ITTO20070810A1 - Sistema di controllo e di regolazione della cottura allo spiedo di alimenti. - Google Patents
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Description
Descrizione dell'Invenzione Industriale avente per titolo :
"SISTEMA DI CONTROLLO E DI REGOLAZIONE DELLA COTTURA ALLO SPIEDO DI ALIMENTI"
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di controllo e regolazione dei principali parametri di cottura allo spiedo di alimenti. In particolare viene descritto un sistema di regolazione della temperatura e o umidità durante la cottura allo spiedo di un grosso pezzo di carne o di pesce.
La tecnica nota è riconducibile a: "Bakers<1>ovens characterised by thè means for regulating thè temperature" (IPC: A21B 1/40).
I forni per la cottura degli alimenti comprendono una camera di cottura munita di sorgenti radianti del calore necessario a riscaldare l'alimento. Il calore emesso dagli elementi radianti riscalda l'alimento per irraggiamento diretto e per convezione grazie al surriscaldamento dell'aria circostante contenuta nell'intercapedine formatosi tra l'alimento e le pareti della camera di cottura del forno.
Il riscaldamento per convezione gioca un ruolo fondamentale nel raggiungimento dell'uniformità della cottura del volume dell'alimento. Sono infatti noti i sistemi di ventilazione dell'aria atti a creare un flusso di aria surriscaldata che investe l'alimento, questo ultimo situato in una posizione fissa ed eventualmente sostenuto da un vassoio posto all'interno della camera di cottura. I sistemi di ventilazione sono per lo più usati nella cottura dei prodotti di panificazione, questi ultimi essendo caratterizzati da diversi pezzi di piccole dimensioni posizionati su un unico vassoio o su diversi vassoi impilati verticalmente. Variando la potenza di ventilazione è possibile regolare l'entità del flusso di aria surriscaldata investente la superficie dell'alimento, uniformando in tal modo la temperatura raggiunta da tutti gli alimenti contenuti nella camera di cottura.
Un sistema efficace, al fine di ottenere l'uniformità di cottura, e alternativo al sistema con ventilazione forzata sopra descritto, considera l'alimento da cuocere applicato ad uno spiedo rotante rispetto ad un asse fisso, per lo più orizzontale, senza escludere comunque quello verticale, usato nella cottura del kebab.
La cottura allo spiedo rotante assicura la distribuzione radiale uniforme, rispetto all'asse di rotazione, di grandezze fisiche come: la temperatura e l'umidità. Questa ultima, nel caso in cui l'alimento è carne, diventa espressione del flusso di grasso il quale cade verso il basso raccogliendosi sul fondo del forno; in questo caso la rotazione dello spiedo assicura un flusso di grasso in senso radiale verso la periferia del pezzo di carne contribuendo, insieme alla temperatura, a uniformare la cottura. Va detto infatti che lo spiedo fisso crea un flusso verticale di grasso verso il basso il quale non favorisce l'uniformità della cottura del pezzo di carne, soprattutto se di grosse dimensioni.
Un problema presente nella cottura allo spiedo di un alimento, nella fattispecie di un pezzo di carne di dimensioni elevate, è dato dalla necessità di controllare la temperatura nel corso della cottura .
Un risultato, in questo senso, considerato ideale è rappresentato da un forno allo spiedo contenente un grosso pezzo di carne rotante per mezzo di uno spiedo orizzontale o verticale, la legge di movimento dello spiedo essendo tale da:
- stabilizzare lo spiedo in una certa posizione angolare nel momento in cui viene registrato un aumento di temperatura nella porzione di volume della carne più freddo;
- riprendere a ruotare nel momento in cui viene registrata una stabilizzazione della temperatura nella porzione di volume della carne più freddo;
oppure :
- stabilizzare lo spiedo in una certa posizione angolare nel momento in cui viene registrato un calo di umidità, ossia una colata di grasso, nella porzione di volume della carne più umido;
- riprendere a ruotare nel momento in cui viene registrata una stabilizzazione del calo di umidità .
Scopo principale del trovato oggetto della presente invenzione è istituire un metodo automatico di ottimizzazione della cottura allo spiedo di un alimento, basato sul controllo automatico dei parametri significativi di cottura. Questo scopo viene raggiunto mediante un sistema e un metodo secondo le rivendicazioni indipendenti .
In particolare, il sistema è dotato di:
- uno spiedo rotante collegato ad un motore di trascinamento a velocità regolabile;
- sensori di misura delle grandezze fisiche caratteristiche: ad esempio la temperatura e 1'umidità;
- un processore per il controllo del movimento del motore secondo precise leggi di movimento;
- un sensore di posizione dell'albero rotante dello spiedo.
