人类最早开始使用火大约是在距今一百万年前，当时人类的狩猎采集还不太发达，我们的祖先只能用干枯的枝叶来生火，直接烘烤简单的食物。使用石头的炊具在石器时代就开始制作，而且石头具有极好的保温性，所以至今仍使用石板来烤面食。

木炭烧烤

如果说直接用柴火烧烤食物是一种简单粗暴的方法，那么用窑炉烧烤食物就充满了技术含量。这个由土构成的密封空间有效地将大量的热能从柴火转移到炉壁上，形成了外部酥脆、内部蓬松的口感。烤箱的出现将面包制作技术从埃及传播到世界其他地方。

窑炉烧成

19世纪电烤箱的出现终于将人们从低效的木材燃烧方法中解放出来，食品加工业开始腾飞。当然，这都要归功于法拉第、特斯拉等科学家对电能的贡献。这种可以立即打开并使用的烤箱，足以颠覆古埃及人认为烘焙原料可以如此简单快捷的认知。

烤箱

纵观历史，人们烧烤食物的方式经历了三个主要阶段：裸炭烧烤、窑炉和电烤箱。虽然电烤箱在方便、控制、节能、环保等方面远远超过前者，但炭烤架和窑锅至今仍然很受欢迎。原因包括工艺、广告噱头和“世界烟花”。这就是美食家所说的。

无论如何，毫无疑问，电烤箱已经成为烘焙设备的主流。烤箱的设计越来越人性化、智能化，但遗憾的是，很多人并没有真正了解它。了解所谓烤箱的特性并不像测量温差那么简单。从你打开它的那一刻起，直到美味的食物从烤箱中出来，其背后的原理涉及电学、热力学、材料科学、化学等等。不过，这些理论知识并不枯燥，而且非常有趣，因为它们与我们的日常生活息息相关。在这里，我们对电烤箱的工作原理、传热、温度分布、承重设备以及应用实例进行了深入浅出的讲解。请携带笔记本电脑并坐在前排。长椅。

工作原理

剥去“智能”、“互联网”的华丽外衣，电烤箱的骨架只是一个铁皮盒子，里面有几根加热管。与燃烧木材不同，它的任务是将电能转化为热能。加热管是完成这一任务的核心组件。原理是产生的热量与流过导体的电流和电阻的平方成正比。更高的加热能力。

电烤箱结构

了解了以上知识后，你就会明白为什么烤箱的额定电压是220V和380V，为什么烤箱使用的电流分为10A和16A。提高电压或电流的目的很明显：增加烤箱单位时间的出力，提高烘烤效率。这种改进在较大的烤箱中尤其明显。

现代电烤箱中，加热管主要由石英和不锈钢制成。石英管加热效率高，成本低，但缺点是不够坚固或耐用。不锈钢管一般填充氧化镁粉，其导热性和耐用性都很好，但成本较高。有点贵。早期，很多低端烤箱出于成本原因都使用石英加热管，但现在不锈钢管正在逐渐取代石英管。

加热管开启时，往往中心温度上升速度快于两端温度，因此从左到右设计多根加热管并列结构，很容易造成食物受热不均匀。采用单根M型加热管就大大改善了这个问题。

M型加热管

第一次开始预热烤箱时，它是全功率运行，因此加热管呈红色亮起，但一旦达到设定温度，加热管会定期通电，因此不会恢复到红色状态。但有些M型加热管的烤箱，加热管排列比较紧密，预热时间隔通电，所以没有发红属于正常现象。

如果通电的加热管以与野马相同的速度运行，那么烤箱的温度控制系统就成为这匹野马的缰绳。如果一匹野马狂奔，可想而知，结果将是“所到之处死伤惨重”。事实上，结果是一种类似黑碳的食物。因此，一台好的烤箱需要稳定、准确的温控系统。那么这个温度控制系统是如何工作的呢？

