Descrizione di un Brevetto d'invenzione Description of an invention patent
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Questa invenzione si riferisce ad una vasca per friggitrici e bollitori a moti convettivi accelerati. This invention refers to a tank for fryers and boilers with accelerated convective motions.
Come è noto, la frittura o la cottura delle grandi quantità di alimenti (patate, zucchine, pesce, tagliatelle, pasta, riso, ecc.) richiesta da ristoranti o tavole calde o “fastfood”, avviene mediante friggitrici o bollitori appositi. Tali friggitrici o bollitori hanno la capacità di riscaldare grandi quantità del liquido di cottura in un modo molto rapido. Essi infatti consistono in una vasca lambita al suo esterno da grandi fiamme violente, sprigionate generalmente da appositi fornelli a gas, capaci di portare rapidamente la quantità di liquido in essi contenuta alla temperatura di frittura. Al riguardo va considerato che, la citata cottura, avviene immergendo nel liquido bollente (acqua, olio) contenuto nella vasca un cestello contenente una notevole massa di alimenti da cuocere; poiché essi sono dotati di temperatura ambiente (o addirittura di temperatura sottozero), la loro immersione crea un brusco raffreddamento del liquido. Da ciò la necessità di fornire immediatamente, al liquido così raffreddato, le calorie necessarie a riportarlo alla richiesta temperatura di ebollizione o di frittura. Un problema legato a tali necessità operative consiste nel fatto che, il calore generato dalle fiamme, non riesce a passare all’olio in modo soddisfacente. La trasmissione termica segue infatti delle leggi che, nonostante siano ben note dal punto di vista concettuale, trovano limiti materiali nella loro applicazione industriale. Per esempio, benché sia noto che la quantità di calore che può passare attraverso una parete sia proporzionale alla cosiddetta “superficie di scambio”, i notori mezzi di aumento di tale superficie di scambio (quali alettature, corrugamenti della lamiera, ecc.), si sono rivelati insoddisfacenti nel rapporto rendimento-costi di produzione. Va peraltro considerato l’intrinseco comportamento dei metalli alla pregiudizievole esposizione diretta delle fiamme, nonché l’inquinamento mediante sali o ioni metallici che potrebbe derivare dal contatto degli alimenti con le citate vasche di cottura che fossero realizzate con metalli ad alta conduzione termica. Altra notoria legge è quella che stabilisce una quantità di calore scambiato, tra una parete ed un fluido, che è proporzionale alla velocità di transito di esso. Considerando in tal senso lo scambio che avviene tra parete calda della vasca e liquido più freddo, la citata "velocità di transito” è quella derivante dai moti convettivi, generati dalle riduzioni di peso specifico causate dall’aumento di temperatura in una zona rispetto al maggiore peso specifico presente in altre zone ad essa esterne nella massa del liquido di cottura. Tali moti convettivi sono di tipo caotico e tumultuoso, cosicché disperdono le loro potenzialità ascensionali nel disordine circolatorio che, normalmente, instaurano nella massa liquida riscaldata. As is known, the frying or cooking of large quantities of food (potatoes, courgettes, fish, noodles, pasta, rice, etc.) required by restaurants or cafeterias or "fast food", takes place using special fryers or kettles. Such deep fryers or kettles have the ability to heat large quantities of the cooking liquid very quickly. In fact, they consist of a tank lapped on the outside by large violent flames, generally released by special gas stoves, capable of rapidly bringing the quantity of liquid contained in them to the frying temperature. In this regard, it should be considered that the aforementioned cooking takes place by immersing a basket containing a considerable mass of food to be cooked in the boiling liquid (water, oil) contained in the tank; since they have an ambient temperature (or even a sub-zero temperature), their immersion creates an abrupt cooling of the liquid. Hence the need to immediately supply the cooled liquid with the calories necessary to bring it back to the required boiling or frying temperature. A problem related to these operational needs consists in the fact that the heat generated by the flames cannot pass to the oil satisfactorily. In fact, thermal transmission follows laws which, despite being well known from a conceptual point of view, find material limits in their industrial application. For example, although it is known that the amount of heat that can pass through a wall is proportional to the so-called "exchange surface", the well-known means of increasing this exchange surface (such as fins, corrugations of the sheet, etc.), they turned out to be unsatisfactory in the production cost-yield ratio. It should also be considered the intrinsic behavior of metals to the harmful direct exposure of flames, as well as the pollution by salts or metal ions that could result from the contact of food with the aforementioned cooking tanks that were made with metals with high thermal conduction. Another well-known law is that which establishes a quantity of heat exchanged between a wall and a fluid, which is proportional to the transit speed of it. Considering in this sense the exchange that takes place between the hot wall of the tank and the colder liquid, the aforementioned "transit speed" is that deriving from the convective motions, generated by the reductions in specific weight caused by the increase in temperature in an area compared to the greater specific weight present in other areas external to it in the mass of the cooking liquid These convective motions are of a chaotic and tumultuous type, so that they disperse their upward potentialities in the circulatory disorder that they normally establish in the heated liquid mass.
