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PERFECTIONNEMENTS A LA CUISSON DE PRODUITS ALIMENTAIRES DANS UN
FOUR.
La présente invention est relative à la cuisson de produits alimentaires dans un four et est spécialement applicable à la cuisson de produits.. tels que pains.. tartes gâteaux et analogues,,, dans lesquels on désire former une croûte ou un brunissement de l'extérieur.
De nombreux fours de boulanger sont basés essentiellement sur un chauffage par rayonnement. Certains de ces fours sont basés sur un chauf- fage combiné par rayonnement et par conduction. Enfin., dans certains autres,, on opère, dans une mesure limitéeun chauffage par convection forcée. Le chauffage par convection n'a, toutefois été introduit ou proposé que comme auxiliaire pour le chauffage par rayonnement et/ou par conduction et avait pour but d9éviter les irrégularités locales de température ou de réaliser un accroissement du chauffage par le haut ou par le bas.
Suivant la présente invention, le produit alimentaire à cuire dans un four de cuisson est chauffé essentiellement ou presque entièrement par convection forcée., en sorte que la chaleur est appliquée principalement au produit à cuire et seulement secondairement et incidemment au four lui- même.
Une particularité importante de 1?invention consiste en ce que le milieu gazeux employé pour la convection forcée est amené à circuler en circuit fermé et en circulant ainsi est projeté en jets sur le produit alimentaire. Il peut aussi être projeté en jets sur un plateau ou un trans- porteur sur lequel le produit alimentaire est supporté dans le four.
Ainsi, le produit peut être chauffé entièrement ou presque entièrement par des jets d9un milieu de chauffage gazeux,, qui sont projetés sur le produit à partir du dessus et si on le désire sur son support à partir du dessous.
Bien que 1?invention puisse être appliquée à des fours$ dans lesquels le produit alimentaire est cuit tout en étant à l'état stationnai-
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re, et à des fours continus par exemple du type dit à auges basculantes., dans lesquels le produit alimentaire traverse le four sur un transporteur en suivant deux ou plus de deux passes superposées,, l'invention s'applique le plus avantageusement aux fours à passage direct ou fours-tunnels, dans lesquels le produit alimentaire est transporté à travers le four en une seu- le passe et dans lesquels la voûte du tunnel peut,, en fait,,, être constituée par une chambre de pression ou par une série de chambres de pression,
aux- quelles un milieu de chauffage gazeux est amené par un ventilateur et dont la face inférieure comporte des tuyères ou ajutages pour la projection de jets du milieu gazeux sur le produit alimentaire se trouvant sur le trans- porteur.
La température du milieu gazeux de chauffage par convection peut être maintenue par un ou plusieurs brûleurs à gaz ou à huile ou par un dispositif de chauffage électrique ou encore par l'amenée dans le circuit fermé d'un complément de milieu de chauffage gazeux à une température ap- propriéea La température du milieu gazeux dans le circuit fermé peut être contrôlée automatiquement à l'aide d'un thermostat.
Une autre particularité de l'invention réside en ce que le milieu gazeux est maintenu à une température relativement basse de l'ordre de 300 à 475 F et, de préférence, de l'ordre de 300 à 400 F. en sorte que le risque de carbonisation des produits est réduit, voire même éliminé, même lorsque la période de cuisson se prolonge sensiblement au delà de la période normaleo
Une autre particularité de l'invention consiste à projeter le milieu gazeux vers le trajet suivi par les produits alimentaires en jets re- lativement proches l'un de l'autre, ces jets étant admis à venir frapper les produits et étant ensuite, presque immédiatement, éloignés des produits ou d'une surface chauffante voisine de ceux-ci. Les jets sont,
de préférence projetés à travers des tuyères ou ajutages convergents analogues à des fentes, qui s'étendenttransversalement au trajet des produits et sont dis- posés à des distances relativement courtes l'un de l'autre le long de ce trajet, les jets individuels étant agencés pour heurter les produits sur une distance inférieure à l'écartement longitudinal entre les tuyères ou ajutages et étant ensuite immédiatement éloignés entre les tuyères dans la direction transversale.
Les tuyères ou ajutages sont, de préférence, disposés dans la direction longitudinale du transporteur, à des distances mutuelles n'excé- dant pas cinq fois la dimension maxima des tuyères dans cette direction longitudinale
Une autre particularité de l'invention consiste à faire cir- culer le milieu gazeux dans le circuit fermé avec un débit volumétrique rela- tivement élevée de façon à amener le milieu gazeux à frapper le produit ali- mentaire à grande vitesse et de façon à amener chaque élément du milieu ga- zeux à être remis en circulation un grand nombre de fois,
en sorte que la chute de température du milieu gazeux à chaque impact est faible et de l'or- dre de 2 à 20 F par exemple.tandis que le débit volumétrique du milieu gazeux dans le circuit fermé constitue un multiple relativement grand de la vitesse d'entrée de milieu gazeux frais dans le circuit.
