蒸烤箱炸制速率提升及品質(zhì)改善研究

王勇 陳晨 李阿敏 姜欣 阮華平

杭州老板電器股份有限公司 浙江杭州 311100

1 引言

不同烹飪方式對食物品質(zhì)（含營養(yǎng)素）產(chǎn)生較大的影響[1]。煎炸是一種傳統(tǒng)而快速的食物加工方式，廣泛應(yīng)用于家庭和商業(yè)烹飪，油炸食品因其外觀誘人，口感外酥里嫩而深受大眾喜愛，但油炸食品油脂含量高、油炸過程中易產(chǎn)生有害物質(zhì)，亟需一個更健康的烹飪方式替代[2]。空氣煎炸（Air frying）是以熱空氣替代油作為傳熱介質(zhì)的一種新的烹飪方式，在煎炸過程中不用或少用油，大大降低了食品含油量，保留營養(yǎng)成分，產(chǎn)生更多芳香性成分和更少的有害成分。Teruel等[3]發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的深度煎炸，空氣煎炸薯條的吸油量顯著降低。Shaker等[4]同樣得出相似的規(guī)律，傳統(tǒng)深度煎炸薯條的吸油量比空氣煎炸高約14.8%。Teruel等[3]研究發(fā)現(xiàn)，由于空氣的傳熱系數(shù)比油小，空氣煎炸下食品的溫度、水分和色澤的變化明顯慢于深度煎炸，營養(yǎng)物質(zhì)得到保留。Heredia等[5]研究了薯條在空氣煎炸與深度煎炸過程中色澤的變化，發(fā)現(xiàn)相比于空氣煎炸，深度煎炸的薯條顏色更暗，可能與深度煎炸中的美拉德反應(yīng)有關(guān)。但空氣煎炸薯條硬度高于深度煎炸薯條，可能是空氣煎炸使薯條中淀粉的凝膠化程度降低。Yang等[6]發(fā)現(xiàn)，空氣煎炸的豬腰肉中只含有醛類和醇類香氣活性物質(zhì)，而深度煎炸的樣品中含有大量的吡嗪類香氣物質(zhì)，這類物質(zhì)主要由美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，可能由于深度煎炸豬腰肉過程中美拉德反應(yīng)較為劇烈所致。

目前市面上僅有單一功能的空氣炸鍋，無法滿足市場對多功能產(chǎn)品的需求。隨著家電智能化、一體化進(jìn)程加快，將傳統(tǒng)烹飪方式結(jié)合為一體的家電需求越來越大。經(jīng)前期預(yù)實驗發(fā)現(xiàn)，與某專用空氣炸鍋在同等條件下（空氣炸，溫度180℃，不預(yù)熱，時間13 min，且中途不翻面）相比較，我司某蒸烤箱新增“空氣炸”功能存在炸制效率低、脫汁率低、上色均勻性差等問題。基于對我司某蒸烤箱“空氣炸”功能分析及前期加濕烤的研究，本研究試圖通過工藝優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，提升其“空氣炸”功能的炸制速率，并改善其炸制品質(zhì)。

2 實驗方法

2.1 設(shè)備與原料

設(shè)備：某專用空氣炸鍋（以下簡稱“空氣炸鍋”）；我司某蒸烤箱（以下簡稱“蒸烤箱”），腔體大小30 L，其主要結(jié)構(gòu)為底部有內(nèi)置蒸發(fā)盤，產(chǎn)生蒸汽，頂部有加熱管和循環(huán)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行烤制，除常規(guī)單蒸、單烤主功能，還有空氣炸功能。

原料：預(yù)制薯條，每份200 g±2 g，保持規(guī)格一致。薯條從超市采購，盡量保持每份長短相同，截面邊長≥7 mm，-20℃冷柜儲存。

2.2 工藝優(yōu)化

基于前期我司蒸烤箱“空氣炸”功能存在脫汁率低、上色均勻性差和口感不佳等問題，考慮要達(dá)到良好的炸制品質(zhì)，本文以脫汁率、上色均勻性和口感為指標(biāo)，通過研究溫度（180℃提升至200℃）、時間（由預(yù)熱后放入，改為不用預(yù)熱直接放入，增加烹飪時間）、模式（純烤改為加濕烤）和腔體大小（增加一個烹飪器皿，縮小烹飪有效容積）對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，實驗方案見表1。為了避免人為操作的差異性，空氣炸鍋和蒸烤箱在薯條炸制的中途均不取出翻動。

