新烤箱的科学原理

这个新烤箱怎么用?
2019年4月16日

采访

马克·威廉姆森,剑桥大学

ECO-OVEN

这是一张两个人站在烤箱旁边的照片

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在剑桥范德莱尔餐厅的厨房里,克里斯·史密斯和凯蒂·海勒深入研究了这种新型烤箱的物理原理,他们称之为生态烤箱,与发明家马克·威廉姆森一起工作……

马克:从表面上看,它和其他内置烤箱没什么区别。大小一样,发出的声音也一样,实际上是用同样的电源——16安培的电源。

克里斯:我们的鸡肉在里面愉快地煮着,香味扑面而来。如果那是一个传统的烤箱我们放进去的东西是怎么烤出来的呢?普通烤箱是怎么工作的?

马克:好吧。实际上,普通烤箱的工作方式,传统的风扇烤箱,是利用轻轻地移动的热空气——这就是烤箱的有趣之处。你可以使用烤箱顶部的烤架,也可以使用烤箱底部下方的隐藏元件,基本上就是这样。传统的烤箱只是在一定的温度下烤一段时间。

克里斯:所以基本上你是在给电供电,如果是电烤箱的话,电加热了加热元件然后整个烤箱变热就把热量传递给了食物?

马克:完全正确。这就是它的工作原理。

克里斯-那你做的有什么不同?

马克:我们的烤箱里有不同种类的加热元件,我们的目标是让热量进入食物而不是加热烤箱的织物。我们在烤箱中使用的第一种加热模式是红外线加热,我们使用的红外线加热方式与传统的带有红色烤架的烤箱非常不同。

红外线加热是以不同的光波的形式它们在空间上的间隔是不同的,间隔对食物的影响是非常不同的这取决于辐射物的温度。所以在我们的烤箱里,我们实际上是在复制燃烧木头所产生的能量。

克里斯-烹饪食物的方式不一样?

马克:当然了。食物对红外辐射的吸收取决于波长的不同。所以它从完全不吸收传统烤箱的辐射,到吸收我们烤箱里的几乎所有东西。

克里斯:那你是怎么做出那种不同的味道的——如果找不到更好的词的话——红外线呢?

马克:你的方法是对发光的电子元件使用不同的温度。如果温度高得多,波的间隔就会不同。

克里斯:这就是你所做的,让它们的间距更小,这样能量就能更好地进入?

马克:没错。所以当你在传统的比萨窑里烧一根木头时实际上火焰是2000°C左右。当你的烤架发出红光时,温度只有700度。

克里斯:那你打算怎么在烤箱里烤2000块呢?

马克:嗯,那里面有很多秘密啊,克里斯!

克里斯-你不会告诉我吧!

马克:但基本上这些是非常特殊的红外灯,可以在非常高的温度下工作。

克里斯-明白了。这就是红外光源。还有什么不同之处?

马克:好吧。所以你可以看到烤箱,在烤箱的底部我们有一个感应加热系统你在任何传统的家用烤箱中都找不到。这和电磁炉的技术是一样的,你们有些人可能知道。基本上,它的工作原理是在烤箱底部隐藏一个线圈,产生磁场,并将能量转移到烹饪盘中。

Chris -为什么我们要在烤箱底部做一个感应煎锅?为什么这样更好呢?

马克:嗯,在传统的烤箱里,实际上我们能进入食物底部的热量是非常有限的。通过这种方式,我们可以大大提高加热食物底部的速度,我们这样做是为了加热食物,而不是烤箱。

克里斯-这是因为当我们把一只鸡放在烤箱中间时我们通常把它放在中间的架子上所以从下面进入它的能量主要来自空气循环,所以你能进入的能量是有限的,这是为什么?

马克:完全正确。事实上,如果你看看工业烹饪过程,他们会不遗余力地增加进入底部的能量,这样他们就能快速烹饪出美味的食物,因为当你在工业环境中做这件事时,时间就是金钱。

克里斯-你还有什么特别的模型吗?

马克:对流空气——这就是为什么传统烤箱被称为有趣的烤箱——我们的烤箱里有空气流动,但它的流动速度比传统烤箱快50倍。

克里斯-这有什么关系?

