烤箱与空气炸锅的原理分别是什么? 第1页

我的天……2014年题主提出的问题，6年多过去了居然没有人给题主解答……

好吧，那我来试图终结这个话题吧。

在说烤箱和炸锅之前，我们先来了解下，加热的原理有哪些，不然可能基本概念都搞不清。

常见的烹饪加热模式，大致可以分为以下四种：热辐射、热对流、热传导、相变传热。

题主其实已经提到了一个热对流了，但烤箱和炸锅内部是不是只是热对流呢？

当然不是，至少是还有热辐射和热传导，有时候甚至相变传热都有，我们一个个来介绍。

1.热辐射（thermal radiation）

提到热辐射，大家可能很陌生，其实日常里非常常见，像在炙烤这种烹饪方式上，食材靠近烧红的炭火、铁板受热，主要就是利用了热源发出的热辐传递热量。

一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播，温度较低时（大概500°C以下）热辐射以红外线为主，温度较高时则可见光和红外线兼具。

而值得注意的是，红外线是一种不可见光，并不在人类的可见波谱内，所以并不只是传统意义上烧红的热源才能发出，烤箱内也有热辐射，有些空气炸锅也会有。

那烤箱或炸锅的热辐射从哪来呢？答案是加热管。

而由于热辐射的本质是一种光，那么这种传递热量的方式就会符合光的各种特性，比较重要的几个特性如下：

距离热源越远，单位面积上的受热越小。作为一种光，热辐射也是符合光的平方反比定律的，也被称为照度第一定律，表达公式为E=cL/r^2，其中E为照度；L为发光强度；r为光源至被照射物体表面的距离。这个公式如果结合图片理解其实更为直接——能量从某个点发出，最终是要落到一个平面上的，如果距离越远，最终这个平面就会越大，那么单位面积上受热就会越小，距离增加一倍，单位接收到的能量就只剩下原来的1/4。而这就是为什么你把烤鸡放到最顶上靠近发热管与放到中下层，烤鸡朝上一面加热效果完全不同的原因。

反光物质或者遮挡物可以阻挡吸收热量。这个很好理解，因为热辐射是一种光，所以只要把光反射，或者进行遮挡，就可以避免热辐射直接作用于食材上，比如我们经常在烤鸡的时候在容易老的鸡胸和容易焦的鸡翅尖裹上反光的锡纸，就是为了反射光线，同时利用锡纸均匀导热。相反，如果是把作用于其他位置上的光反射到食材位置，那么也可以增加食材的热量吸收，比如有的烤箱就会使用光亮的甚至带反射效果的烤箱壁。

2.热对流（thermal convection）

这是题主提到加热原理，没错，热对流确实是烤箱和炸锅的主要加热形式，但只是之一。

热对流，是指流体中物质发生相对位移而引起的热量传递过程，而它只能发生在流体之中。最简单的例子就是一杯热水导入一杯冷水之后，它会因为水的流动使得温度改变，慢慢变成了一杯温水。

具体到烤箱或炸锅上，因为腔体内部也充满了空气或水蒸气，气体也是一种流体，因此也会有热对流现象，在接近发热管的地方空气温度高密度低，其他位置的空气温度低密度高，这样的密度差就会使烤箱内的空气产生流动，于是产生了热对流，这种不施加外力的对流，称为“自然对流传热”，而如果此时你在烤箱内加一个风扇，对空气进行强制搅动，那么这种对流速度会加快，这种施加了外力的对流，则称为“强制对流传热”。

热对流对烤箱/空气炸锅烹饪非常重要，我们一般以传热系数（单位为W/(m^2*K)）来量化传热能力，那么空气自然对流，传热系数一般为5-25左右，而如果是强制对流传热系数可以达到20-300，虽然取决于强制搅动的能力（如风力）等各种因素，但就按平均值来说，强制对流传热能力都是自动对流传热能力的10倍左右。

这也不难理解，因为加热的空气落到比较冷的食材上就会变冷，但如果只是依靠自然流动，冷空气下沉后重新替换为热空气，这个效率就会低很多，不及强制对流来得高效。因此，一台烤箱，加不加风扇，对最终的加热效果还是有很大的区别的。

