ES2370271T3

ES2370271T3 - Dispositivo de tratamiento de los olores por catálisis y campana de filtración equipada con dicho dispositivo.

Info

Publication number: ES2370271T3
Application number: ES01995765T
Authority: ES
Inventors: Francis Autin; Joël BARRAULT; Jean-Paul Chevrier; Stéphane PASQUIERS; Antoine Rousseau; Jean-Michel Tatibouet
Original assignee: FagorBrandt SAS
Current assignee: FagorBrandt SAS
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: AU2002226485A1; FR2818558B1; US20040033178A1; US7445757B2; WO2002049743A1; FR2818558A1; EP1355724B1; EP1355724A1; WO2002049743A8

Abstract

Dispositivo de tratamiento de los olores de cocción por catálisis, que comprende un soporte monolítico (10), que comprende unos canales (11) de paso de los humos de cocción, y unas partículas activas de tratamiento depositadas sobre el soporte monolítico (10), y unos medios de generación de un plasma de descarga (12, 13) dispuestos a ambos lados del soporte monolítico (10), caracterizado porque el soporte monolítico (10) está recubierto con un recubrimiento de óxidos minerales sobre el que se depositan las partículas activas de tratamiento, estando formadas las partículas activas de tratamiento por uno o varios metales elegidos entre el platino, el paladio, el rodio, el oro, la plata, el rutenio, el hierro, el cobre, el cobalto, el níquel, el manganeso o el cromo.

Description

Dispositivo de tratamiento de los olores por catálisis y campana de filtración equipada con dicho dispositivo

[0001] La presente invención se refiere a dispositivo de tratamiento de los olores de cocción por catálisis.

[0002] Se refiere también a un sistema de tratamiento de los olores por catálisis y a una campana de filtración de los humos de cocción que aplica un dispositivo de tratamiento según la invención.

[0003] En general, la invención se inscribe en el campo de las campanas filtrantes de uso doméstico.

[0004] Durante la cocción de los alimentos, los humos y gases de cocción contienen numerosas partículas en suspensión, grasas y/o odorantes.

[0005] Existen cantidad de moléculas odorantes en cada pequeña cantidad de humos de cocción, formadas por lo general por compuestos orgánicos volátiles (COV).

[0006] Es importante poder tratar eficazmente las moléculas odorantes, en particular cuando la campana de filtración es de tipo de reciclaje, evacuándose los gases y los humos de cocción después de su tratamiento al aire ambiente.

[0007] Se conocen dispositivos de tratamiento de los olores por reacción catalítica que permiten la degradación de los compuestos orgánicos volátiles, como se describe por ejemplo en el documento WO 9601969.

[0008] Este tipo de dispositivo de tratamiento está además descrito en la patente americana US 5 904 750.

[0009] El dispositivo de tratamiento por catálisis comprende un soporte formado por una estructura en nido de abeja que define unos canales para el paso de los humos de cocción.

[0010] Este soporte tiene un recubrimiento (en inglés "washcoat") que contiene circonio y al menos un óxido de manganeso, cerio o cobalto.

[0011] Sobre ese revestimiento, está depositado al menos un metal precioso para la reacción catalítica.

[0012] Se puede obtener así un tratamiento relativamente eficaz en los compuestos orgánicos volátiles cuando se mantiene una temperatura de 250° C alrededor del catalizador.

[0013] Sin embargo, en una campana de filtración de uso doméstico, la temperatura de funcionamiento no puede superar 80° C sin un calentamiento adicional.

[0014] Un dispositivo de tratamiento por catálisis como se ha descrito aquí arriba resulta ineficaz para el tratamiento de los humos de cocción en una condiciones de temperatura relativamente bajas.

[0015] Se conocen también en los documentos WO 9943419 y WO 0018494 un dispositivo de tratamiento del gas que asocia un catalizador y unos medios de generación de plasma. Sin embargo, el catalizador a base de zeolita también necesita temperaturas de funcionamiento elevadas, del orden de 180° C.

[0016] La presente invención tiene por objeto proponer un dispositivo de tratamiento de los olores de cocción por catálisis que permita una degradación eficaz de las moléculas odorantes en condiciones de temperatura usuales en una campana de filtración.

[0017] Con este fin, un dispositivo de tratamiento de los olores de cocción por catálisis, comprende un soporte monolítico, que comprende unos canales de paso de los humos de cocción y unas partículas activas de tratamiento depositadas sobre el soporte monolítico, y unos medios de generación de un plasma de descarga dispuestos a ambos lados del soporte monolítico.