Nei tradizionali bollitori e friggitrici si usa generalmente, quale mezzo riscaldante le fiamme generate da appositi fornelli a gas: ciò comporta notoriamente una serie di problemi, quali il pericolo di scoppio e la necessità del convogliamento al camino dei fumi. Scopo della presente invenzione è quello di definire una vasca per friggitrici e bollitori che possa essere idonea ad utilizzare altri mezzi di riscaldamento, quali l'induzione elettromagnetica ad alta frequenza oppure il riscaldamento con aria calda soffiata. Altro scopo è quello di definire una vasca per friggitrici e bollitori che possa disporre di una superficie esterna di scambio termico che sia particolarmente estesa. Altro scopo è quello di definire una vasca con una superficie lambita dalle fiamme esterna ricevitrice della fonte di calore, come sopra, che possa offrire elevata durata operativa. Altro scopo è quello di definire una vasca, come sopra, che abbia una conformazione interna idonea ad aumentare la velocità dei moti convettivi. Altro scopo è quello di definire una vasca, come sopra, che consenta moti convettivi a traiettoria ampia e tale da attuare temperature più costanti della massa liquida a contatto degli alimenti da cuocere. Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, illustrante una vasca per friggitrici e bollitori avente le caratteristiche sinteticamente espresse dalla rivendicazione 1. L'invenzione è illustrata a titolo puramente indicativo ma non limitativo, nelle allegate tavole di disegno in cui: In traditional kettles and fryers, the flames generated by special gas stoves are generally used as a heating medium: this notoriously involves a series of problems, such as the danger of bursting and the need for the fumes to be conveyed to the chimney. The object of the present invention is to define a tank for fryers and boilers which can be suitable for using other heating means, such as high frequency electromagnetic induction or heating with hot blown air. Another object is to define a tank for fryers and boilers which can have an external heat exchange surface which is particularly large. Another object is to define a tank with a surface lapped by the external flames receiving the heat source, as above, which can offer a long operating life. Another object is to define a tank, as above, which has an internal conformation suitable for increasing the speed of convective motions. Another object is to define a tank, as above, which allows convective motions with a wide trajectory and such as to implement more constant temperatures of the liquid mass in contact with the food to be cooked. These and other purposes will appear as achieved by reading the following detailed description, illustrating a tank for fryers and kettles having the characteristics briefly expressed in claim 1. The invention is illustrated purely by way of indication but not of limitation, in the attached drawing tables in which :
1) la fig. 1 mostra una sezione di una friggitrice o di un bollitore con gli ingombri espressi da un cestello di contenimento degli alimenti da cuocere; 1) fig. 1 shows a section of a fryer or a kettle with the overall dimensions expressed by a basket for containing the food to be cooked;
2) la fig. 2 mostra una vista dall’alto di una struttura con paratie laterali appoggiata all'interno di una vasca di contenimento del liquido di cottura. 2) fig. 2 shows a top view of a structure with side bulkheads resting inside a tank for containing the cooking liquid.
Con riferimento alla sopra citata fig. 1 , una friggitrice o bollitore 1 comprende una vasca 2 avente una superficie interna 2A ed una esterna 2B, per il contenimento di olio oppure di acqua 3 fino a dei livelli di minimo 4A e di massimo 4B. All’esterno di tale vasca, sulla sua superficie esterna, è saldata una molteplicità di corpi colonnari pieni 5 in numero e dimensioni sostanzialmente espressi dalle figg. 1 e 2. Tali corpi colonnari, insieme alla superficie esterna della vasca 2 sono illustrati come ipoteticamente investiti da tipiche fiamme 6 sprigionate da usuali fornelli a gas 7. Detti fornelli 7 hanno una struttura allungata e disposta inferiormente ai lati sinistro S e destro D della vasca 2. Poiché la friggitrice o il bollitore dispone di un camino ubicato in una zona posteriore P, le ipotetiche fiamme presenti nelle zone S e D tendono a confluire posteriormente. Per questa ragione la vasca 2 dispone di corpi colonnari 5A solo nella citata zona posteriore P, e non nella contrapposta zona anteriore. Poiché i corpi colonnari 5 sono saldati alla lamiera costitutiva della vasca 2, essi trasferiscono a questa il calore di fiamma da essi assorbito. Ciò poiché ovviamente la vasca 2, essendo piena di olio oppure di acqua alla temperatura di frittura oppure di ebollizione, si trova ad una temperatura molto inferiore a quella di fiamma. Tali corpi colonnari sono pertanto da considerare integrali alla vasca e, in tal modo, esprimono una superficie esterna di questa che è estremamente ampia. Ciò consente uno scambio termico estremamente facile che consente di trasferire, al liquido di