基于双层复合桶与智能操控于一体的多功能馒头面包机

邓海涛

（青岛澳柯玛生活电器有限公司 青岛 266500）

引言

家用面包机自20世纪90年代从国外传入中国以来,经过长时间的发展和普及，面包机市场正朝着智能化、高端化的方向发展，成为中国家庭中常见的厨房小家电[1]。但现有的面包机产品，只能做西式面包产品，不能实现中国人喜爱的蒸馒头功能。而现有技术中的馒头机，结构复杂、生产成本高，并且拆卸安装麻烦，密封性不好，技术不成熟，不适合家庭使用，也无法应用到实际生产。

本文主要是研究一种具有蒸制馒头和烤制面包双重功能的家用电器，采用单桶结构即可实现馒头蒸制和面包烤制的双重功能。该产品主要应用于小家电行业，集蒸馒头、和面、烤面包于一体，使传统蒸馒头工艺中的和面、揉面、发酵、蒸制等工艺，全程采用微电脑控制，全自动蒸制馒头，无任何添加剂。该产品具有智能全自动，可控多功能的一体化的优势，符合了中国人的饮食习惯与需求。

1 一种双层复合桶的设计与创新

1.1 双层复合桶结构的开发

基于双层复合桶与智能操控于一体的多功能馒头面包机（如图1所示），包括馒头面包机顶盖、双层复合桶、桶盖、加热装置、控制面板和搅拌驱动装置，其中主要核心部件是双层复合桶（如图2所示）。桶身采用双层桶壁结构，即外桶壁和内桶壁，在外桶壁与内桶壁之间设有夹层，在内桶壁的内侧设有原料放置区域、气孔；每个桶分别由耐磨面油层（不沾性），黑色聚能底油层（更好传递热能），沙型氧化层（提升内胆硬度），铝质基层（均匀受热），抗氧保护层（耐磨防腐蚀）五层构成。在外桶壁的下方设有储水区域，制作馒头时，在内外桶壁的夹层里需要提前放入一定量的清水，使之加热产生蒸汽，沿着储水区域、夹层、上部透气孔和原料放置区域的方向形成一条蒸汽通道，蒸制的馒头热量传导更加柔和，馒头表面白嫩细滑、口感松软。

1.2 桶盖结构的设计

制作馒头主要是采用蒸制的方式，制作面包主要是采用烤制的方式。蒸和烤是两种截然不同的工艺方法，要将两种工艺在一个产品上面实现难度很高，烤面包的时候，内部温度很高，最高可达到200多度高温；而蒸馒头的时候会产生水蒸气，必须要做好产品的密封，防止蒸汽流失，因此，对复合桶密封盖的结构设计，需要考虑密封性和适用性，保证蒸馒头时的加热温度。桶盖主要是用在馒头制作过程，桶盖放置在内壁与外壁之间的台阶中，起到密封保温的作用。桶盖中间部位有双层透明玻璃视窗，可以不开启盖子观察桶内食物加工过程；桶盖顶部增加排气孔，使桶内产生微压，加快食物的加热速度；桶盖周围采用食品级硅胶密封，保证蒸汽不外漏，同时还可以确保面团充分发酵。蒸馒头过程中可以形成封闭式的环境，彻底锁住水分，形成大蒸汽环境，完美模仿大火灶烧的环境，让制作出来的馒头柔中带韧，更有嚼劲。

1.3 . 设计水槽结构

水槽在外桶壁与内桶壁之间的夹层中，用铆钉将内外桶壁进行固定连接，底部增加防水垫片，防止在搅拌时有水渗出。通过巧妙设计加水槽，配备专用的漏斗和水杯，在两侧加水口可将水加到底部，内壁上有散热孔，形成真正的蒸锅方式，从底部散发热气，将面团加热蒸熟，底部加水实现真正蒸馒头。

图1 多功能馒头面包一体机结构图

图2 双层复合桶结构桶

2 双层复合桶在馒头面包机的应用

将双层复合桶应用在面包机上面，解决了现有的面包机和馒头机功能较为单一，购买两种机器成本较高、占用厨房面积较大的问题。这种结构提升了蒸制方法，降低了生产成本、缩小了厨房占用空间。同时基于双层的复合桶结构，在馒头面包机的功能上增加20种智能菜单，如：馒头模式、面包模式、糕点模式、手工模式等。

