BR212016000090Y1

BR212016000090Y1 - sistema de geração de vapor

Info

Publication number: BR212016000090Y1
Application number: BR212016000090U
Authority: BR
Inventors: Engström Olof; Junesand Per; Halve Tom
Original assignee: Revent Int Ab
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2020-05-19
Also published as: ES2649726T3; WO2015002603A1; US20160150797A1; AU2014284710A2; RU168571U1; DK3016517T3; EA029854B1; DE212014000149U1; AU2014284710A1; KR20160001297U; BR212016000090U2; JP3208044U; ES1150433U; CN105491887A; EA201690060A1; KR200488862Y1; CN105491887B; ES1150433Y; EP3016517A1; AU2014284710B2

Abstract

resumo sistema de geração de vapor um sistema de geração de vapor em um forno (2) que compreende um invólucro externo (4), que encerra uma câmara de forno (6), um canal de ar quente (8) onde o ar quente (10) está prestes a fluir e uma entrada de ar quente na forma de uma série de aberturas na parede da câmara de forno (6) através do qual o ar quente é soprado para dentro da câmara de forno (6), uma saída de escape através do qual o ar quente é removida da câmara de forno (6) e uma porta. o sistema gerador de vapor compreende uma unidade de controle (12) adaptada para controlar um cozimento ou processo de cozimento através da geração de sinais de controle (14), e um módulo de produção de vapor alongado (16) disposto horizontalmente no referido canal de ar quente (8), o referido gerador de vapor módulo (16) sendo rotativo ao longo de um eixo longitudinal (18) e que compreende um número predeterminado de elementos do módulo de vapor (20), em que cada elemento de módulo de vapor (20) é alongado e compreende uma superfície principal (22) provida de uma extensão geralmente plana, os elementos de geração de vapor (20) estão dispostos em paralelo por cima da outra a uma distância predeterminada um do outro. o sistema compreende ainda pelo menos um membro do fornecimento de água (23) disposto em ligação com o referido módulo (s) de produção de vapor e configurado para fornecer a água para o referido módulo (s). o módulo de geração de vapor (16) está adaptado para estar em dois estados: - um estado de geração de vapor, durante pelo menos uma parte da referida água de estado é fornecida ao referida módulo, e durante o referido estado das superfícies principais (22) dos elementos (20) estão em uma posição essencialmente horizontal, permitindo que a água se evapore, - um estado de ar quente onde as superfícies principais (22) dos elementos (20) estão em uma posição essencialmente vertical, permitindo que o ar quente passe o módulo (16).

Description

SISTEMA DE GERAÇÃO DE VAPOR

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção diz respeito a um sistema de geração de vapor de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente, e mais especificamente a um sistema de geração de vapor para um forno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Fornos de prateleira de padaria de ar quente são conhecidos em que os produtos que são para ser assados são introduzidos em tiras de assadura arranjadas em bandejas ou tabuleiros quadrados ou retangulares retidos em uma prateleira quadrática com rodas. A prateleira é pretendida para ser introduzida na câmara de forno do forno e para permanecer ali enquanto o processo de assadura acontece. A câmara de forno tem uma seção transversal horizontal retangular, quadrada ou circular (isto é, a seção transversal quando vista por cima é retangular, quadrada ou circular) e é dimensionada para aceitar uma prateleira e permitir que ela seja girada. Ar quente pode ser introduzido na câmara de forno através de um ou dois orifícios de canto para assar os produtos. Isto resulta em um gradiente de temperatura através da câmara de forno que pode resultar em assadura irregular dos produtos. A fim de reduzir assadura irregular dos produtos, a prateleira é girada em volta de um eixo geométrico vertical durante o processo de assadura. Isto pode ser alcançado ao colocar a prateleira em uma plataforma giratória durante o processo de assadura ou ao levantar a prateleira com um gancho giratório que é girado durante o processo de assadura. Uma vez que o processo de assadura esteja concluído a

2/22 prateleira é removida (após ser abaixada e desacoplada do gancho se um gancho como este for usado) do forno de prateleira aberto. Um exemplo de um forno de prateleira como este é conhecido a partir da US3954053. Este tem uma câmara de forno substancialmente retangular com uma parede traseira reta, duas paredes laterais paralelas espaçadas lado a lado arranjadas perpendiculares à parede traseira e uma porta curvada capaz de fechar a extremidade dianteira da câmara de forno.

[003] Na descrição a seguir recursos que são bem conhecidos na técnica tais como sistemas de fornecimento e exaustão de ar quente não são descritos detalhadamente exceto onde necessário para ajudar na compreensão da invenção.

[004] Um forno de prateleira convencional tem um alojamento externo que encerra uma câmara de forno, um canal de ar quente onde ar quente está a ponto de fluir e uma entrada de ar quente na forma de uma série vertical de aberturas horizontais na parede da câmara de forno por onde ar quente é soprado para dentro da câmara de forno, uma saída de exaustão por meio da qual ar quente é removido da câmara de forno e uma porta. Tal como é normal em fornos de padaria, pelo menos parte do ar esgotado é transportado por um ventilador através de dutos adequados para além de um aquecedor e reintroduzido na câmara de forno via entrada de ar quente.

