姜欣 李阿敏 陈东坡
老板电器股份有限公司
摘要
为改善用户使用蒸烤箱烹饪过程中食材的大小和份量多样化带来的烹饪效果不佳的问题，以米发糕为例，研究蒸烤箱蒸制发糕的烹饪模型。通过试验研究得到不同大小、份量的米发糕达到相同的烹饪终点时所需烹饪时间的规律，并采用SPSS软件进行线性回归分析，且经过验证试验，得到适用于不同大小、份量的发糕等中式面点的烹饪模型，为厨电产品的智能化烹饪提供解决方案，同时为消费者带来更加智能的烹饪体验。
关键词
烹饪模型；发糕；蒸烤箱
DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2023.03.020
0 引言
目前市场上的蒸烤产品均配置电子菜谱、自动菜单等功能，用户需要根据菜谱提供的食材处理步骤，按照规定的大小、份量进行食材准备，接着根据制造商提供的产品操作步骤进行烹饪。自动菜谱的应用为消费者提供了规范化的烹饪流程，使厨房小白也能够烹饪出佳肴[1]。但是，目前自动菜谱的局限性在于，当用户根据自身喜好、烹饪需求调整食物大小和份量时，该自动菜谱便难以满足烹饪效果的要求，可能会造成烹饪不足、烹饪过度等情况。例如专利CN113397392B中为解决家庭烹饪场景下，蒸蛋羹所用的碗具大小差异大导致烹饪质量的问题，采用获取容器大小信息，来分析匹配对应的烹饪参数，达到智能烹饪出高品质蛋羹、双皮奶及类似食材的效果[2]。因此，为达到能够适应多样化食材的烹饪需求，实现更智能化的烹饪过程，提升家电产品品质和用户体验，需要对食材影响烹饪效果的特性进行研究，建立相应的信息库，匹配适用的烹饪参数。本文以解决用户烹饪过程中较为常见的痛点——由食材不同大小、份量导致的烹饪参数无法精准匹配，只能依靠经验操作为研究目标，进行试验研究，建立烹饪模型。
发糕是一种经过酵母发酵后利用蒸汽蒸制而成的水蒸糕点，具有甜而不腻、食用方便、制作简单等特点，是我国传统的特色小吃。并且，发糕预拌粉产品提供了快速、便捷制作高品质发糕的途径，也便于在本研究中进行标准化的发糕样品制备。因此，以发糕[3]为例，选择家庭烹饪时常用的份量和大小，研究不同份量、不同大小对发糕蒸制的烹饪时间、烹饪效果的影响，并且进行数据拟合得到烹饪模型，接着进行模型公式验证以及相似食材的烹饪验证。从而初步积累发糕等中式面点蒸制的烹饪模型，为蒸烤箱等厨电产品的智能化研究和满足用户多样化需求提供解决方案。
1 材料与方法
1.1 试验材料
米发糕预拌粉：百钻发糕预拌粉（快速型）：安琪酵母股份有限公司；“香满园”小麦粉：益海嘉里股份有限公司；高活性干酵母：安琪酵母股份有限公司；小模具：直径6 cm；中模具：直径9 cm；大模具：直径15 cm，用于制作大小分别为60 g/个、160 g/个、480 g/个的圆柱形发糕糊。
1.2 仪器与设备
CQ926蒸烤箱：杭州老板电器股份有限公司；GM90PS温度记录仪：日本YOKOGAWA公司；TA.XTPlus物性分析仪：英国SMS公司；JY20002电子天平，上海恒平公司；DY-CSJ03多功能厨师机，广东大宇科技实业有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 样品制备
米发糕制作方法：米发糕制作方法参考其预拌粉产品的使用说明，并经预试验后进行适当调整，具体步骤如下：a）40 g白砂糖与220 mL水混合搅拌均匀至白糖融化；b）将200 g的米发糕预拌粉加入化好的糖水中，搅拌均匀后倒入模具。发糕大小参考家庭常用的直径分别为6 cm、9 cm、15 cm的小、中、大尺寸模具（其中小和中尺寸采用纸杯蛋糕模具，大尺寸采用常用的6寸蛋糕模具），从而制成不同底面积、相同高度的米发糕浆，最终可形成不同大小的米发糕。
手工馒头制作方法：称取小麦粉400 g、细砂糖20 g、干酵母4 g和温水（40℃）230 g，配置酵母液，加至小麦粉中，用和面机和匀面团，低速档搅拌5 min。接着将面团放入恒温恒湿发酵箱中38℃、相对湿度85%RH条件下发酵40 min。将面团制作成80 g/个小面团，再放入发酵箱发酵15 min。最后将小面团均匀排布在蒸烤箱的有孔蒸盘上进行蒸制。
红糖发糕制作方法：称取小麦粉320 g，加入2 g泡打粉，拌匀，红糖100 g溶于200 g温水，5 g酵母加入45 g温水中，将红糖水和酵母水冷却后加入面粉中，顺时针搅拌均匀成面糊。倒入模具后在发酵箱中38℃、相对湿度85%RH条件下发酵45 min。
