ITMI960346U1 - Dispositivo per cuocere carni e insaccati o simili - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

L'invenzione riguarda un dispositivo per cuocere carni e insaccati o simili, con almeno una camera di cottura chiudibile, atta ad accogliere i prodotti da cuocere, e con un dispositivo atto a portare vapore saturo nella camera di cottura e a far circolare una miscela vapore saturo/aria, creatasi con l'adduzione del vapore saturo, al fine di accostarla a superfici dei prodotti per la condensazione di vapore acqueo.

Si conoscono già dispositivi di questo tipo per cuocere carni e insaccati a pressione atmosferica, nei quali dispositivi vengono introdotti, in una camera di cottura chiudibile, uno o più carrelli di cottura su cui viene appeso o posato su griglie il prodotto da cuocere, e nei quali dispositivi la camera di cottura, chiusa dopo l'introduzione dei carrelli di cottura, viene alimentata con vapore saturo a pressione atmosferica. Il vapore saturo giunge a bassa velocità nella camera si si miscela con l’aria presente nella camera di cottura. La miscela vapore saturo/aria, che viene in tal modo a formarsi, viene posta in circolazione, per cui essa viene a contatto con le superfici del prodotto la cui temperatura è al disotto del punto di rugiada della miscela vapore saturo/aria. Si ha così una condensazione di vapore acqueo, per cui il prodotto, a causa del calore di condensazione liberatosi, si riscalda fino ad una temperatura necessaria per la cottura e al tempo stesso, in seguito alla caduta della pressione del vapore fra la superficie e l'interno del prodotto, viene protetto contro un essiccamento. Nella camera di cottura la temperatura viene portata al valore desiderato di circa 80" C, con un'umidità relativa dell'aria di circa il 98%, mediante un termometro collocato nella camera di cottura, e la temperatura da esso segnata costituisce la base per la regolazione della portata di vapore addotta.

Nel dispositivo convenzionale, la circolazione della miscela vapore saturo/aria avviene con l'ausilio di un ventilatore disposto nella parte superiore della camera di cottura. Nell'adduzione di vapore con ridotta velocità di ammissione, ciò significa, però, che il vapore saturo in primo luogo si miscela intimamente con l'aria della camera di cottura ,per cui si può avere in zone parziali della camera di cottura una distribuzione non omogenea della temperatura con conseguente possibilità di riscaldamento non uniforme del prodotto. Inoltre, l'applicazione di un ventilatore all'interno della camera di cottura o simili è considerato svantaggioso a causa, fra l'altro, dei costi addizionali e della necessità di un dispositivo di controllo.

Partendo da tali considerazioni, l'invenzione è basata sull'obiettivo di realizzare un dispositivo del tipo citato all'inizio che consenta un'uniforme miscelazione di vapore saturo e aria e una distribuzione omogenea della temperatura nella camera di cottura e che quindi garantisca un'uniforme trasmissione di calore dalla miscela al prodotto.

Detto scopo viene ottenuto con la combinazione di peculiarità indicate nella rivendicazione 1.

Il dispositivo suggerito dalla invenzione si segnala per il fatto che l'apparecchiatura per l'adduzione di vapore saturo comprende una pluralità di ugell di accelerazione atti ad iniettare il vapore saturo ad elevata velocità nella camera di cottura. Il termine "elevata velocità" si riferisce alla velocità di flusso in corrispondenza di una bocca di uscita degli ugelli di accelerazione e comprende velocità alle quali l'impulso del vapore saturo è sufficiente a far circolare l'aria nella camera di cottura senza un ventilatore aggiuntivo o simili. In generale, ciò avverrà solo a velocità di uscita corrispondenti ad un multiplo della velocità di flusso, alle quali velocità il vapore saturo, con dispositivi del genere citato, viene guidato attraverso il sistema tubiere che serve all'adduzione di vapore saturo. Secondo una preferita forma aggiuntiva di realizzazione dell'invenzione, sulle bocche degli ugelli sono previste velocità di uscita superiori a 50 m/s e preferibilmente comprese fra 100 e 200 m/s, mentre nel sistema tubiere dei dispositivi menzionati all'inizio, le velocità di flusso sono solitamente inferiori a 20 m/s. Grazie all'elevata velocità di uscita del vapore saturo, una parte dell'aria della camera di cottura viene trascinata e si ha una forte turbolenza che già a breve distanza, a valle della bocca di uscita dell'ugello di accelerazione, determina nella camera di cottura un'intensa turbolenza e miscelazione del vapore saturo con l’aria. Inoltre, a valle della bocca di uscita dell'ugello di accelerazione, si verifica una depressione che determina un deflusso di aria, o di miscela raffreddata di vapore saturo/aria, dalla camera di cottura e quindi la circolazione della miscela di vapore saturo e aria nella camera di cottura.