[005] Os produtos alimentícios são colocados em tabuleiros, bandejas, eslingas ou outros suportes adequados em uma prateleira com rodas que é transportada para dentro da câmara de forno e a forma das aberturas na entrada de ar

3/22 quente preferivelmente é projetada de tal maneira que ar quente fluirá em um modo desejado através da câmara de forno. Preferivelmente, o fluxo de ar quente é arranjado de tal maneira que o aquecimento dos produtos sendo assados é uniforme, com uma transferência uniforme de calor da parte superior para a parte inferior da prateleira e da borda externa para o centro da bandeja de assadura. Isto pode ser alcançado ao angular a abertura para cima de tal maneira que os fluxos de ar se chocam contra as bandejas de assadura em um ângulo para cima para fornecer calor para a parte de baixo dos produtos sendo assados. Os produtos no forno são assim aquecidos ao ser tocados diretamente por uma corrente de ar quente assim como indiretamente através das bandejas sobre as quais eles estão. A prateleira com rodas preferivelmente é suportada pelo teto da câmara de forno por um mecanismo rotativo de prateleira motorizada para girar a prateleira em volta de um eixo geométrico substancialmente vertical.

[006] Ar quente para assar alimento em fornos de padaria pode ser produzido ao queimar um combustível em um queimador e transferir o calor nos gases de exaustão por meio de um trocador de calor de tubos de fluxos cruzados para o ar de assadura sem o ar de assadura ser contaminado pelos gases de exaustão.

[007] Um objetivo ao projetar fornos de padaria é melhorar a eficiência de energia do forno e ao mesmo tempo manter a área ocupada do forno tão pequena quanto possível sem diminuir a capacidade de assadura do forno.

[008] Vapor preferivelmente é usado no início em um procedimento de assadura a

fim de influenciar a

4/22 elasticidade da superfície de alimento e além de tornar a superfície polida. O vapor normalmente é fornecido via canal de ar quente para dentro da câmara de forno via aberturas.

[009] A velocidade de ebulição afeta a assadura dos produtos em um forno por causa de o glúten na superfície cristalizar e formar uma superfície que pode expandir sem fissuras. Vapor causa isto pelo molhamento da superfície juntamente com a transferência imediata de energia, quando vapor condensar para água na superfície na massa de farinha. Se vapor não for adicionado a superfície seca e forma uma superfície seca. Portanto, a velocidade de evaporação é importante.

[010] O objetivo da presente invenção é alcançar um procedimento de vaporização aperfeiçoado de um procedimento de assadura ou cozimento ao aumentar a velocidade de evaporação e minimizar influência do fluxo de ar quente durante o procedimento de assadura principal.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] O objetivo mencionado anteriormente é alcançado pela presente invenção de acordo com a reivindicação independente.

[012] Modalidades preferidas são expostas nas reivindicações dependentes.

[013] O objetivo é alcançado pela presente invenção ao arranjar um módulo de geração de vapor em um canal de fluxo de ar quente de um forno de padaria. O módulo de geração de vapor é configurado para ficar em dois estados, isto é, um estado de geração de vapor e um estado de ar quente. Os estados diferentes são alcançados ao girar o módulo por

5/22 aproximadamente 90 graus ao longo de seu eixo geométrico longitudinal.

[014] O sistema de acordo com a presente invenção tira proveito do assim chamado de efeito Leidenfrost que faz a água na forma de bolhas de água se deslocar, por causa da almofada de evaporação debaixo da bolha, na superfície do elemento de módulo de vapor. À medida que a água se desloca na superfície mais vapor é gerado.

[015] Durante o estado de geração de vapor a água parece 'flutuar' sobre a superfície principal durante evaporação, e a ideia por trás de um aspecto da presente invenção é dar para a água evaporada um lugar para escapar a fim de melhorar ainda a velocidade de evaporação. Ao mesmo tempo que a área de superfície para preaquecer a água é aumentada antes de a água ser deslocada para a próxima fileira de placas. Ao fornecer estruturas de superfície específicas da superfície principal uma evaporação aperfeiçoada tem sido alcançada. De acordo com uma modalidade isto é alcançado ao criar níveis de superfície diferentes na superfície principal do elemento de geração de vapor de tal maneira que a superfície consiste de pelo

menos dois	níveis de superfície,	isto	é, um nível	de
superfície	superior, um primeiro	nível	mais	baixo,	um
segundo nível mais baixo, etc. - um	onde a	água	flutua e	um
segundo, ou	ainda, sob ele, onde	o gás	pode	escapar.	A

superfície principal está orientada essencialmente de forma horizontal quando o procedimento de vapor acontece.

[016] Quando água é fornecida para a superfície principal a evaporação imediata resulta, no nível de superfície superior, em que uma bolha de gás na água é

6/22 formada. Isto forçará a água para cima para longe da superfície. O(s) nível(s) de superfície inferior também aquecerá(ão) a água e a pressão de gás que é necessária para elevar a água é aumentada e a velocidade de evaporação é aumentada.