将食材放在蒸烤箱配置的有孔蒸盘上，再放入腔体中，水箱加满水，选择营养蒸功能100℃蒸制，冷腔开始烹饪。
1.3.2 烹饪终点的确定
以大小为480 g/个、份量为480 g的米发糕样品为研究对象，参考丁志理[4]的方法，根据其形态进行几何中心温度的测定，并根据感官评价结果确定最适宜的烹饪终点中心温度。
1.3.3 相同份量、不同大小米发糕蒸制
控制米发糕的份量均为480 g，单个大小分别为60 g/个、160 g/个和480 g/个，放在有孔蒸盘上，于蒸烤箱中冷腔开始烹饪，均达到1.3.2节确定的烹饪终点时，记录所需的烹饪时间。
1.3.4 相同大小、不同份量米发糕蒸制
控制米发糕的单个大小均为480 g/个，份量分别为480 g、960 g和1440 g，放在有孔蒸盘上，于蒸烤箱中冷腔开始烹饪，均达到1.3.2节确定的烹饪终点时，记录所需的烹饪时间。
1.3.5 烹饪模型建立
根据试验得到的米发糕份量、大小和对应烹饪时间的数据，采用多元线性回归的数据分析方法建立米发糕烹饪模型，并通过p值、VIF值、R²和F值对模型质量进行检验。
1.3.6 烹饪模型验证试验
（1）模型公式验证
选取大小为60 g/个、份量1440 g和大小为160 g/个、份量为960 g的两组样品进行烹饪模型的验证，根据烹饪模型预测所需的烹饪时间进行蒸制，根据感官评价结果进行模型的适用性判定。
（2）同类食材验证
此烹饪模型还需确定是否适用于其他类似食材的烹饪，例如常见的中式面点——手工馒头和红糖发糕（小麦粉为原料），并且这两种食材在家庭烹饪场景下，存在不同份量、大小的烹饪需求。例如馒头常见大约80 g/个[4]，红糖发糕常以圆饼形的状态呈现，并且切块分食。因此选取80 g/个（6个，共480 g）和80 g/个（18个，共1440 g）的馒头样品组合进行验证实验，红糖发糕采用常见的8寸模具，制成大小为650 g/个，份量为650 g的红糖发糕，分别按照烹饪模型预计的烹饪时间进行蒸制，最后根据感官评价结果进行模型的适用性判定。
1.3.7 质构测试
采用质构仪配备的P/36R标准探头。将米发糕样品水平放置于载物台上，每批样品测试5次，取平均值。本试验主要针对弹性和内聚性2个指标进行分析。弹性是第二次压缩中所检测到的样品恢复高度和第一次的压缩变形量之比值，没有单位；内聚性是第一次压缩变形后与第二次压缩变形后的相对抵抗能力，在曲线上表现为两次压缩所做正功之比，没有单位，用于表征样品内部结构的凝集强度[5]。
程序参数设定：模式为TPA；测前速度：1.0 mm/s；测中速度：5.0 mm/s；测后速度：5.0 mm/s；下压距离：20 mm；保持时间：5 s；触发力：10 g。
1.3.8 感官评价
通过喜好度排序来确定米发糕的烹饪终点。将蒸好的米发糕分装至盘子中，呈递给8名感官评价员品尝后进行感官评价和喜好度排序。参照GB 7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》的感官要求，对色泽、滋味/气味和状态进行评价[6]。喜好秩和是按照喜好度排列的顺序赋值并计算总和，总和越小，代表排序越靠前，即越受评价员的喜欢。
通过可接受性判定来确定不同份量、不同大小的米发糕以及相似食材的烹饪效果。可接受性判定：成熟、无未糊化的淀粉、无生淀粉味、无烹饪过度，可接受作为正常食物在日常生活中呈现。
1.3.9 数据处理
采用Excel2016、SPSS等软件进行数据处理。
2 结果与讨论
2.1 烹饪终点的确定
参考丁志理[4]的方法，并根据米发糕的形态进行几何中心温度的测定。由图1可知，米发糕的中心温度逐渐升高，呈现先快后慢的趋势。米发糕在蒸烤箱内蒸制时，热量通过辐射、传导和对流的方式传递给米发糕。辐射热由蒸烤箱的加热管和腔体壁辐射至米发糕表面；对流是指蒸烤箱通过外置蒸发器向腔内供应的热蒸汽与米发糕表面的热蒸汽对流时，部分热量被米发糕所吸收；传导一方面是腔内的热量直接传导给米发糕，另一方面是米发糕内部的热量进行层层传递，最终使其慢慢成熟[4]。
图1 米发糕中心温度曲线
