STUDIA DZIENNE	GRUPA 1a	10.03.2009	Piece i piekarniki
Katarzyna Burlikowska Katarzyna Chłoń Ewelina Bancerz Marcin Durzyński

SPRAWOZDANIE

Pieczenie jest jednym z podstawowych procesów obróbki żywności stosowanych w gastronomii. Polega ono na ogrzewaniu obrabianego produktu gorącym powietrzem, parą wodną lub ich mieszaniną o temperaturze 100-300^oC.

Urządzenia grzejne stosowane do pieczenia to głównie piece i piekarniki. Podczas pieczenia zachodzi w nich na zasadzie konwekcji wymiana energii cieplnej między nośnikiem energii a obrabianą żywnością. Wyróżniamy konwekcję naturalną (przepływ ciepła w płynie przy jego swobodnym ruchu spowodowany jest różnicą temperatur w różnych punktach przestrzeni) oraz wymuszoną (przepływ ciepła w płynie spowodowany jest przez działanie pompy lub wentylatora).

Schemat. Piec konwekcyjno-parowy z wymuszonym obiegiem powietrza.

1 - zawór wody

2 - element grzejny

3 - wytwornica pary

4 - silnik wentylatora

5 - klapka

6 - para z wytwornicy kierowana na wentylator

7 - wentylator osiowy

8 - prowadnice ruchome z tacami wypiekowymi

9 - odpływ skroplin

Ćwiczenie I

Określenie ilości energii i czasu przy maksymalnej mocy grzania potrzebnej do osiągnięcia nastawionej temperatury w komorze roboczej urządzenia.

1. Piec z wymuszonym obiegiem

Czas [min]	1	2	3	4	5	6
Temperatura [^oC]	30	53	90	136	177	250

E_r=2kWh

τ_r= 0,1h

1. Piekarnik

W wyniku pomyłki ( nie wiedzieliśmy, ze podczas nagrzewania się piekarnika jednocześnie należy mierzyć temperaturę w 3 punktach) brakuje znacznej liczby pomiarów. Chcieliśmy je później uzupełnić, jednak ze względu na cechy piekarnika (wolne tempo stygnięcia i nagrzewania) nie mogliśmy tego zrobić. Prezentujemy więc tylko te wyniki, które mimo problemów udało nam się otrzymać. Problem ten dotyczy nie tylko tego, ale także drugiego ćwiczenia.

Pomiar dla I termopary:

Czas [min]	15	16	17	18
Temperatura [^oC	160	179	193	210

Czas [min]	19	20	21	22	23	24	25	26	27
Temperatura [^oC]	224	236	242	253	263	276	283	290	298

Pomiar dla II termopary:

Czas [min]	15	16	17	18
Temperatura [^oC	112	123	132	142

Czas [min]	19	20	21	22	23	24	25	26	27
Temperatura [^oC]	154	163	177	180	190	193	202	223	231

Pomiar dla III termopary:

Czas [min]	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Temperatura [^oC]	24	24	25	27	30	35	41	47	54

Czas [min]	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Temperatura [^oC	62	70	78	86	95	104	113	121	130

Czas [min]	19	20	21	22	23	24	25	26	27
Temperatura [^oC]	138	148	155	163	171	178	186	193	202

Czas [min]	28	29	30	31	32	33
Temperatura [^oC]	210	219	229	237	246	250

E_r=7 kWh

τ_r=0,55h

Ćwiczenie II

Określić straty energii cieplnej w badanych urządzeniach.

A) Piec z wymuszonym obiegiem

Wymiary

• Wysokość- 6,0 dm

• Szerokość- 4,3 dm

• Długość- 6,2 dm

Powierzchnia

P= 2× (6,0 dm× 6,2 dm+ 6,0 dm×4, 3 dm +  4,3 dm×6, 2 dm=179,32 dm²

E_p=9 kWh

Straty: $\frac{9\ kWh}{179,32\ \text{dm}^{2}}$=0,0502 $\frac{\text{kWh}}{\text{dm}^{2}}$

2. Piekarnik

Wymiary

• Wysokość- 2,2 dm

• Szerokość- 5,0 dm

• Długość- 7,0 dm

Powierzchnia

P=2× (2,2 dm× 7,0 dm+ 2,2 dm×5, 0 dm +  5,0 dm×7, 0 dm)=122,8 dm²

E_p=28 kWh

Straty: $\frac{28\ kWh}{122,8\ \text{dm}^{2}}$=0,2288 $\frac{\text{kWh}}{\text{dm}^{2}}$

Ćwiczenie III

Ocenić badane urządzenie pod względem technicznym.