[017] Os níveis de superfície diferentes são construídos ao fornecer canais ou entalhes na superfície principal onde o gás evaporado pode vazar para fora a fim de não prender o gás. Isto forçará uma evaporação contínua até a energia não ser suficiente para manter a água acima da superfície. A água evaporará até que a superfície tenha alcançado um estado de equilíbrio com o circundante, o qual depende da pressão, temperatura e umidade.

[018] O tamanho e diferença de altura dos diferentes níveis são dependentes da massa, área de superfície e material. Eles interagem entre quantidade de vapor que pode ser produzido, área de superfície e velocidade de vapor desejada.

[019] Em uma modalidade a superfície principal é constituída de dois níveis de superfície, em que o nível de superfície superior tem uma área A e o primeiro nível de superfície inferior tem uma área B. A relação entre A e B é unidirecional para definir capacidades da superfície principal. Ao corrigir o quociente A/B diferentes velocidades de evaporação podem ser alcançadas.

[020] Em uma outra modalidade, aberturas passantes, por exemplo, aberturas quadráticas ou retangulares, são fornecidas na superfície principal dos elementos de módulo de vapor que permitirão que excesso de água caia para o elemento de módulo de vapor abaixo, onde o mesmo

7/22 procedimento acontece, isto é, evaporação. Os elementos de módulo de vapor preferivelmente podem ser providos com superfícies laterais anguladas e o propósito das superfícies laterais anguladas é retornar a água para a superfície principal.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS ANEXOS

[021] A figura 1 é um diagrama de blocos esquemático simplificado ilustrando um forno incluindo um sistema de geração de vapor de acordo com a presente invenção.

[022] As figuras 2-4 mostram vistas diferentes de um módulo de geração de vapor de acordo com a presente invenção.

[023] As figuras 5 e 6, respectivamente, mostram esquematicamente o módulo de geração de vapor nos dois estados diferentes.

[024] As figuras 7 e 8, respectivamente, mostram vistas seccionais transversais de modalidades diferentes de elementos de módulo de vapor de acordo com a presente invenção.

[025] A figura 9 mostra vistas diferentes de um módulo de geração de vapor de acordo com a presente invenção.

[026] As figuras 10-12 mostram vistas seccionais transversais do elemento de geração de vapor de acordo com modalidades diferentes.

[027] As figuras 13 e 14 mostram vistas superiores do elemento de geração de vapor, de acordo com modalidades diferentes da invenção.

[028] As figuras 15 e 16 mostram vistas superiores do elemento de geração de vapor, de acordo com modalidades adicionais da invenção.

8/22

[029] As figuras 17-19 mostram uma vista em perspectiva, uma vista seccional transversal e uma vista superior, respectivamente, do elemento de geração de vapor, de acordo ainda com modalidades adicionais da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[030] Com referências para as figuras anexas a invenção será descrita agora detalhadamente. Por todas as figuras os mesmos símbolos de referência foram usados para denotar os itens iguais ou similares.

[031] Primeiro, com referência para figura 1, a presente invenção diz respeito a um sistema de geração de vapor em um forno 2. O forno 2 compreende um alojamento externo 4 que encerra uma câmara de forno 6, e um canal de ar quente 8 onde o ar quente 10 está a ponto de fluir. O forno é provido ainda com uma entrada de ar quente na forma de uma série de aberturas (não mostradas) na parede da câmara de forno 6 através das quais ar quente é soprado para dentro da câmara de forno 6, o que está ilustrado por uma seta tracejada, uma saída de exaustão (não mostrada) por meio da qual ar quente é removido da câmara de forno 6, o que está ilustrado por uma seta tracejada, e uma porta (não mostrada). Deve ser notado que a direção do ar quente, como uma alternativa, pode ser em uma direção oposta à direção ilustrada na figura 1. O sistema de geração de vapor compreende uma unidade de controle 12 adaptada para controlar um procedimento de assadura ou cozimento ao gerar os sinais de controle 14. A unidade de controle 12 pode ser programada via entrada de instruções por meio de um dispositivo de entrada (não mostrado) que pode ser um teclado, uma tela sensível ao toque, etc. onde um operador

9/22 pode escolher um procedimento de assadura ou cozimento específico.

[032] O sistema de geração de vapor compreende ainda um módulo de geração de vapor alongado 16 arranjado horizontalmente no dito canal de ar quente 8. O módulo de geração de vapor 16 sendo giratório ao longo de um eixo geométrico longitudinal 18 e compreendendo um número predeterminado dos elementos de módulo de vapor 20 (ver as figuras 2-9). Cada elemento de módulo de vapor 20 é alongado e compreende uma superfície principal 22 provida com uma extensão de uma maneira geral plana, e os elementos de geração de vapor 20 em um módulo são arranjados em paralelo um acima do outro a uma distância predeterminada um do outro. O número de elementos em um módulo é preferível que esteja dentro da faixa de 5-15.

