CN110543195B - 一种烤箱的温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烤箱的温度控制方法，根据标准温度T0设置温度控制曲线，该温度控制曲线中包括连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段。其中低温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为低温温度T1，其中T1＝T0－Td。高温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为高温温度T2，其中T2＝T0+Tu。升温控制段中控制烹饪腔内的温度按照升温斜率K1上升至高温温度T2。降温控制段中控制烹饪腔内的温度按照降温斜率K2下降至低温温度T1。按照温度控制曲线控制烤箱进行工作。该烤箱的温度控制方法能够提高食物的热渗透性，使得食物表面的颜色褐变反应和内部熟化程度适应性更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种烤箱的温度控制方法，特别涉及一种应用于烤箱中上下火模式的温度控制方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们越来越喜欢西式烹饪方式，自制各种DIY糕点，为了满足不同的烘烤菜单，对烤箱的功能要求也越来越多。其中烤箱中的上下火模式可以用来进行戚风蛋糕、面包片等的烘烤，要求成品的表面颜色褐变反应和内部熟化程度相适应，避免出现已经熟透的食物没有诱人的金黄色表面，也避免食物表面发黑，中心才烤透的情况。
公开号为CN105902186A(申请号为201610422600.6)的中国发明专利申请《一种烤箱及其工作方法》，其中公开的烤箱中设置了风扇，在工作过程中风扇工作，向烹饪室内吹旋转风，使得烹饪室内的空气快速流动，使得烹饪室内的温度快速进行热传递以到达均匀的效果。但是根据烘烤的要求，烤箱工作于上下火工作模式时，风扇无法启动工作，则前述工作方法并不适用于烤箱的上下火工作模式。
公开号为CN105341078A(申请号为201510877839.8)的中国发明专利申请《一种荔枝面包及其制备方法》，其中公开的方案中，面包在进行烤制时上下火均为180～200℃，该专利申请中也并未给出具体的温度控制方法。对于面点类烘焙食物，其主要成分由水分、油、面粉等组成。而水分的导热系数在0.599-0.684W/(m*K)，油类为0.143-0.136W/(m*K)，面粉为0.02-0.1W/(m*K)。由此可见，水分是影响食物热传递性能的主要因素。水分受热会蒸发为水蒸气，同时可以见到食物的膨胀、变干。通常在进行烘烤时，精确控制烹饪室内的温度，使其稳定在设定温度，以保证烘烤的均匀性，但是持续稳定的温度烘烤时，食物外部水分容易被蒸发掉，而食物的热量是由外而内的传递，在外部水分蒸发完全时，单靠食物表面的油类以及面粉很难将热量传递进入食物内部。即此时，食物关闭了吸热通道，转而发生焦糖反应—上色。由于整盘烘焙食物，彼此之间肯定存在水分上的差异。因此，在均匀且持续高温的温场中，水分少的部分，先上色，且颜色越来越深。这样，整盘食物的色泽均匀性就很难保证了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够提高食物的热渗透性，使得食物表面的颜色褐变反应和内部熟化程度适应性更好的烤箱的温度控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种烤箱的温度控制方法，其特征在于：设置烹饪腔内的标准温度T0；
根据标准温度设置温度控制曲线，该温度控制曲线中包括连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段；
其中低温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为低温温度T1，其中T1＝T0－Td，Td为正数，且Td＜T0；
高温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为高温温度T2，其中T2＝T0+Tu，Tu为正数，且Tu＜T0；
升温控制段中控制烹饪腔内的温度按照升温斜率K1上升至高温温度T2；
降温控制段中控制烹饪腔内的温度按照降温斜率K2下降至低温温度T1；
按照温度控制曲线控制烤箱进行工作。
进一步优化地，连续循环按照低温控制段、升温控制段、高温控制段、降温控制段的温度曲线对烹饪腔内的温度进行控制直至完成食物烹饪。
优选地，烤箱的工作方法为：
S1、检测获取当前烹饪腔内的温度数据T；
S2、计算当前温度数据T与标准温度T0的温度差ΔT，ΔT＝T－T0；
S3、比较ΔT与－Td、Tu的大小，如果－Td＜ΔT＜Tu，则进行S4；如果ΔT≤－Td，则进行S5；如果ΔT≥Tu，则进行S6；
S4、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，则进行S4.1；
如果K在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.2；
S4.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中升温控制段的标记值U，即Z＝U；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中升温控制段对应的升温功率进行工作，控制烹饪室内温度按照升温斜率K1上升，返回S1；
