Appareil domestique de réchauffage de mets
La présente invention concerne un dispositif domestique destiné au réchauffage de plats cuisinés cuits au préalable, et notamment de plats surgelés.
Le développement considérable de l'industrie des plats cuisinés rend particulièrement intéressants les dispositifs de réchauffage, mais ceux-ci doivent obéir à certaines conditions, faute de quoi les propriétés gustatives de ces plats se trouvent affectées de façon extrêmement défavorable. On connaît en effet le goût de réchauffé que prennent les aliments lorsque l'opération est conduite de la façon la plus élémentaire, c'està-dire par exemple lorsqu'on se contente de verser le plat cuisiné dans une casserole que l'on porte sur le feu d'une cuisinière à gaz.
Le brevet suisse No 423143 du 31 octobre 1966 a décrit un aplpareil pour le réchauffage en quantité des plats cuisinés. Cet appareil présente quelques petits inconel vénients qui, pour être sans grande importance dans les conditions normales de son emploi, pourraient devenir gênants pour les appareils domestiques. L'appareil a la forme d'une armoire chauffante sans porte, isolée thermiquement, à l'intérieur de laquelle sont montés de nombreux éléments chauffants superposés, constitués par des résistances électriques entre lesquelles vient se placer un rayonnage portant les plats à chauffer. Ce rayonnage est mobile; il est porté sur un chariot roulant et vient se placer devant l'armoire chauffante, dont il constitue alors la porte.
Il est clair que pour assurer une entrée et une sortie aisée des plats cuisinés dans l'armoire, il est nécessaire de ménager un certain espace entre les résistances chauffantes, ne serait-ce que pour laisser passer les clayettes du rayonnage proprement dit. D'autre part, pour des raisons de construction et de facilité d'entretien, il n'est pas souhaitable de disposer des résistances chauffantes le long des parois verticales internes de l'armoire; il en résulte que la paroi externe de l'enceinte enfermant les aliments voit à la fois les sources de chaleur et des parties non chauffantes de l'armoire et qu'elle renvoie le rayonnement issu des sources d'infrarouge vers les parties froides.
n en résulte qu'une partie de la puissance reçue par les récipients contenant les aliments sert uniquement à chauffer l'armoire. Le système n'est donc pas en équilibre thermique; il reçoit des sources un rayonnement qu'il cède à l'armoire. On perd donc là une partie notable de l'énergie qui, en toute rigueur, ne sert de rien et est gaspillée. Cet inconvénient peut être considéré comme mineur pour des appareils destinés aux collectivités, les dépenses inutiles d'électricité étant, en tout état de cause, pratiquement négligeables devant les frais considérables qu'entraîne l'exploitation d'un restaurant d'entreprise ou d'une cuisine d'hôpital.
Il n'en est pas de même dans le cas d'un appareil ménager. L'utilisateur est prêt à négliger, dans le décompte du prix de revient, le temps passé à une opération donnée. I1 est au contraire très sensible à la dépense d'argent qu'il est obligé de consentir; une économie, même relativement faible, sera prise en considération.
Dans l'appareil de l'invention, on n'a pas à réchauffer un nombre important de plats; au plus ceux d'un même repas, disons quatre. Il n'est plus alors nécessaire de les disposer les uns au-dessus des autres et il est tout à fait raisonnable de les mettre les uns à côté des autres. Cette remarque conduit à une réalisation tout à fait avantageuse dans laquelle la déperdition inutile d'énergie est réduite à un minimum négligeable.
Par ailleurs, dans l'appareil de l'art antérieur, le rayonnement réfléchi par la surface externe de l'enceinte dépend des qualités optiques de cette surface. Le système n'étant pas en équilibre thermique, l'échauffement de cette surface dépendra aussi de ses qualités optiques, de son état de poli, des taches, des rayures, etc. Le phénomène n'est sans doute pas très important, une partie du rayonnement réfléchi par les plats venant chauffer les autres plats contenus dans l'armoire; il existe cependant et permet d'expliquer certaines petites irrégularités, en général peu gênantes lorsque le matériel est bien entretenu, dans le chauffage des plats.