A)Piec z wymuszonym obiegiem

M_o=0,263kg

M_K=0,223 kg

E_p=2 kWh

τ_p=0,18h

Czas [min]	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Temperatura [^oC]	196	196	192	183	192	188	192	192	188

Czas [min]	10	11
Temperatura [^oC	200	202

OCENA SENSORYCZNA (1-5): 4

• Kruchość: 4

• Stopień podsuszenia: 3

• Równomierność rozkładu temperatury: 5

UBYTKI TECHNOLOGICZNE:

η_t=$\ \frac{M_{K}}{M_{o}} \times 100\%$

η_t=$\ \frac{0,263\text{kg}}{0,223\text{kg}} \times 100\% =$85%

100%-85%= 15%

MOC POTRZEBNA NA JEDNOSTKĘ UPIECZONEGO PRODUKTU:

P_j=$\frac{2kWh}{0,223kg} =$8,9686$\frac{\text{kWh}}{\text{kg}}$

B)Piekarnik

M_o=0,275 kg

M_K=0,239 kg

E_p=3 kWh

τ_p=0,25h

Pomiar dla I termopary:

Czas [min]	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Temperatura [^oC]	253	263	271	183	290	290	289	289	292

10	11	12	13	14	15
300	298	290	291	299	295

Pomiar dla II termopary:

Czas [min]	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Temperatura [^oC]	190	190	186	189	202	201	198	195	202

Czas [min]	10	11	12	13	14	15
Temperatura [^oC	208	199	198	202	201	200

Pomiar dla III termopary:

Czas [min]	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Temperatura [^oC]	163	171	176	173	185	184	190	190	180

Czas [min]	10	11	12	13	14	15
Temperatura [^oC	175	178	179	180	185	184

OCENA SENSORYCZNA (1-5): 2

• Kruchość: 3

• Stopień podsuszenia: 1

• Równomierność rozkładu temperatury: 1

UBYTKI TECHNOLOGICZNE:

η_t=$\ \frac{M_{K}}{M_{o}} \times 100\%$

η_t=$\ \frac{0,239kg}{0,275kg} \times 100\% =$87%

100%-87%= 13%

MOC POTRZEBNA NA JEDNOSTKĘ UPIECZONEGO PRODUKTU:

P_j= $\frac{3kWh}{0,239kg}$=12,55$\frac{\text{kWh}}{\text{kg}}$

_WNIOSKI:

• Czas nagrzewania się do określonej temperatury pieca z wymuszonym obiegiem jest znacznie krótszy niż piekarnika. W piecu Elektrolux temperatura rośnie w miarę równomiernie, zaś w piekarniku początkowo nie zwiększa się wcale, a dopiero po kilku minutach zaczyna powoli rosnąć.

• Piekarnik, aby rozgrzać się do takiej samej temperatury, potrzebuje 2,5 razy więcej energii elektrycznej niż piec z wymuszonym obiegiem. Różnica ta wynika z mniejszej szczelności i znacznie dłuższego czasu eksploatacji piekarnika w porównaniu z piecem o wymuszonej konwekcji.

• W piekarniku między 3 punktami, w których dokonywaliśmy pomiarów termoparą, zaobserwowaliśmy znaczne różnice temperatury, wynikające z nierównomiernego nagrzewania się piekarnika.

• Straty energii w przeliczeniu na dm² dla piekarnika są ok 4 razy większe niż dla pieca z wymuszona konwekcją. Wynika to prawdopodobnie ze wspomnianej wcześniej nieszczelności, długiego okresu eksploatacji oraz z zastosowania w piekarniku archaicznych już dziś rozwiązań technologicznych.

• Czas obróbki termicznej produktu w piecu Elektrolux jest krótszy niż w piekarniku. Znaczne różnice dostrzegalne są również podczas oceny sensorycznej upieczonych produktów. W przypadku piekarnika rozkład temperatury jest bardzo nierównomierny, przez co część pieczonych przez nas ciastek była już spalona (ciastka z tylnej części urządzenia), podczas gdy inna część, nie była jeszcze w pełni wypieczona (ciastka z przedniej części piekarnika). Odpowiednie walory smakowe (właściwy stopień wypieczenia i podsuszenia, kruchość, barwa) miały jedynie produkty pieczone w środkowej części piekarnika. W przypadku zaś pieca z wymuszonym obiegiem wszystkie ciastka były prawie jednakowo wypieczone i posiadały właściwe walory organoleptyczne.

• Ubytki technologiczne w przypadku piekarnika były nieco niższe niż w przypadku pieca z wymuszonym obiegiem, jednak prawdopodobnie było to związane z niedopieczeniem dużej części produktu w momencie zakończenia ćwiczenia (chcieliśmy, żeby jak najmniejsza część ciastek została spalona).

• Moc potrzebna na jednostkę upieczonego produktu w przypadku pieca z wymuszonym obiegiem jest o ok. 30% mniejsza niż w przypadku piekarnika

• Ze względu na obecność w piecu Electrolux wielu przydatnych programów oraz elektronicznego sterowania temperaturą, obsługa urządzenia jest łatwa nawet dla kogoś, kto ma z nim do czynienia po raz pierwszy, a sterowanie procesem pieczenia bardzo precyzyjne. Obsługa piekarnika nie jest już tak wygodna a sterowanie obróbką cieplną tak precyzyjne jak w piecu Electrolux, m.in. ze względu na brak wbudowanych urządzeń umożliwiających pomiar temperatury, czasu, i mało precyzyjne pokrętła.

• Dużym udogodnieniem w przypadku pieca Electrolux jest obecność przeszklenia w przednich drzwiach urządzenia, co pozwala na łatwą obserwację procesu pieczenia bez otwierania drzwiczek. W przypadku piekarnika brak takiej szyby zmusza do obserwacji procesu pieczenia przez otwieranie drzwiczek, co powoduje znaczne straty energii i duże wahania temperatury wewnątrz komory roboczej urządzenia.