基于雙層復合桶與智能操控于一體的多功能饅頭面包機

鄧海濤

（青島澳柯瑪生活電器有限公司 青島 266500）

引言

家用面包機自20世紀90年代從國外傳入中國以來,經過長時間的發展和普及，面包機市場正朝著智能化、高端化的方向發展，成為中國家庭中常見的廚房小家電[1]。但現有的面包機產品，只能做西式面包產品，不能實現中國人喜愛的蒸饅頭功能。而現有技術中的饅頭機，結構復雜、生產成本高，并且拆卸安裝麻煩，密封性不好，技術不成熟，不適合家庭使用，也無法應用到實際生產。

本文主要是研究一種具有蒸制饅頭和烤制面包雙重功能的家用電器，采用單桶結構即可實現饅頭蒸制和面包烤制的雙重功能。該產品主要應用于小家電行業，集蒸饅頭、和面、烤面包于一體，使傳統蒸饅頭工藝中的和面、揉面、發酵、蒸制等工藝，全程采用微電腦控制，全自動蒸制饅頭，無任何添加劑。該產品具有智能全自動，可控多功能的一體化的優勢，符合了中國人的飲食習慣與需求。

1 一種雙層復合桶的設計與創新

1.1 雙層復合桶結構的開發

基于雙層復合桶與智能操控于一體的多功能饅頭面包機（如圖1所示），包括饅頭面包機頂蓋、雙層復合桶、桶蓋、加熱裝置、控制面板和攪拌驅動裝置，其中主要核心部件是雙層復合桶（如圖2所示）。桶身采用雙層桶壁結構，即外桶壁和內桶壁，在外桶壁與內桶壁之間設有夾層，在內桶壁的內側設有原料放置區域、氣孔；每個桶分別由耐磨面油層（不沾性），黑色聚能底油層（更好傳遞熱能），沙型氧化層（提升內膽硬度），鋁質基層（均勻受熱），抗氧保護層（耐磨防腐蝕）五層構成。在外桶壁的下方設有儲水區域，制作饅頭時，在內外桶壁的夾層里需要提前放入一定量的清水，使之加熱產生蒸汽，沿著儲水區域、夾層、上部透氣孔和原料放置區域的方向形成一條蒸汽通道，蒸制的饅頭熱量傳導更加柔和，饅頭表面白嫩細滑、口感松軟。

1.2 桶蓋結構的設計

制作饅頭主要是采用蒸制的方式，制作面包主要是采用烤制的方式。蒸和烤是兩種截然不同的工藝方法，要將兩種工藝在一個產品上面實現難度很高，烤面包的時候，內部溫度很高，最高可達到200多度高溫；而蒸饅頭的時候會產生水蒸氣，必須要做好產品的密封，防止蒸汽流失，因此，對復合桶密封蓋的結構設計，需要考慮密封性和適用性，保證蒸饅頭時的加熱溫度。桶蓋主要是用在饅頭制作過程，桶蓋放置在內壁與外壁之間的臺階中，起到密封保溫的作用。桶蓋中間部位有雙層透明玻璃視窗，可以不開啟蓋子觀察桶內食物加工過程；桶蓋頂部增加排氣孔，使桶內產生微壓，加快食物的加熱速度；桶蓋周圍采用食品級硅膠密封，保證蒸汽不外漏，同時還可以確保面團充分發酵。蒸饅頭過程中可以形成封閉式的環境，徹底鎖住水分，形成大蒸汽環境，完美模仿大火灶燒的環境，讓制作出來的饅頭柔中帶韌，更有嚼勁。

1.3 . 設計水槽結構

水槽在外桶壁與內桶壁之間的夾層中，用鉚釘將內外桶壁進行固定連接，底部增加防水墊片，防止在攪拌時有水滲出。通過巧妙設計加水槽，配備專用的漏斗和水杯，在兩側加水口可將水加到底部，內壁上有散熱孔，形成真正的蒸鍋方式，從底部散發熱氣，將面團加熱蒸熟，底部加水實現真正蒸饅頭。

圖1 多功能饅頭面包一體機結構圖

圖2 雙層復合桶結構桶

2 雙層復合桶在饅頭面包機的應用

將雙層復合桶應用在面包機上面，解決了現有的面包機和饅頭機功能較為單一，購買兩種機器成本較高、占用廚房面積較大的問題。這種結構提升了蒸制方法，降低了生產成本、縮小了廚房占用空間。同時基于雙層的復合桶結構，在饅頭面包機的功能上增加20種智能菜單，如：饅頭模式、面包模式、糕點模式、手工模式等。