Cet inconvénient est complètement supprimé dans le dispositif de l'invention. Dans celui-ci, I'intérieur du dispositif de réchauffage qui, optiquement, ne fait qu'un avec l'intérieur du plat, constitue un corps noir dans lequel l'état physique de la paroi ne joue aucun rôle et où le temps de mise en température ne dépend plus de cet état de surface.
L'appareil de réchauffage de l'invention comprend un socle creux constitué d'un matériau réfractaire limité par deux tôles métalliques dont la supérieure épouse la forme des plats ou assiettes contenant les mets à réchauffer, et incorporant une résistance chauffante de socle et une cloche formant couvercle s'adaptant sur le socle, constituée d'un matériau calorifuge limité par deux tôles métalliques, la tôle inférieure étant réfléchissante, et incorporant une résistance chauffante de couvercle.
Ainsi qu'on le montrera dans la suite la puissance fournie par la résistance de couvercle est comprise entre la moitié et le quart de la puissance fournie par la résistance de socle.
L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels:
La fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un appareil de réchauffage conforme à l'invention et conçu pour le réchauffage d'un plat.
La fig. 2 est une vue en perspective du couvercle de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en perspective d'un appareil de réchauffage conforme à l'invention et conçu pour le réchauffage de quatre plats.
La fig. 4 est une vue en perspective du couvercle de l'appareil de la fig. 3, et
la fig. 5 est un diagramme pour l'explication du fonc tionnement de l'appareil.
Quand un mets à réchauffer contenu dans un plat ou dans une assiette en porcelaine est placé dans l'appareil, sa partie supérieure est chauffée principalement par rayonnement et sa partie inférieure est chauffée principalement par conduction.
La loi de transmission de la chaleur par conduction s'écrit (en supposant d'abord T' constant):
EMI2.1
où Q' est la quantité de chaleur fournie par la résistance chauffante de socle, c la conductivité thermique du matériau constituant le socle, S sa surface, ô la hauteur du matériau traversé par la chaleur, t le temps, Ts la température absolue de la résistance chauffante de socle et
T' la température absolue de la plaque de chauffage.
La valeur T'o de T' à l'instant initial varie suivant que le mets est un mets surgelé ou un mets à la température ambiante, de 2650 K à 3000 K. Si C est la capacité calorifique de la plaque chauffante du socle de l'appareil:
(2) dQ' = CdT' en combinant l'équation (1) dérivée par rapport au temps et l'équation (2), on trouve:
(3) Ts - T' = (Ts - T'o) exp(-cS/C6)t
= (Ts - T'o) exp(-t/µ)
en posant cS/C6= 1/µ.
La courbe donnant T' est la courbe A de la fig. 5.
La puissance rayonnée par le couvercle est proportionnelle à la différence entre les quatrièmes puissances de la température absolue de la face interne du couvercle T4G et de la température absolue de la partie supérieure du mets à réchauffer T"4. La température T" varie d'une valeur initiale T"0 qui est la même que celle rO de T', c'est-à-dire comprise entre 2650 K et 3000 K et la température finale de réchauffage, par exemple 3500 K. Dans toute la gamme de variation de T", on peut négliger T//4 par rapport à T46 qui, ainsi qu'on le verra, est de l'ordre de 4500 K.
I1 en résulte que la puissance Q" émise par la cloche rayonnante vers le mets est substantiellement constante (au plus très légèrement décroissante) en fonction du temps et que par suite T" est une fonction linéaire croissante en fonction du temps (courbe B de la fig. 5).
En supposant que la résistance chauffante du socle soit à une température de 900 C, la température initiale T'o est au plus de 150 C et la température finale de la plaque chauffante est, pour éviter tout brûlage du mets, de 750 C, ce qui correspond à une variation de (Ts - T') de 1000/o à 20 O/o, donc à une variation de t de 1,65.
En se référant à la fig. 5, les points O et M ont pour ordonnées respectives relatives en (T6 - T')/(TB - T'o) 100 O/o et 20 O/o et la différence de leurs abscisses est 1,6µ. La pente au point O à la courbe A, qui est proportionnelle à Q'. est 1/µ. La pente de la courbe B, qui est proportionnelle à Q", est
100 O/o - 20 oxo = 1/2* 1,6µ ll en résulte que Q' doit être le double de Q" et donc que la valeur de la résistance chauffante du socle doit être le double de la valeur de la résistance chauffante de la cloche-couvercle.