马克:因为它能更快地转移食物的热量。最后一个东西是一个非常复杂的湿度控制系统。这实际上控制了烤箱中的水分含量,使我们能够防止某些类型的食物表面变干。

克里斯-所以你是在往烤箱里有效地注入蒸汽?

马克:是的。我们有一个小的蓄水池。水被转化成蒸汽,有点像烤箱里的迷你水壶。我们认为这是一种相当聪明的测量烤箱湿度的方法,然后控制产生的蒸汽量。我们可以设定一个食谱,我们可以在开始的时候吃更多,直到最后,无论我们想要什么。

克里斯:你怎么知道湿度?因为在烤箱温度下测量是很棘手的,你是怎么做的?

马克:嗯,这很棘手,事实上,在家用电器的情况下,你不能把需要定期重新校准的传感器放进去,因为这些东西必须使用10到15年。所以我们找到了一种方法来测量烤箱中对流风扇的工作方式,从这些信息中,测量湿度。

克里斯-那是因为一旦蒸汽进入空气,空气就会变得更厚,密度更大所以风扇要更努力地转动它这样你就能算出风扇做了多少功,这样就能知道空气中的情况了吗?

马克-你走对了路,克里斯。实际上正好相反。空气比蒸汽密度大,所以事实上,当烤箱里有更多的蒸汽时,风扇的性能就会降低。这就是我们为这个烤箱申请的专利。

克里斯,我想说它很酷,但不是很热,而且闻起来很香。

凯蒂-一旦鸡肉做好了,你会在鸡肉上投入多少精力来让它完美美味呢?和我在家里用电烤箱比起来怎么样?

马克:第一件可怕的事情是,所有的家用烤箱都非常非常低效。我的意思是,传统烤箱的典型效率低于20%,所以你花在烤箱上的能量只有17%真正进入了鸡肉。

凯蒂——这算不算时间——我的烤箱似乎要花3个小时——在我把鸡肉放进去之前,烤箱要加热到合适的温度?

马克:是的。所以烤箱的预热-我不太确定你的烤箱是怎么回事-但在一个典型的烤箱上,预热通常需要10到12分钟左右才能达到190°c,是的,它确实包括这个。还有时间做一只鸡。所以这只鸡在普通烤箱里通常需要一个半小时预热10分钟,比如1小时40分钟。

凯蒂-但是你不需要预热烤箱,对吗?

马克-不,我们没有。基本上它会立即开始烹饪,几秒钟内就会开到最大的火,然后,就像我说的,大约35分钟就完成了。

克里斯:你认为如果一个人在家里安装这个,可以节省多少钱?在一年的工作时间里,他们能节省多少能源?

马克:这取决于食物的种类。但是,如果我必须选择一个平均值,到目前为止的测试表明,可以节省15%到20%的用电量。

克里斯-在普通家庭中,人们做周日烤肉和晚餐的费用占家庭能源账单的多少?

马克:这很重要,克里斯。事实上,在许多家庭中,内置烤箱是家庭中最大的电力消费者。

凯蒂:那么,如果我用你的烤鸡和用我的烤鸡相比,我能省多少钱呢?

马克:那要看你付多少电费了!因此,很难给出一个绝对的数字,但我们已经计算出,在烤箱的使用寿命内,我们可能会为你节省超过一半的购买烤箱的成本。

克里斯-计时器已经到零了,如果你是对的,马克,我们35分钟前放进去的鸡肉应该可以吃了。

凯蒂:闻起来确实很香。我想它需要休息一下,我听说我们可能会吃约克郡布丁。作为一个来自约克郡的人,我对此感到非常兴奋。

马克:大多数人会告诉你不要直接吃刚出炉的肉。你必须让它静置15分钟是很长的时间,所以我们将利用这段时间为你做一些约克郡布丁。

凯蒂-那么约克郡通常需要多长时间,在烤箱里需要多长时间?

马克:如果我们要选一个中等大小的,如果有这种东西的话,大概要在传统烤箱里烤30到35分钟,我们要在18分钟内完成。

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