[033] De acordo com uma modalidade o módulo de geração de vapor 16 é configurado para ficar em dois estados:

- um estado de geração de vapor onde as superfícies principais 22 dos elementos 20 ficam em uma posição essencialmente horizontal, permitindo que água evapore quando água é fornecida para o módulo; e

- um estado de ar quente onde as superfícies principais 22 dos elementos 20 ficam em uma posição essencialmente vertical, permitindo que ar quente passe para o módulo 16.

[034] O módulo de geração de vapor 16 é configurado para ser girado (inclinado) por 90° em volta do seu eixo geométrico longitudinal 18 na dependência dos sinais de controle 14 gerados pela dita unidade de controle 12, ao ir do estado de geração de vapor para o estado de ar quente, e ao ir de volta do estado de ar quente para o estado de

10/22 geração de vapor. A rotação é executada por uma unidade de rotação adequada (não mostrada) que é arranjada de tal maneira que o módulo pode ser girado em volta de um eixo de rotação que coincide com o eixo geométrico longitudinal do módulo. A unidade de rotação, por exemplo, pode ser um motor de passo.

[035] O sistema de geração de vapor é adaptado para aquecer o dito módulo de geração de vapor 16 antes de o módulo ficar no estado de geração de vapor. O aquecimento, por exemplo, é executado ao aplicar ar quente ao módulo. O módulo é aquecido para uma temperatura de tal maneira que o assim chamado de efeito Leidenfrost ocorrerá quando água é fornecida para o módulo. O ar quente é aquecido convencionalmente, por exemplo, por meio de um módulo de troca de calor, ou via elementos de aquecimento.

[036] Assim, a superfície superior de cada elemento de módulo de vapor, onde a evaporação é para acontecer, fica superaquecida. De acordo com o efeito Leidenfrost, o qual será descrito a seguir, evaporação ideal acontece em 30 °C acima do ponto de saturação, isto é, o ponto de ebulição, em uma pressão presente.

[037] Sistemas de vapor usados atualmente para fornos de padaria normalmente usam temperaturas acima deste limiar de temperatura, tais como, por exemplo, acima de 100-120 °C. Nesse caso uma bolha de gás é formada debaixo da água, cuja bolha tem um efeito de isolamento de temperatura e impede evaporação. Uma consequência deste fenômeno é que as bolhas de água podem deslocar facilmente sobre uma superfície já que existe atrito muito baixo para a superfície. A água também pode se elevar” sobre

11/22 superfícies, dependente da estrutura e elevação da superfície.

[038] O elemento de módulo de vapor, de acordo com a presente invenção, é modelado para tirar proveito do fenômeno descrito relacionado com o efeito Leidenfrost. A superfície do elemento de módulo de vapor preferivelmente é provida com pequenos entalhes ou ranhuras, o que melhora ainda o efeito Leidenfrost.

[039] Os elementos de módulo de vapor preferivelmente são feitos de um metal e um material adequado é alumínio. Alumínio é vantajoso em que ele pode armazenar mais energia em relação ao peso em comparação, por exemplo, com aço, e além do mais que o módulo será consideravelmente mais leve do que se feito, por exemplo, de aço. Outros materiais possíveis são quaisquer materiais inoxidáveis de ferrita, tais como, por exemplo, aço cromo. Preferivelmente, o elemento de módulo de vapor é moldado, dado que então é possível obter uma estrutura desejada da superfície para incluir, por exemplo, ranhuras ou entalhes. Uma outra exigência do material é que ele deve ser aprovado por autoridades pertinentes na indústria alimentícia.

[040] O tamanho de um módulo, por exemplo, o comprimento e a largura, e também dos elementos de módulo de vapor, é adaptado para o espaço disponível no canal de ar quente do forno. De acordo com uma implementação o comprimento é de aproximadamente 300 mm, e a largura é de aproximadamente 140 mm. A espessura de um elemento de módulo de vapor é de aproximadamente 4-8 mm, preferivelmente de cerca de 6 mm. A distância entre os elementos está na faixa de 2-6 mm, preferivelmente 4 mm.

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[041] A rotação do módulo pode ser alcançada, tal como discutido anteriormente, ao girar o módulo em volta do eixo geométrico longitudinal se desenvolvendo através do centro do módulo tal como indicado nas figuras. Como uma alternativa, o módulo pode ser girado, ou inclinado, pela rotação em volta de um eixo geométrico longitudinal se estendendo ao longo de um dos cantos do módulo quando visto

pelo lado menor do módulo.
[042]	Em	particular	com referência	para	a	vista
seccional	transversal de	um elemento de	módulo	de	vapor
ilustrado	na	figura 7, uma	modalidade do elemento	de	módulo

de vapor 20 será descrita agora. O elemento compreende uma superfície principal 22 e duas superfícies laterais 24, onde cada superfície lateral 24 é arranjada ao longo de um lado maior da superfície principal, em que cada superfície lateral é inclinada em relação à superfície principal de tal maneira que o elemento de módulo de vapor 20 exibe uma forma tal como de copo amplo. Cada superfície lateral 24 preferivelmente é inclinada em um primeiro ângulo predeterminado v1 em relação à superfície principal 22, e em que o dito primeiro ângulo predeterminado v1 está na faixa de 5°-15°, preferivelmente acima de 10°.