Dans ce qui précède, on n'a pu tenir compte des pertes de chaleur par rayonnement du socle. Ces pertes amènent à augmenter le rapport Q'/Q" de 2 à 4. En fait les expériences des titulaires ont montré que de bons résultats étaient obtenus quand: 2 < Q'IQ'' < 4
li est très important de remarquer que la partie supérieure du mets est toujours à une température supérieure que la partie inférieure et que, a fortiori, la cloche est toujours à une température plus élevée que le reste de l'enceinte du dispositif. I1 n'y a donc aucune possibilité de condensation de vapeur, ce qui est une condition nécessaire à un réchauffage ne modifiant pas le goût des plats cuisinés réchauffés.
ll faut noter aussi que la condition obtenue est indépendante du facteur cS/C6.
En se référant maintenant aux fig. 1 et 2, 1 désigne un socle creux formé de deux plaques d'aluminium 2 et 3 constituant une enceinte contenant un matériau réfractaire 4 tel que du sable ou du gravier. La conductivité thermique du matériau du socle est de l'ordre de 1 kcal.
par mètre X heure X degré. Dans ce matériau 4 est noyée une résistance chauffante isolée 5 qui afin de chauffer d'une façon homogène le socle, a la forme d'une spirale si le socle est rond ou d'une sinusoïde à axe parallèle à l'un des côtés du socle si le socle est carré.
Le creux du socle s'adapte exactement à la forme des plats 6 contenant les mets à réchauffer. Ces plats sont en porcelaine ou matériau similaire comme il est habituel.
Le socle est recouveru d'une cloche 7 constituée d'une enveloppe intérieure 8 sous la forme d'une tôle polie en acier inoxydable, d'une enveloppe extérieure 9 en tôle d'aluminium et d'un matériau de remplissage calorifuge 10, feuille d'amiante ou laine de verre. La conductivité thermique du matériau du couvercle est de l'ordre de 0,2 à 0,3 kcal. par mètre X heure X degré. Dans le matériau calorifuge 10 est noyée une résistance chauffante isolée 1 1 ayant une disposition semblable à la résistance 5.
La cloche 7 est pourvue d'une poignée 12 recevant le conducteur 13 d'alimentation et contenant un minuteur 14.
Les résistances 5 et 11 sont connectées en série par l'intermédiaire de broches 15 montées dans le couvercle et de douilles 16 correspondantes montées dans la base.
De cette façon le courant est automatiquement coupé quand la cloche ne repose pas sur son socle.
Les fig. 3 et 4 représentent un appareil prévu pour le réchauffage de quatre assiettes. Le socle 17 est divisé en quatre cuvettes 18, à 184 séparées les unes des autres par des cloisons 191, 192. Ces cloisons sont creuses et contiennent un matériau réfractaire comme le fond du socle. La résistance chauffante est disposée en sinusoïde dans toute la surface du socle.
La cloche 20 est divisée en quatre petites cloches par des cloisons 211 et 212 qui, quand la cloche est en place sur le socle, sont superposées et jointives avec les cloisons 191 et 192. Ces cloisons sont creuses et contiennent un matériau calorifuge comme l'intérieur de la cloche.
La tôle constituant la paroi interne des petites cloches est en acier inoxydable poli.
La valeur de la résistance du socle est comprise entre quatre fois et deux fois la valeur de la résistance de couvercle pour les raisons qui ont été développées plus haut.
Domestic food reheating appliance
The present invention relates to a domestic device intended for reheating cooked meals cooked beforehand, and in particular frozen meals.
The considerable development of the ready-meals industry makes reheating devices particularly interesting, but these must comply with certain conditions, otherwise the taste properties of these dishes are extremely unfavorably affected. We indeed know the taste of reheated food when the operation is carried out in the most elementary way, that is to say for example when we are content to pour the cooked dish into a pan that we carry. on the fire of a gas stove.
