IT202100027137A1 - Forno di cottura - Google Patents

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Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: ?FORNO DI COTTURA?.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un forno di cottura, per la cottura con aria calda e/o a vapore preferibilmente di alimenti, nelle cucine di collettivit?, industriali e domestiche.
Questa particolare categoria di forni vengono definiti ?misti? in quanto prevedono la possibilit? di cucinare gli alimenti mediante la cottura a convezione e/o la cottura a vapore.
Come ? noto, questi forni possono utilizzare il vapore prodotto in forma indiretta o diretta.
Nel primo caso, il forno viene dotato di mezzi generatori di vapore autonomi (caldaia-boiler) che vengono sistemati all'esterno della camera di cottura e quando l'acqua viene portata all'ebollizione nella caldaia, il vapore viene convogliato nella camera di cottura del forno.
Nel secondo caso, il vapore viene generato direttamente nella camera di cottura mediante mezzi erogatori di acqua sugli elementi riscaldanti, come resistenze elettriche o scambiatori di calore, che vengono riscaldati dai fumi in temperatura di bruciatori a combustibile gassoso.
In un terzo caso, il forno ? dotato sia dei mezzi generatori di vapore autonomi (caldaia-boiler) che dei mezzi erogatori di acqua sugli elementi riscaldanti, in cui entrambi i sistemi funzionano alternatamente o contemporaneamente, a seconda delle esigenze di cottura, per produrre vapore all?interno della camera di cottura.
A questo proposito si specifica che, tutti i forni a convezione necessitano di fonti di calore che consentono di scaldare il volume d?aria all?interno della camera di cottura e di conseguenza ottenere la cottura dei cibi.
La produzione di vapore indiretto viene preferita a quella diretta, in quanto consente la cottura con vapore saturo a temperatura costante inferiore a 100?C, mentre la produzione di vapore diretto, dovendo sfruttare gli elementi riscaldanti della camera di cottura per nebulizzare l?acqua, produce un vapore definito surriscaldato a temperature superiori a 100 ?C. Inoltre, nelle cotture a bassa temperatura, per esempio inferiori a 70 ?C, nelle versioni a vapore diretto, l?acqua che viene erogata sugli elementi riscaldanti della camera di cottura, non si trasforma completamente in vapore e di conseguenza si ha un?eccesiva concentrazione di acqua all?interno della camera stessa e che influisce negativamente sulla qualit? di cottura.
Nei forni di tipo noto l?aria viene scaldata per mezzo delle stesse resistenze elettriche o degli scambiatori di calore dotati di bruciatori di combustibile gassoso generalmente metano o GPL (gas di petrolio liquefatto).
Una ventola intorno alla quale vengono avvolti gli scambiatori di calore o le resistenze elettriche movimenta l?aria nella camera in modo da favorire cotture uniformi.
La maggior parte dei forni di tipo noto usano l?elettricit? per produrre calore utilizzano resistenze circolari formate da pi? rami a forma di cerchi concentrici distanti fra loro alcuni millimetri.
L?impiego delle resistenze circolari alimentate elettricamente consente di occupare spazi relativamente piccoli rispetto alle dimensioni totali di una camera di cottura
Tali forni di tipo noto presentano il principale inconveniente legato all?elevato assorbimento di potenza elettrica a discapito del risparmio energetico.
Inoltre, in una cucina professionale si aumenta considerevolmente la potenza elettrica impegnata e di conseguenza i costi per la realizzazione degli impianti elettrici.
Utilizzando l?elettricit? durante le cotture a vapore diretto, inoltre, la superficie utile a nebulizzare l?acqua ? molto ridotta e quindi non si favorisce la produzione di grandi quantit? di vapore in tempi brevi.
In questo caso, gli elementi riscaldanti si raffreddano quando vengono colpiti dall'acqua e la qualit? del vapore ne risente.