Con un'opportuna disposizione e con un opportuno orientamento degli ugelli di accelerazione si può, inoltre, ottenere che la miscela vapore saturo/aria circoli nella camera di cottura nel modo desiderato così che tutto il prodotto venga investito da miscela di vapore saturo/aria e nell’intera camera di cottura si instauri una condizione di uniforme distribuzione della temperatura.

Per utilizzare, oltre all'impulso del vapore saturo in uscita dagli ugelli di accelerazione, anche la spinta termica verso l'alto della miscela vapore saturo/aria nella camera di cottura al fine di produrre o mantenere la circolazione, un’ulteriore preferita forma di realizzazione dell'invenzione prevede che il vapore saturo venga iniettato dall’alto nella camera di cottura, per cui si forma una circolazione verticale della miscela vapore saturo/aria comprendente, al disotto degli ugelli di accelerazione, un flusso verso il basso e, fra gli ugelli di accelerazione, un flusso verso l'alto. Preferibilmente, gli ugelli di accelerazione sono disposti nella parte superiore della camera di cottura in modo che il vapore saturo, dopo essere uscito dagli ugelli di accelerazione assieme all'aria di trascinamento, in primo luogo corra verso il basso, su opposte pareti laterali della camera di cottura in direzione del fondo della camera di cottura, e poi verso l'alto, al centro della camera di cottura, sfiorando a giro il prodotto collocato sul carrello (o carrelli) di cottura. Con questo accorgimento si ottiene che, in corrispondenza del prodotto, la circolazione della miscela vapore saturo/aria si arresta, a causa della spinta ascensionale termica, anche con una breve interruzione dell'adduzione di vapore saturo, per cui sulla superficie del prodotto non si può formare alcuno strato d'aria ferma che impedisca la trasmissione di calore.

Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, si può evitare un riscaldamento eccessivo del prodotto situato in prossimità degli ugelli di accelerazione facendo deviare il getto di vapore saturo in allontanamento dal prodotto e indirizzandolo dall'alto, di preferenza obliquamente, verso una parete laterale della camera di cottura vicina all'ugello di accelerazione, con il che si ha inoltre, a causa dell'impatto, un'ulteriore turbolenza. La deviazione del getto di vapore saturo è opportunamente dovuta al fatto che gli ugelli di accelerazione rivolti in basso sono inclinati, con angolo rispetto alla verticale, in allontanamento dal prodotto e in direzione della parete laterale vicina.

Per compensare, in particolare, eventuali differenze relativamente grandi nella lunghezza della camera di cottura a più carrelli al caricamento dei carelli e per compensare le diverse resistenze al flusso da ciò derivanti assicurando un'uniformità di temperatura in tutta la camera, un'ulteriore preferita forma di realizzazione dell'invenzione prevede che alla circolazione verticale nella camera di cottura si sovrapponga una circolazione ad andamento orizzontale, sostanzialmente parallela alle pareti laterali, nella direzione periferica della camera di cottura. Ciò si ottiene opportunamente disponendo almeno una parte degli ugelli di accelerazione rivolti in basso in una zona che costeggia e circonda le pareti laterali della camera di cottura e inclinando tali ugelli di accelerazione nella medesima direzione periferica a formare un angolo rispetto alla verticale.