Swiss patent No. 423143 of October 31, 1966 describes an aplpareil for reheating cooked meals in quantity. This appliance has some small annoying inconels which, although they are of no great importance in normal conditions of use, could become troublesome for domestic appliances. The appliance takes the form of a doorless, thermally insulated heating cabinet, inside which are mounted numerous superimposed heating elements, constituted by electrical resistances between which is placed a shelving carrying the dishes to be heated. This shelving is mobile; it is carried on a rolling trolley and is placed in front of the heating cabinet, of which it then constitutes the door.
It is clear that to ensure easy entry and exit of cooked meals in the cabinet, it is necessary to leave a certain space between the heating resistors, if only to allow the shelves of the shelving itself to pass through. On the other hand, for reasons of construction and ease of maintenance, it is not desirable to have heating resistors along the internal vertical walls of the cabinet; as a result, the outer wall of the enclosure enclosing the food sees both the heat sources and the non-heating parts of the cabinet and returns the radiation from the infrared sources to the cold parts.
As a result, part of the power received by the receptacles containing the food is only used to heat the cabinet. The system is therefore not in thermal equilibrium; it receives radiation from sources which it transfers to the cabinet. This therefore loses a significant part of the energy which, strictly speaking, is useless and wasted. This disadvantage can be considered as minor for devices intended for communities, the unnecessary expenditure of electricity being, in any case, practically negligible compared to the considerable costs involved in the operation of a company restaurant or restaurant. a hospital kitchen.
It is not the same in the case of a household appliance. The user is prepared to neglect the time spent on a given operation when calculating the cost price. On the contrary, he is very sensitive to the expenditure of money which he is obliged to consent; even a relatively small saving will be taken into account.
In the apparatus of the invention, it is not necessary to reheat a large number of dishes; at most those from the same meal, say four. It is no longer necessary to place them one above the other and it is quite reasonable to put them next to each other. This remark leads to a very advantageous embodiment in which the unnecessary loss of energy is reduced to a negligible minimum.
Moreover, in the apparatus of the prior art, the radiation reflected by the external surface of the enclosure depends on the optical qualities of this surface. Since the system is not in thermal equilibrium, the heating of this surface will also depend on its optical qualities, its state of polish, stains, scratches, etc. The phenomenon is undoubtedly not very important, part of the radiation reflected by the dishes coming to heat the other dishes contained in the cabinet; however, there are and can explain certain small irregularities, generally not very annoying when the equipment is well maintained, in the heating of dishes.
This drawback is completely eliminated in the device of the invention. In this, the interior of the heating device which, optically, is one with the interior of the dish, constitutes a black body in which the physical state of the wall does not play any role and where the heating time. heating no longer depends on this surface condition.
The heating apparatus of the invention comprises a hollow base made of a refractory material limited by two metal sheets, the upper part of which conforms to the shape of the dishes or plates containing the dishes to be reheated, and incorporating a base heating resistor and a bell. forming a cover adapting to the base, made of a heat-insulating material limited by two metal sheets, the lower sheet being reflective, and incorporating a cover heating resistor.
As will be shown below, the power supplied by the cover resistor is between half and a quarter of the power supplied by the base resistor.
The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a cross-sectional view of a reheating apparatus according to the invention and designed for reheating a dish.
Fig. 2 is a perspective view of the cover of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 3 is a perspective view of a reheating apparatus according to the invention and designed for reheating four dishes.
Fig. 4 is a perspective view of the cover of the apparatus of FIG. 3, and
fig. 5 is a diagram for explaining the operation of the apparatus.
When a dish to be reheated from a porcelain dish or plate is placed in the appliance, its upper part is heated mainly by radiation and its lower part is heated mainly by conduction.
The law of heat transmission by conduction is written (assuming first T 'constant):
EMI2.1
where Q 'is the quantity of heat supplied by the base heating resistor, c the thermal conductivity of the material constituting the base, S its surface, ô the height of the material traversed by the heat, t the time, Ts the absolute temperature of the plinth heating resistor and
T 'the absolute temperature of the heating plate.
The value T'o of T 'at the initial instant varies depending on whether the dish is a frozen dish or a dish at room temperature, from 2650 K to 3000 K. If C is the calorific capacity of the heating plate of the base of the device:
(2) dQ '= CdT' by combining equation (1) derived with respect to time and equation (2), we find:
(3) Ts - T '= (Ts - T'o) exp (-cS / C6) t
= (Ts - T'o) exp (-t / µ)
by setting cS / C6 = 1 / µ.