I forni noti che utilizzano scambiatori alimentati da bruciatori di combustibile gassoso impiegano tre tipi di bruciatori:
- atmosferici, nei quali l?aria comburente viene aspirata in modo naturale attraverso un miscelatore che sfrutta l?effetto Venturi;
- soffiati premiscelati con o senza fibra metallica, nei quali l?aria comburente viene prodotta da un ventilatore e forzatamente viene miscelata in un miscelatore a monte del bruciatore;
- soffiati non-premiscelati in cui il fluido combustibile viene prelevato da un relativo condotto senza miscelarlo con il fluido comburente e in cui l?unione tra il fluido combustibile e il fluido comburente avviene al momento della formazione della fiamma.
? noto che i bruciatori di tipo soffiato sono preferibili ai bruciatori atmosferici per la loro miglior efficienza termica, in quanto comportano minori consumi di combustibile ed evitano inutili dispersioni di calore. Inoltre, i bruciatori soffiati possono raggiungere potenze termiche molto pi? elevate e sono pi? sicuri degli atmosferici rispetto al pericolo di avvelenamento per monossido di carbonio.
Tutti i bruciatori vengono opportunamente collegati ad uno scambiatore di calore interno alla camera di cottura, nella quale una ventola favorisce lo scambio termico.
I forni misti di tipo noto vengono proposti con almeno due gruppi di riscaldamento indipendenti, uno per riscaldare la camera di cottura e l?altro separato per generare vapore.
Per produrre vapore indiretto i forni misti utilizzano caldaie e generatori di vapore boiler separati dal sistema di riscaldamento della camera di cottura e dotati di ulteriori elementi riscaldanti posti all?interno di una camera di evaporazione, nel quale viene fatta confluire una certa quantit? d?acqua che, portata ad ebollizione, genera vapore.
I generatori di vapore alimentati a combustibile gassoso, sono dotati di bruciatori che, per mezzo dei fumi combusti circolanti all?interno di scambiatori, portano ad ebollizione l?acqua per generare vapore.
Nel caso dei generatori di vapore alimentati con energia elettrica sono invece presenti resistenze elettriche immerse nella camera di evaporazione in cui viene fatta confluire l?acqua impiegata per generare vapore.
Sono anche noti forni che sfruttano i fumi combusti del bruciatore che riscalda lo scambiatore della camera di cottura, per scaldare un ulteriore scambiatore posto all?interno della caldaia per produrre vapore.
Tuttavia, questo tipo di forni presentano alcuni inconvenienti.
Il principale inconveniente di questi forni consiste nel fatto di non poter effettuare cotture solo con vapore a bassa temperatura, nonch? l?impiego di tempi lunghi per la produzione di vapore e la conseguente compromissione dell?efficienza termica e della qualit? delle cotture.
Tutti questi forni noti presentano l?ulteriore inconveniente della complessit? e gli elevati costi di realizzazione dovuti all?utilizzo di due gruppi di scambio termico separati con i relativi dispositivi di controllo e regolazione, nonch? sistemi che consentono la deviazione dei prodotti della combustione dal gruppo di scambio termico, utilizzato per scaldare la camera di cottura, a quello utilizzato all?interno della caldaia per produrre vapore.
Per ridurre la complessit? e il numero di dispositivi impiegati nei forni misti a gas, vengono proposti forni che utilizzano un bruciatore dotato di una sola fiamma per il riscaldamento della camera di cottura, mentre per produrre vapore viene impiegato un boiler che utilizza resistenze elettriche ad immersione nell?acqua, con un elevato assorbimento di potenza elettrica a discapito del risparmio energetico e dei costi di manutenzione.
Il compito principale del presente trovato ? quello di escogitare un forno di cottura, che consenta, selettivamente o in combinazione, la cottura a convezione e la cottura a vapore.
Uno scopo del presente trovato ? quello di escogitare un forno di cottura che consenta di produrre vapore sia in modo diretto e sia in modo indiretto. Uno scopo aggiuntivo del presente trovato ? quello di escogitare un forno di cottura dagli ingombri ridotti.