首先，必须在加热管附近安装温度传感探头，这样才能准确监测加热管的受热程度。和加热管一样，感应探头也有好有坏。机械温控烤箱和电子温控烤箱的主要区别体现在感应探头上。机械烤箱使用双金属片，而电子烤箱则使用卖家称之为NTC（负温度系数）的热敏电阻。是前者的几倍。所以不知道有多少人的烘焙梦想被机械控温烤箱毁了。也许这就是我们国家失去面包制作人才的原因。

NTC热敏电阻

其次，除了配备强大的感应探头外，还有控制加热管通电/断电的系统。体温是一个延迟参数，就像测量体温时必须等待5 分钟才能读取读数一样。当然，烤箱中的感应探头并不需要太多时间，但传统的温度控制系统往往存在一定的延迟和偏差。为了获得更稳定的温度曲线，需要引入PID控制，它可以有效解决温度传感时滞的影响。目前，这种PID控制基本上只安装在微波炉中。

PID控制

简单来说，电烤箱的完整工作过程就是当烤箱开始开机时，加热管的温度会逐渐升高，控制系统会通过感应探头检测到这个信号，超过设定的温度即可。立即切断加热管电源，防止炉内温度继续升高。当电源关闭一段时间，温度下降到一定值时，感应探头向控制系统发出信号，使加热管继续通电，如此循环往复。我们可以得出结论，烤箱中的温度随时间变化不是直线变化，而是呈波浪状。制造商面临的挑战是如何减小这条曲线的幅度，使其接近直线。

热量传递

在检查烤箱内的温度分布之前，我们需要了解传热。其实我在初中物理课上就已经学过这些知识了。传热主要有三种方式：辐射、对流和传导。

辐射是世界上一切事物的根源。我们今天消耗的大部分能源来自太阳能。太阳通过辐射向我们提供无私的能量。事实上，热量不仅来自阳光，也来自通常发光的物体，例如火焰、灯泡和闪电，但热量与阳光相比很小，我们无法感觉到。辐射的本质是电磁波，类似于微波、X射线。

辐射

对流的主要特征反映在指流体的“流”一词中。什么是流体？可以流动的物体，例如气体或液体。日常生活中最常见的就是空气和水。您很聪明，认为煮食物利用水的对流热传递，而空调利用空气进行热传递。对流的发生需要两个基本条件。一是存在流体，二是温差。

传导也是我们在触摸物体时能够感受到其温度的原因。固体之间发生传导，物体的温度越高，其分子的热运动越强，但温度较低的物体的分子运动越慢。完美的接触可以让更强的分子运动驱动较弱的分子，让较慢的分子减速较快的分子，从而达到平均温度状态。

你能猜出烤箱中发生的上述传热方法吗？答案是全部三种。

在典型的平炉中，底部的加热管不断产生热空气，热空气上升为烤盘（或模具）提供温度。同时，也会发生辐射，热量从顶板传递出去。这个过程通过对流、辐射和传导发生。同样，上加热管也起到同样的作用，但热空气只是上升，所以要解决这个客观缺陷，上加热管通过对流加热食物的功效非常有限。制造商计划有意改进上部加热管的温度控制。另外，大多数甜点烘烤时顶部都没有盖子，因此顶部加热管的辐射效果更加明显。加热管不仅向食物发出辐射，而且当炉壁温度升高时，对食物也有微弱的辐射作用。

开放式烤箱不能同时烘烤多层的原因很简单。如果食物是多层的，加热管在加热时既不能对流也不能辐射穿过烤盘和烤箱。由于中心空气层较厚，烤盘顶部和底部之间传递的热量非常少。这和保温瓶的原理是一样的。很多平炉都有热风循环功能，但遗憾的是风扇口处没有电热丝，所以炉内的热风只能均匀分布，而且热风只能散发得和真实空气一样热。你不能把它拿出来。火炉。