Ainsi, le débit volumétrique peut être de l'ordre de 20 à 100 fois la vites- se d'arrivée du milieu gazeux frais dans le système. Ure autre particularité de l'invention consiste à faire circuler le milieu gazeux dans le circuit fermé à un débit volumétrique par minute, qui est élevée par exemple égal à un multiple compris entre 10 et 100 fois,. en comparaison du volume totale du milieu gazeux dans le système.
Le milieu gazeux employé pour réaliser le chauffage par con- vection forcée suivant la présente invention peut avantageusement être cons- titué par de l'air seul ou de l'air à faible teneur en produits de combustion avec de la vapeur d'eau, résultant de l'évaporation de l'eau contenue dans le produit en cours de cuisson.
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Etant donné que la température du milieu gazeux peut être con- trôlée thermostatiquement, on comprendra que la chute relativement faible de température du milieu gazeux au cours de chaque cycle de sa circulation (de l'ordre de 2 à 20 F, comme signalé plus haut) et la quantité relativement faible du milieu dans le cycle., par rapport au débit, permettront de réaliser un contrôle thermostatique extrêmement sensible et rapide.
Dans la cuisson de la plupart des produits alimentaires,, il y a une température optima, qui doit être maintenue pour atteindre les meilleurs résultats ou pour atteindre un résultat particulier, tel que la caramélisa- tion de sucre à la surface du produit, mais, dans le passé, il était ordi- nairement nécessaire de dépasser la température optima, en vue d'assurer une pénétration suffisante de chaleur dans le produit.
Dès lors, une caractéristique importante de la présente invention est que la température optima peut être maintenue assez exactement, par un contrôle ap- proprié de la température du milieu gazeux., tandis que la vitesse de péné- tration de la chaleur dans le produit à cuire ou en cours de cuisson peut être réglée par ajustement du débit volumétrique du milieu gazeux par uni- té de temps, à l'aide de registres placés dans le système circulatoire. Ain- si, suivant la présente invention, la condition de température idéale peut être maintenue dans des limites assez étroites, sans préjudice à la vites- se de pénétration de la chaleur et à l'allure générale de la cuisson.
De même, en pratiquant un contrôle thermostatique approprié,. la température peut être maintenue sensiblement à sa valeur optima,, quelle que soit la charge contenue dans le four,en sorte que la vitesse du'transporteur peut être modifiée, de même que peut être changé l'écartement entre éléments à cuire sur le transporteur, sans que se produise une variation apprécia- ble de la température.
La plupart des fours nécessitent une assez longue période de réchauffage avant que la cuisson puisse débuter, alors que, dans la présente invention, la période de réchauffage peut être réduite à une très courte période. De plus, maints fours doivent être réchauffés jusqu'à une température sensiblement supérieure à la température optima, de maniè- re à leur permettre de résister au "choc" d'une charge de produits à cuire soudainement appliquée. Cette difficulté est éliminée par la présente in- vention .
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que le four peut être légèrement construit, en ce sens qu'il n'est pas né- cessaire d'y prévoir de la maçonnerie pour 19emmagasinage de chaleur con- tre une charge de produits à cuire soudainement appliquée.
Ainsi, des fours suivant l'invention peuvent être installés sur des plan- chers insuffisamment résistants pour supporter des fours plus lourds.
Lors de la construction d'un four suivant l'invent'ion, des conduits relativement courts pour le milieu gazeux doivent être utilisés de manière à minimiser le volume total du milieu gazeux en circulation, en comparaison de son débit volumétrique. Ceci, combiné avec le fait que la température du milieu gazeux peut être maintenue relativement basse, fa- cilite le contrôle de la température et le maintien d'une température re- lativement constante malgré des variations de la charge. De plus, l'aug- mentation ou la diminution de la température du four en fonction des dif- férents produits à cuire est également facilitée.
L'allure de l'entrée de chaleur par le bas vis-à-vis de cel- le s'opérant par le haut peut être contrôlée par un agencement convenable de registres.
Ainsi, les ajutages ou tuyères supérieurs et inférieurs peuvent être mé- nagés dans les parois opposées de cuissons ou chambres de pression oppo- sées et des conduits menant à ces chambres peuvent être équipés de regis- tres appropriés, de manière à permettre de faire varier le débit volumé- trique dans une chambre, en comparaison du débit dans l'autre chambre.