为确定米发糕的最佳蒸制时间，选择在100℃条件下分别蒸至中心温度达到95℃、96℃、96℃并保持7.5 min、96℃并保持15 min，并进行感官评定。根据表1可知，随着蒸制终点时间的延长，感官评价呈现口感发粘烹饪不足、蓬松柔软烹饪成熟、口感发硬烹饪过度的规律，最终确定中心温度达96℃并维持7.5 min为米发糕的蒸制终点，此时米发糕口感蓬松柔软、具有米发糕的香气，喜好秩和最小，最受感官评价员喜欢。因此，后期均采用中心温度达到96℃并维持7.5 min为米发糕蒸制的终点。
表1 米发糕烹饪终点确定
2.2 相同份量、不同大小结果
首先进行相同份量、不同大小的米发糕烹饪时间试验。当米发糕的份量均为480 g，大小分别为60 g/个、160 g /个和480 g/个，均达到相同的烹饪终点（即中心温度达到96℃并维持7.5 min）时，所需的烹饪时间如图2所示。当发糕份量相同时，发糕大小越大，所需烹饪时间越长。其中60 g/个的小发糕所需时间仅为480 g/个大发糕的57%。并且由图2数据可得，米发糕的大小X与其烹饪时间Y之间存在良好的线性关系，其公式为Y=0.0489X+23.852（R²=0.9992）。
图2 相同份量、不同大小米发糕烹饪时间
相似地，丁志理[4]以手工馒头为研究对象，对比了不同大小的馒头坯（40 g、60 g、80 g、100 g和120 g）在蒸锅蒸制过程中中心温度的变化。其中40 g的馒头升温速度最快，在蒸汽蒸制的第8 min中心温度达到100℃，而此时60 g、80 g、100 g和120 g的馒头中心温度分别为94℃、90℃、80℃和74℃。说明质量小的馒头熟制时间短，随着馒头质量的增大，中心温度达到100℃耗时越长，熟制时间越长。
另外，由图3可知，不同大小的米发糕经过相应的蒸制时间后，其质构指标无显著性差异，表明不同大小的米发糕在达到相同的烹饪终点后，其质构相似，并未随着大小的变化，产生弹性和内聚性等质构指标的变化，因而保持了相似的模拟食用的品质。
图3 相同份量、不同大小米发糕质构结果
2.3 相同大小、不同份量结果
接着进行相同大小、不同份量的米发糕烹饪时间试验。当米发糕的大小均为480 g/个时，份量分别为480 g、960 g和1440 g，均达到相同的烹饪终点（即中心温度达到96℃并维持7.5 min）时，所需的烹饪时间如图4所示。当发糕大小一致，随着份量的增加，所需烹饪时间随之增加，其中份量为480 g时，发糕所需时间较1440 g份量样品组减少24%。相似地，米发糕的份量X与其烹饪时间Y之间存在良好的线性关系，其公式为Y= 0.0156X + 40.05（R² = 0.9989）。
图4 相同大小、不同份量米发糕烹饪时间
由图5可知，各份量米发糕经过相应的蒸制时间后，其质构相似，并未随着份量的变化，产生弹性和内聚性等质构指标的显著变化，具有相似的模拟食用的品质。
图5 相同大小、不同份量米发糕质构结果
2.4 烹饪模型结果分析
由2.2章和2.3章可知，米发糕的份量和大小均会对烹饪时间具有显著的正向影响关系，分别与烹饪时间可形成良好的线性关系，因此，结合其他组合测试数据，将份量和大小作为自变量，将烹饪时间作为因变量，进行线性回归分析。
表2 线性回归分析结果
从表2可知，多元线性回归可得到R2=0.937，即拟合度为93.7%，意味着份量、大小可以解释烹饪时间93.7%的变化原因。对模型进行F检验时发现，模型通过F检验（F=104.010，p=0.000<0.05），也说明份量、大小中至少一项会对时间产生影响关系。各自变量的VIF值均小于10，表示模型不存在共线性问题。份量的回归系数值为0.015（t=5.602，p=0.000<0.01），意味着份量会对时间产生显著的正向影响关系。发糕大小的回归系数值为0.052（t=10.961，p=0.000<0.01），说明发糕大小会对时间产生显著的正向影响关系。自变量份量和大小的标准化系数分别为0.395和0.772，说明发糕大小因素对烹饪时间的影响较份量因素更大[7]。
总结分析可知：份量、大小两者均会对烹饪时间产生显著的正向影响关系，即两者增大时，烹饪时间随之增加，且呈线性关系，模型公式为：Y=0.052X1+0.015X2+15.879（烹饪时间为Y，单位为min；大小为X1，单位为g/个；份量为X2，单位为g）。
此模型可用于预测不同份量和大小米发糕的烹饪时间，即需要将发糕的份量和大小数据代入烹饪模型中，便可根据模型计算出所需的烹饪时间。
2.5 验证实验
