蒸烤箱炸制速率提升及品质改善研究

王勇 陈晨 李阿敏 姜欣 阮华平

杭州老板电器股份有限公司 浙江杭州 311100

1 引言

不同烹饪方式对食物品质（含营养素）产生较大的影响[1]。煎炸是一种传统而快速的食物加工方式，广泛应用于家庭和商业烹饪，油炸食品因其外观诱人，口感外酥里嫩而深受大众喜爱，但油炸食品油脂含量高、油炸过程中易产生有害物质，亟需一个更健康的烹饪方式替代[2]。空气煎炸（Air frying）是以热空气替代油作为传热介质的一种新的烹饪方式，在煎炸过程中不用或少用油，大大降低了食品含油量，保留营养成分，产生更多芳香性成分和更少的有害成分。Teruel等[3]发现，相对于传统的深度煎炸，空气煎炸薯条的吸油量显著降低。Shaker等[4]同样得出相似的规律，传统深度煎炸薯条的吸油量比空气煎炸高约14.8%。Teruel等[3]研究发现，由于空气的传热系数比油小，空气煎炸下食品的温度、水分和色泽的变化明显慢于深度煎炸，营养物质得到保留。Heredia等[5]研究了薯条在空气煎炸与深度煎炸过程中色泽的变化，发现相比于空气煎炸，深度煎炸的薯条颜色更暗，可能与深度煎炸中的美拉德反应有关。但空气煎炸薯条硬度高于深度煎炸薯条，可能是空气煎炸使薯条中淀粉的凝胶化程度降低。Yang等[6]发现，空气煎炸的猪腰肉中只含有醛类和醇类香气活性物质，而深度煎炸的样品中含有大量的吡嗪类香气物质，这类物质主要由美拉德反应产生，可能由于深度煎炸猪腰肉过程中美拉德反应较为剧烈所致。

目前市面上仅有单一功能的空气炸锅，无法满足市场对多功能产品的需求。随着家电智能化、一体化进程加快，将传统烹饪方式结合为一体的家电需求越来越大。经前期预实验发现，与某专用空气炸锅在同等条件下（空气炸，温度180℃，不预热，时间13 min，且中途不翻面）相比较，我司某蒸烤箱新增“空气炸”功能存在炸制效率低、脱汁率低、上色均匀性差等问题。基于对我司某蒸烤箱“空气炸”功能分析及前期加湿烤的研究，本研究试图通过工艺优化和结构优化技术，提升其“空气炸”功能的炸制速率，并改善其炸制品质。

2 实验方法

2.1 设备与原料

设备：某专用空气炸锅（以下简称“空气炸锅”）；我司某蒸烤箱（以下简称“蒸烤箱”），腔体大小30 L，其主要结构为底部有内置蒸发盘，产生蒸汽，顶部有加热管和循环风机，进行烤制，除常规单蒸、单烤主功能，还有空气炸功能。

原料：预制薯条，每份200 g±2 g，保持规格一致。薯条从超市采购，尽量保持每份长短相同，截面边长≥7 mm，-20℃冷柜储存。

2.2 工艺优化

基于前期我司蒸烤箱“空气炸”功能存在脱汁率低、上色均匀性差和口感不佳等问题，考虑要达到良好的炸制品质，本文以脱汁率、上色均匀性和口感为指标，通过研究温度（180℃提升至200℃）、时间（由预热后放入，改为不用预热直接放入，增加烹饪时间）、模式（纯烤改为加湿烤）和腔体大小（增加一个烹饪器皿，缩小烹饪有效容积）对产品品质的影响，实验方案见表1。为了避免人为操作的差异性，空气炸锅和蒸烤箱在薯条炸制的中途均不取出翻动。

表1 工艺优化方案

2.3 结构优化

基于前期改变腔体实验研究，风向导流挡板对风向变化有很大影响，从而影响食品品质。蒸烤箱原本结构内部风向变化及温度分布如图1（左），除去风向导流挡板后如图1（右），由图可见，除去风向导流挡板后风力分布更加均匀，从而使产品炸制均匀性得到改善，设计实验方案如表2。同时，通过测试薯条中的过氧化值来评价薯条的营养健康特性。

表2 结构优化方案

图1 产品内部风向变化示意图（左：拆除挡板前；右：拆除挡板后）

2.4 测试方法

烹饪后取食材的平行样品2次，进行平行测试，验证测试结果的一致性。脱汁率的具体操作方法是测试薯条炸制前后的重量，以重量差/炸制前的重量来计算。测定过氧化值的具体操作方法参考GB 5009.227-2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》中第一法，滴定法。

3 实验结果

3.1 工艺优化对炸制品质的影响

通过提高温度、延长时间、调整模式及改变腔体大小改善蒸烤箱的炸制效果，得到不同工艺优化条件下薯条炸制后脱汁率对比，如图2，不同工艺优化条件下炸制薯条的效果图和感官评价结果分别见图3、表3。研究发现，在180℃、预热后13 min的条件下，蒸烤箱空气炸模式下炸制薯条的脱汁率为43.43%，明显要低于空气炸锅空气炸在180℃、未预热13 min条件下的脱汁率，且上色均匀性较差，说明蒸烤箱空气炸不仅速率慢，炸制效果也不如专用空气炸锅。