cottura, grandi quantità di calore in tempi rapidissimi. La struttura massiccia e la saldatura ”a proiezione" di tali corpi colonnari 5 consente di offrire una grande resistenza ai tipici fenomeni fisico-chimici creati dalle fiamme, e consente pertanto una lunga durata della vasca 2 nonostante la sua maggiore capacità di assorbimento di calore. La notevole massa metallica di tali corpi colonnari si presta vantaggiosamente anche ad un riscaldamento per induzione elettrica. Poiché l’interno della vasca 2 è pieno del liquido di cottura, si ha che le pareti della vasca riscaldano le molecole di liquido a contatto di essa, le quali subiscono conseguentemente una riduzione del loro peso specifico. Ciò creerebbe il loro galleggiamento sulle molecole di liquido a temperatura inferiore e determinerebbe moti ascensionali caotici, determinanti una circolazione convettiva estesa a tutto il volume interno della vasca. Detta tipica circolazione convettiva è impedita, dalla vasca di cui all’invenzione, perché essa dispone di paratie laterali 8A, 8B che deviano dei moti ascensionali 9 (indicati da corte frecce nere) secondo l’obliquità delle citate paratie laterali. In intercapedini 10A, 10B esistenti tra superficie interna della vasca 2 e la prospiciente paratia si instaurano, pertanto, delle correnti ascensionali 1 1 A, 11 B, ordinate e riceventi le componenti verticali ascensionali di tutti i movimenti dei filetti fluidi obliqui. Dette correnti ascensionali 11 A , 11 B sono conseguentemente molto veloci. Ciò significa che, essendo la massa di liquido in riscaldamento senza soluzione di continuità, tutta la portata in transito nelle intercapedini 10A, 10B viene continuamente sostituita da un’uguale portata di liquido prelevato da zone della vasca a minore temperatura. Anche tale liquido “meno caldo" riceverà la citata grande quantità di calore trasmessa dal contatto con le pareti della vasca associate ai corpi colonnari e, pertanto, riceverà spinte che lo integreranno nelle citate correnti ascensionali 11 A, 11 B. Tali correnti attraverseranno conseguentemente un cestello traforato 12 (raffigurato mediante le sue sole linee di ingombro), cederanno una quantità del loro calore a corpi 13 da cuocere, e discenderanno verso il basso secondo versi circolatori 14. Tale discesa è ovviamente dovuta aH’aumento del peso specifico del liquido relativamente raffreddato. Si instaurano in tal modo due correnti circolatorie concomitanti (una a destra e l’altra a sinistra) che, con la loro elevata velocità, rendono notevole la quantità di calore ceduta ai corpi 13 da cuocere. Ne consegue la cottura di questi in tempi più rapidi. Da quanto sopra detto si può comprendere che, la citata circolazione è favorita da percorsi che riducono le resistenze idrodinamiche: ovvero, da una vasca 2 che dispone di forme tondeggianti del tipo di quelle illustrate. Le citate paratie laterali 8A, 8B, possono essere fissate alla vasca 2 in vari modi. Una modalità preferita è tuttavia quella di integrarle in una struttura amovibile appoggiata all’interno della vasca 2. Detta struttura amovibile è illustrata in una vista dall'alto nella fig. 2 ( dove non è illustrato il cestello 12). Detta struttura comprende due robusti tondini rettilinei 15A, 15B saldati a due tondini sagomati 16A, 16B. La sagomatura di tali tondini comprende delle pieghe giacenti in un proprio piano obliquo e finalizzate a definire, su ognuno di essi, tre punti di contatto con l'interno della vasca. Più particolarmente, essi dispongono di brevi pieghe delle loro estremità che consentono dei punti centrali di contatto di fondo 17A, 17B e dei punti laterali 18A, 18B, 19A, 19B. Tali tondini presentano dei punti di contatto geometrico con le due paratie laterali 8A e 8B, nei quali sono eseguite saldature secondo tecnica notoria; in particolare, va rilevata la ovvia necessità di fori o aperture per consentire la sporgenza delle estremità attuative dei punti di contatto 18A, 18B, 19A, 19B. Il bordo superiore delle paratie comprende una o più linguette 20A, 20B, 20C, 20D, ripiegate verso l’esterno per sfiorare le pareti verticali laterali della vasca. Tali linguette servono a guidare un’introduzione "centrata” del cestello 12 all’interno della vasca 2, fino a farlo appoggiare sopra i tondini trasversali 15A, 15B della struttura amovibile. Tali linguette servono inoltre per mantenere costante la distanza tra le paratie 8A e 8B e le pareti interne della vasca 2, allo scopo di garantire la presenza delle intercapedini 10A, 10B di transito dei moti convettivi 11A , 11B . With reference to the aforementioned fig. 1, a fryer or kettle 1 comprises a tank 2 having an internal surface 2A and an external surface 2B, for containing oil or water 3 up to levels of minimum 4A and maximum 4B. On the outside of this tank, on its external surface, a multiplicity of full columnar bodies 5 are welded in number and dimensions substantially expressed in figs. 1 and 2. These columnar bodies, together with the external surface of the tank 2 are illustrated as hypothetically hit by typical flames 6 emitted by usual gas stoves 7. Said stoves 7 