[0018] El soporte monolítico está recubierto por un recubrimiento de óxidos minerales sobre el cual están depositadas las partículas activas de tratamiento, estando formadas las partículas de tratamiento por uno o varios metales elegidos entre el platino, el paladio, el rodio, el oro, la plata, el rutenio, el hierro, el cobre, el cobalto, el níquel, el manganeso o el cromo.

[0019] Se crea así un plasma en el interior de los canales de paso de los humos de cocción, en el soporte recubierto de partículas activas de tratamiento.

[0020] Se observa entonces una activación de los componentes orgánicos volátiles gracias al plasma que favorece la transformación catalítica de las moléculas odorantes al entrar en contacto con partículas activas de tratamiento.

[0021] Esta activación se realiza directamente en los lugares de catálisis formados en el interior de los canales de paso de los humos de cocción.

[0022] El dispositivo de tratamiento por catálisis según la invención forma así una estructura monobloque fácilmente adaptable a un conducto de campana de filtración doméstico.

[0023] Se puede obtener un índice de destrucción de los compuestos orgánicos volátiles del orden del 30 % con un dispositivo de tratamiento según la invención puesto a una temperatura igual a 80° C.

[0024] En comparación, se obtendría el mismo índice de destrucción sin plasma con este dispositivo de tratamiento si se elevara a una temperatura de 180° C.

[0025] Según una característica preferente de la invención, los medios de generación de un plasma de descarga tienen dos electrodos dispuestos respectivamente en dos caras opuestas del soporte monolítico.

[0026] De este modo, se puede formar en el grosor del soporte monolítico un plasma de descarga entre dos electrodos.

[0027] Este modo de realización es particularmente práctico cuando se pegan directamente los electrodos en una cara del soporte monolítico.

[0028] Según otra característica preferida de la invención, el soporte monolítico comprende al menos dos series de canales paralelos, que se extienden respectivamente en planos paralelos, y los electrodos de los medios de generación de plasma de descarga son placas colocadas paralelamente a dichos canales.

[0029] El plasma de descarga es generado así entre los electrodos, transversalmente a la dirección de circulación de los humos de cocción en el interior de los canales paralelos.

[0030] De este modo, los humos de cocción circulan por el interior del plasma de descarga generado en los canales del soporte monolítico.

[0031] Según otro aspecto de la invención, un sistema de tratamiento de los olores de cocción por catálisis comprende al menos dos dispositivos de tratamiento según la invención, comprendiendo los medios de generación de plasma de descarga de dos dispositivos de tratamiento yuxtapuestos un electrodo común.

[0032] Se puede así asociar varios dispositivos de tratamiento sin multiplicar los electrodos necesarios para la generación de un plasma de descarga en cada uno de los soportes de catálisis.

[0033] Según una característica preferente de la invención, este sistema de tratamiento está dispuesto en un conducto de circulación de los humos de cocción, extendiéndose una parte del conducto de manera aislante entre un electrodo y el soporte monolítico de al menos un dispositivo de tratamiento.

[0034] El conducto de circulación de los homos forma así una barrera dieléctrica entre el electrodo y el soporte monolítico, necesaria para la formación de un plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD).

[0035] Por último, la presente invención se refiere a una campana de filtración de los humos de cocción que comprende un dispositivo de tratamiento o un sistema de tratamiento por catálisis según la invención.

[0036] Una campana de filtración equipada así permite tratar eficazmente los gases y humos de cocción, en particular antes de su reciclaje en el aire ambiente, respetando al mismo tiempo una temperatura límite de funcionamiento de unos 80° C.

[0037] En la descripción que sigue se mostrarán otras particularidades y ventajas de la invención.

[0038] En los dibujos que se anexan, dados a título de ejemplos no limitativos:

-: la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva que muestra el principio de un dispositivo de tratamiento según

la invención; -la figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un sistema de tratamiento en un conducto de circulación de los

humos según un modo de realización de la invención; -la figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un sistema de tratamiento según un segundo modo de

realización de la invención; y -la figura 4 es una vista esquemática que muestra una campana de filtración de los humos según la invención.

[0039] Se va a describir primero, en referencia a la figura 1, un dispositivo de tratamiento por acoplamiento plasmacatálisis que permite mostrar el principio de la invención.