表3 不同工艺优化条件下炸制薯条感官评价结果

图2 不同工艺优化条件下薯条炸制后脱汁率对比

图3 不同工艺优化条件下炸制薯条效果图

3.1.1 温度对炸制品质的影响

在200℃、预热后13 min的条件下，蒸烤箱空气炸模式炸制薯条的速率加快，脱汁率增加，高达52.12%。经感官评价，薯条上色效果提升，但上色均匀性变差，烤盘四周颜色较深，中间颜色较浅，表面较脆，内部偏干。

3.1.2 时间对炸制品质的影响

在180℃、预热+13 min的条件下，蒸烤箱空气炸模式炸制薯条的速率减慢，脱汁率增加至53.78%。经感官评价，薯条整体表面金黄，上色效果提升，但上色均匀性变差，烤盘四周颜色较深，焦糊现象明显。表面较脆，内部偏干。

3.1.3 模式对炸制品质的影响

在加湿烤200℃、预热后13 min的条件下，蒸烤箱加湿烤模式下脱汁率为47.13%，与竞品脱汁率相近，比原始工艺条件下脱汁率增加，炸制速率加快，且效果最接近竞品。经感官评价，薯条整体表面金黄，上色效果提升，但上色均匀性差，烤盘四周颜色较深，焦糊现象明显，表面较脆，内部较湿润。

3.1.4 腔体大小对炸制品质的影响在空气炸180℃、预热后13 min的条件下，给蒸烤箱增加配件，缩小烹饪的有效空间，薯条脱汁率仅为21.68%，远低于原始工艺（空气炸180℃、预热后13 min），炸制速率降低，且薯条表面颜色未发生变化，说明在原始条件下改变腔体大小不可行，分析原因是腔体内热风分布在四周，中央是冷风。

综上所述，随着温度的提高，产品煎炸效率提高，但上色均匀性较差。随着时间的延长，产品煎炸效率降低，且上色均匀性较差。通过调节模式，产品煎炸效率提高，但上色均匀性较差。随着腔体体积的减小，煎炸效果不佳。通过以上工艺优化，均无法有效提升薯条的上色均匀性，且经评估4种因素之间交互作用也很难达到提升其上色均匀性，因此需要进行结构优化，进行进一步的探索。

3.2 结构优化及优化后模式对炸制品质的影响

3.2.1 结构优化对炸制品质的影响

通过优化结构（除去风向导流挡板）改善蒸烤箱炸制效果，得到薯条炸制后脱汁率对比如图4，效果图和感官评价结果分别见图5和表4，营养健康特性对比结果如图6。蒸烤箱在空气炸锅同等工艺条件（不预热，模式-空气炸，温度180℃，时间13 min）且中途不翻面条件下，除去风向导流挡板，薯条脱汁率为48.05%，稍高于竞品，说明炸制速率更快。经感官评价，薯条整体金黄，上色效果佳，均匀性好，表皮较脆，内部软糯，达到竞品同等效果。

图6 结构优化薯条炸制营养健康特性对比（以过氧化值含量g/100 g计算）

表4 结构优化薯条炸制感官评价结果

图4 结构优化薯条炸制脱汁率对比

图5 结构优化薯条炸制效果图

3.2.2 结构优化后模式对炸制品质的影响

在加湿烤模式下，蒸烤箱在空气炸锅同等工艺条件（不预热，温度180℃，时间13 min）且中途不翻面，除去风向导流挡板，薯条脱汁率44.83%，与原始状态脱汁率接近，时间缩短近40%，煎炸效率提高。经感官评价，薯条上色效果佳、均匀性好，整体金黄，表皮较脆，内部软糯，吃起来有层次感。经测试过氧化值，加湿烤过氧化值为0.093 g/100 g，相比空气炸锅的0.132 g/100 g，降低30%，更加营养健康，这与Sansano M[7]的研究结果一致。

4 结论与展望

本研究选取我司某蒸烤箱为研究对象，以薯条为典型炸制食材，开展蒸烤箱炸制速率提升及品质改善研究。研究发现，在同等工艺条件（模式-空气炸、温度180℃、时间13 min且不预热）下，蒸烤箱在结构优化后可以达到空气炸锅同等的脱汁率和上色均匀性，且不需要中途翻锅。同等工艺条件下采用蒸烤箱加湿烤模式，中途不进行任何操作，在达到空气炸锅同等的脱汁率和上色均匀性的同时，炸制薯条更健康。考虑到用户使用的安全性，避免用户在无挡板的情况下被烫伤，可以增加一定空格大小的栅栏来避免手指深入。同时可参考微生物摇床设备，在产品中增加震荡配件；调整风扇转速、位置，从热动力学角度，分析产品风流形态，提高温场均匀性。同时，由于当前烹饪得到的炸制品更偏向于烤制，与传统油炸薯条相比存在一定的差异，需对油炸薯条的品质进行研究，在蒸烤箱中不仅实现传统油炸薯条的炸制效果，还能更健康、更安全。