have an elongated structure and arranged below the left S and right D sides of the tank 2. Since the fryer or kettle has a chimney located in a rear area P, the hypothetical flames present in areas S and D tend to flow backwards. For this reason the tank 2 has columnar bodies 5A only in the aforementioned rear area P, and not in the opposite front area. Since the columnar bodies 5 are welded to the sheet constituting the tank 2, they transfer the heat of flame absorbed by them to it. This is because obviously the tank 2, being full of oil or water at the frying or boiling temperature, is at a much lower temperature than the flame temperature. These columnar bodies are therefore to be considered integral with the tank and, in this way, they express an external surface of this which is extremely large. This allows for an extremely easy heat exchange that allows large quantities of heat to be transferred to the cooking liquid in a very short time. The massive structure and the "projection" welding of these columnar bodies 5 allows to offer a great resistance to the typical physico-chemical phenomena created by the flames, and therefore allows a long life of the tank 2 despite its greater heat absorption capacity. The considerable metal mass of these columnar bodies also lends itself advantageously to heating by electric induction. Since the inside of the tank 2 is full of the cooking liquid, the walls of the tank heat the liquid molecules in contact with it. which consequently undergo a reduction of their specific weight. This would create their buoyancy on the liquid molecules at a lower temperature and would cause chaotic upward motions, determining a convective circulation extended to the entire internal volume of the tank. This typical convective circulation is prevented by the tank according to the invention, because it has lateral bulkheads 8A, 8B which dev plane of the upward motions 9 (indicated by short black arrows) according to the obliquity of the aforementioned lateral bulkheads. In the cavities 10A, 10B existing between the internal surface of the tank 2 and the facing bulkhead, upward currents 11A, 11B are therefore established, ordered and receiving the vertical upward components of all the movements of the oblique fluid threads. Said updrafts 11 A, 11 B are consequently very fast. This means that, since the mass of liquid heating is seamless, all the flow rate in transit in the cavities 10A, 10B is continuously replaced by an equal flow rate of liquid taken from lower temperature areas of the tank. Even this "less hot" liquid will receive the aforementioned large amount of heat transmitted by contact with the walls of the tank associated with the columnar bodies and, therefore, will receive thrusts that will integrate it into the aforementioned updrafts 11 A, 11 B. These currents will consequently pass through a perforated basket 12 (shown by its overall lines only), will transfer a quantity of their heat to bodies 13 to be cooked, and will descend downwards according to circulatory directions 14. This descent is obviously due to the increase in the specific weight of the liquid relatively In this way, two concomitant circulatory currents are established (one on the right and the other on the left) which, with their high speed, make the quantity of heat transferred to the bodies 13 to be cooked considerable. faster times. From the above it can be understood that the aforementioned circulation is favored by paths that reduce hydrodynamic resistances: ro, from a tank 2 which has rounded shapes of the type illustrated. The aforementioned lateral bulkheads 8A, 8B can be fixed to the tank 2 in various ways. A preferred method, however, is to integrate them into a removable structure resting inside the tank 2. Said removable structure is shown in a top view in fig. 2 (where basket 12 is not shown). Said structure comprises two sturdy straight rods 15A, 15B welded to two shaped rods 16A, 16B. The shaping of these rods comprises folds lying in their own oblique plane and aimed at defining, on each of them, three points of contact with the inside of the tank. More particularly, they have short folds at their ends which allow for central bottom contact points 17A, 17B and side points 18A, 18B, 19A, 19B. These rods have points of geometric contact with the two lateral bulkheads 8A and 8B, in which welds are carried out according to the known technique; in particular, the obvious need for holes or openings to allow the protrusion of the actuating ends of the contact points 18A, 18B, 19A, 19B should be noted. The upper edge of the bulkheads includes one or more tabs 20A, 20B, 20C, 20D, folded outwards to touch the vertical side walls of the tank. These tabs are used to guide a "centered" introduction of the basket 12 into the tank 2, until it rests on the transversal rods 15A, 15B of the removable structure. These tabs also serve to keep the distance between the bulkheads 8A and 8B and the internal walls of the tank 2, in order to ensure the presence of the air spaces 10A, 10B for the transit of the convective motions 11A, 11B.