Backen von Kleingebäck in einem neu entwickelten mikrowellengestützten Heißluftladenbackofen

Transkript

1 Backen von Kleingebäck in einem neu entwickelten mikrowellengestützten Heißluftladenbackofen Christine Hermann, Olaf Bauermann, Hardy Krause GmbH 1

2 Trends bei Ladenbacköfen Technische Weiterentwicklungen zur Optimierung der Gebäckqualität - Hochleistungsschwadenanlagen - stufenlos regelbare Lüftergeschwindigkeiten Zeit- und Energieeinsparung - Stand by - Taste - STIR-Technologie - Integration von Mikrowellentechnik 2

3 Gliederung Grundlagen Mikrowellen Heißluftladenbackofen mit Mikrowellentechnik Entwicklung von Backprogrammen Qualitätsvergleiche Zeit- und Energieeinsparungen Zusammenfassung 3

4 Grundlagen Mikrowellen Elektromagnetisches Spektrum 4

5 Eigenschaften Mikrowellen werden je nach Materialeigenschaften reflektiert, durchgelassen oder absorbiert MW-reflektierende Materialien: MW-transparente Materialien: MW-absorbierende Materialien: Metalle (werden nicht erwärmt) z.b. Teflon, Glas, Polypropylen (werden nicht erwärmt) z.b. Lebensmittel (werden erwärmt) 5

6 Abhängigkeit der Mikrowellen-Erwärmung - Frequenz (915 MHz; 2,45 und 5,6 GHz) - Mikrowellenleistung - Materialeigenschaften - Materialvolumen 6

7 Heißluftladenbackofen mit Mikrowellentechnik Zielstellungen der Entwicklungsaufgabe - Sicherstellung von Energie- und Zeiteinsparpotenzialen - Verwendung marktüblicher Backbleche - Gewährleistung einer gleichmäßigen Wärmeverteilung auf allen Backblechen - Ermittlung von spezifischen Mikrowellen-Backprogrammen unter Beibehaltung der Gebäckqualität 7

8 Datenfestlegung für die Mikrowellentechnik - Frequenz: 2,45 GHz - Mikrowellenleistung: 2000 W - Anzahl der Backblecheinlagen: 4 und 5 - Mikrowelleneinkopplung in den Herd über Antenne - sekundengenaue MW-Taktung 8

9 Versuchsstand Experimental-Mikrowellenofen Antennen Steuerschrank Mikrowelle Dichtung mit Metallfasernetz Tür mit Metallgitter Hohlleiter mit Stiftfeinabstimmung, Kurzschlussschieber Magnetron, Gebläse, Trafo; Zirkulator kwh-zähler Wasserbad 9

10 Einkopplung der Mikrowelle Vom Hohlleiter in den Backraum, mit Feinabstimmung pro Ebene 10

11 Antennenkonfiguration im 1. Versuchsofen Untersuchungen zur Wärmeverteilung 11

12 Untersuchungen zur Wärmeverteilung Temperatur ( C) links Mitte rechts Temperaturzunahme in den Wasserschälchen nach 2 min Mikrowellenzuschaltung vor Optimierung

13 Nach Optimierung Temperatur ( C) links Mitte rechts

14 Heißluftladenbackofen mit MW-Technik veränderte Antennenkonfiguration 14

15 Entwicklung von gebäckspezifischen Backprogrammen Backen von Kleingebäcken Backen von Croissants Backen von Mehrkornbrötchen 15

16 Gebäckfehler bei unkontrollierter Mikrowellenbehandlung 16

17 Wirkung der Mikrowelle bei der Krumenbildung Teiglinge nach 3 min Backzeit ohne Mikrowelle mit 3 min Mikrowelle 17

18 Temperaturverteilung in den Teiglingen auf einem Blech nach 3 Minuten Backzeit Temperatur ( C) links Mitte rechts R1 R2 R5 R4 R3 18

