Graisse-moi la toast. Y. Lebrun et Daniel Roy, 2013

Graisse-moi la toast !!!
Par : Yannick Lebrun et Daniel Roy
Résumé : Graisse-moi la toast. Y. Lebrun et Daniel Roy, 2013. Sciences de la nature,
Cégep de Saint-Félicien. Le but du projet est de fabriquer un grille-pain qui applique du
beurre sur des « toasts » dès leur cuisson terminée. Le tout avec des matériaux
entièrement réutilisés. Nous voulons ainsi réduire la tâche en cuisine pour améliorer le
rendement, par exemple, dans les restaurants.
Abstract : Graisse-moi la toast. Y. Lebrun and Daniel Roy, 2013. Natural sciences,
Cégep de Saint-Félicien. The project goal is to build a toaster that apply butter on
"toast" when they finished cooking. All with entirely recycled materials. We want to
reduce the cooking task to improve performance, for example, in restaurants.
Mots clés : physique, cuisine, grille-pain, graisser
Buts


Concevoir un grille-pain qui graisse les « toasts » de façon autonome avec
des matériaux entièrement réutilisés.
Inventer un appareil qui fera avancer la technologie et réduira la tâche
effectuée en cuisine.
Théorie
Le projet comporte les éléments théoriques suivants : les circuits électriques, les
mouvements de rotation et de translation, la production de chaleur par un élément
chauffant, la conductibilité thermique et la température de fusion des différents
matériaux.
Figure 1 : circuit en série
Figure 2 : circuit en parallèle
-Les circuits électriques : Il
existe deux méthodes pour
effectuer
des
branchements, soit en série
ou en parallèle. La méthode
en série (figure 1) permet
de diviser le voltage dans
tout le circuit selon le voltage demandé par l’instrument du circuit et l’intensité est
pareil partout. Tandis qu’en parallèle (figure 2), le voltage distribué est le même
partout tandis que l’ampérage est divisé selon la demande de chaque branche.
Figure 3 : Pignon et crémaillère
-Avec un système d’engrenage il est possible de transformer un
mouvement de rotation émis par un moteur en mouvement de
translation. (Figure 3)
2
Figure 4 : câble chauffant
-Un câble chauffant, aussi appelé élément chauffant, est un câble
électrique qui utilise sa résistance pour transformer l’énergie
électrique en énergie thermique. (Figure 4)
-La conductibilité thermique est une propriété qui s’applique à beaucoup d’élément
mais est surtout caractéristique aux métaux qui conduisent très bien la chaleur
contrairement aux isolants qui ne la transmettent pas. D’un point de vue atomique,
la conductivité thermique est liée au mouvement des porteurs de charges et à
l’oscillation des atomes autour de leur position d’équilibre.
-La température de fusion d’un matériau lui est caractéristique. Cette température
indique à quelle température ce matériau passera de la forme solide à liquide. Pour
le silicone, cette température s’élève à plus de 180ºC et à un peu plus de la
température ambiante (25ºC) pour la margarine selon la marque de celle-ci.
Montage
Montage complet :
Le grille-pain auto-graisseur consiste en
un four à méchoui restauré, deux
moteurs
électriques,
deux
roues
dentées de vélo, un support en bois,
une grille à biscuits, un rouleau en
aluminium recouvert de silicone et deux
éléments chauffants. Le tout assemblé
forme
un
magnifique
appareil
pratiquement autonome qui fait cuire
des rôties, tout en appliquant de la
margarine uniformément sur celles-ci.
(Figure 5)
Système de progression interne :
Le premier moteur est celui qui fait
avancer la grille à biscuits. Il est muni
de deux roues dentées qui agrippent la
grille à biscuit et la font progresser vers
l’avant. Ce système est monté sur un
support en bois. Les tranches de pain
sont disposées sur la grille à biscuits et
passent dans le grille-pain grâce à celleci. Des poulies sont installées pour
permettre à la grille d’avancer à la
hauteur désirée. (Figure 6)
Figure 5 : Grille-pain auto-graisseur
Figure 6 : engrenage et grille à biscuits
Système électrique :
Le système électrique a été conçu
aléatoirement et a très bien fonctionné.
Il est composé de deux moteurs, deux
éléments,
une
source
et
un
interrupteur. Nos éléments récupérés
n’étaient pas de la même force, alors
nous avons décidé de les mettre en
parallèle pour qu’ils aient le même
voltage. Nous avons donc placé les
deux moteurs en série à la suite de cela
et voici le montage final. (Figure 7)
Figure 7 : Circuit électrique du grille-pain
Système de graissage :
Le système de graissage est sur un
support en bois flottant récupéré. Un
rouleau à pâtisserie en base de fer et
recouvert d’une couche de silicone est
fixé à un moteur et laisse passer la
hauteur d’une tranche de pain entre le
rouleau et le support pour bien appliqué
la margarine. (Figure 8)
Figure 8
Figure 8 : Rouleau à pâte servant de graisseur
Résultats
Le grille-pain fabriqué graisse les « toasts » de façon partiellement autonome, avec
tout de même quelques faiblesses :
Dans un premier temps, des idées nous ont grandement inspirées durant tout le
projet. Avec le manque de matériel, il fallut attendre plusieurs semaines pour trouver
du matériel adéquat pour commencer le montage du toaster auto-graissant. Ce fut
lorsque le matériel nécessaire au montage du grille-pain normal a été accessible que
le montage s’est fait. En vérifiant le temps de cuisson d’une tranche de pain et en
montant notre système de progression interne du toaster, il a fallu ajuster la
distance entre les éléments chauffants pour avoir une cuisson meilleure.
Par la suite, avec l’impossibilité de trouver une grille rotative comme prévu,
l’utilisation d’une grille de cuisson à biscuit a aidé à résoudre le problème comme
proposé par M. Marc Renaud. Malgré l’autonomie partielle du « toaster », il a fallut
continuer parce que le but de la conception était surtout de graisser les « toasts ».
Finalement, pour graisser les « toasts », l’idée d’un rouleau en bois fixé à un moteur
s’est avéré un échec au premier essai. Le rouleau en bois n’était pas suffisamment
adhérant pour le beurre. Le matériau de silicone avec une base de fer fut suggéré
par M. Jacques Girard (grand-père à Daniel Roy) et fut un succès pour notre projet.
Discussion
Interprétation
Le montage qui a été expliqué ci-dessus s’est avéré fonctionnel. Les résultats
obtenus sont très satisfaisants et les buts fixés au départ furent tous atteints. Le
grille-pain graisse des toasts et il a été fabriqué avec des matériaux réutilisés à
100%. Le travail effectué en cuisine pourrait être réduit s’il fallait graisser plusieurs
toasts à la fois. Il n’est toutefois pas complètement autonome puisqu’il faut replacer
la grille à chaque utilisation.
Critique
Il est possible de créer un appareil de cuisine automatique qui fait cuire et graisse
des toasts. Les tranches de pain n’étaient pas suffisamment cuites dû au manque de
puissance des éléments chauffants et à la grande perte de chaleur occasionnée par
les ouvertures latérales. Les engrenages de vélo et la grille à biscuits furent une
solution très efficace pour permettre la progression de la tranche de pain vers
l’intérieur de la machine. Le vieux matériel et le manque de ressources ont
occasionné plusieurs problèmes au niveau électrique. En effet, les moteurs cessaient
parfois de fonctionner sans raison apparente. Un petit feu électrique a aussi été
aperçu à l’intérieur du circuit. Le manque de budget a aussi été un problème lorsqu’il
a été question de trouver une grille rotative. Dans un contexte estudiantin, le
matériel récupéré a permis de bien comprendre plusieurs concepts physiques et
d’imaginer un appareil satisfaisant les conditions initiales.
Suggestions
Suite aux résultats obtenus, de nouvelles hypothèses ont pu être formulées :

