中式烹饪油炒火候原理初探

摘要

以网络外卖、冷链复热为代表的新兴烹饪产业的高速发展，传统烹饪产业依旧保持稳定增长状态，同时中式餐饮是国民日常最主要选择摄入饮食的来源；中式烹饪是食品热处理领域重要的食品加工工艺；因此，应积极开展中式烹饪科学研究。 火候是烹饪工艺中最关键的组成部分，也是烹饪工艺中最难以掌握的技术。近期提出的成熟值原理是中式烹饪科学原理的核心，包括了用于表征烹饪过程中品质变化的烹饪品质变化动力学、基于数学物理方程获得的烹饪过程的传热传质规律和烹饪优化原理；而火候实质是烹饪过程品质优化研究。因此，烹饪优化又是中式烹饪科学研究的重中之重。 以油炒为代表工艺的烹饪技术具有典型的短时、非稳态显著的工艺特点，难以采用传统的正交试验等统计学优化方法结合定时定位测定的定位法进行工艺优化。因此，只有当准确可靠的烹饪热/质传递模型和品质变化动力模型稳固存在时，烹饪优化研究才具有普适性。已有文献初步证明了成熟值原理的存在：选择中式烹饪的代表蔬菜蒜薹为原料，数值模拟优化获得最佳油炒油温并试验验证，初步证明了烹饪优化理论的合理性。但仅通过蒜薹优化试验难以支撑成熟值理论的合理性，主要原因为蔬菜烹饪过程难以代表剧烈的中式烹饪油炒工艺，具体表现为品质成熟与品质劣化的品质因子的z值较大，对温度的敏感性低。只有针对温度的敏感性高的烹饪原料，通过验证更复杂、剧烈的烹饪过程的优化空间的存在，才能证明火候的存在，并最终证明了烹饪成熟值原理的合理性。 当前，火候控制原理的缺乏很大程度上限制了自动烹饪的发展。如何将火候控制合理地参数化，让其变成一个客观、可控的操作参数是需要解决的关键难题。需要在已初步揭示了的烹饪核心科学原理基础上，合理开展火候原理研究，揭示烹饪火候控制的科学内涵，为烹饪自动化提供理论基础以及关键参数，推动烹饪产业发展。 以猪里脊肉为研究对象，选择维生素B1体积平均保持率最大为目标函数，以猪里脊达到终点成熟值为限制函数，油温（80-160℃）为决策变量，采用遍历法为优化搜索方法，优化不同厚度(3-5mm)猪里脊肉的加热油温，并予以试验验证。模拟和试验结果都获得了不同厚度里脊肉的最佳加热油温，且变化趋势一致。厚度为3mm的最佳烹饪油温是120℃，模拟和实测维生素B1的保持率分别为73.43%和80.89%；维生素保持率为厚度为4、5mm的最佳烹饪油温是140℃，模拟和实测维生素B1的保持率分别为79.43%和80.89%，89.52%和81.28%。试验结果表明，当猪里脊肉在其终点成熟值时结束烹饪，此时其维生素B1含量损失较小，体现了火候控制的重要性。猪里脊油炒过程远比蔬菜有过程剧烈，更具代表性。故，证明了猪里脊肉油炒油温存在优化空间，全面证实了成熟值理论的合理性。 基于微分原理，定义了成熟速率、过热速率以及优化变率，结合烹饪文献中已提出的成熟时间，这些参数可以用于表征火候控制难度。随后，将提出火候量化指标应用于分析比较不同烹饪方式以及烹饪操作对火候的影响。比较分析蒸、煮、炸工艺对火候控制的影响，从成熟时间和成熟速率角度，试验结果表明，相同成熟下（相同成熟值）,油炒工艺的成熟时间最小、成熟速率最大，煮工艺其次，蒸工艺最小，表明油炒工艺最难控制，煮工艺次之，蒸是三种工艺中最简单的。里脊肉厚度越薄，加热时间越短，成熟变化越剧烈，成熟速率越大，导致火候控制难度增大，尤其是厚度为2mm的里脊肉，在140℃油温加热条件下的成熟速率大于160℃油温加热厚度为4mm的里脊肉的成熟速率，说明当食材的尺寸极薄时影响火候控制的程度大于油温。而不同厚度猪里脊肉在相同油温条件（140℃）加热，从未熟到过熟的加热时间差不超过4s，厚度为2—4mm肉片从成熟到过热的加热时间差不超过1s，手工控制此时间差相当困难。而结合过热值计算结果，过短和过长的烹饪加热时间都会导致烹饪品质的劣化，这是烹饪中火候控制难度较大的主要原因之一。试验结果证明了量化火候控制指标的普适性、实用性。

目录

第一章 绪论

1.1中式烹饪研究的必要性

1.1.1积极开展中式烹饪科学研究

1.1.2火候原理研究的必要性

1.2.1烹饪工艺的简单优化

1.2.2中式烹饪过程原理优化研究现状

1.3食品热处理优化研究进展

1）热杀菌

2）焙烤工艺

3）油炸工艺

1.4研究内容

1.4.1中式烹饪油炒里脊肉油温优化数值模拟及验证

1.4.2量化油炒火候控制

1.5技术路线

1.6研究目的与意义

第二章 研究理论基础

2.1引言

2.2食品工程优化原理

2.3烹饪优化模型

2.3.1决策变量

2.3.2目标函数和限制函数

2.3.3优化搜索方法

第三章 中式烹饪猪里脊油炒油温优化的数值模拟及验证

3.1引言

3.2.1中式烹饪优化原理

3.2.2中式烹饪猪里肉油炒油温优化模型

3.3材料与方法

3.3.1验证试验的材料与方法

3.3.2. 优化计算

3.4试验结果

3.4.1不同厚度猪里脊肉片油炒优化油温模拟试验结果

3.4.2中式烹饪油炒优化油温品质验证试验结果

3.5讨论

3.5.1中式烹饪油炒的最优油温

3.5.2中式烹饪成熟值原理验证

3.5.3成熟值理论相关推论的验证

3.6本章小结

第四章 烹饪火候控制难度的理论分析与应用

4.1引言

4.2理论基础

4.2.1.烹饪动力学

4.2.2量化火候控制指标

4.3.1试验材料

4.3.2试验设备

4.3.3试验方法

4.5.1油温对火候控制的影响

4.5.2刀工对火候控制的影响

4.5.3不同烹饪方式火候控制的影响

4.5讨论

4.5.1量化火候控制指标的合理性

4.5.2烹饪操作对火候控制的影响

4.5.3烹饪方式对火候控制的影响

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1研究创新点

1）利用数值模拟对中式烹饪油炒猪里脊的油温进行动态优化

2）提出具有普适性的火候控制量化指标

5.2研究成果

5.3前景展望

5.3.1优化问题

5.3.2火候控制研究

致谢

参考文献

在校参加的科研项目和已获得的成果

附录

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