平炉

风炉的出现可以说解决了开放式炉烧成效率低的问题。纯风炉的主要传热方式是对流方式，烤箱背面装有大直径风扇和电热丝，不断送出高温空气，使其均匀对流到每一层食物上。它具有非常高的传热效率。因此，可以降低在空气烤箱中烘烤相同食物所需的温度和时间。但风烤箱的性能并不完美，强烈的热风会使食物表面干燥，不适合制作需要湿润口感的甜品。

风炉

此外，还有带有集成平炉的烤箱和蒸汽炉。它们的传热方式这里不讨论，需要根据设定的烘烤模式进行分析。详细内容请参阅此处。

温度分布

即使借助M加热管、NTC感应探头、热风循环等高科技技术，也不可能实现烤箱温度时空分布完全均匀。随着时间的推移分布不均匀的问题在操作原理部分进行了讨论。空间分布不均匀主要体现在水平和垂直方向。

平炉中的加热管位于顶部和底部，食物获得的热量，无论是通过对流还是辐射，与食物到加热管的距离成反比。这意味着食物距离加热管越近，接收到的热量就越多，食物移动得越远，接收到的热量就越少。这个原理可以解释为什么小烤箱的温度很难控制。例如，蛋糕顶部距离加热管10厘米，蛋糕的焦黄效果会更好。将距离更改为6 厘米。它可能只会使颜色变暗，但如果将距离减少到2 厘米，它可能会在顶部燃烧。

如果开放式烤箱的水平方向存在温度不均匀的情况，例如整盘饼干的左右两侧颜色明显不同，当然可以通过中途改变位置来解决问题。但这种现象多是由于加热管内温度分布不均匀造成的。最好的选择是更换烤箱。

风炉最靠近风扇一侧的食物也可能会变黑。这是因为热空气传播的时间越长，温度就会降低。当然，如果您在烘烤某些食物时遇到这种偏差，则需要在下次烘烤中途改变方向，以确保所有食物的颜色均匀。

一般来说，大烤箱的温度分布比小烤箱更均匀，风炉烤箱比平炉烤箱更均匀。为了获得更均衡的温度，我们建议家庭烘焙时容量至少为40升或以上的烤箱。当然，你还必须学会从一个例子中推断，以了解温度和烤箱中位置之间的关系。使用烤箱温度计测试各个位置的温差，并根据预烤食材的颜色和配方要求进行科学的温度设置。这个看似麻烦的动作，却是“磨刀不砍柴”的最佳做法。

您可以按照以下步骤使用温度计来测试烤箱的温度。 如果您的烤箱有上下火，首先将温度计放在烤箱的最上层架子上（如果顶层太靠近加热管，请将其向下移动一层），关闭热量并设置温度计温度在160到200度之间（这是烘焙最常用的温度范围）。一旦指示值稳定，检查指示值与设定温度之间的差异。这可以测试底部热量和顶部热量之间的温差。单独测量温差的好处是，在烘焙戚风蛋糕、泡芙等对温度敏感的甜品时，可以更准确地控制上下火的温度，保证成功率。

测量火温差

测量火灾中的温差

如果烤箱老旧，上下火没有独立控温功能，或者是纯空气烤箱（没有上下加热管），温度计只能放在上、中、下三层。测量三个温度，减去设定温度，计算出的就是烤箱温差。即使您的烤箱无法单独控制顶部和底部加热温度，也有一些技术可以实现顶部和底部加热的不同加热温度。例如，改变烤盘的水平时，烤盘的一端距离加热管越近，该端的加热温度就越高。此外，还有有效实现单面冷却的犀利操作，例如覆盖铝箔或在底部放置双层烤盘，确保每次都能成功。

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不过，我还有一个终极大招介绍给你，那就是“买买买”！选购一款既有上下管独立控温，又带风炉的烤箱，均匀控温妥妥的。放厨房能提升档次，做私房能增加效率，绝对是两全其美！

