家用电磁灶加热均匀性测试方法解析

辛勇 王鑫 王洪建 赵静

山东省产品质量检验研究院 山东济南 250102

1 引言

近年来，随着人们生活质量的提高，对于灶具性能的要求越来越高。随着电磁灶在家庭烹饪中被广泛使用，人们发现中低端的家用电磁灶普遍存在中心温度过热，外围温度过低的加热不均匀问题，如图1所示。加热均匀性是希望考核在灶具进行烹饪时，其烹饪区是否能够维持一个中高温度，是否能够维持一个均匀的热量分布。电磁灶的家庭应用主要为煮涮、煎炸等，其加热均匀性是该类器具一个重要的性能指标[1]。

部分加热均匀性的研究是空间性的，如通过分析微波加热谐振腔内物料温度的分布特性，建立均匀性评价模型的方法[2]。也有相关研究从微波馈入、定向加热和计算机仿真等方面介绍提升平板微波炉加热均匀性，并讨论微波炉煮食均匀性评价方法[3]，平面加热均匀性的研究大多未形成规范的检测方法，赵凯璇等所做的薄膜类加热器设计及热均匀性测试，其加热器经过数值模拟设计，在红外成像图上平行设置测量线，进行采集并计算平均值[4]，该类方法都不适用于家用电磁灶的评价。

目前，国内尚无适用于家用电磁灶加热均匀性评价的标准方法。可供借鉴的试验方法有我国轻工行业标准QB/T 4404-2012《电灶》中的热分布试验和欧盟标准EN 60350-2-2013《家用烹饪电器-第2部分：灶台-性能测试方法》（IEC 60350-2:2011, modif i ed）中的Heat distribution（热量分布）试验。本文将探讨QB/T 4404电灶标准中热分布试验的适用性及对欧盟EN 60350-2电灶性能标准中热量分布试验的技术方法进行分析。

2 轻工标准适用性探讨

轻工行业标准QB/T 4404电灶中第6.3.4条规定的“热分布”试验是对灶具加热均匀性的评价试验。其试验方法为将灶具设置在最大功率档位下工作，待温度达到稳定后，通过热电偶测量烹饪区各点（如图2中A～H点及O点）的温度，进而计算最大温度差值，其均匀性的指标为同一时间点烹饪区域内最大温度差不能超过75K[5]。

2.1 试验条件适用性探讨

该标准方法的试验条件为灶具工作于最大功率档位，不适用电磁灶的评价。首先，电磁灶都有过温保护，锅具空载情况下电磁灶升温较快，很快就会热保护；其次，加热均匀性的要求主要适用于煎制、烤制等烹饪功能，该类功能一般不是在最大功率档位完成。因此，对于电磁灶均匀性的评价应适当调整工作功率的设置。

2.2 测点选取适用性探讨

该标准针对不同形状的烹饪区域，设置了不同的测量位置及测量点数量。以最为普遍的圆形烹饪区域为例，其测点位置及数量如图2所示，从图中可以看出测点仅覆盖烹饪区域面积的1/4，半径仅达到烹饪区域1/2。电磁灶是通过一个圆形线盘进行能量传递的，一般烹饪区域的标识需与线盘安装区域相对应，线盘区域对应的锅具部分都将发热。由此可见，对于电磁灶均匀性的评价应适当增加测点数量。

2.3 评价指标适用性探讨

最大温差不能超过75K，该均匀性限定温度过为宽泛。温差75K与烹饪对象的受热均匀性没有直接的对应关系，难以判定其对电磁灶加热均匀性评价的适用性。

由此可见，不能直接通过QB/T 4404电灶中热分布的试验方法评价电磁灶的加热均匀性，且难以通过改变试验条件，数据采集点等方面对该方法进行改良。

3 欧标试验方法分析

欧盟对于灶具类家用烹饪电器的性能标准EN 60350-2-2013 (IEC 60350-2:2011, modif i ed)中，第7.3条为热量分布（Heat distribution）试验，通过试验过程中所煎制煎饼的颜色变化得出灶具的加热均匀性。相关指标值可用于不同灶具之间加热均匀性的比较。