[043] Uma outra modalidade está ilustrada na figura 8 que também mostra uma vista seccional transversal de um elemento de módulo de vapor. Nesta modalidade uma segunda superfície lateral 26 é arranjada no lado de fora e ao longo de cada primeira superfície lateral 24, enquanto que a segunda superfície lateral 26 é inclinada em um segundo ângulo predeterminado v2 em relação à superfície principal 22, preferivelmente acima de 20°, e muito mais preferido

13/22 acima de 30°, em que o segundo ângulo predeterminado v2 preferivelmente é maior que o primeiro ângulo predeterminado v1.

[044] De acordo com modalidades da presente invenção os elementos de módulo de vapor 20 são providos com as aberturas passantes 28, preferivelmente distribuídas de forma equidistante ao longo das superfícies principais 22 dos elementos 20. As aberturas 28 estão ilustradas na figura 4 e na vista direita inferior da figura 9. As aberturas passantes fornecidas nos elementos de geração de vapor capacita excesso de água para escoar para baixo para o próximo nível, isto é, o elemento abaixo, de tal maneira que evaporação continuada pode acontecer.

[045] Tal como indicado anteriormente as aberturas preferivelmente são arranjadas de forma equidistante nos elementos. Entretanto, outra distribuição mais irregular das aberturas naturalmente pode ser possível. Aberturas em elementos de geração de vapor vizinhos podem ser deslocadas umas em relação às outras. Os tamanhos das aberturas são importantes a fim de controlar quão rápido a água deve deixar um elemento e ser fornecida para o elemento abaixo. Muitos parâmetros diferentes influenciam os tamanhos das aberturas tais como, por exemplo, a quantidade de água sendo fornecida, a temperatura dos elementos e a duração do estágio de vaporização do procedimento de assadura. Testes têm mostrado que o diâmetro de uma abertura vantajosamente está na faixa de 2-15 mm. Preferivelmente, as aberturas são circulares. Entretanto, outras formas naturalmente são possíveis tais como, por exemplo, formas retangulares, elípticas e mesmo alongadas.

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[046] Quando o módulo de geração de vapor está no estado de ar quente a posição do módulo 16 capacita um fluxo de ar quente vertical 10 para passar pelo módulo 16, e em que o fluxo de ar quente vertical passa pelo módulo parcialmente ao fluir através do módulo, isto é, entre os elementos de geração de vapor (ver a figura 6).

[047] Quando o forno está no estado de geração de vapor água é fornecida para os elementos de módulo de vapor do módulo de geração de vapor. Água preferivelmente é fornecida via bicos (não mostrados) arranjados no canal de ar quente.

[048] É comum fornecer vapor para dentro do forno no início do procedimento de assadura. O módulo de geração de vapor fica então em um estado de geração de vapor onde o módulo é arranjado de tal maneira que as superfícies dos elementos de geração de vapor ficam em uma posição de uma maneira geral horizontal. Desse modo uma grande área de superfície, a área dos elementos de geração de vapor, é obtida que é importante a fim de maximizar a transferência de calor para a água e para ter uma evaporação completa de toda a água sendo fornecida.

[049] Quando o estado de geração de vapor é concluído o módulo de geração de vapor é girado por 90° em volta de seu eixo geométrico longitudinal a fim de reduzir a área de superfície do módulo para capacitar um fluxo de ar quente vertical para passar facilmente pelo módulo. O fluxo de ar quente vertical passa pelo módulo parcialmente ao fluir através do módulo, isto é, entre os elementos de geração de vapor, e parcialmente ao passar em ambos os lados do módulo.

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[050] Para otimizar o fluxo de ar quente vertical as superfícies laterais anguladas dos elementos não devem ser muito inclinadas em relação à superfície principal a fim de não obstruir desnecessariamente o fluxo de ar quente.

[051] Assim, quando o estado de geração de vapor é concluído o módulo é girado e então o ventilador de ar quente é iniciado e o procedimento de assadura é continuado.

[052] A figura 2 é uma vista seccional transversal de um módulo de geração de vapor 16 provido com os elementos de módulo de vapor 20, cada um tendo a superfície principal 22. A figura 3 é uma vista seccional transversal de um módulo de geração de vapor 16 ao longo do eixo geométrico longitudinal 18. A vista na figura 2 é ao longo de A-A. A figura 4 é uma vista por cima de um elemento de geração de vapor ilustrando as aberturas 28. As figuras 5 e 6 ilustram o módulo nos dois estados diferentes. No estado de ar quente ilustrado na figura 6 o fluxo de ar quente está mostrado pelas setas.

[053] Na figura 9 estão mostradas vistas diferentes do módulo de geração de vapor. À esquerda está mostrada uma vista seccional transversal ao longo da linha B-B na vista lateral direita superior do módulo. A vista superior à direita mostra uma vista lateral do módulo, e a vista inferior à direita mostra uma vista por cima do módulo.

[054] Modalidades vantajosas da presente invenção agora serão discutidas ainda com referências para as figuras 1014. Estas figuras ilustram estruturas de superfície diferentes do elemento de geração de vapor 20.

