制成。石英管加热效率快，成本低，但缺点是不够坚固耐用；不锈钢管一般填充氧化镁粉末，在导热性和耐用性方面表现非常好，但成本稍高。早期，由于成本原因，很多低端烤箱都采用石英加热管，但现在不锈钢管已经逐渐取代了石英管。

当加热管通电时，中间的温度往往会比两端的温度上升得快。因此，将多个加热管设计为从左到右平行的结构，很容易导致食物受热不均匀。如果采用单根M型加热管，可以很大程度上改善这个问题。

M型加热管

当烤箱第一次预热时，加热管会变成红色，因为它正在全功率运行。但当温度达到设定值时，加热管会间歇性通电，因此不会再出现红色状态。但有些采用M型加热管的烤箱，加热管分布比较密集，预热时间隔通电，所以没有发红属于正常现象。

如果说通电的加热管跑得像野马一样快，那么烤箱的温控系统就是这匹野马的缰绳。我们可以想象，一匹野马狂奔的后果将是“所到之处死伤无数”。真正的后果是像黑碳这样的食物。因此，一款优秀的烤箱必须具备稳定、准确的温控系统。那么这个温度控制系统是如何工作的呢？

首先，必须在加热管附近安装感温探头，这样才能准确监测加热管的受热程度。和加热管一样，感应探头也有好有坏。机械温控烤箱和电子温控烤箱的主要区别体现在感应探头上。机械烤箱采用双金属片，而电子烤箱则采用热敏电阻，也就是商家所说的NTC（负温度系数）。后者的灵敏度是前者的数倍。因此，机械控温烤箱毁了很多人的烘焙梦想。或许这才是导致我国烘焙人才流失的罪魁祸首。

NTC热敏电阻

其次，除了配备强大的感应探头外，还有控制加热管电源通断的系统。温度是一个延迟参数，就像测量体温时需要等待5分钟才能读取读数一样。当然，烤箱的感应探头不需要那么长时间，但传统的温度控制系统往往存在一定的延迟和偏差。为了获得更稳定的温度曲线，需要引入PID控制，可以有效解决传感温度时滞的影响。目前这种PID控制基本上只配备在电烤箱上。

PID控制

简单来说，电烤箱完整的工作过程就是当烤箱开始通电时，加热管的温度逐渐升高并超过设定温度。控制系统可以通过感应探头检测到这个信号，并立即切断加热管的电源。 ，防止烤箱内温度继续升高。当断电一段时间，温度下降到一定值时，感应探头就会向控制系统发出信号，让加热管继续通电，如此循环往复。可以得出结论，烤箱内的温度随时间的变化呈波浪曲线，而不是直线。对制造商来说，考验的是如何减小这条曲线的幅值，使其接近一条直线。

传热

在研究烤箱中的温度分布之前，您需要了解传热。其实这些知识我们在初中物理课上就已经学过了。传热的方式主要有三种，即辐射、对流和传导。

辐射是世界上一切事物的起源。我们目前消耗的大部分能源来自太阳能。太阳通过辐射无私地将能量传递给我们。事实上，不仅是阳光，通常发光的物体，如火焰、灯泡、闪电等，也会辐射热量。然而，这种热量与阳光相比太小了，我们感觉不到。辐射的本质是一种电磁波，类似于微波、X射线。

辐射

对流的主要特征体现在“流”字上，流是指流体。什么是液体？它们是可以流动的物体，例如气体和液体。日常生活中最常见的是空气和水。相信聪明的你立刻就会想到，煮食物是利用水的对流换热，而空调是利用空气来传递热量。产生对流需要两个基本条件，一是流体的存在，二是温差。

传导也是一种非常常见的传热方法。我们之所以能在触摸物体时感受到温度，就是传导的结果。固体之间经常发生传导。物体的温度越高，分子的热运动越强，而低温物体的分子运动缓慢。通过充分接触，使分子运动强的带动弱的，或者慢的使快的减速，从而达到平均温度状态。

