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EFB-Forschungsbericht Nr. 039

Ermittlung der Wärmeverteilung im Boden von Geschirr für Elektroherde als Basis für die Qualität der wärmebehandelten Lebensmittel sowie für nährstoffschonende Garmethoden und insbesondere als Ursache

Verfasser:
Prof. Dr. agr. Manfred Schätzke, Dr. troph. Gereon Broil, Dipl.-Ing. Henryk Waclowski, Institut für Landtechnik, Abteilung Haustechnik, der Universität Bonn

55 Seiten (Sw 54, teils farbige Abb.)

ISBN: 978-3-86776-047-8

Preis (Digital) EUR 52,00

Preis (Print) EUR 58,90

Schlagwörter: Geschirr, Qualität, 3d-Erfassung

Zusammenfassung

Aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsvorhabens S 100, bei dem im wesentlichen topfbodenabhängige Parameter untersucht wurden, befaßt sich die vorliegende Arbeit gezielt mit der Temperaturverteilung im Topfboden als eine Hauptursache für das Anbrennverhalten.

Mit Hilfe thermographischer Temperaturmessungen konnten für unterschiedliche Topfkonstruktionen und Beheizungsarten flächendeckende Temperaturverteilungen während des Aufheizens ermittelt werden.

Da die Thermographie jedoch ein sehr aufwendiges Verfahren darstellt, mußte versucht werden, vergleichbar aussagefähige Ergebnisse mit einer einfacheren Methode zu erzielen. Es zeigte sich, daß die Erfassung eines Temperaturprofils, welches durch den zuerst auftretenden heißesten Punkt(hot-spot) des Topfbodens und dessen Mittelpunkt gelegt wird, weitgehend der kritischen Durchmesserrichtung der Thermographie entspricht, da der hotspot als solcher immer erhalten bleibt.

Zur Lokalisierung des hot-spot wird der Topfboden dünn mit Puderzucker bestreut. Bei Erreichen einer Temperatur von 200 °C, dem Schmelzpunkt des Zuckers, erscheint an der heißesten Stelle innerhalb der hellen Zuckerschicht ein dunkler Fleck, der hotspot.
Mit fortschreitender Erwärmung schmilzt der Zucker schließlich ganz, sodaß an der zuletzt geschmolzenen Stelle ebenfalls 200 °C vorliegen bei gleichzeitig weiter gestiegener Temperatur im hot-spot.

Die mit diesem Zuckerschmelztest ermittelbare maximale Temperaturdifferenz zwischen hot-spot und zuletzt schmelzender Stelle auf dem Topfboden ist abhängig sowohl von der Art der Kochstelle als auch vom Material und der Geometrie der Töpfe. Unter vergleichbaren Bedingungen erreichen Emailtöpfe wesentlich höhere Temperaturdifferenzen als Edelstahltöpfe mit Wärmeleitschicht.
Zur Beurteilung der auftretenden Temperaturdifferenzen hinsichtlich ihres Einflusses auf das Anbrennen von Speisen wurde in Anlehnung an DIN 44547 als Prüfgericht Pfannkuchen gewählt.
Aus den Bräunungsbildern der unter den Bedingungen des Zuckerschmelztestes zubereiteten Pfannkuchen ergibt sich eine Korrelation zwischen noch akzeptablem Bräunungsunterschied und Temperaturdifferenz.

Diese liegt bei 100 K, ausgehend von der Schmelztemperatur des Zuckers.
Somit kann ein Prüfverfahren zur Ermittlung der Temperaturverteilung bzw. der zulässigen Temperaturunterschiede auf dem Topfboden vorgeschlagen werden, das ohne Lebensmittel als Bewertungsobjekt auskommt und nur auf der Messung physikalischer Größen beruht.
Ergänzend hierzu wurde ein Pe-geeignetes Rechenverfahren entwickelt, mit dem die Temperaturverteilung und die thermisch bedingte Verformung des Topfbodens vorausbestimmt werden kann .

Trotz notwendiger vereinfachender Annahmen liefert das Programm Ergebnisse, die mit den tatsächlichen Verhältnissen prinzipiell übereinstimmen.

Das Forschungsvorhaben „Ermittlung der Wärmeverteilung im Boden von Geschirr für Elektroherde als Basis für die Qualität der wärmebehandelten Lebensmittel sowie für nährstoffschonende Garmethoden und insbesondere als Ursache für das Anbrennverhalten“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 7313 von der EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V.) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 39 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Einleitung
2 Computerthermographie
2.1 Meßprinzip
2.2 Geräte
2.3 Kochtöpfe und Kochstellen
2.4 Ergebnisse
3 Glaskeramik-Effekt
4 Entwicklung eines vereinfachten Prüfverfahrens
4.1 Meßprinzip
4.2 Geräte
4.3 Zuckerschmelztest
4.3.1 Temperaturprofile
4.3.2 Temperaturerhöhung und Schmelzzeit
4.4 Prüfgericht Pfannkuchen
4.5 Zusammenhang Zuckerschmelztest - Pfannkuchenbräunung
4.6 Temperaturerhöhung in Abhängigkeit von Bodendicke und -durchbiegung
4.7 Vorgeschlagenes Prüfverfahren
4.7.1 Vorgehensweise
4.7.2 Beurteilung
5 Computerprogramm zur Berechnung der Temperaturverteilung in Kochtopfböden
5.1 Übersicht des Programms KTPROG
5.2 Ergebnisse durchgeführter Modellrechnungen
6 Schlußbetrachtung