Secondo un'ulteriore vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, l'adduzione di vapore avviene in base alla temperatura esistente nella camera di cottura, e ad una fase di riscaldamento con iniezione continua di vapore saturo segue preferenzialmente una fase di mantenimento temperatura con iniezione intermittente di vapore saturo, per cui l'adduzione di vapore saturo può essere ridotta quando nella camera di cottura viene raggiunto un valore termico prefissato senza diminuire la velocità di uscita del vapore saturo e compromettere, così, la circolazione della miscela vapore saturo/aria. Fra la fase riscaldamento e la fase mantenimento del calore è opportunamente prevista una fase di transizione nella quale, quando il calore si avvicina al valore di riferimento predeterminato, si passa a iniezioni singole consecutive e la loro durata viene ridotta passo a passo. Per impedire un'interruzione della circolazione nella camera di cottura in caso di erogazione intermittente di vapore saturo durante la fase di mantenimento calore, ed eventualmente durante la fase di transizione, il vapore saturo - conformemente ad un'ulteriore preferita forma di realizzazione dell'invenzione -viene iniett ato nella camera solo con brevi interruzioni dì pochi secondi per volta.

Per governare l'adduzione di vapore saturo si impiega preferenzialmente un regolatore PID e la parte P può essere impostata sul congegno di manovra in modo tale che si abbiano soltanto le dette brevi interruzioni nell'adduzione di vapore saturo, per cui la circolazione nella camera di cottura non rallenta mai fino ad un'interruzione del flusso.

In appresso, l’invenzione viene illustrata dettagliatamente sulla scorta di un esempio di realizzazione rappresentato in modo schematico nei disegni, nei quali:

la fig. 1 è una vista prospettica di una camera di cottura a più carrelli in cui sono caricati tre carrelli di cottura;

la fig. 2 è una sezione trasversale eseguita attraverso la camera di cottura lungo la linea 2-2 della fig. 1;

la fig. 3 è una sezione orizzontale eseguita attraverso la camera di cottura lungo la linea 3-3 della fig. 2;

la fig. 4 rappresenta una sezione longitudinale eseguita averso la camera di cottura lungo la linea 4-4 a fig. 3;

la fig. 5a è una vista laterale di un condotto di alimentazione a vapore collegato a vari ugelli di accelerazione.

la fig. 5b è una sezione longitudinale eseguita attraverso un ugello di accelerazione; e

la fig. 6 è un grafico che illustra l'andamento della temperatura nella camera di cottura e nell'interno del prodotto durante una cottura come pure il modo in cui il vapore viene erogato durante singole fasi della cottura.

La camera di cottura 2 rappresentata nei disegni fa parte di un dispositivo o complesso per la cottura di carni e insaccati o simili, il quale, oltre alla camera di cottura 2, comprende essenzialmente: un generatore di vapore saturo; un dispositivo per portar^ vapore saturo dal generatore di vapore saturo alla camera di cottura 2; un dispositivo di regolazione per l'adduzione di vapore saturo; e un dispositivo, collegato alla camera di cottura 2 con due sifoni di fondo 4, per lo smaltimento dell' acqua di condensa che si forma in fase di cottura nella camera di cottura 2.

La camera di cottura 2 è costituita essenzialmente da una cassone di contenimento termoisolato 6 avente forma di parallelepipedo, con una porta chiudibile attraverso la quale la camera di cottura 2 può essere caricata con carrelli di cottura 10 su cui sono caricati i prodotti destinati alla cottura (non raffigurati). Le dimensioni interne della camera di cottura 2 sono adeguate alle dimensioni esterne dei carrelli di cottura 10 in maniera tale che fra le pareti laterali 12, 14 della camera di cottura 2 e le delimitazioni laterali dei carrelli di cottura 10, come pure fra limitrofi carrelli di cottura 10, rimanga libero uno stretto interspazio 16. Il volume complessivo della camera di cottura 2 è di circa 6,6 m con una base di circa 3,3 m e un'altezza di circa 2 m.