承载器具

无论在电烤箱内烘烤什么食材，都离开不了承载器具，包括模具、烤盘、烤网等。其实烤盘也算是模具的一种，只不过它的受热面积比较大而已。根据材质、形状、颜色的不同，模具的导热性也会有所差异。

模具的主要材质有铜、铝合金、碳钢、不锈钢、硅胶等。铜的导热性极好，可以烘烤出硬脆的表皮，但是因为价格昂贵而使用较少。铝合金材质一般搭配涂层或者阳极氧化处理，它的特点是导热性较好、材质轻、易塑形，而且价格又便宜，因此得到了广泛的使用。碳钢的主要成分是铁与碳，也会搭配不沾涂层，相比铝合金导热性略差，但是制造成本很低，所以能在市场上占有一席之地。不锈钢这种材质拥有坚硬、耐腐蚀、耐高温、易清洁等众多优点，但是作为模具，它的导热性比较差，而且制造成本高，所以并不普及。硅胶是一种新型高分子材料，具有弹性好、质量轻、易脱模等优点，但是因导热性不佳会造成甜点不易上色，而且不耐高温（250度以上）。

铝合金模具

碳钢模具

当前烘焙所使用的模具形状各异，有圆形的蛋糕模具、中空的戚风模具、方形的吐司盒、扁平的玛芬连模等，这就决定了模具的加热效率是不一样的。在相同材质的情况下，模具越封闭，内部的水分越不容易挥发，食材吸收的辐射也越少，所以加热效率会比较慢。模具的体积太大，也会出现上述的情况，这时候你只能降低温度，延长烘烤时间来确保食材熟透。中空模具的设计，就是为了增加受热面积，提高烘烤效率的改进方案。

除了材质和形状，模具的颜色也能影响热量传递，这是由于不同的颜色能吸收热量的程度不同所造成的。你需要知道的是，颜色越深的模具吸收辐射的热量越高。像黑色的模具，就会比银色的模具受热快得多。因此你要学会根据模具颜色的不同，调整出合理的烘烤温度。

黑色吐司盒

一般情况下，模具的底部要用烤网来支撑，而不是烤盘。因为烤盘与模具并非能严丝合缝在一起，就像地面虽然能支撑起四只脚的桌子，但实际上它们之间的接触面积可以忽略不计，而接触面积会影响到两个物体之间的热传导效率。如果使用烤网，则底部的发热管是以对流、辐射的形式直接将热量传递给模具，少了烤盘这个中间者，加热效率自然高多了。

应用实例

烘烤食物的本质就是提高食物的温度，使其内部的分子发生化学变化。影响加热效率的一个重要因素就是含水量，因为水的沸腾温度是100度，只要食物某个部位含有水分，该位置的温度就不会超过这个数值，那么引起食物上色的美拉德反应和焦糖化反应就无从谈起。油和糖有阻隔水分子运动的能力，所以油糖的含量越高，水就越不容易沸腾，需要加热的时间就会越长。

要做到内熟外不焦的状态，非常考验烘焙师的技术与经验。好在食谱作者都会给我们提供一套适用的烘烤方案，不至于让我们像无头苍蝇一样。三类最典型的食谱就是蛋糕、面包与饼干，这三类食物的水、油、糖占比各不相同，要因地制宜地设计出合理的方案。

在蛋糕面糊中，通常液体的含量要比面粉高很多，油糖的比例也比较高。此类面糊的流动性强，需要半封闭的模具装载。当模具的体积较大时，需要低温长时间烘烤，缓慢地让水分挥发掉。显然，外侧的水分挥发速度比内部快很多，只有当蛋糕的表面变得干燥时，才会开始上色。蛋糕面糊是三类食物中最不稳定的，长时间静置非常容易消泡，因此烤箱要提前充分预热，然后及时进行烘烤，这样做能防止底部沉积，蛋糕也更容易熟透。