该馒头面包机设置具有全自动和面功能，模拟手工和面，采用大于2 500次手工揉面工艺设计，使得面团的韧性提高36 %；内桶采用菱形内胆设计，增大了受热面积，配合八面立体多维加热技术，让面团受热更均匀，发酵效果更好；在面团重量方面采用500 g、750 g、1 000 g三种重量，方便不同人群使用；另外其和面、发面功能，可制作酸奶、果酱、糕点、烘烤等功能；馒头面包机的控制板采用15 h长时段预约，提前配好配方，预约好时间，即可自动完成制作。

3 产品测试与验证

馒头面包机最重要的是要体现良好的口感，对于关键性技术的要求颇高[2]。在产品测试验证过程中，双层复合桶面临了一个问题，就是采用双层桶后，其内部加热温度受影响，桶内食物受热不足，做出的馒头内芯夹生。为了使得桶内加热温度的稳定，保证面团发酵良好，避免蒸烤后的馒头或面包内部夹生不熟，在对加热管的结构设计和程序时间做了调整。

馒头面包机采用两种加热管加热：包括用于蒸制馒头时使用的第一加热管、以及用于烤制面包时使用的第二加热管。第一加热管位于外筒内部并安装在内桶的下方，第二加热管环绕设置在内桶的侧部。为进一步验证其馒头内芯部位的加热温度是否达到100 ℃±5，对其进行温度实验测试。以500 g白面馒头为例，按照控制面板制作馒头的程序共计102 min（如表1），配料主要有水、面粉、酵母以及食用油，按照配比制作（如表2），具体实验如下。

3.1 设定程序及食材配料（见表1和表2）

3.2 实验测试及数据

测试共分为三次，分成三种不同加水状态和控温温度，实验条件分别是：控温100 ℃/外桶加水200 g、控温110 ℃/外桶加水200 g、控温100 ℃/外桶加水100 g（如表3所示）。与面包机相同，在桶身置有温度传感器，能够传输温度信号给微处理器，从而有效的控制发酵温度、蒸烤温度等[3]。通过以上三种不同的测试状态，通过查看馒头效果，找出最佳的馒头制作程序。

通过数据以及温度曲线（见图3～5）可以看出，控温110 ℃/外桶加水200 g的实验状态下，其内桶内空气温度较高，明显高于另外两个实验状态条件（如图4所示）；其实验过程中共消耗水量70 g，水量消耗最大，产生蒸汽效果好，这样会使得馒头表面不干燥、不开裂，外形美观。

表1 程序菜单设定

表2 馒头食材配料

表3 测试数据

3.3 实验效果验证

通过对三种不同实验条件的馒头进行测试，并将测试完毕的馒头取出，作对比验证。在控温为100 ℃、外桶加水200 g的A实验条件下（如图6），馒头内芯熟透，气孔较多且气孔较大，馒头表面有明显开裂，外观较差；在控温为110 ℃、外桶加水200 g的B实验条件下（如图7），馒头内芯熟透，气孔较少且气孔较小，紧实有弹性，馒头表面无开裂，外观较好；在控温为100 ℃、外桶加水100 g的C实验条件下（如图8），馒头内芯熟透，馒头表面有明显开裂，表皮干燥，气孔密且小，外观较差。

由此可得，在控温为110 ℃、外桶加水200 g的B实验条件下制作出来的馒头，其口感、外观、松软度效果良好，符合要求。因此，将其参数确定为馒头面包机的馒头制作功能设定。经过样机、小批、批量试生产，生产工艺成熟稳定，可以批量生产和市场投放销售，经济效益良好。

4 结论

本文提出了一种基于双层复合桶与智能操控于一体的多功能馒头面包机，能够集蒸馒头、和面、烤面包于一体，全程采用微电脑控制，全自动蒸制馒头和烤制面包。本文通过一种新型的双层复合桶实现蒸烤功能，并且通过一系列的测试，验证出最佳效果的功能程序和温度控制。本文核心技术与现有技术比较，创新路径是在自创的理论、模型支撑下的技术实现，为小家电行业的同类产品的开发和结构设计，提供新的建议和思路。

图3 控温100 ℃/外桶加水200 g的温度曲线图

图4 控温110 ℃/外桶加水200 g的温度曲线图

图5 控温100 ℃/外桶加水100 g的温度曲线图

图6 A实验条件下的馒头效果

图7 B实验条件下馒头效果

图8 C实验条件下馒头效果