Un altro scopo del presente trovato ? quello di escogitare un forno di cottura che consenta di ridurre i consumi energetici e di massimizzare la capacit? produttiva del forno stesso, riducendone l?impatto ambientale rispetto ai forni di tipo noto.
Altro scopo del presente trovato ? quello di escogitare un forno di cottura che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell?ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.
Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente forno di cottura avente le caratteristiche di rivendicazione 1.
Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un forno di cottura, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:
la figura 1 ? una vista in sezione del forno di cottura secondo il trovato; la figura 2 ? una vista laterale del forno di cottura secondo il trovato;
la figura 3 ? una vista dall?alto in sezione del forno di cottura secondo il trovato;
la figura 4 ? una vista prospettica di un dettaglio del gruppo termico del forno di cottura secondo il trovato.
Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicato globalmente con 1 un forno di cottura.
Il forno 1 di cottura comprende:
- almeno una camera di cottura 3 definente almeno un?apertura di accesso 2 per l?inserimento e/o l?estrazione di almeno un prodotto da cuocere dalla stessa camera di cottura;
- almeno un gruppo termico 4, disposto all?interno della camera di cottura 3 ed atto al riscaldamento della stessa.
In particolare, il gruppo termico 4 comprende:
- mezzi di riscaldamento a combustione 9, provvisti di almeno una camera di combustione 6 di almeno un combustibile per la produzione di almeno un fumo combusto atto a scaldare la camera di cottura 3; - mezzi di riscaldamento a vapore 70, provvisti di almeno una camera di evaporazione 7 di almeno un liquido di lavoro per la produzione di vapore atto a scaldare la camera di cottura 3.
Vantaggiosamente, la camera di evaporazione 7 ? disposta all?interno della camera di combustione 6.
Nella forma di realizzazione preferita il forno 1, il gruppo termico 4 comprende mezzi di scambio termico 5 provvisti di almeno un corpo di convogliamento 53, fluidodinamicamente collegato alla camera di combustione 6 per convogliare il fumo combusto attraverso la camera di cottura 3, e realizzati in materiale termicamente conduttivo per trasmettere il calore del fumo combusto alla camera di cottura 3.
Inoltre, il forno 1 comprende mezzi erogatori 36, disposti all?interno della camera di cottura 3 ed atti a riversare dell?acqua sul corpo di convogliamento 53, in modo da produrre vapore diretto per la cottura all?interno della stessa camera di cottura.
Vantaggiosamente, i mezzi erogatori 36 comprendono un?apertura di uscita 40 atta al riversamento dell?acqua sui mezzi di scambio termico 5 per generare vapore anche in forma diretta. I mezzi erogatori 36 di acqua possono operare alternativamente o contemporaneamente, a seconda delle esigenze di cottura, con il sistema di produzione del vapore generato dai mezzi di riscaldamento a vapore 70. Inoltre, i mezzi erogatori 36 sono del tipo di un tubo 37 avente una prima estremit? 38 di alimentazione dell?acqua ed una seconda estremit? 39 provvista dell?apertura di uscita 40, tramite cui l?acqua viene convogliata in corrispondenza dei mezzi di scambio termico 5 generando vapore in forma diretta.
Utilmente, i mezzi di scambio termico 5 sono disposti all?interno della camera di cottura 3 affianco ad almeno una ventola 27 che generare un moto convettivo e mantiene in movimento l?aria durante le cotture.
Preferibilmente, l?estremit? inferiore 51 del corpo di convogliamento 53 si imbocca alla camera di combustione 6 e l?estremit? superiore ? 52 collegata ad un collettore 10 di raccolta dei prodotti della combustione, generati dai mezzi di riscaldamento a combustione 9.
Preferibilmente, il corpo di convogliamento 53 ? un corpo tubolare.
Non si esclude una forma di realizzazione alternativa in cui la camera di cottura 3 comprenda mezzi di accoppiamento disposti in corrispondenza del collegamento tra i mezzi di riscaldamento a combustione 9 ed i mezzi di scambio termico 5.