Il trovato viene descritto nei dettagli facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 è una vista frontale di alcuni particolari di un forno allo spiedo a cui viene applicato il metodo di regolazione delle grandezze fisiche rilevanti;
- la figura 2 è una vista in assonometria dei particolari di figura 1;
- la figura 3 è una vista laterale dei particolari di figura 1; e
- la figura 4 è un grafico per la determinazione del punto di fermo del motore di trascinamento dello spiedo.
Un apparato di cottura allo spiedo 1 comprende uno spazio di cottura 2, aperto o delimitato da pareti esterne coibentate o di vetro (non raffigurate) ed una camera di motorizzazione 3 delimitata da pareti esterne coibentate (non raffigurate) . Le due camere di cottura 2 e di motorizzazione 3 sono separate da una parete coibentata 14 la quale isola termicamente le parti elettriche (motore, quadro elettrico, console di comando, encoder, trasmettitore mobile e ricevitore fisso) e meccaniche (trasmissione a ruote dentate o a cinghia) situate nella camera di motorizzazione 3. Un motore 5 è collocato nella camera di motorizzazione 3.
Un pezzo di carne 7 da sottoporre a cottura contiene all'interno del proprio volume almeno due sonde termiche 8 disposte sfasate fra di loro di mezzo angolo giro e ad una profondità prossima all'asse di rotazione 6 dello spiedo 4. Lo spiedo 4 viene posto in rotazione mediante una trasmissione meccanica di tecnica nota e collegata al motore 5.
Ciascuna sonda 8 infilata all'interno del volume di carne 7 è collegata via cavo ad una scheda di conversione e trasmissione dati 10 solidale all'asse di rotazione 4-6. Detta scheda di conversione e trasmissione dati 10 viene alimentata elettricamente da una batteria ricaricabile il o mediante contatto strisciante comprendente una spazzola e nastro (non raffigurati).
Un ricevitore 12, fungente anche da riconvertitore in analogico dei dati rilevati, è solidale alla scheda di controllo 13 applicata nel quadro elettrico; detto ricevitore 12 riceve il segnale radio emesso dal sistema di conversione e trasmissione dati 10 solidale all'asse rotante 6 dello spiedo 4.
Il metodo di controllo della cottura del pezzo di carne 7 allo spiedo consiste nell'esecuzione delle seguenti fasi:
- rilievo della temperatura della sonda IDI, ID2....e IDn, dove n è il numero delle sonde inserite nel pezzo di carne, durante la rotazione dello spiedo 4; vale a dire: rilievo di T(IDi, ti), T (IDi, t2), . T(IDi, tn) in cui ti, t2...tn sono gli istanti di tempo di rilievo della temperatura durante la rotazione dello spiedo;
- mediante processore collegato alla scheda di controllo 13, viene selezionata la sonda ID il cui valore assoluto di temperatura sopra rilevato è minimo tra tutte le sonde disponibili; vale a dire: VALORE MINIMO [T(IDi, tl), T(IDi, t2), ... T(IDi, tn)];
- agendo quindi sulla sonda ID con VALORE MINIMO della temperatura, viene registrato il gradiente di temperatura rispetto al valore precedente; vale a dire: DT2-1 = T(IDi, t2) -T (IDi, tl);
- mediante processore viene svolta la seguente operazione di IF logico: Se DT2-1 < DTsoglia, dove DTsoglia è un valore fissato di variazione di temperatura, allora il motore 5 continua a trascinare in rotazione lo spiedo 4;
- se: DT2-1 > DTsoglia, allora il motore 5 si ferma consentendo il riscaldamento della porzione del pezzo di carne in cui la temperatura è minima e il gradiente termico DT è massimo.
È possibile impostare un certo intervallo di tempo in cui il motore rimane fisso nella posizione in cui il DT è massimo. Oltre questo tempo il motore ricomincia a trascinare lo spiedo riprendendo la procedura di acquisizione dei dati di temperatura.
Il medesimo ciclo vale nel caso in cui le sonde sono igroscopiche per la misura dell'umidità.
Ciascuna sonda 8 rientra in un insieme rilevatore composto sostanzialmente da tre organi principali :
- sonda di rilevamento della grandezza significativa 8;
- sistema di conversione e trasmissione del valore rilevato 9-10-11;
- ricevitore e riconvertitore in analogico dei valori rilevati 12.