該饅頭面包機設置具有全自動和面功能，模擬手工和面，采用大于2 500次手工揉面工藝設計，使得面團的韌性提高36 %；內桶采用菱形內膽設計，增大了受熱面積，配合八面立體多維加熱技術，讓面團受熱更均勻，發酵效果更好；在面團重量方面采用500 g、750 g、1 000 g三種重量，方便不同人群使用；另外其和面、發面功能，可制作酸奶、果醬、糕點、烘烤等功能；饅頭面包機的控制板采用15 h長時段預約，提前配好配方，預約好時間，即可自動完成制作。

3 產品測試與驗證

饅頭面包機最重要的是要體現良好的口感，對于關鍵性技術的要求頗高[2]。在產品測試驗證過程中，雙層復合桶面臨了一個問題，就是采用雙層桶后，其內部加熱溫度受影響，桶內食物受熱不足，做出的饅頭內芯夾生。為了使得桶內加熱溫度的穩定，保證面團發酵良好，避免蒸烤后的饅頭或面包內部夾生不熟，在對加熱管的結構設計和程序時間做了調整。

饅頭面包機采用兩種加熱管加熱：包括用于蒸制饅頭時使用的第一加熱管、以及用于烤制面包時使用的第二加熱管。第一加熱管位于外筒內部并安裝在內桶的下方，第二加熱管環繞設置在內桶的側部。為進一步驗證其饅頭內芯部位的加熱溫度是否達到100 ℃±5，對其進行溫度實驗測試。以500 g白面饅頭為例，按照控制面板制作饅頭的程序共計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），具體實驗如下。

3.1 設定程序及食材配料（見表1和表2）

3.2 實驗測試及數據

測試共分為三次，分成三種不同加水狀態和控溫溫度，實驗條件分別是：控溫100 ℃/外桶加水200 g、控溫110 ℃/外桶加水200 g、控溫100 ℃/外桶加水100 g（如表3所示）。與面包機相同，在桶身置有溫度傳感器，能夠傳輸溫度信號給微處理器，從而有效的控制發酵溫度、蒸烤溫度等[3]。通過以上三種不同的測試狀態，通過查看饅頭效果，找出最佳的饅頭制作程序。

通過數據以及溫度曲線（見圖3～5）可以看出，控溫110 ℃/外桶加水200 g的實驗狀態下，其內桶內空氣溫度較高，明顯高于另外兩個實驗狀態條件（如圖4所示）；其實驗過程中共消耗水量70 g，水量消耗最大，產生蒸汽效果好，這樣會使得饅頭表面不干燥、不開裂，外形美觀。

表1 程序菜單設定

表2 饅頭食材配料

表3 測試數據

3.3 實驗效果驗證

通過對三種不同實驗條件的饅頭進行測試，并將測試完畢的饅頭取出，作對比驗證。在控溫為100 ℃、外桶加水200 g的A實驗條件下（如圖6），饅頭內芯熟透，氣孔較多且氣孔較大，饅頭表面有明顯開裂，外觀較差；在控溫為110 ℃、外桶加水200 g的B實驗條件下（如圖7），饅頭內芯熟透，氣孔較少且氣孔較小，緊實有彈性，饅頭表面無開裂，外觀較好；在控溫為100 ℃、外桶加水100 g的C實驗條件下（如圖8），饅頭內芯熟透，饅頭表面有明顯開裂，表皮干燥，氣孔密且小，外觀較差。

由此可得，在控溫為110 ℃、外桶加水200 g的B實驗條件下制作出來的饅頭，其口感、外觀、松軟度效果良好，符合要求。因此，將其參數確定為饅頭面包機的饅頭制作功能設定。經過樣機、小批、批量試生產，生產工藝成熟穩定，可以批量生產和市場投放銷售，經濟效益良好。

4 結論

本文提出了一種基于雙層復合桶與智能操控于一體的多功能饅頭面包機，能夠集蒸饅頭、和面、烤面包于一體，全程采用微電腦控制，全自動蒸制饅頭和烤制面包。本文通過一種新型的雙層復合桶實現蒸烤功能，并且通過一系列的測試，驗證出最佳效果的功能程序和溫度控制。本文核心技術與現有技術比較，創新路徑是在自創的理論、模型支撐下的技術實現，為小家電行業的同類產品的開發和結構設計，提供新的建議和思路。

圖3 控溫100 ℃/外桶加水200 g的溫度曲線圖

圖4 控溫110 ℃/外桶加水200 g的溫度曲線圖

圖5 控溫100 ℃/外桶加水100 g的溫度曲線圖

圖6 A實驗條件下的饅頭效果

圖7 B實驗條件下饅頭效果

圖8 C實驗條件下饅頭效果