[055] Essas modalidades dizem respeito em particular

16/22 aos elementos de geração de vapor 20 sendo arranjados em paralelo um acima do outro a uma distância predeterminada um do outro, e especificamente à superfície principal do elemento de geração de vapor 20 que é constituída de pelo menos dois níveis de superfície, isto é, um nível de superfície superior 30 e um primeiro nível de superfície inferior 32. As figuras 10-12 mostram vistas seccionais transversais do elemento de geração de vapor de acordo com modalidades diferentes.

[056] Deve ser notado que as modalidades diferentes relacionadas com a estrutura da superfície principal dos elementos de geração de vapor podem ser combinadas com qualquer uma das modalidades descritas anteriormente.

[057] Ao fornecer dois ou mais níveis de superfície da superfície principal um processo de evaporação aperfeiçoado é alcançado. Assim, quando água é fornecida para a superfície principal a evaporação imediata resulta no nível de superfície superior, em que uma bolha de gás na água é formada. Isto forçará a água para cima para longe da superfície. O(s) nível(s) de superfície inferior(s) também aquecerá(ão) a água e a pressão de gás que é necessária para elevar a água é aumentada e a velocidade de evaporação é aumentada. Os níveis de superfície diferentes são construídos ao fornecer canais ou entalhes na superfície principal onde o gás evaporado pode vazar para fora a fim de não prender o gás. Isto forçará uma evaporação contínua até a energia não ser suficiente para manter a água acima da superfície. A água evaporará até que a superfície tenha alcançado um estado de equilíbrio com o circundante, o qual depende da pressão, temperatura e umidade.

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[058] A ideia principal é fornecer níveis de superfície diferentes a fim de melhorar o processo de evaporação. Isto pode ser alcançado em muitos modos diferentes e no exposto a seguir alguns exemplos estão ilustrados que não devem ser interpretados como limitando o escopo de proteção que é definido pelas reivindicações anexas.

[059] De uma maneira geral, a primeira superfície inferior é definida pelos canais 34 de uma malha de canais feita na superfície principal, e que o primeiro nível de superfície inferior 32 é definido pelo fundo dos ditos canais 34. Ver as figuras 10-12.

[060] Vantajosamente, os canais 34 são essencialmente ortogonais uns em relação aos outros, os quais estão ilustrados nas figuras 13 e 14.

[061] No exemplo ilustrado pela figura 10 o nível de superfície superior 30 é definido pelas superfícies superiores 36 de cubos formados pela malha de canais. Esta modalidade também está ilustrada pela vista superior na figura 13. Os lados do quadrado das superfícies superiores estão aproximadamente na faixa de 0,5-2,5 mm.

[062] No exemplo ilustrado pela figura 11 o nível de superfície superior é definido pelas superfícies superiores 38 de pirâmides truncadas formadas pela malha de canais.

[063] No exemplo ilustrado pela figura 12 o nível de superfície superior é definido pelas superfícies circulares planas superiores 40 formadas pela malha de canais. Esta modalidade também está ilustrada pela vista superior na figura 14.

[064] A estrutura também pode ser descrita como o nível de superfície inferior 32 sendo constituído por entalhes na

18/22 superfície principal.

[065] Para todas as estruturas diferentes descritas neste documento, o nível de superfície superior 30 tem uma área A e o primeiro nível de superfície inferior 32 tem uma área B. A relação A/B pode ser usada para definir as propriedades da superfície principal. Testes diferentes têm mostrado que resultados vantajosos são alcançados quando a relação entre A e B é menor que 0,5. Na modalidade ilustrada na figura 13 A/B é de aproximadamente 0,25, o que tem sido comprovado como resultando em um processo de evaporação vantajoso.

[066] A distância d1 entre o nível de superfície superior 30 e o primeiro nível de superfície inferior 32 é aproximadamente 0,3-0,7 de uma espessura do elemento de geração de vapor. A distância d1 está indicada nas figuras 10-12. A distância entre o nível de superfície superior (30) e o primeiro nível de superfície inferior (32) está no intervalo de 0,5-3,0 mm, dependente da espessura total do elemento de geração de vapor, a qual (ver acima) é de aproximadamente 4-8 mm.

[067] As figuras 15 e 16 mostram vistas superiores do elemento de módulo de vapor, de acordo com modalidades adicionais da invenção. A figura 15 mostra uma vista superior de um elemento de módulo de vapor 20 feito, por exemplo, de aço cromo, e provido com as aberturas passantes quadráticas 28 tendo um lado de 16 mm. Na parte superior desta figura também está ilustrada uma vista seccional transversal do elemento de módulo de vapor 20. A figura 16 mostra uma vista superior de um elemento de módulo de vapor 20 feito de aço cromo e provido com as aberturas passantes

19/22 quadráticas 28 tendo um lado de 10 mm. Formas circulares, elípticas ou outras formas das aberturas também são possíveis dentro do escopo da invenção tal como definida pelas reivindicações. As aberturas passantes são distribuídas no elemento de módulo de vapor em um padrão predeterminado; as aberturas preferivelmente são distribuídas uniformemente. As quantidades das aberturas preferivelmente estão no intervalo de 25-100.