3.热传导（thermal conduction）

热传导，是介质内无宏观运动时的传热现象，虽然固体和流体都会产生热传导，但纯粹的热传导只发生在固定当中，因为流体会自由流动，所以热对流比热传导快得多。一般到食材内部时，基本都是依靠热传导进行热量传递的，但因为跟食材关系更大，所以不是决定烤箱与空气炸锅本质差异的一种传热方式。

4.相变（Phase transition）

相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程，比如液态的水变成气态的水蒸气。一般来说从固态变成液态，从液态变成气态，物质是吸热储热的，相反，则是释放热量的过程。

比如，水加热变成水蒸气需要大量的热量，大到多大呢？把沸水加热成为水蒸气所需要的热量，是把同等质量的0°C的水加热成沸水的5倍之多！所以相反，水蒸气遇到温度较低的食材凝结成水时，就会把这些吸收的热量重新释放出来，这种热量也被称为汽化潜热，这种传递热量的方式则称为相变传热。

前面我们讲到了以传热系数（单位为W/(m^2*K)）来量化传热能力，空气自然对流，传热系数一般为5-25左右，强制对流传热系数为20-300，那么水蒸气冷凝的传热系数是多少呢？200-20000！是空气的10-1000倍！

这也就是为什么干燥的烤箱预热100°C，手可以伸进去并不会立刻感觉到烫，但是如果是100°C的蒸箱，手伸进去却会被水蒸气立刻烫伤，甚至比手伸入100°C的热水里烫伤程度还要厉害的原因。

那好端端的烤箱里哪来的水蒸气呢？

因为食材或多或少都是带有水份的，在烘烤的过程中，食材内部的水分会不断通过各种通道传递到外部（比如肉的毛细血管、肌肉纤维束等），这样食材内部的水分就很持续挥发到烤箱内部形成水蒸气，接着水蒸气遇到温度较低的食材又会发生冷凝并释放热量，所以烤箱内部湿度比较高，往往传热效果要更好。

不仅如此，湿度相对较高的烤箱内部，温度的波动也要比干燥的烤箱内部小得多，因为水蒸气在不断相变的过程中，不断吸收和释放热量，烤箱内的部分热量并不直接导致温度变化，而是导致了相变，相当于起到了一种缓冲作用，因此高湿度蒸烤时，烤箱内部的温度也更均匀和平稳。

除此之外，我们设置的烤箱温度值，往往是一个干球温度，而真正影响食物的，其实是湿球温度，所谓的湿球温度你可以理解成是考虑了水蒸发吸热后，产生温降后的温度。如果把探针插入一只烤鸡的皮下，即使烤箱温度设置200°C，你测出的温度也不会超过100°C（除非皮下已经被你烤干了），就是因为水分不断蒸发给鸡肉降温了，所以，真正影响你加热效果的，是烤箱内的湿球温度。

湿球温度一般可以通过在测温计裹上湿润的纱布后进行测量，只要纱布保持湿润，湿球温度不会超过100°C。而即使我们把烤箱设置在100°C以下，烤箱内正常测出来的温度，也就是干球温度，与湿球温度也还会有比较大的差距。

那如果，你也给烤箱的温度计加一个湿润的纱布，是不是就可以保持一致了呢？没错！但你不需要这么麻烦，你只需要让烤箱内的湿度达到100%就可以了，在这种理想情况下，100°C以下湿球温度=干球温度，此时烤箱设置的值就能达到你想让食物真正达到的值。

虽然达到100%湿度是比较理想的，但只要湿度越高，干球温度与湿球温度之间的温差就会越小，所以如果你不是为了做脆皮烤料理，纯粹为了快速且稳定的加热食物时，你不妨尝试加大烤箱内的湿度。