[0040] Este dispositivo de tratamiento 10 comprende, de manera general, un catalizador asociado a medios de generación de un plasma de descarga dispuestos a ambos lados del catalizador.

[0041] Más particularmente, el catalizador está formado por un bloque 10 de una sola pieza, en el cual están dispuestos canales 11 que permiten el paso de los humos de cocción.

[0042] El bloqueo o soporte monolítico 10 está realizado aquí por ejemplo en una cerámica como puede ser la cordierita Mgt Al4 Si5 018.

[0043] En este ejemplo, el soporte monolítico 10 comprende dos series de canales paralelos que se extienden respectivamente en planos paralelos.

[0044] Unas partículas activas de tratamiento se disponen sobre el soporte 10 de manera que formen diferentes lugares de catálisis.

[0045] Estas partículas activas de tratamiento pueden estar formadas de un metal noble como puede ser el platino (Pt), el paladio (Pd), el rodio (Rh), el oro (Au), la plata (Ag) o el rutenio (Ru).

[0046] Las partículas activas también pueden estar formadas de un metal no noble como puede ser el hierro (Fe), el cobre (Cu), el cobalto (Co), el níquel (Ni), el manganeso (Mn) o el cromo (Cr).

[0047] Por supuesto, se pueden elegir las partículas activas entre alguno de dichos metales o ser una combinación de dos o varios de dichos metales.

[0048] Estos metales se depositan sobre el soporte 10 en forma de pequeñas partículas muy dispersadas en la superficie de dicho soporte 10.

[0049] Preferentemente, con el fin de aumentar la superficie de intercambio para las reacciones catalíticas y favorecer la dispersión de las partículas activas, el soporte 10 está recubierto con un recubrimiento de óxidos minerales que forman un "wash-coat".

[0050] Este recubrimiento puede estar formado de óxidos minerales a base de aluminio (Al), cerio (Ce), lantano (La), circonio (Zr), manganeso (Mn) o titanio (Ti).

[0051] También en este caso, el recubrimiento puede estar formado por uno de dichos óxidos tomado aisladamente o ser una combinación de dos o varios de dichos óxidos minerales.

[0052] A título de ejemplo, el recubrimiento puede estar formado por una capa de alúmina y las partículas activas de tratamiento constituidas por platino.

[0053] Con el fin de generar un plasma de descarga de barrera dieléctrica (DBD), los medios de generación de un plasma comprenden dos electrodos 12, 13 dispuestos respectivamente en dos caras opuestas del soporte 10 y un dispositivo auxiliar que permite aplicar el impulso de tensión en los electrodos.

[0054] Se realiza así la descarga entre un electrodo de masa 12, por ejemplo de duraluminio y un electrodo 13 denominado electrodo "caliente” por ejemplo de cobre (Cu).

[0055] Este segundo electrodo 13 es de poco grosor, como máximo de algunos milímetros. A título de ejemplo, puede estar formado por un adhesivo metálico, con cola conductora, que se adhiera directamente sobre una cara del soporte monobloque 10.

[0056] Al electrodo 13 se le llama “caliente” porque recibe un impulso de tensión generado por un dispositivo auxiliar, también fuente de corriente eléctrica. Es la aplicación de este impulso de tensión lo que permite generar plasma. No hay un valor mínimo ni un valor máximo en la duración del impulso de tensión, en su valor de pico.

[0057] Sin embargo, para formar una barrera dieléctrica, se dispone aquí una placa de material aislante 14 entre el electrodo de masa 12 y el soporte 10.

[0058] Esta placa de material aislante es un material dieléctrico de permisividad relativa adecuada, típicamente entre 3,5 (cuarzo) y 4 000 (BaTiO3).

[0059] Los electrodos 12, 13 se extienden así paralelamente a los planos de los canales 11, de manera que el plasma DBD se genera en el interior de los canales 11, en el grosor del soporte 10.

[0060] El valor de pico del impulso de tensión que se debe aplicar al electrodo caliente 13 viene determinado esencialmente por el valor del grosor elegido para el soporte 10. De este modo, la tensión será más elevada cuanto mayor sea el grosor.

[0061] A título de ejemplos, para aire seco, hay que aplicar una tensión de 22 kV para un soporte 10 de 2,5 mm de grosor que comprenda dos planos de canales paralelos entre el electrodo 13 y el electrodo de masa 12, y hay que aplicar una tensión de 38 kV para un soporte 10 de 5,5 mm de grosor que comprenda cuatro planos de canales paralelos.