[068] Em ambas as modalidades ilustradas as aberturas 28 estão colocadas em alinhamento ao longo de linhas (uma está indicada como tracejada nas figuras) em um ângulo v de aproximadamente 30-60 graus, por exemplo, 45 graus, em relação ao lado do elemento.

[069] As figuras 17-19 mostram uma vista em perspectiva, uma vista seccional transversal e uma vista superior, respectivamente, do elemento de módulo de vapor, de acordo ainda com uma modalidade adicional da invenção. Nesta modalidade o elemento de módulo de vapor 20 é provido com os canais (entalhes) 34 na superfície principal se estendendo ao longo do eixo geométrico longitudinal do elemento. A figura 18 ilustra uma vista seccional transversal ao longo da linha A-A na figura 19. De uma maneira geral, os canais 34 são definidos por um nível de superfície superior 30 e um primeiro nível de superfície inferior 32 definido pelo fundo dos canais 34. Nesta modalidade uma quantidade das aberturas passantes 28 é fornecida, e na figura quatro aberturas estão ilustradas. Elas têm uma forma alongada, por exemplo, retangular, e estão arranjadas ao longo de uma linha de simetria longitudinal do elemento de geração de vapor.

20/22

[070] A fim de melhorar ainda mais o entendimento da presente invenção informação adicional com relaçãoao efeito Leidenfrost é dada a seguir.

[071] O efeito Leidenfrost é um fenômeno no qualum líquido, em contato de proximidade com uma massa significativamente mais quente que o ponto de ebuliçãodo líquido, produz uma camada de vapor de isolamento que impede esse líquido de entrar em ebulição rapidamente. Isto é visto mais comumente ao cozinhar; um sprinkler goteja água em uma panela para medir sua temperatura - se a temperatura da panela estiver no ponto de Leidenfrost ou acima dele, a água desliza através do metal e leva mais para evaporar do que ela evaporaria em uma panela que esteja acima da temperatura de ebulição, mas abaixo da temperatura do ponto de Leidenfrost. O efeito também é responsável pela capacidade de nitrogênio líquido deslizar através de pisos. Ele também tem sido usado em algumas demonstrações potencialmente perigosas, tais como imergir um dedo molhado em chumbo derretido ou soprar uma boca cheia de nitrogênio líquido, ambas executadas sem dano para o demonstrador. A última é potencialmente letal, particularmente se a pessoa acidentalmente engolir o nitrogênio líquido.

[072] O efeito pode ser visto à medida que gotas de água são espalhadas em uma panela em vários momentos à medida que ele esquenta. Inicialmente, como a temperatura da panela está abaixo de 100 °C, a água se nivela exatamente na horizontal e evapora lentamente. À medida que a temperatura da panela vai para acima de 100 °C, as gotas de água assobiam ao tocar na panela e evaporam rapidamente.

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Mais tarde, à medida que a temperatura excede o ponto de Leidenfrost, o efeito Leidenfrost entra em jogo. Em contato com a panela, as gotas de água se agrupam em pequenas esferas de água e rolam, durando muito mais do que quando a temperatura da panela era mais baixa. Este efeito trabalha até que uma temperatura muito mais alta faça com que quaisquer gotas de água adicionais evaporem muito rapidamente para causar este efeito.

[073] Isto é porque, em temperaturas acima do ponto de Leidenfrost, a parte inferior da gota de água vaporiza imediatamente em contato com a placa quente. O gás resultante suspende o resto da gota de água exatamente acima ele, impedindo qualquer contato direto adicional entre a água líquida e a placa quente. Como vapor tem condutividade térmica muito pobre, transferência de calor adicional entre a panela e a gota é diminuída expressivamente. Isto também resulta na gota sendo capaz de deslizar na panela sobre a camada de gás exatamente sob ela. O gás resultante retém a bolha por meio da pressão de gás que é desenvolvida como resultado das propriedades de superfície. Este é o caso da bolha de líquido se deslocando para cima. De acordo com a invenção a superfície é assim arranjada em que quando uma bolha de água é aquecida gás é formado debaixo e a bolha iniciará deslocamento ascendente em uma superfície irregular forçando o líquido para evaporar ainda à medida que ela se desloca. À medida que os elementos de módulo de vapor resfriam, os elementos, em vez de ebulir o líquido, preaquecerão o líquido antes que ele se desloque via furos para o elemento adjacente abaixo.

[074] A temperatura na qual o efeito Leidenfrost começa

22/22 a ocorrer não é fácil de predizer. Mesmo se o volume da gota de líquido permanecer o mesmo, o ponto de Leidenfrost pode ser muito diferente, com uma dependência complicada das propriedades da superfície, assim como de quaisquer impurezas no líquido. Alguma pesquisa tem sido conduzida para um modelo teórico do sistema, mas ele é muito complicado. Como uma estimativa muito grosseira, o ponto de Leidenfrost para um gota de água em uma frigideira pode ocorrer em 193 °C.