19 Temperaturverteilung in den Teiglingen nach 3 min Backzeit mit Mikrowellenzuschaltung Temperatur ( C) links Mitte rechts R1 R5 R4 R3 R2 19

20 Darstellung des Krumenkerntemperaturverlaufs Temperaur ( C) Backzeit (min) 210 C 210 C mit MW 20

21 Qualitätsvergleiche Kleingebäck auf Basis von frisch aufgearbeiteten Teiglingen Nullversuch mit Mikrowelle getaktet Backzeit: 19 min Backzeit: 14 min 21

22 Kleingebäck auf Basis von Tiefkühlteiglingen Nullversuch mit Mikrowelle, getaktet Backzeit: 27 min Backzeit: 15 min 22

23 Kleingebäck im Qualitätsvergleich aus frischen Teiglingen Nullversuch mit Mikrowelle getaktet aus tiefgekühlten Teiglingen Nullversuch mit Mikrowelle, getaktet 23

24 Kleingebäck auf Basis von frisch aufgearbeiteten Teiglingen Qualitätsparameter Backprogramm traditionell mit Mikrowelle Backverlust (%) 19,8 19,5 Volumenausbeute (ml/100g) Krumenfeuchte (%) 42,1 42,0 24

25 Kleingebäck auf Basis von Tiefkühlteiglingen Qualitätsparameter Backprogramm traditionell Mit Mikrowelle Backverlust (%) 19,7 19,5 Volumenausbeute (ml/100g) Krumenfeuchte (%) 42,1 41,9 25

26 Vergleich der Gebäckvolumina 850 Volumenausbeute (ml/100 g Mehl) frisch, traditionell frisch MW TK traditionell TK MW 26

27 Mehrkornbrötchen auf Basis von Tiefkühlteiglingen Nullversuch Mikrowelle getaktet Nullversuch Nullversuch: Backzeit: 28 min mit Mikrowelle getaktet: Backzeit: 15 min Mikrowelle getaktet 27

28 Croissants auf Basis von Tiefkühlteiglingen Nullversuch Mikrowelle, getaktet Backzeit: 25 min Backzeit: 14 min 28

29 Zeit- und Energieeinsparungen durch Mikrowellentaktung Kleingebäck Mehrkornbröt. Croissants Null MW Null MW Null MW Null MW F F TK TK TK TK TK TK Backzeit (min) Zeiteinsparung (%) Energieverbrauch (kwh) Energieeinsparung (%) 1,5 1,4 2,0 1,5 2,1 1,5 2,1 1,

30 Zusammenfassung Die Einkopplung der Mikrowelle erfolgt in allen durch Backbleche voneinander getrennten Ebenen. Die Mikrowelle wird während des Backprozesses produktspezifisch in speziell ermittelten Zeiteinheiten getaktet. Backzeit- und Energieeinsparungen können beim Backen mit Mikrowelle erzielt werden, insbesondere beim Backen von tiefgekühlten Teiglingen. (bis zu 46 % Zeiteinsparung / bis zu 29 % Energieeinsparung) Die Mikrowellenzuschaltung hat keinen negativen Einfluss auf die Gebäckqualität, wirkt sich bei TK- Teiglingen sogar gebäckvolumensteigernd aus. 30

31 Das FuE- Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft anteilig gefördert. Reg.-Nr. I W Die technische Entwicklung wurde durch eine Forschungskooperation mit den Unternehmen ermöglicht. Fricke & Mallah, Peine Wiesheu GmbH, Affalterbach 31

32 Vielen Dank für f r Ihre Aufmerksamkeit 32

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34 Theoretischer Energieverbrauch 250 Energieverbrauch (Wh/kg) kg Brot 1 kg Brötchen Krustenbildung 6 8 Teigwasserverdampfung Erwärmung des Teiges auf 100 C Energieeintrag durch MW: 40 W pro 1 kg 34

35 Kleingebäck auf Basis von frisch aufgearbeiteten Teiglingen Basis: Mikrowellenbackprogramm ohne Zuschaltung der Mikrowelle (Backzeit: 14 min) 35

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