戚风蛋糕

相比蛋糕面糊的大水量而言，面包面团的含水量适中，油糖含量较少。由于面团基本上是固体，没有流动性，因此大部分情况下是不使用模具的，只需要烤盘就可以了。像吐司这样的模具面包，得益于吐司盒的保水能力，面包成品能保留较多的水分，口感更加柔软，但是要付出的代价是烘烤时间更长。除此之外，大部分无需模具的面包加热效率要比蛋糕快，当然前提条件是体积相同。那些低糖或无糖的欧式面包，通常含水量比较大，又缺少褐变反应的营养物质，需要采用更高的温度来加热才能上色，配合上蒸汽，就会产生外脆里软的效果。

饼干面团的水分含量极少，它能粘合成团主要靠的是大量的油脂与砂糖。要想让这种高油高糖的面团更快地烤熟，就得将面团分割成体积很小的份量。当面团变成扁平的形状后，受热面积增加，水分挥发速度提高，饼干面团的表面很容易产生焦糖化的效果，形成酥脆的口感。在烘烤的过程中，会有部分油脂因重力作用聚集在面团底部，而金属烤盘能提供稳定的热量使油脂温度升高（超过水的沸点温度），这样会导致饼干底部的加热效率比顶部高。因此，要将下火的温度设定比上火低一些，才能让两面的上色效果同步。

除了上述三类较常见的食物，还有两种比较极端的烘烤案例，分别是低温的水浴法和需要超高温的披萨。

水浴法一般用在芝士蛋糕、古早味蛋糕这些需要低温烘烤的甜点中。只要烤盘中的水一直存在，下火给模具传递的温度不会超过100度，而上火的加热也会受到水汽的影响。采用这种加热方式的甜点底部与侧面均不易上色，膨胀速度也非常缓和，不会出现较大的气孔。在烘烤过程中，烤箱内水雾缭绕，使蛋糕整体保持湿润的效果。水浴法利用的是层层传导的方法，烤盘将热量传导给水，水又将热量传导给模具，最后模具再将热量传导给面糊。在几次传导的过程中，热量会逐渐衰减，所以水浴法需要将烤盘与水充分预热，直到水在烤盘中出现沸腾的状态，这时才是送入烤箱的最佳时机。

水浴法

披萨最早发源于意大利，当地人喜欢用窑炉来烘烤他们这种特色美食。窑炉中的炭火温度能高达400度以上，使得披萨在极短时间内变熟，达到外皮焦香酥脆、内部柔嫩多汁的状态。家庭制作披萨自然只能用到电烤箱，但是普通烤箱也就250度的极限温度，怎样模拟窑炉的效果呢？记得我在前文提过，石板能保持高温，因此可以使用电烤箱搭配烘焙石板这种组合。当石板经过充分预热后，就能在短时间内给披萨底部的面团输送大量热能，使饼皮极尽酥脆，而顶部的芝士馅料就能避免长时间烘烤而失去柔软拉丝的效果。

其它食物的烘烤方案基本上大同小异，可以根据它的水、油、糖含量综合考虑。毕竟还有食谱作者当你的指路明灯（坑爹的除外），只要你勤于练习，总能找到成功的门路。

总结

尽管烤箱不过是一个会发热的箱子，但是利用电能烘烤食物的整个过程，会涉及到很多的物理与化学常识。要想玩转你的烤箱，除了掌握烤箱的工作原理、热量传递、温度分布、承载器具、应用实例这几方面的理论基础外，还要懂得根据自己的实际情况做出调整。用“像父母了解孩子一样了解它”来形容，一点都不过分。

也许这是学习烘焙最笨的方法，但也是最有用的方法。没有研究精神，是做不好烘焙的。不要总是指望别人告诉你具体怎么做，而是学会自己告诉自己该怎么做，经过不断地试验与总结，久而久之你就能独当一面了。

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