烤箱的问题从你一打开就开始了。预热似乎总是花费不合理的长时间，因为烤箱浪费了它们产生的大部分热空气。达到烘烤温度所需的实际能量非常小:仅42千焦就能将0.14立方米的空气加热到250°C。一个典型家用电烤箱的加热元件仅在21秒内就能提供这么多能量。
改进的空间:现代烤箱，像这个控制蒸汽(cpap)版本，克服了传统烤箱的许多缺点，但这一必不可少的烹饪工具还有进一步改进的空间。Ryan Matthew Smith/现代主义烹饪
然而，你要预热的是烤箱壁，而不是空气。不幸的是，来自电烤箱的加热线圈或燃气烤箱的燃烧器的热量必须通过空气才能到达墙壁，而空气是一种糟糕的热导体，只比泡沫塑料好一点点。更糟糕的是，空气在加热时膨胀，所以很多空气从通风口流出，加热的是厨房而不是烤箱。如果你试图通过关闭通风口和在门上安装插销来节省热量，烤箱可能会爆炸。
然而，烤箱加热所需的时间是最不重要的问题。烘箱壁辐射热量不均匀，因为它们的厚度和与加热元件的距离不同。所以从一个地方到另一个地方，温度会有几十度的波动。而且许多烤箱门都有一个窗户，它向烤箱腔内辐射的热量比墙壁要少得多。
在低温下，这些波动不太重要，因为辐射热与通过传导和对流传递的热相比较弱;在较高的烘烤温度下，这种不均匀很重要。在270°C时，炉壁部分辐射热的功率比250°C时稍冷的部分壁面辐射热的功率高16%。
食物本身吸收辐射热也不均匀，这加剧了问题。表面的某些部分自然干得快，变黄得早。因为深色表面比浅色表面吸收更多的辐射热，所以微小的变化会迅速扩大。如果食物变黑的部分特别靠近一个强烈的辐射热点，那部分食物很可能会烧焦。
而你，厨师，将不可避免地使情况变得更糟。当你打开烤箱门调整或检查食物时，几乎所有的热空气都溢出来了。微小的电元件或燃气燃烧器根本无法抵挡如此巨大的冷空气涌动，因此烤箱内的温度骤降，恢复缓慢。
烤箱设计师可以做很多事情通过利用烤箱在不同烹饪温度下传递热量的不同方式，烤箱的加热更均匀。在200°C或更低的温度下，对流会转移大部分热量。但在400°C时，辐射能开始进行大量的热传递。在800°C时，辐射压倒了对流。为什么我们不能设计一个烤箱，在低温时主要通过对流加热来烹饪，然后在高温时转换为辐射加热?
你也无法阻止厨师偶尔打开烤箱门——透过溅满油渍的窗户偷看是不行的。但设计师可以通过在门框中安装一个鼓风机来防止冷空气的爆发，每当门打开时，鼓风机就会产生一个空气“窗帘”，将更多的预热空气保留在烤箱中。大尺寸的风门已经广泛应用于冷藏仓库。为烤箱设计这样的装置比较棘手，因为燃烧室很小，湍流的气流可能弊大于利。不过，这是可以做到的。
热点影响烘烤和烘烤。电肉鸡使用镍铬合金制成的棒或棒，镍铬合金是镍和铬(通常是铁)的一种合金，当电流通过时加热。通过合理的能源效率，电肉鸡可以快速可靠地加热到高达2200°C的温度。最大设置通常限制在1200°C，以延长加热元件的寿命，避免烧焦食物。
每只肉鸡都有甜蜜点或者我们应该称它为“甜蜜区”，即温度最高的地方。如果你把食物放在这个区域的上方或下方，它就会煮得不均匀。把食物移到加热元件附近不会让它变热;它只会使烹饪更加不均匀。
然而，令人惊讶的是，当食物离元素太远时，会出现相反的问题:冷点出现在杆的正下方，热点位于两者之间。改变的是，到元素的距离不再引起热量强度的很大变化，但热量反射的方式仍然存在变化。
如何校准你的烤箱
你可以让你厨房里的古怪装置变得更容易预测
预热和测量:预热烤箱，然后把数字温度计的烤箱安全探头夹在架子上。关上门，等待3分钟，记录你在表盘上设置的温度和温度计上的温度读数。图片来源:Tyson stolen / modernism Cuisine