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Lorsque l'invention est utilisée conjointement avec un brûleur à gaz ou à huile ou en conjonction avec des produits de combustion provenant d'une source séparée de chaleur,, la haute vitesse de circulation du-milieü gazeux refroidit les produits de combustion, ce qui empêche les surchauffes locales et évite des pertes indues de chaleur dans le four'. Comme l'invention peut être mise en oeuvre avec un milieu gazeux à température relativement basse, des quantités substantielles d'air en excès peuvent être introduites dans le four, en sorte que la teneur en anhydride carbonique du milieu gazeux peut être maintenue faible et que la présence de monoxyde de carbone peut être évitée de manière sensiblement complète.
Ainsi, le mélange gazeux sor- tant du four peut être utilisé pour le chauffage d'espaces et une particula- rité complémentaire de l'invention consiste à utiliser ce milieu gazeux pour le chauffage d'espaces en l'additionnant, au besoin, d'une quantité supplé- mentaire d'air, afin de le diluero
Etant donné que le milieu de chauffage gazeux peut être utili- sé à température relativement basse, la présente invention permet de cons- tituer un four de façon qu'il subisse des pertes de chaleur relativement faibles, tout en fonctionnant dans des conditions de température optima de manière à convenir au produit à cuire en opérant un contrôle adéquat de l'introduction de chaleur., à tel point que la durée totale de cuisson d'un produit particulier peut, dans la plupart des cas,
être sensiblement moindre que celle qui est nécessaire dans les fours habituels.
Une conséquence importante de ce mode de cuisson est qu'une fournée de pains, par exemple, conserve sa fraîcheur et son caractère croustil- lant pendant beaucoup plus longtemps qu'une fournée de pains cuits dans un four habituel,
Dans un four tel que décrit plus haut,, dans lequel des pro- duits sont chauffés essentiellement ou presque entièrement par convection forcée à l'aide d'un milieu gazeux projeté à travers des ajutages, une particularité complémentaire de l'invention consiste à protéger les pro- duits à cuivre contre les jets de milieu gazeux sur une partie initiale de leur trajet, grâce à des plaques rayonnantes ou à un tunnel rayonnant, s'étendant au-dessus et autour du trajet suivi par ces produits dans la section initiale du four.
Ainsi, le four suivant l'invention peut compor- ter deux sections,dans la première desquelles les jets de milieu gazeux viendront frapper la ou les plaques de projection ou le tunnel de protec- tion, par l'intermédiaire duquel ou desquelles la chaleur sera rayonnée vers les produits, et dans la seconde desquelles qui est plus longue que la première section, les jets supérieurs du milieu gazeux viendront frap- per directement les produits à cuire, tandis que les jets inférieurs vien- dront ordinairement frapper le transporteur ou les récipients, dans lesquels les produits sont cuits.
@ Le chauffage indirect des produits dans la section initiale susmentionnée assurera une cuisson, qui ne produira pas de croûte sur la surface des produits, mais permettra une dilatation ou levée libre des produits, la formation d'une croûte ayant lieu après que les produits ont quitté la section initiale.
La longueur de la section initiale du four comparée à la longueur totale du four, doit être dans le même rapport que le temps re- quis pour que le produit atteigne son volume maximum au temps de cuis- son total.
Dans d'autres fours, où la chaleur est, en grande partie, appliquée à partir de surfaces rayonnantes, il est nécessaire, comme expliqué plus haut, d'utiliser une température supérieure à la température maxima, afin d9assurer une introduction suffisante de chaleur dans les produits en cours de cuisson. Cette température relativement élevée implique toujours le risque de brûlure de la croûte et de production d'une croûte superfi- cielle tendant à se défaire du restant de la masse du produit cuit. Pour
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éviter cet inconvénient,certains boulangers inondent le four de vapeur d' eau, ce qui donne souvent lieu à la formation d'une croûte caoutchouteuse.
En opérant un contrôle thermostatique, la température dans la section initiale du four, c'est-à-dire sous la plaque de protection ou dans le tunnel, peut être maintenue à une valeur optima relativement basse, qui est nécessaire pour laisser le produit acquérir son volume maximum sans formation de croûte. @
Comme décrit plus haut, cette température optima peut être maintenue dans des limites assez étroites, dans toutes les conditions de charge et de vi- tesse du transporteur.
Une autre particularité de l'invention consiste à appliquer de la vapeur d'eau aux produits à cuire dans la partie antérieure de la sec- tion initiale du four. Ainsi, de la vapeur d'eau peut être introduite dans l'extrémité d'entrée d'un tunnel constituant la section initiale susmention- née du four.