S4.11、当Z＝U并且T≥T2时，释放当前的标记值U并进入S6.1；
S4.2、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中降温控制段的标记值D，即Z＝D；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中降温控制段对应的降温功率进行工作或者关闭，控制烹饪室内温度按照降温斜率K2下降，返回S1；
S4.21、当Z＝D并且T≤T1时，释放当前的标记值D并进入S5.1；
S5、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在低温控制段的斜率允许范围[e5,e6]范围内，则进行S5.1；
S5.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中低温控制段的标记值L，即Z＝L；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中低温控制段对应的低温功率进行工作，控制烹饪室内温度维持在T1，返回S1；
S5.2、当处于低温控制段的工作时间达到设定的时间t1时，则释放当前的标记值L并进入S4.1；
S6、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在高温控制段的斜率允许范围[e7,e8]范围内，则进行S6.1；
S6.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中高温控制段的标记值H，即Z＝H；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中高温控制段对应的高温功率进行工作，控制烹饪室内温度维持在T2，返回S1；
S6.2、当处于高温控制段的工作时间达到设定的时间t2时，则释放当前的标记值H并进入S4.2。
优选地，S4中，如果K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.3；
S4.3、返回S1；
S4.4、当连续n次检测到K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行报警。
为了提高控制的准确性，S4和S5中，至少连续两次的温度变化斜率K满足要求时再进行S4.1、S4.2、S5.1或S6.1。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该烤箱的温度控制方法在对烤箱内烹饪室内的温度进行控制时，特别在风扇无法工作的工作模式下，根据具有连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段温度控制曲线进行控制，对烤箱内的温度对应实现进行低温维持的控制过程、升温的控制过程、高温维持的控制过程、降温的控制过程。如此在烹饪室内处于高温时出现的温场的不均匀性、食物表面水分分布不均匀性的情况，会随着降温以及低温维持过程中，因为烹饪室内整个温场温度的降低而使得温度从高温区传向低温区，水分会由于浓度梯度而由低温区扩散至高温区。如此循环进行烹饪室的温度控制，可以使得烤箱烹饪室内的温度、水分浓度产生流动而趋于均匀化。在烹饪室内空气的温度传递过程以及水分的扩散过程中，使得食物的热渗透性以及上色会得到较好的平衡。即使得食物表面的颜色褐变反应和内部熟化程度适应性更好。
附图说明
图1为本发明实施例中温度控制曲线图。
图2为本发明实施例中烤箱的温度控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
在烤箱中，烹饪室内的温场温度＞食物表面温度＞食物内部温度。当烹饪室内的温场处于低温区时，食物表面水分蒸发速度相对较慢，温度可以较快进入食物内部，使得食物内部的水分可以蒸发，进入食物表面以及空气中，即加强了食物的热渗透性。随着加热管的开启，温度开始上升。烤箱工作在上下火工作模式下时，在烤箱烹饪室内，温度依靠空气的无规则热运动传播。故整个烤箱内部并不是均匀上升，会出现温度相对较高、温度相对较低的区域，温度相对较高的区域，水分蒸发速度快。因此，整个烤箱内部会出现水分及温度的不均匀。为了方便描述，温度相对较高的区域简称为高温区，温度相对较低的区域简称为低温区。
如图1和图2所示，本实施例中的烤箱的温度控制方法，用于对烤箱内烹饪室内的温度进行控制，能够提高烤箱的烹饪室内温度、水分分布的均匀性，保证烘焙出食物的品质，提高食物的热渗透性，使得食物表面的颜色褐变反应和内部熟化程度适应性更好。在进行温度控制的过程中，温度的检测以及对温度稳定性、准确性的控制则采用现有技术中的方法实施。
本实施例中的烤箱的温度控制方法具体包括以下内容：
首先设置烹饪腔内的标准温度T0，针对不同的烹饪物，烤箱的控制系统内可以存储各种烹饪菜单对应的标准温度，烤箱工作在标准温度下能够使得食物达到最佳烹饪效果。
根据标准温度T0设置温度控制曲线，该温度控制曲线中包括连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段。烤箱内的控制系统控制加热管进行工作，继而按照温度控制曲线控制烤箱工作，使得烤箱的烹饪室内的温度按照温度控制曲线进行变化，实现对食物的烹饪。
其中在按照温度控制曲线中低温控制段的控制数据对烤箱进行控制时，则控制烹饪腔内的温度持续保持为低温温度T1，其中T1＝T0－Td，Td为正数，且Td＜T0。其中Td根据具体的烹饪菜单进行设置，如Td＝5℃。