Non si esclude la possibilit? di collegare a un dotto 11, collegato al collettore 10, una girante per l?estrazione forzata dei fumi combusti circolanti nei mezzi di scambio termico 5, in modo tale da incrementare l?uniformit? di riscaldamento e di conseguenza l?efficienza termica.
Vantaggiosamente, i mezzi di scambio termico 5 comprendono una pluralit? di corpi di convogliamento 53 che sostanzialmente circondano, almeno parzialmente la ventola 27.
Un motore 29 elettrico operativamente collegato alla ventola 27, per mezzo dell?albero 30, provvede alla rotazione della ventola stessa attorno ad un asse di rotazione, il motore 29 essendo disposto all?esterno della camera di cottura 3.
La ventola 27 atta a riscaldare l?atmosfera della camera di cottura 3 e mantenere l?aria in movimento all?interno della camera di cottura stessa pu? ruotare, preferibilmente, in verso orario o antiorario.
I mezzi di riscaldamento a vapore 70 comprendono un dotto di alimentazione 8 del liquido di lavoro per la produzione del vapore, un dotto di scarico 31 del liquido di lavoro, mezzi per il controllo del livello 32 del liquido di lavoro e un dotto 33 che convoglia il vapore nella camera di cottura 3 attraverso l?apertura 50. Il dotto 33 ? provvisto di una sonda 34 che rileva umidit? e temperatura e invia un segnale elettrico, ad un?unit? logica, di tipo noto e che controlla operativamente il forno, in modo da mantenere la produzione di vapore stabile e costante.
I mezzi di controllo del livello 31 cooperano con mezzi valvolari 35 che intercettano il dotto di alimentazione 8 del liquido di lavoro e che possono essere collegati alla rete idrica.
Il fluido di lavoro ? preferibilmente acqua.
Convenientemente, il gruppo termico 4 comprende almeno uno tra:
- almeno un gruppo bruciatore di combustione 21 azionabile per sviluppare almeno una fiamma atta a produrre il fumo combusto; e - almeno un gruppo bruciatore di evaporazione 22 azionabile per sviluppare almeno una fiamma atta a scaldare la camera di evaporazione 7 per produrre il vapore e comprendente;
ciascuno gruppo bruciatore 21, 22 comprendendo:
- almeno una testina bruciatore 20, disposta all?interno della camera di combustione 6 ed atta a generare la fiamma;
- almeno un corpo collettore 14, operativamente collegato alla testina bruciatore 20 ed atto ad ospitare il combustibile per alimentare la fiamma.
In questo modo, il gruppo bruciatore di evaporazione 22 provvede al riscaldamento della camera di evaporazione 7.
Utilmente, i corpi collettori 14 sono disposti all?interno della camera di combustione 6 e fluidodinamicamente isolati dal canale di adduzione 12. Convenientemente, il gruppo termico 4 comprende un canale di adduzione 12 atto a rifornire le testine 20 di aria necessaria per alimentare la fiamma. Vantaggiosamente, il canale di adduzione 12 rifornisce di aria le testine 20 per mezzo di una girante di tipo noto, non raffigurata nelle presenti tavole, e collegata all?apertura 13.
Le testine 20 generano fiamme disposte verticalmente sullo stesso asse dei mezzi di scambio termico 5. Le testine 20 dei gruppi bruciatori 21 generano i fumi combusti che percorrono i mezzi di scambio termico 5 che per mezzo del moto convettivo, generato dalla ventola 27, riscaldano la camera di cottura 3.
I fumi combusti, dei gruppi bruciatori 21, 22, sono evacuati dai mezzi di scambio termico 5 e dal collettore di scarico 10 per mezzo del dotto 11. Mezzi di accensione e rilevazione della presenza della fiamma di tipo noto sono disposti in prossimit? delle testine bruciatore 20 in modo da innescare le fiamme e rilevarne la presenza.
Vantaggiosamente, la testina bruciatore 20 del gruppo bruciatore di evaporazione 22 ? disposta in prossimit? della camera di evaporazione 7, in modo da consentire alla fiamma di evaporare il liquido di lavoro.