你能猜出烤箱中发生的上述传热方式吗？答案是三者皆有。

在普通的平炉中，下加热管会不断产生热空气上升，为烤盘（或模具）提供温度。同时，辐射也在发生，烤盘会将热量传导到食物上。这个过程发生。对流、辐射和传导。同样的，上面的加热管也起到同样的作用，只不过热空气只会上升。因此，上加热管通过对流加热食物的效果非常有限。为了解决这个客观缺陷，厂家会刻意改进上部加热管的控制。温度。另外，上部加热管的辐射效果会更明显，因为我们烘烤大多数甜点时都没有在上面盖上盖子。加热管不仅会对食物发出辐射，当炉壁温度升高时，也会对食物产生微弱的辐射作用。

开放式烤箱不能同时烘烤多层的原因很简单。当食物有多层时，加热管依靠加热管垂直上下加热。对流和辐射都无法穿透烤盘和中间厚厚的空气层。因此，除了顶层烤盘的顶部和底烤盘的底部之外，几乎无法受热。这和保温瓶的原理是一样的。虽然很多平炉都有热风循环功能，但遗憾的是它的风扇口没有电热丝，所以只能将烤箱内的热风均匀分散，而无法像真空气一样输出高温热风火炉。

平炉

可以说，风炉的出现就是为了解决开放式烤箱烘烤效率低的问题。纯风炉烤箱的主要传热方式是对流。烤箱背面装有大直径风扇和电热丝，可连续送出高温空气，均匀对流到每一层食物。传热效率非常高。因此，可以减少在空气烤箱中烘烤相同食物所需的温度和时间。不过，风炉烤箱的性能并不完美，因为其强烈的热风会导致食材表面干燥，不适合一些需要湿润口感的甜品。

风炉

此外，还有带有集成平炉的烤箱和蒸汽炉。它们的传热方式相对多样。你必须根据设定的烘焙模式来分析它们。基本原理上面已经说了，这里不再赘述。 。

温度分布

即使有M加热管、NTC感应探头、热风循环等高科技加持，也不可能实现烤箱温度在时间和空间上的绝对均匀分布。时间分布不均的问题已在工作原理部分进行了解释。空间分布不均匀主要体现在水平和垂直方向。

平炉的加热管位于上端和下端。无论是对流还是辐射，食物所能获得的热量与食物到加热管的距离成反比。也就是说，食物距离加热管越近，获得的热量就越高，距离加热管越远，获得的加热程度就越低。这个原理可以解释为什么小烤箱的温度很难控制。例如，在固定的温度和时间下，蛋糕顶部距离加热管10厘米，烤出来的颜色就很好；当你把距离改为6厘米时，也许只是颜色变暗了；但当你把距离缩短到2厘米时，也许顶部就会烧焦。

当你的平炉水平方向存在温度不均匀的情况时，比如整盘饼干的左右两侧颜色明显不同，这个问题当然可以通过中途改变位置来解决。但造成这种现象的原因大多是加热管温度分布不均匀。最好的办法就是更换烤箱。

风炉烤箱靠近风扇一侧的食物也可能会出现颜色变深的问题，因为热空气会随着行进距离的增加而冷却。当然，你要根据具体情况来判断。如果在烘烤某种食物时出现这种偏差，下次烘烤时就需要中途改变方向，使所有食物颜色均匀。

一般来说，大烤箱的温度分布比小烤箱更均匀，风炉烤箱比平炉烤箱更均匀。我建议家庭烘焙至少要有40升以上容量的烤箱，以获得更均衡的温度。当然，还要学会举一反三，掌握烤箱内温度与位置的关系。用烤箱温度计测试各个位置的温差，根据之前烘焙食材的上色情况和菜谱要求进行科学的温度设置。这个看似麻烦的举动，却是“磨刀不砍柴”的最佳做法。

您可以使用温度计来测试烤箱温度，方法如下：如果您的烤箱具有独立的上下火功能，请先将温度计放入烤箱的顶层（如果顶层距离加热管太近，请将温度计移至烤箱顶层）。它向下一层），然后关掉较低的热量。并且单独开火，将温度设定在160-200度之间（这是烘烤最常用的温度范围）。几分钟后，温度计的读数稳定下来。然后查看读数与设定温度之间的差异。这就是生气时的温差。用同样的方法也可以完成同样的事情。这样就测试出下火的温差了。单独测量温差的好处是可以更准确地控制上火和下火的温度。在烘焙戚风蛋糕、泡芙等对温度敏感的甜品时，可以进行针对性的调整，以保证成功率。