表1 工藝優(yōu)化方案

2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

基于前期改變腔體實驗研究，風(fēng)向?qū)Я鲹醢鍖︼L(fēng)向變化有很大影響，從而影響食品品質(zhì)。蒸烤箱原本結(jié)構(gòu)內(nèi)部風(fēng)向變化及溫度分布如圖1（左），除去風(fēng)向?qū)Я鲹醢搴笕鐖D1（右），由圖可見，除去風(fēng)向?qū)Я鲹醢搴箫L(fēng)力分布更加均勻，從而使產(chǎn)品炸制均勻性得到改善，設(shè)計實驗方案如表2。同時，通過測試薯條中的過氧化值來評價薯條的營養(yǎng)健康特性。

表2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

圖1 產(chǎn)品內(nèi)部風(fēng)向變化示意圖（左：拆除擋板前；右：拆除擋板后）

2.4 測試方法

烹飪后取食材的平行樣品2次，進(jìn)行平行測試，驗證測試結(jié)果的一致性。脫汁率的具體操作方法是測試薯條炸制前后的重量，以重量差/炸制前的重量來計算。測定過氧化值的具體操作方法參考GB 5009.227-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中過氧化值的測定》中第一法，滴定法。

3 實驗結(jié)果

3.1 工藝優(yōu)化對炸制品質(zhì)的影響

通過提高溫度、延長時間、調(diào)整模式及改變腔體大小改善蒸烤箱的炸制效果，得到不同工藝優(yōu)化條件下薯條炸制后脫汁率對比，如圖2，不同工藝優(yōu)化條件下炸制薯條的效果圖和感官評價結(jié)果分別見圖3、表3。研究發(fā)現(xiàn)，在180℃、預(yù)熱后13 min的條件下，蒸烤箱空氣炸模式下炸制薯條的脫汁率為43.43%，明顯要低于空氣炸鍋空氣炸在180℃、未預(yù)熱13 min條件下的脫汁率，且上色均勻性較差，說明蒸烤箱空氣炸不僅速率慢，炸制效果也不如專用空氣炸鍋。

表3 不同工藝優(yōu)化條件下炸制薯條感官評價結(jié)果

圖2 不同工藝優(yōu)化條件下薯條炸制后脫汁率對比

圖3 不同工藝優(yōu)化條件下炸制薯條效果圖

3.1.1 溫度對炸制品質(zhì)的影響

在200℃、預(yù)熱后13 min的條件下，蒸烤箱空氣炸模式炸制薯條的速率加快，脫汁率增加，高達(dá)52.12%。經(jīng)感官評價，薯條上色效果提升，但上色均勻性變差，烤盤四周顏色較深，中間顏色較淺，表面較脆，內(nèi)部偏干。

3.1.2 時間對炸制品質(zhì)的影響

在180℃、預(yù)熱+13 min的條件下，蒸烤箱空氣炸模式炸制薯條的速率減慢，脫汁率增加至53.78%。經(jīng)感官評價，薯條整體表面金黃，上色效果提升，但上色均勻性變差，烤盤四周顏色較深，焦糊現(xiàn)象明顯。表面較脆，內(nèi)部偏干。

3.1.3 模式對炸制品質(zhì)的影響

在加濕烤200℃、預(yù)熱后13 min的條件下，蒸烤箱加濕烤模式下脫汁率為47.13%，與競品脫汁率相近，比原始工藝條件下脫汁率增加，炸制速率加快，且效果最接近競品。經(jīng)感官評價，薯條整體表面金黃，上色效果提升，但上色均勻性差，烤盤四周顏色較深，焦糊現(xiàn)象明顯，表面較脆，內(nèi)部較濕潤。