Questa forma di riscaldamento della camera di evaporazione 7, direttamente con la temperatura della fiamma, consente la produzione di vapore in modo sostanzialmente istantaneo a vantaggio del risparmio energetico e dell?efficienza termica del forno. Inoltre, in questo modo non occorrono accumuli e forme di preriscaldamento del liquido di lavoro utilizzato per l?evaporazione.
Opportunamente, la testina bruciatore 20 del gruppo bruciatore di evaporazione 22 ? distanziata dalla camera di evaporazione 7.
Vantaggiosamente, il forno 1 comprende mezzi di adduzione 17, fluidodinamicamente collegati ad uno o pi? degli elementi collettori 14 per rifornire quest?ultimo/i di combustibile.
In particolare, i mezzi di adduzione 17 sono configurati per regolare l?afflusso di combustibile rifornito a ciascuno degli elementi collettori 14. Preferibilmente, i mezzi di adduzione 17 sono configurati per regolare l?afflusso di combustibile rifornito a ciascuno degli elementi collettori 14 in modo selettivo.
Convenientemente, il forno 1 comprende mezzi di comando 24 configurati per azionare uno o pi? dei gruppi bruciatori 21, 22
Preferibilmente, i mezzi di comando 24 sono configurati per azionare uno o pi? dei gruppi bruciatori 21, 22 in modo selettivo.
Preferibilmente, i mezzi di comando 24 sono configurati per regolare la potenza dei mezzi di riscaldamento a combustione 9 e il funzionamento dei gruppi bruciatori 21, 22 parzializzando opportunamente le portate di combustibile e di aria comburente.
Durante una cottura a vapore i gruppi bruciatori 21 rimarranno spenti, mentre il gruppo bruciatore di evaporazione 22 sar? acceso e la fiamma generata da almeno una testina bruciatore 20 riscalder? il fluido di lavoro della camera di evaporazione 7.
Si precisa che il gruppo bruciatore di evaporazione 22, atto al riscaldamento della camera di evaporazione 7, ? dotato di almeno una testina 20 che genera il calore necessario a trasformare il liquido di lavoro in vapore, senza generare uno scostamento della temperatura della camera di cottura 3 e il set-point della temperatura impostato dall?utente durante le cotture. Ci? ? reso possibile dal fatto che il gruppo bruciatore di evaporazione 22 provvede al riscaldamento della camera di evaporazione 7 direttamente con la temperatura della fiamma ed ? configurato in modo tale che la potenza sia modulabile. Quindi il vapore verr? generato in modo sostanzialmente istantaneo e la fiamma a basse potenze di lavoro rester? accesa per piccoli intervalli di tempo.
Secondo il trovato, il gruppo termico 4 comprende almeno due gruppi bruciatori di combustione 21 e almeno un gruppo bruciatore di evaporazione 22 interposto tra i due gruppi bruciatori di combustione 21. Non si esclude che la camera di cottura 3 comprenda un elemento deflettore che divide la camera di cottura stessa in una zona di scambio termico e una zona di cottura all?interno della quale, per mezzo dello stesso, l?aria calda e/o il vapore vengono distribuiti con maggiore uniformit?.
Non si esclude, tuttavia, che la camera di cottura 3 comprenda almeno un?apertura superiore 41, disposta in corrispondenza della parete superiore della camera di cottura stessa per l?evacuazione dei vapori in eccesso durante la cottura, e un?apertura inferiore 42 disposta in corrispondenza della parete inferiore della camera di cottura stessa per lo scarico della condensa o dell?acqua utilizzata per il lavaggio.
Si ? in pratica constatato come l?invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti.
In particolare, si sottolinea il fatto che i mezzi di riscaldamento a combustione ed i mezzi di riscaldamento a vapore consentono la cottura a convezione e la cottura a vapore.
Inoltre, i mezzi di comando consentono, selettivamente o in combinazione, consentono la cottura a convezione e la cottura a vapore.