La vapeur d'eau est, de préférence, projetée sur les produits à cuire par une tuyère ou des tuyères ou ajutages et mise en circulation en circuit fermé,, de manière à maintenir cette vapeur dans une zone limi- tée de la section initiale du four. Ainsi, la ou les tuyères d'injection de vapeur peuvent être disposées dans le tunnel précité, au voisinage de l' extrémité d'entrée de celui-ci. L'emploi de vapeur d9eau, de la manière décrite ci-avant,-permet aux cellules d'amidon se trouvant à la surface des produits de se briser, en sorte qu'on peut obtenir un produit cuit dont la surface est lisse et brillante. Cet emploi facilite aussi le gonflement du produit jusqu'à son volume optimum, étant donné que la "peau" du produit est maintenue à l'état plastique pendant la durée de la cuisson.
La circulation de la vapeur d'eau en circuit fermé. c'est-à- dire sa projection sur les.produits à l'aide d'un ventilateur et son éloi- gnement de ces produits par le ventilateur en vue de sa remise en circula- tion, permet de maintenir la vapeur d'eau dans une zone limitée du four, ce qui donne lieu à une économie considérable., étant donné que la vapeur d'eau n'est pas dispersée dans tout le four. comme le cas se présente dans maints autres types de fours. Ainsi, grâce à la présente invention, il n'est pas nécessaire d'employer des collecteurs de vapeur ou d'autres dispositifs pour localiser la vapeur.
De plus., l'invention permet d'obtenir, dans un four continu à passage direct, un pain comportant une croûte mince et croquante sans croûte sousjacente molle et caoutchouteuse, comme c'est le cas lorsqu'on pratique un traitement prolongé à la vapeur d'eau.
L'invention sera décrite, à présent, à titre d'exemple, en référence aux dessins quelque peu schématiques ci-annexés, qui illustrent l'application de l'invention à un four à passage direct ou four-tunnel et dans lesquels - les figures lA et 1b sont les parties de gauche et de droite respectivement d'une vue en élévation d'un four, cette vue étant prise de part et d'autre d'une ligne I-I; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figu- re 1A; - la figure 3 est une coupe de la partie de droite de la figu- re 1, suivant la ligne III-III de la figure 1B.
- la figure 4 est une vue en plan correspondant aux parties des figures lA et 1B; - la figure 5 est une vue latérale montrant une partie de la figure lA, et - la figure 6 est une coupe d'un détail montré à la figure 1Ba
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Aux figures 1A et 1B, le brin supérieur du transporteur 1 est agencé de manière à se déplacer de la gauche vers la droite.
Un ventila- teur ou soufflerie 2, entraîné par un moteur électrique 3, est connecté,à son extrémité de décharge, à deux conduits 4 servant à amener un milieu de chauffage gazeux chassé par le ventilateur. par des conduits 5, dans des chambres de pression supérieures 9, la prévues au-dessus du brin supérieur du transporteur 1 et, par des conduits 6, aux côtés opposés de deux chambres de pression inférieures Il.\) 12, prévues en dessous du brin supérieur du trans- porteur 1.
La circulation du milieu gazeux dans les conduits 5 est contrô- lée par un registre 7, tandis que la circulation dans les'conduits 6 est' contrôlée par des registres 8, qui peuvent être couplés l'un à l'autre., pour se mouvoir en commun.
Dans les parois des chambres de pression. situées le plus près du transporteur, sont formés des ajutages ou des tuyères 13. Chaque cham- bre de pression comporte deux groupes d'ajutages inclinés en sens opposés l'un vers l'autre. Seuls quelques ajutages 13 sont représentés à la figure 1, mais, en pratique, des ajutages 13 sont prévus sensiblement sur toute la face de chaque chambre de pression, le niveau des becs des tuyères étant indiqué par la ligne 14.
Ainsile milieu gazeux chassé par le ventilateur est amené par les conduits 5, 6 dans les chambres de pression 9, 10 et 11, 12, comme indiqué par les flèches 15, 16 et est projeté par les tuyères 13 vers les côtés opposés du transporteur 1, puis revient à l'entrée du ven- tilateur,comme indiqué par les flèches 17, 18, de manière à circuler en circuit ferméo Les inclinaisons opposées des groupes de tuyères 13 tendent à maintenir le milieu gazeux dans les longueurs des chambres de pression et tendent ainsi à minimiser les fuites de milieu gazeux à l'extrémité de gauche des chambres de pression 9, 11 et à l'extrémité de droite des cham- bres de pression 10,12.