[075] A presente invenção não está limitada às modalidades preferidas descritas anteriormente. Várias alternativas, modificações e equivalências podem ser usadas. Portanto, as modalidades apresentadas anteriormente não devem ser consideradas como limitando o escopo da invenção, o qual é definido pelas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES EMENDADAS

1. Sistema de geração de vapor em um forno (2) que compreende um alojamento externo (4) que encerra uma câmara de forno (6), um canal de ar quente (8) onde ar quente (10) está a ponto de fluir e uma entrada de ar quente na forma de uma série de aberturas na parede da câmara de forno (6) através das quais ar quente é soprado para dentro da câmara de forno (6), uma saída de exaustão por meio da qual ar quente é removido da câmara de forno (6) e uma porta, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de geração de vapor, compreende:

uma unidade de controle (12) adaptada para controlar um procedimento de assadura ou cozimento ao gerar sinais de controle (14), pelo menos um módulo de geração de vapor alongado (16) arranjado horizontalmente no dito canal de ar quente (8), o dito módulo de geração de vapor (16) sendo girável em volta de um eixo geométrico longitudinal (18) e compreendendo um número predeterminado de elementos de módulo de vapor (20), em que cada elemento de módulo de vapor (20) é alongado e compreende uma superfície principal (22) provida com uma extensão de uma maneira geral plana, os elementos de geração de vapor (20) são arranjados em paralelo um acima do outro a uma distância predeterminada um do outro, e pelo menos um componente de fornecimento de água (23) arranjado em conexão com o(s) dito(s) módulo(s) de geração de vapor e configurado para fornecer água para o(s) dito(s) módulo(s), em que o dito módulo de geração de vapor (16) é adaptado para ficar em dois estados:
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- um estado de geração de vapor, em que durante pelo menos uma parte do dito estado água é fornecida para o dito módulo, e em que durante o dito estado as superfícies principais (22) dos elementos (20) ficam em uma posição essencialmente horizontal, permitindo que água evapore,

- um estado de ar quente onde as superfícies principais (22) dos elementos (20) ficam em uma posição essencialmente vertical, permitindo que ar quente passe pelo módulo (16).

2. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de geração de vapor (16) é adaptado para ser girado por 90° em volta de seu eixo geométrico longitudinal na dependência de sinais de controle (14) gerados pela dita unidade de controle (12), ao se deslocar entre o estado de geração de vapor e o estado de ar quente.
3. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema é adaptado para aquecer o dito módulo de geração de vapor (16) antes de o módulo ficar no estado de geração de vapor, e em que o módulo é aquecido para uma temperatura de tal maneira que o efeito Leidenfrost ocorrerá quando água é fornecida para o módulo.
4. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de módulo de vapor (20) compreende uma superfície principal (22) e duas superfícies laterais (24), onde cada superfície lateral (24) é arranjada ao longo de um lado maior da superfície principal, em que cada superfície lateral é inclinada em relação à superfície principal de tal maneira que o

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elemento de módulo de vapor (20) exibe uma forma tal como de copo amplo. 5. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada

superfície lateral (24) é inclinada em um primeiro ângulo predeterminado v1 em relação à superfície principal (22), e em que o dito primeiro ângulo predeterminado v1 está na faixa de 5°-15°, preferivelmente acima de 10°.

6. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que uma segunda superfície lateral (26) é arranjada no lado de fora e ao longo de cada primeira superfície lateral (24), em que a segunda superfície lateral (26) é inclinada em um segundo ângulo predeterminado v2 em relação à superfície principal (22), preferivelmente acima de 20°, e muito mais preferido acima de 30°, em que o dito segundo ângulo predeterminado v2 preferivelmente é maior que o primeiro ângulo predeterminado v1.

7. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de módulo de vapor (20) são providos com aberturas passantes (28), preferivelmente distribuídas de forma equidistante ao longo das superfícies principais (22) dos elementos (20).

8. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as ditas aberturas passantes (28) têm uma forma retangular ou quadrática.

9. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo

4/5 fato de que quando no dito estado de ar quente a posição do módulo (16) capacita um fluxo de ar quente vertical (10) para passar pelo módulo (16), e em que o fluxo de ar quente vertical passa pelo módulo parcialmente ao fluir através do módulo, isto é, entre os elementos de geração de vapor.

10. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita superfície principal é constituída de pelo menos dois níveis de superfície, um nível de superfície superior (30) e um primeiro nível de superfície inferior (32).

11. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a dita primeira superfície inferior é definida por canais (34), por exemplo, de uma malha de canais, feitos na dita superfície principal, em que o dito primeiro nível de superfície inferior (32) é definido pelo fundo dos ditos canais (34).

12. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os ditos canais se estendem ao longo de um eixo geométrico longitudinal do dito elemento de geração de vapor (20).

13. Sistema de geração de vapor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os ditos canais (34) na malha de canais são essencialmente ortogonais uns em relação aos outros.

14. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o dito nível de superfície superior (30) é definido pelas superfícies superiores (36) de cubos
5/5 formados pela dita malha de canais.

15. Sistema de geração de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o dito nível de superfície superior é definido pelas superfícies superiores (38) de pirâmides truncadas formadas pela dita malha de canais.