3.1.4 腔體大小對炸制品質(zhì)的影響在空氣炸180℃、預(yù)熱后13 min的條件下，給蒸烤箱增加配件，縮小烹飪的有效空間，薯條脫汁率僅為21.68%，遠(yuǎn)低于原始工藝（空氣炸180℃、預(yù)熱后13 min），炸制速率降低，且薯條表面顏色未發(fā)生變化，說明在原始條件下改變腔體大小不可行，分析原因是腔體內(nèi)熱風(fēng)分布在四周，中央是冷風(fēng)。

綜上所述，隨著溫度的提高，產(chǎn)品煎炸效率提高，但上色均勻性較差。隨著時間的延長，產(chǎn)品煎炸效率降低，且上色均勻性較差。通過調(diào)節(jié)模式，產(chǎn)品煎炸效率提高，但上色均勻性較差。隨著腔體體積的減小，煎炸效果不佳。通過以上工藝優(yōu)化，均無法有效提升薯條的上色均勻性，且經(jīng)評估4種因素之間交互作用也很難達(dá)到提升其上色均勻性，因此需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及優(yōu)化后模式對炸制品質(zhì)的影響

3.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化對炸制品質(zhì)的影響

通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)（除去風(fēng)向?qū)Я鲹醢澹└纳普艨鞠湔ㄖ菩Ч玫绞項l炸制后脫汁率對比如圖4，效果圖和感官評價結(jié)果分別見圖5和表4，營養(yǎng)健康特性對比結(jié)果如圖6。蒸烤箱在空氣炸鍋同等工藝條件（不預(yù)熱，模式-空氣炸，溫度180℃，時間13 min）且中途不翻面條件下，除去風(fēng)向?qū)Я鲹醢澹項l脫汁率為48.05%，稍高于競品，說明炸制速率更快。經(jīng)感官評價，薯條整體金黃，上色效果佳，均勻性好，表皮較脆，內(nèi)部軟糯，達(dá)到競品同等效果。

圖6 結(jié)構(gòu)優(yōu)化薯條炸制營養(yǎng)健康特性對比（以過氧化值含量g/100 g計算）

表4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化薯條炸制感官評價結(jié)果

圖4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化薯條炸制脫汁率對比

圖5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化薯條炸制效果圖

3.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后模式對炸制品質(zhì)的影響

在加濕烤模式下，蒸烤箱在空氣炸鍋同等工藝條件（不預(yù)熱，溫度180℃，時間13 min）且中途不翻面，除去風(fēng)向?qū)Я鲹醢澹項l脫汁率44.83%，與原始狀態(tài)脫汁率接近，時間縮短近40%，煎炸效率提高。經(jīng)感官評價，薯條上色效果佳、均勻性好，整體金黃，表皮較脆，內(nèi)部軟糯，吃起來有層次感。經(jīng)測試過氧化值，加濕烤過氧化值為0.093 g/100 g，相比空氣炸鍋的0.132 g/100 g，降低30%，更加營養(yǎng)健康，這與Sansano M[7]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論與展望

本研究選取我司某蒸烤箱為研究對象，以薯條為典型炸制食材，開展蒸烤箱炸制速率提升及品質(zhì)改善研究。研究發(fā)現(xiàn)，在同等工藝條件（模式-空氣炸、溫度180℃、時間13 min且不預(yù)熱）下，蒸烤箱在結(jié)構(gòu)優(yōu)化后可以達(dá)到空氣炸鍋同等的脫汁率和上色均勻性，且不需要中途翻鍋。同等工藝條件下采用蒸烤箱加濕烤模式，中途不進(jìn)行任何操作，在達(dá)到空氣炸鍋同等的脫汁率和上色均勻性的同時，炸制薯條更健康。考慮到用戶使用的安全性，避免用戶在無擋板的情況下被燙傷，可以增加一定空格大小的柵欄來避免手指深入。同時可參考微生物搖床設(shè)備，在產(chǎn)品中增加震蕩配件；調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、位置，從熱動力學(xué)角度，分析產(chǎn)品風(fēng)流形態(tài)，提高溫場均勻性。同時，由于當(dāng)前烹飪得到的炸制品更偏向于烤制，與傳統(tǒng)油炸薯條相比存在一定的差異，需對油炸薯條的品質(zhì)進(jìn)行研究，在蒸烤箱中不僅實現(xiàn)傳統(tǒng)油炸薯條的炸制效果，還能更健康、更安全。