La notation de référence 21 (figure 3) désigne un brûleur à gaz ou à huile.. dont la flamme s'étend dans une entrée tubulaire 22 ména- gée dans la paroi latérale de l'enveloppe du four, de manière à maintenir la température du milieu gazeux en circulationo Les notations 23, 24 dési- gnent des dispositifs de chauffage électrique, qui peuvent être insérés dans le conduit 4, au voisinage de la décharge du ventilateur 2, à la place d'un brûleur à gaz ou à huile.
Un thermostat pour commander automatiquement le brûleur à gaz ou à huile 21 ou pour commander les dispositifs de chauffage électrique 23, 24 et ainsi régler la température du milieu gazeux en circulation est indi- qué en 25 (figure 1).
En vue de modérer la température.\) à laquelle le produit ali- mentaire est soumis dans la partie antérieure du four et en vue de permettre au produit de gonfler avant formation d'une crôute, un écran 26 conducteur de la chaleur et de forme rectangulaire est prévu entre les chambres de pression 9, 11, de manière à empêcher que le milieu gazeux vienne frapper le transporteur et les produits alimentaires portés par celui-ci.
Il est souhaitable que l'écran de protection s'étende jusqu'à l'extrémité de gauche des chambres de pression 9, 11, mais il n'est pas nécessaire que cet écran aille jusqu'à l'extrémité de droite de ces chambres de pression, si une longueur plus courte d'écran protecteur donne au produit à cuire le temps de gonfler suffisamment, eu égard à la vitesse de mouvement du transpor- teur, à la vitesse de pénétration de la chaleur dans le four et à la tem- pérature du milieu gazeux.
On observera que les ajutages ou tuyères 13 affectent la for- me de fentes sétendant transversalement au transporteur et convergent vers ce dernier.
Un dispositif pour appliquer de la vapeur d'eau au produit ali-
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mentaire, avant son entrée dans le four est montré du côté gauche de la fi- gure 1. Ce dispositif comporte un moteur 30 entrainant un ventilateur ou une soufflerie 31, qui communique, par des conduits 32, 33 prévus à son ex- trémité de décharge, avec des chambres de pression 34, 35, pourvues chacune de tuyères ou ajutages convergents 36 37 s'étendant transversalement par rapport au trajet du transporteuroOn notera que les ajutages en forme de fentes 36, 37 sont inclinés en sens opposés du côté droit et du côté gauche respectivement.
De la vapeur d'eau est amenée par un tuyau 38 à l'entrée 39 du ventilateur 31.
Ce ventilateur fait circuler la vapeur à travers les conduits 32, 33 et les chambres de pression 34, 35,comme indiqué par les flèches 40 et la vapeur d'eau est projetée en jets par les ajutages 36, 37, après quoi cette vapeur est ramenée à l'entrée 39 du ventilateur, comme indi- qué par les flèches 44, par une ouverture de retour 43 ménagée entre les chambres de pressions 34, 35.
La capacité par minute du ventilateur ou de la soufflerie 2 doit être supérieure et de préférence égale à un multiple important du volume total de milieu gazeux circulant en circuit fermé et la capacité par minute du ventilateur ou de la soufflerie 31 doit similairement être supé- rieure et, de préférence, égale à un multiple important du volume total de vapeur présent dans le circuit de vapeur d'eau.
L'excès de milieu gazeux du four est déchargé de l'enveloppe de celui-ci par un conduit 50 qui,, comme montré à la figure 6, pénètre dans l'extrémité en cloche 51 d'un second conduit 52,dans lequel se trouve un ventilateur 53 entraîné par un moteur électrique 54. Une bague régulatri- ce 55 entourant le conduit 50 est mobile en direction axiale, de manière à permettre le contrôle de la quantité d'air de dilution entrant dans le con- duit 52, dans la direction des flèches 56. Le mélange de milieu gazeux et d'air est amené dans une installation de chauffage d'un espace et le ven- tilateur 53 remplit donc la double fonction d'aspirer de l'air de dilution dans le conduit 52 et de chasser le mélange dans l'installation du chauffa- geo
REVENDICATIONS.
1. Procédé de cuisson d'un produit alimentaire dans un four., dans lequel procédé le produit alimentaire est chauffé essentiellement ou presque entièrement par convection forcée, en sorte que la chaleur est appli- quée principalement au produit à cuire et seulement secondairement et inci- demment au four lui-même et dans lequel le milieu gazeux employé pour la convection forcée est amené à circuler en circuit fermé et, en circulant ain- si est projeté en jets sur le produit alimentaire.