[0062] El funcionamiento del dispositivo no está limitado por el grosor del soporte 10, siempre que el valor de la tensión aplicada sea suficientemente alta para el grosor elegido.

[0063] No hay un valor límite en esta tensión.

[0064] El número de series de canales paralelos 11 y el grosor del soporte monolítico 10 se determinan de este modo en función del valor de la tensión eléctrica aplicada en los bornes de los electrodos 12, 13.

[0065] El valor de la energía específica depositada en el plasma DBD depende del valor de la tensión aplicada y de la superficie del electrodo caliente 13.

[0066] Se ha constatado que la energía específica depositada es más elevada cuanto mayores son la distancia que separa los electrodos y la superficie del electrodo caliente 13.

[0067] A título de ejemplo, para aire seco y para una superficie de electrodo caliente 13 del orden de 15 cm2, se obtiene así una energía específica del orden de 4 mJ/cm3 con un grosor de 2,5 mm con dos planos de canales paralelos y una energía específica del orden de 8,3 mJ/cm3 con un grosor de 5,5 mm con cuatro planos de canales paralelos.

[0068] El funcionamiento del dispositivo no está limitado por la superficie del electrodo caliente 13, siempre que el dispositivo auxiliar que genera el impulso de tensión pueda suministrar una corriente eléctrica suficiente para el grosor y la superficie elegidos.

[0069] En funcionamiento, los electrodos 12, 13 y el dispositivo auxiliar que permite el impulso de tensión son adecuados para generar una descarga de una frecuencia comprendida entre 1 y 10 kHz. La duración del impulso de corriente correspondiente a la descarga es una característica física del sistema. Los medios de generación de plasma permiten así generar un impulso de tensión de al menos 20 kV y un impulso de corriente de una duración típica de 100 ns.

[0070] Se constata un índice de degradación de las moléculas odorantes del orden del 30 %, con una temperatura ambiente de 80° C alrededor del dispositivo de tratamiento.

[0071] Este tipo de dispositivo de tratamiento por acoplamiento de plasma-catálisis es por tanto particularmente adecuado para tratar olores y humos de cocción y ser incorporado en una campana de filtración de uso doméstico.

[0072] Con el fin de mejorar la eficiencia de este dispositivo, se puede yuxtaponer, como se muestra en la figura 2, dos dispositivos de tratamiento como los descritos anteriormente.

[0073] En este modo de realización, los dos dispositivos de tratamiento yuxtapuestos tienen un electrodo común, correspondiente aquí al electrodo caliente 13 conectado a la fuente de corriente eléctrica.

[0074] Los soportes 10, 10' pertenecientes respectivamente a cada uno de los dispositivos de tratamiento están dispuestos a ambos lados de este electrodo común 13.

[0075] El conjunto de este sistema está dispuesto en un conducto de circulación 15 de los humos de cocción.

[0076] La disposición del sistema de tratamiento en el conducto de circulación 15 es tal que los canales 11 de los soportes 10, 10' están dispuestos en el sentido de circulación de los humos o gases de cocción en el interior del conducto 15.

[0077] En este caso, una porción 15a del conducto 15 de material aislante se extiende entre un electrodo 12, aquí el electrodo de masa, y el soporte 10 de un dispositivo de tratamiento.

[0078] Simétricamente, otra porción 15b del conducto 15 de material aislante se extiende entre el electrodo 12', aquí el electrodo de masa, y el soporte monolítico 10' del otro dispositivo de tratamiento.

[0079] El material aislante del conducto 15 de circulación de los gases es un material dieléctrico de permisividad relativa adecuada, típicamente entre 3,5 (cuarzo) y 4 000 (BaTiO3).

[0080] Un segundo modo de realización de un sistema de tratamiento de los olores por catálisis se muestra en la figura 3.

[0081] En este ejemplo, están yuxtapuestos cuatro dispositivos de tratamiento como los descritos anteriormente en referencia a la figura 1, permitiendo un electrodo común la generación de un plasma entre dos dispositivos de tratamiento adyacentes.

[0082] Se obtiene así sucesivamente, en la figura 3 de arriba hacia debajo, un electrodo de masa 12 separado de soporte 10 por una placa dieléctrica 14 y un electrodo 13 colocado entre dos soportes adyacentes 10, 10' pertenecientes respectivamente a dos dispositivos de tratamiento.

[0083] Un electrodo de masa 12' está también posicionado entre dos soportes 10', 10" perteneciente a otros dos dispositivos de tratamiento adyacentes.