The curve giving T ′ is the curve A of FIG. 5.
The power radiated by the cover is proportional to the difference between the fourth powers of the absolute temperature of the internal face of the cover T4G and of the absolute temperature of the upper part of the food to be reheated T "4. The temperature T" varies by an initial value T "0 which is the same as that rO of T ', that is to say between 2650 K and 3000 K and the final reheating temperature, for example 3500 K. Throughout the range of variation of T ", we can neglect T // 4 with respect to T46 which, as we will see, is of the order of 4500 K.
It follows that the power Q "emitted by the radiating bell towards the food is substantially constant (at most very slightly decreasing) as a function of time and that consequently T" is an increasing linear function as a function of time (curve B of the fig. 5).
Assuming that the heating resistance of the base is at a temperature of 900 C, the initial temperature T'o is at most 150 C and the final temperature of the hot plate is, to avoid any burning of the food, 750 C, this which corresponds to a variation of (Ts - T ') from 1000 / o to 20 O / o, therefore to a variation of t of 1.65.
Referring to fig. 5, the points O and M have respective relative ordinates in (T6 - T ') / (TB - T'o) 100 O / o and 20 O / o and the difference of their abscissas is 1.6µ. The slope at point O to curve A, which is proportional to Q '. is 1 / µ. The slope of curve B, which is proportional to Q ", is
100 O / o - 20 oxo = 1/2 * 1,6µ It follows that Q 'must be twice Q "and therefore that the value of the heating resistance of the base must be double the value of the heating resistance of the bell-cover.
In the foregoing, it was not possible to take into account the heat losses by radiation from the base. These losses lead to an increase in the Q '/ Q "ratio from 2 to 4. In fact the experiments of the holders have shown that good results were obtained when: 2 <Q'IQ' '<4
It is very important to note that the upper part of the dish is always at a higher temperature than the lower part and that, a fortiori, the bell is always at a higher temperature than the rest of the enclosure of the device. There is therefore no possibility of steam condensation, which is a necessary condition for reheating that does not alter the taste of reheated cooked dishes.
It should also be noted that the condition obtained is independent of the factor cS / C6.
Referring now to Figs. 1 and 2, 1 denotes a hollow base formed of two aluminum plates 2 and 3 constituting an enclosure containing a refractory material 4 such as sand or gravel. The thermal conductivity of the base material is of the order of 1 kcal.
per meter X hour X degree. In this material 4 is embedded an insulated heating resistor 5 which in order to heat the base uniformly, has the shape of a spiral if the base is round or of a sinusoid with an axis parallel to one of the sides of the base. plinth if the plinth is square.
The hollow of the base adapts exactly to the shape of the dishes 6 containing the dishes to be reheated. These dishes are made of porcelain or similar material as is usual.
The base is covered with a bell 7 consisting of an inner shell 8 in the form of a polished stainless steel sheet, an outer shell 9 of aluminum sheet and a heat-insulating filling material 10, sheet asbestos or glass wool. The thermal conductivity of the cover material is in the range of 0.2 to 0.3 kcal. per meter X hour X degree. In the heat-insulating material 10 is embedded an insulated heating resistor 11 having an arrangement similar to resistor 5.
The bell 7 is provided with a handle 12 receiving the supply conductor 13 and containing a timer 14.
The resistors 5 and 11 are connected in series through pins 15 mounted in the cover and corresponding sockets 16 mounted in the base.
In this way the current is automatically cut off when the bell is not resting on its base.
Figs. 3 and 4 represent an apparatus intended for the reheating of four plates. The base 17 is divided into four cups 18, 184 separated from each other by partitions 191, 192. These partitions are hollow and contain a refractory material like the bottom of the base. The heating resistor is arranged in a sinusoidal pattern across the entire surface of the base.
The bell 20 is divided into four small bells by partitions 211 and 212 which, when the bell is in place on the plinth, are superimposed and contiguous with the partitions 191 and 192. These partitions are hollow and contain a heat-insulating material such as inside the bell.
The sheet forming the internal wall of the small bells is made of polished stainless steel.
The value of the plinth resistance is between four times and twice the value of the cover resistance for the reasons that have been developed above.