Per cuocere il prodotto immesso nella camera di cottura 2, si può portare vapore saturo dal generatore di vapore saturo alla camera di cottura 2 mantenuta a pressione atmosferica. Per l'erogazione di vapore, la camera di cottura 2 è dotata di due file di ugelli di accelerazione, ognuna costituita da quattro ugelli 20, i quali sono disposti, affiancati e paralleli alle pareti laterali longitudinali 12, in uno spazio superiore 18 della camera di cottura 2 e sono collegati al generatore di vapore saturo tramite un condotto comune di diramazione per l'adduzione di vapore, il quale condotto è dotato di una valvola di intercettazione. Gli ugelli di accelerazione 20 presentano una sezione interna rastremata in direzione della loro bocca di uscita 28, per cui il vapore saturo che dal condotto di erogazione vapore 26 entra in un ugello di accelerazione 20 viene accelerato nell'ugello 20. Con una sovrappressione, lato entrata, di circa 9,5 bar, con una velocità di flusso di 12,5 m/s nella condotta di erogazione vapore 26 e con determinate condizioni della sezione (fig. 5b), il vapore saturo in uscita dall'ugello di accelerazione 20 viene iniettato nella camera di cottura 2 ad una velocità che può arrivare a 200 m/s, per cui nella camera di cottura 2 si formano forti turbolenze che danno luogo ad un'intensa vorticosità e miscelazione con l'aria della camera di cottura 2. Nella stessa camera di cottura 2 si tende a raggiungere velocità di flusso di circa 1 m/s, le quali, con le predette dimensioni della camera di cottura 2, si possono senz'altro ottenere mediante un'iniezione di vapore saturo effettuata nelle predette condizioni.

Gli ugelli di accelerazione 20 sono disposti in modo che le loro bocche di uscita 28, situate sull'estremità superiore dell'interspazio 16, vengano a trovarsi fra oareti laterali longitudinali 12 della camera di cottura 2 e i carrelli di cottura 10, per cui il gett o di vapore saturo in uscita viene rivolto in basso verso l’interno dell’interspazio 16. In tal modo si ottiene il risultato che il vapore saturo trascina aria dalla camera immettendola nell'interspazio 16, nel quale ha luogo un'intensa vorticosità. La miscela di vapore saturo e aria, che nell'interspazio 16 scorre verso il basso, giunge - tramite spazi liberi situati fra i prodotti e sotto il fondo dei carrelli di cottura 10 - al centro della camera di cottura 2 dove, a causa della spinta ascensionale termica, passa fra i prodotti e sale verso l'alto. Essa si raffredda allora sulle più fredde pareti del prodotto e così una parte del vapore acqueo si condensa e non precipita mai sul prodotto. In tali condizioni, il calore di condensazione si trasferisce sul prodotto riscaldandolo. Contemporaneamente, l’acqua di condensa formatasi sulla superficie del prodotto impedisce l’essiccamento del prodotto (o prodotti) .

Con il trascinamento di aria, nella fase di iniezione di vapore saturo si produce, a valle della bocca di uscita 28 dell'ugello di accelerazione 20, una depressione a causa della quale la miscela raffreddata, che è pervenuta nello spazio superiore 18 passando fra i prodotti e che è carica di poca umidità, viene riaspirata in direzione degli ugelli di accelerazione 20, per cui in complesso viene ad aversi, nella camera dì cottura 2, una circolazione della miscela vapore saturo/aria (rappresentata per mezzo di frecce PI nelle figg. 1 e 2).