2.5.1 模型公式验证
选取大小为60 g/个、份量1440 g和大小为160 g/个、份量为960 g的两组样品进行烹饪模型的验证，2.4章节中得到的烹饪模型公式计算可得，预测两组样品的烹饪时间分别为40.6 min和38.6 min，蒸制相应时间后，进行感官评价，结果如表3所示，均可达到成熟、可接受的状态。说明该烹饪模型经两组不同的大小、份量组合的样品验证后，可依照模型预测的烹饪时间进行蒸制，均达到感官品质较佳的状态。
表3 不同大小、份量发糕验证结果
2.5.2 食材验证
此外，烹饪模型还需确定是否适用于其他类似食材的烹饪，例如常见的中式面点——手工馒头和红糖发糕（小麦粉为原料），且这两种食材在家庭烹饪场景下，存在不同份量、大小的烹饪需求。例如馒头常用大约80 g/个[4]，红糖发糕常以圆饼形的状态呈现，并且通常会切块分食。
（1）手工馒头验证结果
首先对手工馒头食材进行烹饪模型验证。选取80 g/个（6个，共480 g）和80 g/个（18个，共1440 g）的馒头样品组合进行验证实验，经2.4章中烹饪模型公式计算可得，两组样品的预测烹饪时间分别为27.2 min和41.6 min，蒸制相应时间后，进行感官评价，结果如表4所示。
表4 手工馒头验证结果
结果表明：两组馒头样品蒸制模型预测时间后，比容均达到2.8 mL/g，宽高比为1.45和1.43，参考GB/T 35991—2018《粮油检验 小麦粉馒头加工品质评价》[8]，两指标得分分别为20分和4分，满分分别为20分和5分。结合感官评价结果说明两组手工馒头品质较好。
与丁志理[4]研究结果相近，其采用蒸锅沸水蒸制时，得到80 g/个（7个）馒头蒸制至25 min时，此时馒头品质在物理指标（比容、高径比以及物性指标）和化学指标（蛋白含量及其结构、淀粉糊化度等）均体现馒头品质较好，已完全熟透。
（2）红糖发糕验证结果
选取红糖发糕（主要原料为小麦粉、需发酵）进行烹饪模型的验证食材，其烹饪时间按照烹饪模型公式进行计算，烹饪相应的时间后，进行感官评价，结果如表5所示。
表5 红糖发糕验证结果
上述手工馒头和红糖发糕的食材验证结果显示，参照米发糕试验得到的烹饪模型，根据估算的所需烹饪时间进行蒸制，最终可得到感官品质较好的蒸制效果。由此说明，常见的中式面点——手工馒头、红糖发糕（小麦粉为原料）以及米发糕等均可采用此烹饪模型进行烹饪时间的预测，从而满足用户多样化的烹饪需求，逐步达到智能化的烹饪体验。
3 结论
在家庭日常烹饪的场景下（大小：60～480 g/个；份量：480～1440 g），采用产品蒸制功能默认模式营养蒸100℃蒸制，其烹饪时间可根据方程Y=0.052X1+0.015X2+15.879（烹饪时间为Y，单位为min；大小为X1，单位为g/个；份量为X2，单位为g）进行计算。并且经过验证，米发糕烹饪模型可适用于手工馒头、红糖发糕等发酵/不发酵均可，以小麦粉、米粉为主要原料，通常采用100℃蒸制的面点。根据此模型可以对不同大小、份量的面点进行烹饪时间的预测，结合即将实现的图像识别技术、重量识别技术，可以智能判断并运行对应的烹饪参数，从而使产品逐步实现智能化，满足用户的个性化、便捷化的烹饪需求，同时节约能源。
参考文献
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[6] GB 7099—2015食品安全国家标准 糕点、面包[S].
[7] 林升梁. 多元线性回归模型在骨龄评估中的应用[J]. 吉林医学, 2011, 32(24): 5107-5108.
[8] GB/T 35991—2018粮油检验 小麦粉馒头加工品质评价[S].
（责任编辑：张蕊）
作者简介：姜欣（1995—），女，硕士学位。
研究方向：厨电产品的营养烹饪研究。
地址：浙江省杭州市临平区塘宁路9号老板电器。
E-mail：。
文章引用 (GB/T 7714-2015格式引文) :
[1 ]姜欣,李阿敏,陈东坡.蒸烤箱蒸制发糕烹饪模型研究 [J]. 家电科技, 2023 (03) : 112 -116 .
DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2023.03.020.
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