测量着火时的温差

测量火温差

如果你的烤箱太旧，没有上下火独立控温功能，或者是纯风烤箱（没有上下加热管），你只能把温度计放在上、中、下层来测量和计算三个温度。然后从设定温度中减去平均值，就是烤箱温差。即使你的烤箱无法独立控制上、下火的温度，仍然有一些技巧可以实现上、下火不同的加热温度。例如，通过改变烤盘的水平，使烤盘一端距离加热管越近，该端的加热温度就越高。另外，还有铺锡纸、底部双烤盘等犀利操作，可以有效实现单面冷却，保证你每次都成功。

盖上锡纸

不过，我还有一个绝招要介绍给大家，那就是“买买买”！选择上下管独立控温的烤箱和风炉，实现控温均匀。放在厨房可以提高品质，做成包间可以提高效率。这绝对是两全其美！

轴承设备

无论用电烤箱烘烤什么食材，都离不开承载用具，包括模具、烤盘、烤网等。其实，烤盘也是模具的一种，只不过它的受热面积相对较小。大的。根据材料、形状和颜色的不同，模具的导热系数也会有所不同。

模具的主要材料有铜、铝合金、碳钢、不锈钢、硅胶等。铜的导热性能优良，可以烤成硬而脆的皮，但由于价格昂贵，很少使用。铝合金材料一般采用涂层或阳极氧化处理。其特点是导热性能好、重量轻、易成型、价格低廉，因而得到广泛应用。碳钢的主要成分是铁和碳，还会配备不粘涂层。它的导热性能比铝合金稍差，但制造成本很低，因此能在市场上占有一席之地。不锈钢具有硬度、耐腐蚀、耐高温、易清洁等诸多优点。但作为模具，其导热性能较差，制造成本较高，因而不受欢迎。硅胶是一种新型高分子材料，具有弹性好、质轻、易脱模等优点。但由于导热性差，甜品不易着色，且不耐高温（250度以上）。

铝合金模具

碳钢模具

目前烘焙所使用的模具形状各异，有圆形蛋糕模具、空心戚风模具、方形吐司盒、扁平松饼模具等，这就决定了模具的加热效率不同。在相同材质的情况下，模具越封闭，内部水分就越不容易蒸发，食物吸收的辐射就越少，因此加热效率就会越慢。如果模具尺寸过大，也会出现上述情况。这时只能降低温度，延长烘烤时间，以保证食材熟透。中空模具的设计是为了增加加热面积，提高烘烤效率的改进方案。

除了材料和形状外，模具的颜色也会影响传热。这是由于不同颜色的吸热程度不同造成的。您需要知道的是，颜色较深的模具会吸收更多的辐射热。黑色模具比银色模具加热得快得多。因此，你需要学会根据模具的颜色来调整合理的烘烤温度。

黑色吐司盒

一般来说，模具底部应该用烤网支撑，而不是用烤盘支撑。因为烤盘和模具无法紧密地缝在一起，就像地面可以支撑一张四脚桌子一样，它们之间的实际接触面积可以忽略不计，接触面积会影响两个物体之间的热传导。效率。如果使用烤架，则底部的加热管以对流和辐射的形式直接将热量传递给模具。没有了烤盘这个中间人，加热效率自然要高很多。

应用实例

烘烤食物的本质是提高食物的温度并引起其内部分子的化学变化。影响加热效率的一个重要因素是含水量，因为水的沸腾温度为100度。只要食物的某一部分含有水分，该位置的温度就不会超过这个值。那么引起食用色素和焦糖化反应的美拉德反应就不可能了。油和糖具有阻止水分子运动的能力，因此油和糖的含量越高，水就越不可能沸腾，加热所需的时间也就越长。

要达到里面熟了，外面不烧焦的状态，对面包师的技术和经验是很大的考验。幸运的是，食谱作者会为我们提供一套适用的烘焙计划，这样我们就不会像无头苍蝇一样。三种最典型的食谱是蛋糕、面包和饼干。这三类食物中水、油、糖的比例是不同的。必须因地制宜设计合理的规划。