3.1 试验过程及换算方法

试验过程为主要包含五个方面：（1）按照规定的配比制作面糊并静置1小时；（2）选择适当尺寸的煎锅；（3）适当调节灶具的档位，加热锅具并稳定到（230f5）℃；（4）开始煎制煎饼，总共煎制8个煎饼；（5）观察每个煎饼第一次被煎制表面相应区域最浅颜色及最深颜色，并按特定换算方法得到均匀性指标。

对于煎饼颜色的相关换算，主要是将颜色量化为阴影数（“Shade number”）这一固定数值。确认某种颜色对应的阴影数值，有两种方法：一种是通过与标准NCS色卡比对确认该区域的颜色，并根据标准中的附表，查出该代码对应的阴影数值；另一种方法为通过比色仪器测量相应颜色的Ry反射值，再根据标准中的附表查出对应的阴影数值。

3.2 评价指标分析

关于热量分布的评定，EN 60350-2中指出：“The browning of each quadrant is determined. The difference between the lightest and the darkest shade of each pancake is stated. The average browning of each pancake is determined.The maximum difference between these average values is stated.”[6]

图1 电磁灶加热示意图

图2 圆形烹饪区域测点示图

得出需确定每个象限颜色的褐变，说明每个煎饼颜色最浅与最深的不同，确定各个煎饼褐变平均值，说明各个煎饼褐变平均值的最大差异。

图3 家用电磁灶加热均匀性评价示例

表1 加热均匀性实测数据汇总

欧盟电灶性能标准中热量分布的评定部分，并没有将评价指标具体化也没有明示其含义。项目组在标准研究及相关试验的基础上，将标准方法转化为具有可操作性的试验方法。将煎饼颜色的褐化，用不同颜色对应阴影数的差值表示。推出评价电磁灶加热均匀性的三个指标，如下所示：

3.2.1 最大褐变均值

所有8个煎饼最大褐变的平均值。该指标反映了使用此灶具加热食物时，被加热表面受热产生的最深与最浅颜色差异的大小。

注：最大褐变——单个煎饼其评定区域内，最深与最浅颜色对应阴影数的差值

3.2.2 象限褐变均值

所有8个煎饼象限褐变的平均值。该指标反映了使用此灶具加热食物时，被加热表面颜色均匀性的大小。

注：象限褐变——单个煎饼其评定区域内，各象限最深与最浅颜色对应阴影数的差值的平均值。

3.2.3 象限褐变最大差值

所有8个煎饼最大象限褐变与最小象限褐变的差值，该指标反映了使用此灶具连续加热相同份或数量的食物时，各份或数量食物之间颜色差异的大小。

3.3 电磁灶加热均匀性实评

欧盟的该性能标准中，没有具体的给出煎饼的摊制方法及评定区域的划分方法。在对电磁灶加热均匀性的实际评测中，我们解决了煎饼摊制及评定区域划分的问题，煎饼煎制时，不用人工干预，让面糊自然流平，从而避免了由于人为因素（如操作的快慢、熟练程度等）造成煎饼厚薄不均进而影响试验结果的情况。将评定区域划分规范化，从而避免了由于煎饼边缘形状的不规则，其受热情况不同，对均匀性评价带来的影响。

评价过程中，我们采用了标准比色卡比对的方法进行颜色换算，评价流程如图3所示。将煎制好的煎饼放入平整容器中，划分评定区域（如图3中左上角所示），记录整个煎饼及每个象限的最浅最深颜色的NCS编号。然后分别计算每个象限最大褐变值及整个煎饼的最大褐变值，进而得到相应评定指标。

按照欧标热量分布试验框架及项目组整理试验作业指导书，选取不同品牌功率相近的三台电磁灶进行加热均匀性验证试验，每台电磁灶分别煎制八个煎饼，得出各均匀性指标值及如表1所示，表中同时指出了各指标所反映加热特性。每个指标各煎饼之间所得数据具有一定的一致性，能够体现不同品牌产品间加热均匀性差异。

4 结束语

项目组对国内外加热均匀性标准评测方法进行了系统的比较研究及论证分析，通过对欧标EN 60350-2热量分布试验中相关技术方法及评价指标的梳理，形成了家用电磁灶加热均匀性评价作业指导书，并将其应用于家用电磁灶加热均匀性的评测工作中。经过对电磁灶的实际评测，得出相关评价指标及试验方法适用于家用电磁灶加热均匀性的评价，能够提高相关评价工作的可重复性及复现性。