移动并重复:移动探针并重复这个过程来确定热点(通常是后面的角落)和较冷的区域(通常是靠近门的地方)。图片来源:Tyson stolen / modernism Cuisine
重置和重新测试:将设定的温度更改，例如50°C，并进行新的测量。在较低的温度下，烤箱的准确度会下降。下次设置恒温器时，使用这些数据来补偿烤箱的不规则性。图片来源:Melissa Lehuta/ modernism Cuisine
你可以通过一个简单的DIY项目让肉鸡烹饪得更均匀:在隔层边缘安装一些闪亮的垂直反射器。另一个确保食物在肉鸡下均匀变黄的好方法是用反光的锡箔项圈包裹食物。但你为什么要做陪审团操纵?对于烤箱制造商来说，在烤箱中添加反射材料并不难。Viking Range正在开发反射性更强的不锈钢腔，但它们需要更好的材料，容易清洁，加热到高温时不会变色。
这样的反射器并不能完全解决烘烤不均匀的问题。食物本身会引起变化。生鱼皮的光泽会反射热量，但随着鱼皮变黄，它反射的能量会越来越少。这就是为什么在肉鸡下面的食物一开始似乎煮得很慢，然后一眨眼就烧焦了。
但科技也提供了解决办法。烤箱设计师可以在烤箱室中放置光学传感器，以感知食物的反射率，然后烤亚博排列五投注网站箱控制器可以自动调整热量，或者至少在表面变黄时提醒厨师。烤箱里的摄像头可以输入前面板上的彩色显示屏，让厨师比门上的小窗户更清楚地看到食物。事实上，一个不错的光学系统可以让设计师完全不用烤箱门上的玻璃，缩小烤箱最热和最冷角落之间的距离，也不需要在烹饪过程中打开烤箱门和旋转食物。
我们还可以通过将标准的电动或燃气肉鸡转换为气体催化肉鸡来更均匀地烤食物，这一技术已经开始引起烤箱设计师的注意。虽然仍比其他肉鸡贵，但催化肉鸡已开始出现在专业厨房和一些高端消费烤箱中。
无焰催化肉鸡不是燃烧气体，而是推动气体通过一种催化金属，这种金属要么渗透，要么在多孔陶瓷板周围形成网状结构。当气体与空气混合时，催化剂使其氧化，产生热量、水蒸气和二氧化碳。陶瓷板吸收热量，并将其辐射到烤箱中，比传统的肉鸡均匀得多。
尽管这些催化肉鸡的温度只能达到540°C，但它们能很好地将食物变成棕色。它们也非常节能，将气体中大约80%的化学能转化为红外光。然而，这项技术还需要改进，才能在家庭厨房中具有成本效益。与此同时，烤箱设计师应该寻求更便宜、同样紧凑的技术，从气体中产生与催化元件效率相当的热量。
另一种让食物煮得更均匀的方法是翻动。厚肉块在烤架上烤得更熟透，因为烤肉的每个部分都在向热源旋转，然后离开热源时接受有规律的热量脉冲。在脉冲之间，当外部冷却时，热量扩散到中心。一些现代烤箱确实包括旋转的吐槽，可以与肉鸡一起使用来制作一个烤肉架，但这些设置起来可能很尴尬，而且它们可以烹饪的食物的大小和种类受到限制。
更先进的烤箱可以通过脉冲加热而不是旋转食物来提供烤肉机烹饪的好处。烤箱壁必须在辐射传热开始的高温和更低的温度之间快速循环。这可能需要在每面墙上安装某种热交换器。例如，循环流体可以将热量从壁上吸走，并将其转移到烤箱底部充满水的腔室。
LG电子(LG Electronics)的Solardom烤箱包括一个产生蒸汽的水盘，但用户无法准确控制湿度水平。图片来源:LG电子
用高强度的光加热，比如卤素灯，可能提供了一种产生脉动热的方法。还有卤素烤箱。通用电气生产的烤箱含有卤素元素．LG电子生产一系列烤箱，Solardom系列，其中包括一个传统的电加热元件、一个对流风扇、一个微波发生器、一个卤素烤元件和一个产生蒸汽的水盘(但没有任何精确的湿度控制)。
你也可以用烤箱壁板产生热脉冲，快速改变它们的电导。一种方法可能是通过使用variable-emittance涂料美国宇航局和其他机构已经研发了20年;当施加电流时，它们会改变透明度或反射率。另一种方法是使用由微机电系统或静电驱动襟翼制成的微型百叶窗。