那只靠食材挥发的水分足够吗？显然不够。因为烤箱并不是一个完全密闭的空间，所以不可避免地会与烤箱外部的空气发生交换，所以水蒸气在交换的过程中溢出烤箱，所以如果你想单纯依靠食材挥发的那点水蒸气来保持烤箱内的相对湿度是很困难的，因此你就需要额外的增加烤箱内的水份，这就是为什么很多高级的烤箱会有湿度调节功能的原因。

看完这里，你应该可以理解烤箱的基本加热原理了，最复杂烤箱，以上四种传热模式在烤箱内是可以同时发生的。

一般家庭烤箱的温度是在250°C以下，在这个温度下，热传递是以热对流为主导的，辅之以热辐射、相变传热和热传导，温度越低，热对流的重要性越高。相反，温度越高，那么热辐射的重要程度会逐渐提高，如果是达到800°C以上，相比于热辐射的作用，热对流的作用相比之下会显得微乎其微，但一般烤箱是不会达到这么高的温度的。

那空气炸锅呢？

你要理解炸锅的原理，你就需要知道，“炸”是什么原理。

油炸主要是依靠油这种流体介质，并提升至比水的沸点更高的温度（比如160°C至180°C），此时由于温度很高，导致食材表面的水分迅速沸腾，不断变成水蒸气并从食材表面逸出（也就是你看到为什么油炸时食材周围会出现气泡的原因），逸出的水蒸气迅速搅动热油，形成快速的对流。

而与此同时，因为食材表面逸出的水蒸气是气体，不会与油混合，当水蒸气还没汇集很多时，会在油与食材表面形成一层小的水蒸气层，当水蒸气较多时形成大气泡，因为水蒸气密度低，则气泡会升至油的表面并挥发。

所以，你以为油炸是食材浸泡在油锅里，但实际上是油裹着水蒸气，水蒸气裹着食材，油直接接触食材的时间甚至可以很少很少，油炸只是利用了油流动性，以及油可加热至高温特性（相比水而言，油烟点高得多），食材表面及内部的水分得以迅速且持续地挥发，最终食材表面快速达到“干燥”的油炸脆皮效果，这就是油炸的真正目的。

也就是说，油炸的精髓在于“快速干燥”，而非为了让食材大量吸收油脂，这可能跟很多人对油炸的固有理解有所不同。在食品加工领域，甚至还有一个叫“持油率”的概念，用来表面食材油炸后吸收了多少油脂，对于持油率较高的食物，需要通过离心机等机器甩出油脂，让食材达到轻盈、干爽的状态。

当然，如果食材比较干，或者比较小时水分挥发很快，不再有水蒸气持续挥发时，则油就会直接接触到食材，食材也可能会吸收油脂，比如很薄的薯片水分炸干之后，吸收的油脂重量可能就会是自身的好几倍。

以上说的是油炸时表面的加热情况，主要是依靠油与水蒸气的热对流。而食材的内部，则主要是依靠热传导。

前面我们提到了，相比于热对流来说，热传导是一种非常慢的传热方式，而且和食材的厚度有着很大的关联，厚度约厚或者食材越大，那么热传导就越慢（具体大家可以再了解下傅立叶的热传导方程）。

这就会导致一个什么问题呢？你很难单纯依靠油炸，来把一个大块食材做到熟度均匀，比如说整鸡，你很少听过有人把生的整鸡拿去炸的吧？如果这样做的话，要么就是表皮炸到酥脆但内部可能还不熟，要么就是内部熟了但是表面炸到焦了。