在按照温度控制曲线中高温控制段的控制数据对烤箱进行控制时，则控制烹饪腔内的温度持续保持为高温温度T2，其中T2＝T0+Tu，Tu为正数，且Tu＜T0。其中Tu根据具体的烹饪菜单进行设置，如Tu＝5℃，Tu也可以根据实际情况设置为不等于Td的数据。
在按照温度控制曲线中升温控制段中的控制数据对烤箱进行控制时，则控制烹饪腔内的温度按照升温斜率K1上升至高温温度T2。
在按照温度控制曲线中降温控制段的控制数据对烤箱进行控制时，则控制烹饪腔内的温度按照降温斜率K2下降至低温温度T1。
如此通过升温控制段和降温控制段实现与低温控制段、高温控制段的连接持续控制。
低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段的工作时间也体现在温度控制曲线中，以能够有效实现烤箱的烹饪室内进行热传递、水分扩散，进而达到热、水平衡为设置标准，各控制段的工作时间可以根据实验测试数据进行具体设置。
温度控制过程中，烤箱的工作方法具体包括以下步骤：
S1、检测获取当前烹饪腔内的温度数据T；
S2、计算当前温度数据T与标准温度T0的温度差ΔT，ΔT＝T－T0；
S3、比较ΔT与－Td、Tu的大小，如果－Td＜ΔT＜Tu，即判断烤箱当前处于升温控制段的工作状态，则进行S4；如果ΔT≤－Td，即判断烤箱当前处于低温控制段的工作状态，则进行S5，通常ΔT相对于－Td的变化在1℃范围内；如果ΔT≥Tu，即判断烤箱当前处于高温控制段的工作状态，则进行S6，通常ΔT相对于Tu的变化在1℃范围内；
S4、计算当前温度检测点的温度变化斜率K，即当前烹饪腔内的温度数据T相对于上一温度检测时间检测到的温度的变化率；由于温度处于时刻变化的过程中，很难严格按照温度控制曲线的控制数据进行工作，工作过程中存在可允许的误差，则通常会针对各种控制数据分别设置对应的误差范围；
如果K在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，则进行S4.1；
如果K在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.2；
如果K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.3；
在将K与K1、K2进行比较时，为了保证数据的准确性，减少温度变化带来的影响，当连接至少两次计算获取的温度变化斜率K满足要求时再进行S4.1或S4.2；
S4.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中升温控制段的标记值U，即Z＝U；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中升温控制段对应的升温功率进行工作，控制烹饪室内温度按照升温斜率K1上升，返回S1；
S4.11、当Z＝U并且T≥T2时，释放当前的标记值U并进入S6.1；
S4.2、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中降温控制段的标记值D，即Z＝D；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中降温控制段对应的降温功率进行工作或者关闭，本实施例中直接将加热管关闭，让烹饪室内自然降温，控制烹饪室内温度会按照降温斜率K2下降，返回S1；
S4.21、当Z＝D并且T≤T1时，释放当前的标记值D并进入S5.1；
S4.3、返回S1；
S4.4、当连续n次检测到K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行报警；
S5、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在低温控制段的斜率允许范围[e5,e6]范围内，则进行S5.1；
在将K与低温控制段的斜率允许范围[e5,e6]进行比较时，为了保证数据的准确性，减少温度变化带来的影响，当连接至少两次计算获取的温度变化斜率K满足要求时再进行S5.1；
S5.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中低温控制段的标记值L，即Z＝L；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中低温控制段对应的低温功率进行工作，控制烹饪室内温度维持在T1，返回S1；
S5.2、当处于低温控制段的工作时间达到设定的时间t1时，则释放当前的标记值L并进入S4.1；
S6、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在高温控制段的斜率允许范围[e7,e8]范围内，则进行S6.1；
在将K与高温控制段的斜率允许范围[e7,e8]进行比较时，为了保证数据的准确性，减少温度变化带来的影响，当连接至少两次计算获取的温度变化斜率K满足要求时再进行S6.1；
S6.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中高温控制段的标记值H，即Z＝H；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中高温控制段对应的高温功率进行工作，控制烹饪室内温度维持在T2，返回S1；
S6.2、当处于高温控制段的工作时间达到设定的时间t2时，则释放当前的标记值H并进入S4.2。
在控制过程中，根据不同烹饪菜单，可以按照前述温度控制曲线进行循环控制，进而连续循环按照低温控制段、升温控制段、高温控制段、降温控制段的温度曲线对烹饪腔内的温度进行控制直至完成食物烹饪。