所以烤箱设计师确实可以创造加热更快更均匀的电器。但今天的烤箱仍然存在一个基本问题:我们无法正确地控制它们，因为我们永远无法准确地测量它们有多热!当然，他们在前面有一个据称的控制旋钮，上面标有不同的温度，但转动控制旋钮有点像旋转轮盘赌——你永远不知道烹饪温度最终会达到多少(而且，正如我们稍后将解释的那样，烹饪温度与烤箱温度计测量的温度有很大不同)。
烘干炉的温度可以变化50°C甚至100°C，但仍然可以生产出功能砖。食物就不那么宽容了。牛肉在55°C的内部温度下烹调得很好，但将温度提高到63°C，肉中的单个肌肉链会急剧收缩，挤出汁液，留下一个干燥的，没有食欲的entrée。
家用烤箱的温度往往会波动，在烹饪过程中，任何时候的温度变化都可能高达5%。在205°c——一个你可以煮火鸡的温度——5%不是什么大问题。但是考虑一种被称为真空烹调的烹饪方式，你在水浴中以60°C这样的低温(接近细菌可以生存的阈值)烹饪袋装食物。在这里，5%可能是安全与不安全的区别。
如果不是有更多关于烤箱不利于一致性的令人沮丧的事实，控制温度会更容易。几乎所有传统烤箱的恒温器都不准确。随着技术的发展，烤箱的恒温器并不令人印象深刻:它只不过是一个开关，根据它感知到的温度打开和关闭。在最坏的情况下，传感探头在炉壁后面。在最好的情况下，它会突出到烤箱腔中(它是一个一端卷曲的金属管)。它充满了一种不可压缩的液体，可以对温度的变化做出反应，就像一个充满酒精的玻璃温度计一样。
该探头读取干球温度，与普通温度计在避免阳光直射和潮湿的情况下测量的温度相同。由于烤箱探头距离食物有一定距离，在高温下(通常在220°C左右及以上)，它通常会误差15°C，在低温下(如120°C)，误差更大。传感器与食物之间的距离越大，误差就越大。你可以校准你的烤箱的恒温器来补偿这些错误[见“如何校准你的烤箱”)。
然而，即使完美校准，标准烤箱温度计也有一个大问题。食物表面蒸发的水分带走了热量，使食物比周围的空气更凉爽。科学家称这种食物表面的温度为湿球温度(即干球温度减去蒸发冷却后的温度)。相对湿度越低，蒸发冷却作用越大，因此两者温差越大。
因为烤箱里的大部分湿度来自食物，往烤箱里加入食物会提高湿度，因此，食物表面的湿球温度也会上升。这意味着批量越大烤得越快。你去年烧了节日饼干吗?那就怪你的烤箱不知道它的湿度吧。
烤箱制造商有两种独立但相关的技术来解决这个问题。虽然在商用厨房中不是标配，但它们正越来越受欢迎。但是他们还没有来家里做饭。
第一个是水蒸气炉，由温斯顿·谢尔顿在20世纪80年代早期开发他曾是通用电气的工程师。谢尔顿对厨房创新并不陌生;20世纪70年代初，他与哈兰德·桑德斯上校合作设计并制造了Collectramatic压力炸锅，这成为肯德基连锁餐厅的标准炊具。
谢尔顿的温斯顿工业公司将其水蒸气技术称为cpap(受控蒸汽的缩写)。基本概念很简单:在烤箱外壳底部加热一锅水，直到足够的蒸发，将相对湿度提高到几乎100%。cpap烤箱根据尺寸的不同，售价在4000美元到9000美元之间。
来自AccuTemp Products的蒸汽烤箱可以通过降低气压来改变蒸汽烹饪的温度。图片来源:Accutemp Products
第二种蒸汽烤箱蒸汽'Hold大道上该装置由位于印第安纳州的AccuTemp Products公司开发，通过创造部分真空来降低空气压力，直到水的沸点等于厨师选择的蒸汽温度。这种方法仅适用于100°C以下的温度。这些烤箱零售价在6000美元左右。
然而，这两种蒸汽烤箱都不会把食物烤焦，除非食物表面是干燥的。组合烤箱它是1976年由后来成为Rational的公司的德国工程师发明的，设计用于棕色和蒸汽食品。蒸的时候湿度超过100%，食物就会有水分。Combi烤箱可以使用环境空气(就像普通对流烤箱一样)，也可以使用注入蒸汽，或者两者结合。