所以，就衍生出了类似道口烧鸡的先卤熟再炸的烹饪方式，或者类似广东脆皮烧鸡那样的吊淋热油，慢慢让热油的温度传导到内部的烹饪方式。

而说到底，油炸在大多数情况下，我们都是不需要油进入食材内部，我们都只是为了食材表面或内部快速干燥而已，这是大多数油炸烹饪的核心目的。

那，空气炸锅是怎么模拟“油炸”这种烹饪方式的呢？

其实，我们的目的一直是“快速干燥”，只要达到这个目的，那么实际上你用不用油，都是无所谓的事情，当然，除非你为的是少许附着在食材表面的油脂香气。

而这种替代方案存不存在呢？存在，而且非常普遍，用空气就行。

是不是觉得与常识违背？

我举个最简单的例子，就是前面讲到的脆皮炸鸡，如果不说它是炸的，是不是很多人第一反应它是烤出来的？

这种禽肉皮脂下的水分挥发后产生出来的“脆皮”口感，用烤的方式，确实也可以做得出来，最简单的例子就是广式烧鹅或者北京烤鸭。

烤鸭的做法就是把鸭子做到皮肉分离（比如往皮下吹气），然后再放到高温的烤炉里，利用炉子里的热空气将皮烘烤至表面干燥，并达到酥脆的效果。吹气的达到皮肉分离的目的，也是为了让肉里的水分不要直接持续地渗入皮下，从而影响了表皮干燥的效果。

再举个例子，我们经常用面糊来裹住食材进行油炸，但你会不会觉得表面的面糊经过油炸之后，其实非常像烤箱烘烤出来的饼干？

因为他们的原理本质上也是极其相似的。

油炸过程迅速带走了面糊中的水分，捞起沥干油份之后，食材表面裹着的其实就是失去了水分的面糊。此时面糊里油份应该越少越好，否则面糊吃起来反而是厚重、油腻且不脆的，所以油炸过程尽量短，要在面糊水分挥发完之前就捞起，避免油份反而进入面糊内部。

而饼干烘烤，本质上也是面糊干燥的过程，热空气让面糊里的水分缓慢地挥发，最终也是使得面糊内部水分充分挥发完毕，并产生美拉德反应，散发出烤饼干应有焦香。

所以你可以看到，曲奇虽然大部分是烤的，但是其实也有“油炸曲奇”这样的做法；蛋黄酥经常看到很多人用烤箱进行烘烤，但类似的榴莲酥在广府点心里却一般是油炸的。

也就是说，这两种方式目的都是一样的，都是为了让食材表面水分干燥。但这两种方式也并是不是完全没区别，就做酥点来说，炸一个榴莲酥是按秒来计算油炸过程的，但是用烤箱却是需要几十分钟才能完成烘焙，这是因为“油”和“空气”两者的传热效率存在很大的差异。

要知道，油本身的导热系数就比空气要高，而且由于水蒸气的搅动使得油的流动也非常快，热对流明显，所以油炸的传热效率整体高于空气焗烤。

也正是因为油炸比焗烤干燥速度更快，所以才能带来“炸”那样的薄且脆的口感，如果干燥过于缓慢，则外表干燥速度可能还不如内部水分向表皮渗透的速度，这样外部一直烤不干，内部水分却一直丢失，效果就非常不理想。

而正是因为空气焗烤干燥效率相对较低，“空气炸锅”才因此诞生。它其实就是围绕“空气烤”在“快速干燥”这个命题而设计的，我们来个图简单示意一下空气炸与油炸的区别。

左边是传统的油炸方式，食材放入油中深炸的时候，表面的水蒸气逐步汇集，形成气泡然后因为密度差异向上快速排出，食材表面迅速脱水干燥，形成脆壳。

而右边是空气炸锅/风炉烤箱的设计，腔体内的发热管一般为隐藏式设计，也有些兼顾烤箱功能的会考虑做成明管设计，底管有可能是发热管，也有可能是反光金属板。

加热管会充分加热腔体内部的空气，此时食材在热辐射和热对流的作用下也得到加热，表面水分也持续挥发（但比油炸缓慢得多），然后在大功率排风扇的帮助下，烤箱内部的水分被陆续排出腔体，新的干燥冷空气进入烤箱内部代替湿润的热空气，接着被重新加热，往复循环，最终食材表面也达到干燥的效果，形成脆壳。