In aggiunta, i mezzi di riscalamento a vapore ed i mezzi erogatori consentono di produrre vapore in modo indiretto e in modo diretto.
Vantaggiosamente, la disposizione reciproca della camera di combustione e della camera di evaporazione consente di ridurre gli ingombri del forno. Convenientemente, i gruppi bruciatori consentono di ridurre i consumi energetici e di massimizzare la capacit? produttiva, riducendo cos? l?impatto ambientale rispetto agli apparecchi a gas di tipo noto.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1) Forno (1) di cottura, comprendente:
- almeno una camera di cottura (3) definente almeno un?apertura di accesso (2) per l?inserimento e/o l?estrazione di almeno un prodotto da cuocere dalla stessa camera di cottura;
- almeno un gruppo termico (4), disposto all?interno di detta camera di cottura (3) ed atto al riscaldamento della stessa;
caratterizzato dal fatto che detto gruppo termico (4) comprende:
- mezzi di riscaldamento a combustione (9), provvisti di almeno una camera di combustione (6) di almeno un combustibile per la produzione di almeno un fumo combusto atto a scaldare detta camera di cottura (3); - mezzi di riscaldamento a vapore (70), provvisti di almeno una camera di evaporazione (7) di almeno un liquido di lavoro per la produzione di vapore atto a scaldare detta camera di cottura (3).
2) Forno (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta camera di evaporazione (7) ? disposta all?interno di detta camera di combustione (6).
3) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo termico (4) comprende almeno uno tra:
- almeno un gruppo bruciatore di combustione (21) azionabile per sviluppare almeno una fiamma atta a produrre il fumo combusto; e - almeno un gruppo bruciatore di evaporazione (22) azionabile per sviluppare almeno una fiamma atta a scaldare la camera di evaporazione (7) per produrre il vapore e comprendente;
ciascuno gruppo bruciatore (21, 22) comprendendo:
- almeno una testina bruciatore (20), disposta all?interno di detta camera di combustione (6) ed atta a generare la fiamma;
- almeno un corpo collettore (14), operativamente collegato a detta testina bruciatore (20) ed atto ad ospitare il combustibile per alimentare la fiamma.
4) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la testina bruciatore (20) di detto gruppo bruciatore di evaporazione (22) ? disposta in prossimit? di detta camera di evaporazione (7), in modo da consentire alla fiamma di evaporare il liquido di lavoro.
5) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo termico (4) comprende un canale di adduzione (12) atto a rifornire dette testine (20) di aria necessaria per alimentare la fiamma.
6) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti corpi collettori (14) sono disposti all?interno di detta camera di combustione (6) e fluidodinamicamente isolati da detto canale di adduzione (12).
7) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di adduzione (17), fluidodinamicamente collegati ad uno o pi? di detti elementi collettori (14) per rifornire quest?ultimo/i di combustibile, detti mezzi di adduzione (17) essendo configurati per regolare l?afflusso di combustibile rifornito a ciascuno di detti elementi collettori (14).
8) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di comando (24) configurati per azionare uno o pi? di detti gruppi bruciatori (21, 22).
9) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo termico (4) comprende almeno due gruppi bruciatori di combustione (21) e almeno un gruppo bruciatore di evaporazione (22) interposto tra detti due gruppi bruciatori di combustione (21).
10) Forno (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che:
- detto gruppo termico (4) comprende mezzi di scambio termico (5) provvisti di almeno un corpo di convogliamento (53), fluidodinamicamente collegati a detta camera di combustione (6) per condurre il fumo combusto attraverso detta camera di cottura (3), e realizzati in materiale termicamente conduttivo per trasmettere il calore del fumo combusto a detta camera di cottura (3);
- comprende mezzi erogatori (36), disposti all?interno di detta camera di cottura (3) ed atti a riversare dell?acqua su detto corpo di convogliamento (53), in modo da produrre vapore per la cottura all?interno della stessa camera di cottura.
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