Gli ugelli di accelerazione 20 sono rivolti, con la loro bocca di uscita 28, obliquamente verso il basso con orientamento sia verso la limitrofa parete laterale longitudinale 12 sia anche verso una delle pareti frontali 14. In altri termini, le proiezioni degli ugelli di accelerazione racchiudono, in un piano verticale perpendicolare alle pareti laterali longitudinali 12 e in un piano verticale perpendicolare alle pareti frontali 14, un angolo formato con la verticale, il quale angolo è opportunamente compreso, nell'esempio di esecuzione rapresentato, fra 5 e 10" ed è, preferenzialmente, di 7°. Gli ugelli di accelerazione 20 di una fila sono inclinati ognuno in direzione della medesima parete frontale 14, mentre gli ugelli di accelerazione 20 dell'altra fila di ugelli sono rivolti verso l’opposta parete frontale 14. Mentre, con l'inclinazione degli ugelli di accelerazione 20 verso la rispettiva parete longitudinale limitrofa 12, viene impedito che il getto di vapore saturo colpisca direttamente il prodotto in cottura e surriscaldi quest'ultimo danneggiandolo, il getto di vapore saturo viene deviato - grazie all'inclinazione degli ugelli di accelerazione 20 delle due file di ugelli - in senso opposto, in una direzione periferica orizzontale della camera di cottura 2, per cui alla circolazione verticale viene a sovrapporsi, nella camera di cottura 2, una circolazione orizzontale rappresentata nelle figg. 1 e 3 mediante le frecce P2. Grazie all'impatto obliquo del getto di vapore saturo sulla vicina parete longitudinale 12, tale getto viene, inoltre, aggiuntivamente sottoposto a movimento vorticoso.

L'acqua di condensa sgocciolante dal prodotto e dai carrelli di cottura 10 scorre tramite il fondo lievemente inclinato della camera di cottura 2 immettendosi nei due sifoni di fondo 4 (fig. 4) e, dopo averli attraversati, viene captata in un recipiente di raccolta e smaltita come prescritto dalle norme previste al riguardo.

La regolazione dell'immissione di vapore saturo nella camera di cottura 2 avviene in base alla temperatura presente nella camera di cottura 2. Questa viene opportunamente misurata nello spazio superiore 18 con una sonda termometrica (non rappresentata). Il segnale di uscita della sonda termometrica viene applicato ad un regolatore PID (non rappresentato) il quale, a seconda della temperatura misurata, apre o chiude la valvola di intercettazione montata nel condotto di erogazione vapore saturo 26. La fine della cottura viene determinata mediante misurazione della temperatura nel cuore del prodotto, ad es. con l'ausilio di una sonda termometrica formata come sonda di penetrazione, la quale viene affondata nel prodotto in un punto prescelto situato al centro del carrello e, un certo tempo dopo che la temperatura ha raggiunto nel cuore del prodotto un valore nominale prefissato di circa 65°, provoca un disinserimento dell'erogazione di vapore saturo tramite il regolatore. La fig. 6 mostra la curva (in funzione del tempo) della temperatura esistente nella camera di cottura e della temperatura del cuore del prodotto come pure lo stato di apertura e chiusura della valvola di intercettazione ovvero dell'erogazione di vapore saturo.

Durante una fase di riscaldamento, all'inizio della cottura, la valvola di intercettazione rimane continuamente aperta finché l'aria nella camera di cottura non si sarà riscaldata portandosi grazie ad un'erogazione continua di vapore saturo a 107 gradi C (prima della distensione negli ugelli di accelerazione) - da una temperatura di uscita o temperatura ambiente ad una temperatura di 70’ C. Per evitare che la camera di cottura 2 si riscaldi fino ad una temperatura superiore al desiderato valore nominale previsto per la camera di cottura in circa 80°C, alla fase di riscaldamento ( che dura circa 40 minuti) segue una fase di transizione di circa 30 minuti in cui il vapore saturo, mediante apertura e chiusura alternativa dell'alimentazione di vapore, viene erogato in modo intermittente e in questa fase gli intervalli di tempo in cui ha luogo un'alimentazione di vapore vengono abbreviati passo a passo e portati ad una durata di circa 2 - 3 secondi. Nella fase di mantenimento calore, che fa seguito alla fase di transizione sino alla fine della cottura, avviene l'apertura e chiusura dell'adduzione di vapore con cadenza approssimativamente periodica e in tale operazione si ha un' apertura per circa 2 - 3 secondi e poi una chiusura per circa 5 - 7 secondi. Durante la fase di mantenimento temperatura, la temperatura nella camera di cottura 2 viene mantenuta costante mediante regolazione dell'erogazione di vapore finché la cottura, dopo raggiungimento della prefissata temperatura nel cuore del prodotto, non verrà interrotta.