[0084] A ambos lados de este electrodo de masa 12' se disponen unas placas dialécticas 14', 14".

[0085] Por último, se dispone un electrodo común 13" entre los soportes 10", 10"' pertenecientes respectivamente a los dos últimos dispositivos de tratamiento yuxtapuestos.

[0086] Una placa dieléctrica 14" y un electrodo de masa 12" están dispuestos en la parte inferior del apilamiento de los dispositivos de tratamiento.

[0087] Se puede así multiplicar los dispositivos de tratamiento yuxtapuestos para mejorar la eficacia del tratamiento de los humos de cocción.

[0088] Los sistemas de tratamiento tal y como se han descrito anteriormente son particularmente adecuados para equipar una campana de filtración de los humos de cocción, como es una campana de filtración de uso doméstico presentada en la figura 4.

[0089] En su principio general, esta campana de filtración permite evacuar los humos recuperados encima de una superficie de cocción y que se extraen por el conducto de evacuación 15 gracias a un ventilador 16.

[0090] El dispositivo de tratamiento según la invención puede disponerse en el interior del conducto 15 de manera que los humos atraviesen este dispositivo de tratamiento por medio de los canales 11.

[0091] Este tipo de campana de filtración tiene generalmente un caudal del orden de 500 m3/h, atravesando los gases o humos de cocción el dispositivo de tratamiento a una temperatura relativamente baja, del orden de 70 -80° C.

[0092] El plasma generado así en el catalizador, en el trayecto del gas de cocción, permite degradar de manera eficaz las moléculas odorantes responsables de los malos olores de cocción.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Dispositivo de tratamiento de los olores de cocción por catálisis, que comprende un soporte monolítico (10), que comprende unos canales (11) de paso de los humos de cocción, y unas partículas activas de tratamiento depositadas sobre el soporte monolítico (10), y unos medios de generación de un plasma de descarga (12, 13) dispuestos a ambos lados del soporte monolítico (10), caracterizado porque el soporte monolítico (10) está recubierto con un recubrimiento de óxidos minerales sobre el que se depositan las partículas activas de tratamiento, estando formadas las partículas activas de tratamiento por uno o varios metales elegidos entre el platino, el paladio, el rodio, el oro, la plata, el rutenio, el hierro, el cobre, el cobalto, el níquel, el manganeso o el cromo.
2.

Dispositivo de tratamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de generación de un plasma de descarga comprenden dos electrodos (12, 13) dispuestos respectivamente sobre dos caras opuestas del soporte monolítico (10).
3.

Dispositivo de tratamiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque comprende una placa de material aislante (14) dispuesta entre un electrodo (12) y el soporte monolítico (10).
4.

Dispositivo de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el soporte monolítico

(10) comprende al menos dos series de canales paralelos (11) que se extienden respectivamente en planos paralelos, y porque los electrodos (12, 13) de los medios de generación de plasma de descarga son unas placas dispuestas paralelamente a dichos planos de los canales.
5. Dispositivo de tratamiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el número de series de canales paralelos

(11) del soporte monolítico (10) se determina en función del valor de la tensión eléctrica aplicada en los bornes de los electrodos.
6. Dispositivo de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el soporte monolítico

(10) tiene un grosor, entre los electrodos (12, 13) de los medios de generación de plasma de descarga, determinado en función del valor de la tensión eléctrica aplicada en los bornes de los electrodos.
7.

Dispositivo de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de generación de plasma de descarga son adecuados para generar un impulso de tensión de al menos 20 kV, así como un impulso de corriente de duración típica de 100 ns, de una frecuencia comprendida entre 1 Hz y 10 kHz.
8.

Sistema de tratamiento de los olores por catálisis en humos de cocción, caracterizado porque comprende al menos dos dispositivos de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo los medios de generación de plasma de descarga de dos dispositivos de tratamiento yuxtapuestos un electrodo común (13, 12', 13').
9.

Sistema de tratamiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se dispone en un conducto de circulación

(15) de los humos de cocción, extendiéndose una parte de conducto (15a, 15b) de material aislante entre un electrodo (12, 12') y el soporte monolítico (10, 10') de al menos un dispositivo de tratamiento.
10.

Campana de filtración de los humos de cocción, caracterizado porque comprende un dispositivo de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
11.

Campana de filtración de los humos de cocción, caracterizado porque comprende un sistema de tratamiento según las reivindicaciones 8 ó 9.