好了，重点来了，到底烤箱和空气炸锅有什么区别？

其实题主说的没错，他们的本质都是利用加热管作为热源，用以加热食物和空气，然后空气的热对流再进一步加热食物。

空气炸锅与普通烤箱的突出区别在于：

1.空气炸锅的风扇功率往往非常大，热对流更加强烈，且是做成排风扇的方式的。

这样设计有助于炸锅/烤箱内部形成强力的热对流，同时迅速排气带走腔体内湿润的水蒸气，让食材表面得以风干干燥。

而普通烤箱风扇功率不大，只提供基本的对流，也不带加热，除非是风炉型的烤箱。

2.空气炸锅加热管一般为隐藏式设计，也一般不带底部发热管，热辐射效果削弱，让整个加热过程更多依赖热对流而不是热辐射。

对于更偏向于“空气炸锅”的功能的机型，热辐射不是目的，热风带走水分才是目的，所以尽量压低热辐射的作用，提升热对流的强度，是设计的基本思路，这样才不至于食材被热辐射烤到熟透了，外部还没干燥焦脆。

而烤箱是非常依赖热辐射的，甚至会加很多发热管或者加大发热管的弯曲覆盖面积，来提升热辐射的作用。

3.空气炸锅一般小一些，让热对流的效果比烤箱更直接一些。

前面讲到了热辐射是一种光，与食材的距离决定了加热的效果，一般烤箱会做得大一点，高度高一些，方便你上下调节食材。

而炸锅因为没有明显的热辐射，因此机器小一点问题不大，这样加热效率更直接。

4.空气炸锅没有太复杂的模式叠加，风扇上的加热管功率也比较高，一般依托热风即可完成所有烹饪。

空气炸锅模式简单一些，一般都是只有热风模式，顶多给你调节温度。

而烤箱一般会给你独立控制上下管，甚至像万能烤箱型设计还能提供蒸汽，可以兼顾蒸、烤、空气炸等各种烹饪方式。

简而言之：空气炸锅说是一个小型风炉型烤箱

讲到这里，我想题主的疑问应该大致解答完毕了。

这里顺便提一嘴，很多人纠结的问题，那就是两者如何选择的问题。

总的来说，如果是几百块的入门烤箱，对比比较便宜的入门空气炸锅，烤箱适用面是更广的，而空气炸锅则功能更聚焦，在“快速干燥”上是明显普通小烤箱的。

但如果两者在技能点上都往上点，则功能会慢慢趋同：

烤箱会不断升级风扇（先提升功率，再加发热丝）与加热系统（不断加大发热管功率以满足大烤箱迅速加热的能力）。

炸锅也会慢慢做大内腔（从很小的内腔做到类似小烤箱的大小）及提升风扇、加热功率（以平衡内腔变大的需要）。

最后，当它们热风能力不断提升，内腔空间不断变大，就会殊途同归，变成了一个大功率热风烤箱，也就是我们常说的风炉烤箱：

所以如果要说在两者之间怎么选，我觉得需要综合你的钱包负荷能力以及需求来说。

1.如果钱包够，直接买大功率的风炉型烤箱，一个烤箱就可以满足你的烤箱与炸锅的两种功能，不需要纠结。

2.如果是在入门级的选择上，烤箱的适用面要比炸锅多很多，在做烘焙、烤鸡等料理上也更均匀，出品也更稳定，我会建议你优先考虑入门级烤箱。

3.如果你确实很喜欢空气炸这个作用，可以考虑买一个专门的空气炸锅，但建议考虑内腔较大一些的烤箱炸锅一体机，这种机器比同等价位的烤箱加热与干燥都要迅速得多，又比入门级的小炸锅适用面更广，机器吃灰的概率大大降低。选择这种类型机器时，可以选择内腔高度较高的产品，因为这样内部食材距离发热管距离远一些，会更好调节，效果也比较均匀。

4.如果你觉得烤箱功能更重要，“空气炸”兼顾即可，在钱包负荷能力有限的情况下，可以考虑一些内置排风的烤箱或者风扇转速较高的烤箱。

5.不管任何情况下，都不建议你即买烤箱又买空气炸锅，有这个钱，你何不买一体机或者咬咬牙升级买个风炉烤箱呢？效果还比两个入门级的要好得多。

这里也结合上面几条建议，推荐一些烤箱炸锅一体机、或者排风/干燥能力比较突出的中级烤箱，以及一些性价比较高的风炉式烤箱。

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