Mediante l'erogazione intermittente di vapore saturo durante la fase di mantenimento calore, viene garantito che nella camera di cottura venga immessa, mediante iniezione di vapore saturo, soltanto la portata di calore necessaria a mantenere la temperatura della camera. Poiché, inoltre, quando la valvola di intercettazione è aperta viene sempre immessa nella camera di cottura 2 una costante portata di vapore saturo per ogni unità di tempo, non varia la velocità di uscita del vapore saturo sull' ugello di accelerazione, per cui durante i cicli di iniezione di vapore saturo la turbolenza del vapore saturo con l'aria della camera e la circolazione della miscela vapore saturo/aria non vengono compromesse.

Tuttavia, quando la valvola di intercettazione è chiusa, si ha un calo della circolazione nella camera di cottura 2, per cui la velocità del flusso viene fortemente rallentata. Per impedire un'interruzione della circolazione, l'adduzione di vapore non dev'essere interrotta per più di circa 10 secondi, il che si può ottenere mediante un'opportuna regolazione della parte P sul congegno di manovra del regolatore PID.

Claims (13)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo per cuocere carni e insaccati o simili, con almeno una camera di cottura chiudibile per accogliere il prodotto da cuocere come pure con un dispositivo per l’immissione di vapore saturo nella camera di cottura e per la circolazione di una miscela vapore saturo/aria, che si forma nella camera di cottura nella fase di adduzione del vapore, per accostare tale miscela a superfici del prodotto per la condensazione di vapore, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di adduzione di vapore saturo comprende una pluralità di ugelli di accelerazione (20) per iniettare nella camera di cottura vapore saturo ad elevata velocità, i quali ugelli di accelerazione (20) sono orientati in allontanamento dai prodotti e in direzione di una parete laterale (12) e/o verso una direzione periferica della camera di cottura (2).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una parte degli ugelli di accelerazione (20) sono disposti nella parte superiore della camera di cottura (2) e sono sostanzialmente rivolti in basso.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che almeno una parte degli ugelli di accelerazione (20) sono disposti affiancati in una fila.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che almeno una parte degli ugelli di accelerazione (20) sono sistemati in vicinanza di pareti laterali (12) della camera di cottura (2).
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che almeno una parte degli ugelli di accelerazione (20) è rivolta in giù verso un interspazio (16) compreso fra una parete laterale (12) della camera di cottura (2) e almeno un carrello di cottura (10) introdotto nella camera di cottura (2).
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che almeno una parte degli ugelli di accelerazione (20) è inclinata obliquamente verso il basso con angolo rispetto alla verticale.
7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che due file di ugelli di accelerazione (20) sono sistemate su opposti lati della camera di cottura (2) e inclinate in direzioni opposte.
8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato da almeno un condotto di adduzione vapore, il quale collega collettivmente vari ugelli di accelerazione (20) ad un generatore di vapore saturo.
9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato da almeno una sonda termometrica disposta nella camera di cottura (2) e da un regolatore atto a governare l'adduzione di vapore saturo agli ugelli di accelerazione (20) e alimentato dalla sonda termometrica con valori di misura della temperatura.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il regolatore è un regolatore PID.
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 oppure 10, caratterizzato dal fatto che il vapore saturo per il riscaldamento della camera di cottura (2) è iniettabile in continuo nella camera di cottura (2).
12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, caratterizzato dal fatto che il vapore saturo è iniettabile a intermittenza nella camera di cottura (2) allorché la temperatura si avvicina ad un prefissato valore nominale o dopo che un tale prefissato valore della temperatura è stato raggiunto.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che il vapore saturo è iniettabile nella camera di cottura con brevi interruzioni inferiori ad almeno 10 secondi.