在高温区，温场的不均匀性、水分分布不均匀性加剧，会出现先上色的区域。而随着加热管的关闭，整个温场温度可以降低。由于温度、水分的单向传递特性，会使温度从高温区传向低温区，或者烤箱外部。因此会使烤箱内部的温度、水分浓度均匀化，且在温度降低过程中，空气的高温会传递给周围温度较低的空气，周围的水分也会由于浓度梯度而扩散至高温地区，从而使得食物的热渗透性逐渐恢复。
该烤箱的温度控制方法在对烤箱内烹饪室内的温度进行控制时，特别在风扇无法工作的工作模式下，根据具有连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段温度控制曲线进行控制，对烤箱内的温度对应实现进行低温维持的控制过程、升温的控制过程、高温维持的控制过程、降温的控制过程。在尊重食物及烤箱特性的基础上，对温场参数进行调整。与现有烤箱中持续加热的温场相比，该烤箱的温度控制方法中的对烤箱的温度进行控制的温度控制曲线采用了高低温分布。这样，使得食物表面不会一直处于持续高温的环境中，会随着降温以及低温维持过程中，因为烹饪室内整个温场温度的降低而使得温度从高温区传向低温区，水分会由于浓度梯度而由低温区扩散至高温区。如此循环进行烹饪室的温度控制，可以使得烤箱烹饪室内的温度、水分浓度产生流动而趋于均匀化。在烹饪室内空气的温度传递过程以及水分的扩散过程中，使得食物的热渗透性以及上色会得到较好的平衡。即使得食物表面的颜色褐变反应和内部熟化程度适应性更好。
Claims (4)
1.一种烤箱的温度控制方法，其特征在于：设置烹饪腔内的标准温度T0；
根据标准温度设置温度控制曲线，该温度控制曲线中包括连续相接的低温控制段、升温控制段、高温控制段以及降温控制段；
其中低温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为低温温度T1，其中T1＝T0－Td，Td为正数，且Td＜T0；
高温控制段中控制烹饪腔内的温度保持为高温温度T2，其中T2＝T0+Tu，Tu为正数，且Tu＜T0；
升温控制段中控制烹饪腔内的温度按照升温斜率K1上升至高温温度T2；
降温控制段中控制烹饪腔内的温度按照降温斜率K2下降至低温温度T1；
按照温度控制曲线控制烤箱进行工作；
烤箱的工作方法包括以下步骤：
S1、检测获取当前烹饪腔内的温度数据T；
S2、计算当前温度数据T与标准温度T0的温度差ΔT，ΔT＝T－T0；
S3、比较ΔT与－Td、Tu的大小，如果－Td＜ΔT＜Tu，则进行S4；如果ΔT≤－Td，则进行S5；如果ΔT≥Tu，则进行S6；
S4、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，则进行S4.1；
如果K在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.2；
S4.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中升温控制段的标记值U，即Z＝U；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中升温控制段对应的升温功率进行工作，返回S1；
S4.11、当Z＝U并且T≥T2时，释放当前的标记值U并进入S6.1；
S4.2、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中降温控制段的标记值D，即Z＝D；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中降温控制段对应的降温功率进行工作或者关闭，返回S1；
S4.21、当Z＝D并且T≤T1时，释放当前的标记值D并进入S5.1；
S5、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在低温控制段的斜率允许范围[e5,e6]范围内，则进行S5.1；
S5.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中低温控制段的标记值L，即Z＝L；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中低温控制段对应的低温功率进行工作，返回S1；
S5.2、当处于低温控制段的工作时间达到设定的时间t1时，则释放当前的标记值L并进入S4.1；
S6、计算当前温度检测点的温度变化斜率K；
如果K在高温控制段的斜率允许范围[e7,e8]范围内，则进行S6.1；
S6.1、标记当前工作状态Z为温度控制曲线中高温控制段的标记值H，即Z＝H；
控制烤箱内的加热管按照温度控制曲线中高温控制段对应的高温功率进行工作，返回S1；
S6.2、当处于高温控制段的工作时间达到设定的时间t2时，则释放当前的标记值H并进入S4.2。
2.根据权利要求1所述的烤箱的温度控制方法，其特征在于：连续循环按照低温控制段、升温控制段、高温控制段、降温控制段的温度曲线对烹饪腔内的温度进行控制直至完成食物烹饪。
3.根据权利要求1所述的烤箱的温度控制方法，其特征在于：S4中，如果K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行S4.3；
S4.3、返回S1；
S4.4、当连续n次检测到K既不在升温斜率K1的误差范围[K1+e1,K1+e2]内，也不在降温斜率K2的误差范围[K2+e3,K2+e4]内，则进行报警。
4.根据权利要求1所述的烤箱的温度控制方法，其特征在于：S4和S5中，至少连续两次的温度变化斜率K满足要求时再进行S4.1、S4.2、S5.1或S6.1。
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