组合式烤箱并不便宜。半个烤盘大小的烤箱售价约1.5万美元，更大尺寸的烤箱售价是它的几倍。为商业厨房设计的微型组合烤箱最近上市，售价仅为2000美元，但这些烤箱使用的平底锅非常小。这项技术开始进入家庭厨房Cuisinart生产的烤箱价值300美元可以烤面包或蒸食物。
Combi烤箱提供比传统烤箱更好的温度控制，它们也允许你控制湿度-但不幸的是，不像我们想要的那样好。我们的实验表明这些烤箱中的干球和湿球温度倾向于在设定点附近波动几度。燃气烤箱比电炉更糟糕，因为在打开和关闭时，火焰会产生巨大的热脉冲。
现代湿度控制烤箱，如CVaps和combi烤箱有一个共同的缺陷。他们不让你直接设置湿球和干球的温度。因此，我们对家电行业中具有创新精神的工程师和设计师的恳求很简单。请给我们烤箱，让我们选择分开的湿球和干球温度!当你这样做的时候，也许你可以解决一个相关的问题:湿度和温度控制系统的精度不够。温度和湿度都超出了设定值。
Rational公司的Combi烤箱既可以烤焦食物，也可以蒸食物。照片:理性
精确控制烤箱的温度和湿度意味着你可以更好地控制里面食物的实际温度。这才是真正重要的。鸡胸肉煮到60°C是潮湿和美味的;煮到65°C，它就干了。烤箱烤的煎蛋卷很精致。但在今天的烤箱中，几乎不可能正确地烹饪，因为与完美条件(82°C和100%的湿度)相差几度，就会做出溏心的煎蛋卷或干脆的煎蛋卷。
其他一些让烤箱更有用的有趣技术已经出现在市场上。更新的型号Wolf Appliance的蒸汽烤箱有一个“慢烤”模式，让厨师进入一个服务时间。Rational制造的烤箱测量核心温度用探针检测食物。探测器有五个独立的传感器;亚博排列五投注网站机器的数字控制选择插入食物最深的那个。这样，你就不需要用探针的尖端击中食物的正中间。烘箱自动调节烘箱腔的温度，以控制食物核心温度上升的速度。
Wolf蒸汽烤箱的慢烤模式可以让厨师选择食用时间，而不是烹饪时间。照片:狼
这些进展令人鼓舞，但却是孤立的。烤箱可以今天就能生产出来，它可以结合许多现有的技术，并在很大程度上把今天的砖干机变成真正的炊具。它将有湿球和干球温度控制，更好的恒温器，进入食物内部的探针，以及探测热点和冷点的传感器。亚博排列五投注网站所有这些功能只会增加几百美元的部件成本。
在烤箱中加入更多的智能可以让我们走得更远。更智能的烤箱将同时使用先进的传感和数学建模来观察和投射食物内部的温度轨迹。然后，它可以调整加热模式和强度，为烹饪这种类型的食物创造最佳条件，或者只是在选定的时间准备好食物，如果不完美的话。
但为什么就止步于此呢?有了理想的技术，你可以把食物的不同部分放在一个烤箱里，它可以找出如何烹饪它们，这样它们就可以按照你想要的方式同时完成。要做到这一点，我们需要一种方法，将适量的能量集中在食物的每个部分，并测量它对能量的反应。这可能需要用新材料制成的烤箱，而不仅仅是金属薄板，可以精细地监控和控制:想象一下液晶显示器，其中每个像素发出的不是彩色光，而是强大的红外能量。当你把一片吐司放在上面时，你可以控制热量传递到吐司上的每个点上——结果是烤得均匀的面包，或者，可能是表面有阴影的吐司。这将是终极的烹饪技术。
本文原题为“更好的烤箱配方”。
作者简介
Nathan Myhrvold他是Intellectual Ventures和烹饪实验室(Cooking Lab)的创始人，曾任微软(Microsoft)首席技术官。9岁时，他就为家人做了感恩节晚餐。梅尔沃德和自由作家威特·吉布斯合作了两本值得注意的烹饪作品:六卷现代主义烹饪:烹饪的艺术与科学(2011)而且现代主义料理(2012)．