Les espaces aux extrémités du grille-pain sont trop grands. Pour diminuer les
pertes de chaleur, cet espace devrait être réduit.

Une grille rotative devrait remplacer la grille à biscuits pour enfin avoir un
appareil autonome et réduire le travail humain.

Il faudrait éloigner le contenant de margarine pour empêcher celle-ci de
fondre trop rapidement.

Un moteur à vitesse réglable serait adéquat pour permettre à l’utilisateur
d’avoir des tranches de pain cuites selon ses propres goûts.

Il faudrait ajouter un récipient pouvant contenir une grande quantité de
margarine pour une utilisation industrielle.

Des éléments chauffants plus puissants et de même puissances pourraient
permettre d’améliorer la production et d’avoir des toasts mieux cuits des deux
côtés.
Retombées et applications possibles
Il y a plusieurs retombées pour ce projet. S’il s’avérait à se développer et à devenir
plus productif, avec moins de pertes et en apportant les modifications suggérées
précédemment, ce grille-pain pourrait grandement faire avancer la technologie et
pourrait avoir des retombés sociales incroyables.
Tout d’abord, il serait possible de se faire beaucoup d’argent avec cette merveilleuse
invention et ça ferait extrêmement avancer la technologie. En la vendant à des
petites entreprises ou des cafétérias du coin, il rapporterait beaucoup à nos clients
puisqu’ils paient souvent une personne seulement pour graisser des « toasts ».
Ensuite, les retombées sociales sont exceptionnelles puisque c’est la fin du règne des
« toasts » sèches ! L’invention bien construite permettrait de ne plus avoir de beurre
en état solide sur la tranche de pain et tout le monde serait moins marabout pour le
reste de la journée.
En sommes, il y a beaucoup d’argent à faire avec cette invention révolutionnaire.
Conclusion
En conclusion, les buts de concevoir un grille-pain qui graisse les « toasts » de façon
autonome avec des matériaux entièrement réutilisés et d’inventer un appareil qui
fera avancer la technologie et réduira la tâche effectuée en cuisine ont étés
partiellement atteints, mais ont bien été réussis avec le minimum de budget et le
minimum de ressources.
Médiagraphie
Figures
# Fig. 1 et 2 :
http://automatisme1.blogspot.ca/2011/05/circuits-resistifs-serie-et-parallele.html
# Fig. 3 :
http://www.ikonet.com/fr/ledictionnairevisuel/science/physiquemecanique/engrenages/engrenage-a-pignon-et-cremaillere.php
# Fig. 4 :
http://www.webmarchand.com/a/liste_produit/idx/5023200/mot/resistance_de_sole_beko
/liste_produit.htm
# Fig. 5, 6, 8 :
Cellulaire à Yannick
# Fig. 7
Création de Daniel Roy
Ouvrages de référence
BENSON, H., « travail et énergie », chap 7, dans, F., id, (2009), Physique 1 :Mécanique, ERPI, Québec,
sous presse.
ANONYME, «Un câble chauffant, c’est quoi?», Flexelec,
http://www.lecablechauffant.com/un-cable-chauffant-c-est-quoi/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivit%C3%A9_thermique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Silicone