传统压力锅的核心原理是有限制地进行密封。在一个标准大气压下,100℃时,饱和水蒸气密度约为0.6千克/米3,不到液态水密度的千分之一。也就是说,水加热变成水蒸气后体积膨胀1000多倍。而在压力锅密闭的空间里,水的体积膨胀受到限制,导致锅内的气压增大。锅内气压增大,水的沸点升高,反过来又抑制水的蒸发,最终形成“水蒸发→气压增大→水沸点升高→抑制水蒸发”的一种平衡。此时,只需设置一个排气孔,外加一个活动的重锤作为限压阀,就能控制这个平衡(不控制的后果就是锅体爆炸)。
将锅加热至水沸腾时,锅内的气压增大,水的沸点升高。当锅内的气压增大到一定程度时,重物块被顶起,释放一定的蒸气(能量),使锅内的气压下降,小重锤受到的压力与重力重新平衡。只要计算好排气孔的大小和重物块的质量,就能控制压力锅内的气压和温度。但仅使用重锤控制锅内的压力,存在很大风险。当排气口被堵住或者重锤被卡住,锅内会产生很大的压强,有发生爆炸的危险。那应该怎么办呢?
为了消除这个风险,人们从电路保险丝中受到启发,为压力锅安上了“保险丝”。在锅盖上另外开一个小孔,并用一种低熔点的金属合金封住,作为安全阀。当限压阀一旦失效,压力锅内的温度升高到一定的程度(一般不高于140℃)时,低熔点的金属熔化或强度迅速降低,通过小孔释放锅内的部分蒸汽,避免发生爆炸。
用释放蒸汽的方法来控制压力显然不是很智能,至少不节能。新式的压力锅采用的是断电降压的方法。这种压力锅采用电能加热。其中有一种是锅体内设置温度传感器和反馈电路,如果传感器检测到温度过高,加热电源就被切断。而更先进的一种方式是利用弹性结构来控制,最典型的设计是由中国科学家发明的“口”式结构。
在“□”式结构中,当容器内的压力达到正常工作的设定值时,内锅在压力作用下产生向下的微小位移,通过机械联动切断电源,以阻止容器内压力的上升;当容器内的压力降低到另一设定值时,内锅回复到原有位置,电源也重新接通,经过加热,容器内的压力再次升高。压力锅就这样周而复始地通电、断电,完成正常的烹饪过程。
无论哪种压力锅,使用前一定要认真阅读说明书,科学合理地使用。