在蛋糕面糊中，液体含量通常比面粉高得多，油与糖的比例也较高。此类面糊流动性高，需要半闭式装模。当模具较大时，需要低温长时间烘烤，慢慢让水分蒸发。显然，外面的水分蒸发得比里面快得多，只有当蛋糕表面变干时，它才开始上色。蛋糕糊是三种食物中最不稳定的。长时间放置很容易消泡。因此，烤箱应提前充分预热，然后及时烘烤。这样可以防止底部沉淀，使蛋糕更容易熟。

戚风蛋糕

与蛋糕面糊含水量较大相比，面包面团含水量适中，油份和糖份含量较少。由于面团基本是固体，没有流动性，所以大多数情况下不需要使用模具，只需要一张烤盘。模具面包就像吐司一样，得益于吐司盒的保水能力，成品面包可以保留更多的水分，口感也更松软，但要付出的代价是烘烤时间更长。此外，大多数不需要模具的面包比蛋糕加热得更快，当然前提是体积相同。那些低糖或无糖的欧式面包通常含水量较高，缺乏褐变反应所需的营养。它们需要在更高的温度下加热才能变色。当与蒸汽结合时，它们会产生外脆内软的口感。

饼干面团的水分含量很低，主要依靠大量的脂肪和糖来粘合成面团。如果你想让这种高油高糖的面团烤得更快，你就必须把面团分成更小的部分。当面团变平时，受热面积增大，水分蒸发得更快。饼干面团的表面很容易焦糖化，形成酥脆的口感。在烘烤过程中，一些脂肪会因为重力的作用而积聚在面团底部，而金属烤盘可以提供稳定的热量来提高脂肪的温度（超过水的沸点）。这会导致饼干底部的加热效率较低。顶部很高。因此，下热的温度应设置得低于上热的温度，以使两侧的着色效果同步。

除了以上三种常见的食物外，还有两种比较极端的烘焙案例，即低温水浴法和需要超高温的披萨。

水浴法一般用于需要低温烘烤的芝士蛋糕、古式蛋糕等甜点。只要烤盘里有水，下热传递到模具的温度就不会超过100度，上热的加热也会受到水蒸气的影响。采用这种加热方式的甜品底部和侧面不容易上色，膨胀速度也很平缓，不会出现大的气孔。烘烤过程中，烤箱内充满水雾，以保持蛋糕湿润。水浴法采用逐层传导法。烤盘将热量传导给水，水将热量传导给模具，最后模具将热量传导给面糊。在几次传导的过程中，热量会逐渐衰减，所以水浴法需要将烤盘和水充分预热，直到烤盘中的水沸腾。这是将其送入烤箱的最佳时间。

水浴法

披萨最早起源于意大利，当地人喜欢用窑炉来烘烤他们的特产。窑内炭火的温度可达400度以上，使披萨在极短的时间内熟成，达到外皮酥脆、内部嫩滑多汁的状态。家里做披萨自然只能用电烤箱，但普通烤箱的极限温度只有250度。如何模拟窑炉的效果？记得我之前提到过，石板可以保持高温，所以你可以使用电烤箱和烤石的组合。当石板充分预热后，它可以在短时间内向披萨底部的面团传递大量的热能，使饼皮变得异常酥脆，而顶部的奶酪馅料则可以避免失去其原有的口感。由于长时间烘烤，具有柔软和拉丝的效果。

其他食品的烘焙方案基本相同，可以根据其水、油、糖的含量来考虑。毕竟，有一些烹​​饪书作者可以充当你的指路明灯（作弊者除外）。只要勤奋练习，总能找到成功之道。

总结

虽然烤箱只是一个产生热量的盒子，但用电烘烤食物的整个过程涉及大量的物理和化学。如果你想把玩你的烤箱，除了掌握烤箱的工作原理、传热、温度分布、承重设备、应用实例等理论基础外，还必须知道如何根据自己的实际情况进行调整。用“了解它就像父母了解孩子一样”来形容也不为过。

也许这是学习烘焙最愚蠢的方法，但也是最有用的。没有钻研精神，你就无法做好烘焙。不要总是指望别人告诉你该做什么，而是要学会告诉自己该做什么。经过不断的测试和总结，久而久之你就能掌控自己的事业了。

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我是麦田楚语。我专注于烘焙教学和美食分享，让你走进面粉和鸡蛋的世界。来跟我来吧。