Dal punto di vista costruttivo, il sistema di controllo delle grandezze fisiche della cottura allo spiedo si basa sull'uso di sonde 8 fisicamente collegate al trasmettitore 9-10-11 sulla parte mobile dello spiedo 4-6. In questo modo è possibile rilevare la grandezza significativa (temperatura, umidità) durante la cottura e soprattutto durante la rotazione.
Il principio di funzionamento è il seguente: - ciascuna sonda (termocoppia, igrometro) 8 rileva la grandezza significativa (temperatura, umidità) al cuore dell'alimento 7 o ad altra quota rispetto all'asse di rotazione 6;
- il valore misurato viene convertito dal valore analogico a un formato digitale mediante l'assieme trasmettitore 9-10-11 sulla parte mobile dello spiedo 4-6;
- dopo la conversione il sistema di trasmissione ha il compito di incapsulare i dati in una stringa per poi trasmetterli. Tali dati devono essere identificati con un numero di identificazione ID sonda e un numero di identificazione ID trasmettitore;
- il ricevitore 12 svolge la funzione di ricevere e smistare i vari dati in base al numero di identificativo ID sonda, prendendo ovviamente in considerazione solamente i dati correlati al numero identificativo trasmettitore;
- in uscita del ricevitore 12, si hanno un numero di uscite analogiche pari al numero di sonde del trasmettitore 9-10-11. Le uscite potranno essere espresse in:
- un formato digitale trasmissibile mediante una porta seriale o wireless;
un formato analogico 4/20 mA oppure 0/10 V;
- un formato PWM trasmissibile mediante onda quadra con gestione-regolazione del rapporto ON/OFF .
Il sistema di trasmissione 12 può essere alimentato da una batteria ricaricabile 11 o da una connessione a spazzole e nastro, entrambe installate sull'albero di rotazione 6 dello spiedo 4 (non raffigurata).
Per un problema di temperature di esercizio, il sistema trasmettitore 9-10-11 viene montato nel vano motore 3. I fili delle sonde passano all'interno dell'albero di rotazione dello spiedo 4-6. Una forma preferenziale dello spiedo 4-6 prevede un certo numero di barre longitudinali (non raffigurate) , disposte in modo da racchiudere o ingabbiare la derrata di carne senza bisogno di trapassarla con uno spiedo a barra centrale.
Il ricevitore 12 può venire installato all'interno del quadro elettrico 13 a tenuta stagna senza bisogno di avere delle connessioni all'esterno. Un eventuale encoder (non raffigurato) solidale allo spiedo, permette la misura dell'angolo di rotazione dello spiedo. Una eventuale sonda termica solidale allo spiedo e quindi con esso rotante, acquisisce la mappa termica della temperatura esterna dell'ambiente di cottura, correlando il valore misurato con la posizione angolare rilevata dall'encoder.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo e di regolazione della cottura allo spiedo (4-6) di alimenti (7), del tipo comprendente sonde termiche e/o igrometriche (8) collegate ad un sistema di conversione e trasmissione dati (9-10-11), e del tipo comprendente un ricevitore e riconvertitore (12), caratterizzato dal fatto che dette sonde (8) sono solidali allo spiedo (4-6) e inserite all'interno dell'alimento (7), essendo atte a rilevare il valore della grandezza termica o igrometrica all'interno dell'alimento (7).
- 2. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto trasmettitore (9-10-11) è fisicamente collegato alla sonda (8), essendo solidale allo spiedo (4-6).
- 3. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto trasmettitore (9-10-11) è fisicamente collegato sia alla sonda (8) sia al ricevitore e riconvertitore (12), detto trasmettitore (9-10-11) e detto ricevitore e riconvertitore (12) essendo entrambi solidali allo spiedo (4-6).
- 4. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i componenti elettrici solidali allo spiedo (4-6) sono collegati ai componenti elettrici installati nel quadro elettrico per mezzo di contatti striscianti.
- 5. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i componenti elettrici solidali allo spiedo (4-6) sono collegati ai componenti elettrici installati nel quadro elettrico per mezzo di onde radio.
- 6. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il valore della grandezza misurato dalla sonda (8) viene convertito in un formato digitale mediante l'assieme trasmettitore (9—10— 11)·
- 7. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il ricevitore e riconvertitore (12) riceve e smista i dati in base ad un numero di identificativo ID sonda, prendendo in considerazione solamente i dati correlati al numero identificativo trasmettitore.
- 8. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'assieme trasmettitore (9-10-11) è alimentato da una batteria ricaricabile (11).
- 9. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che lo spiedo (4-6) è formato da una gabbia di barre longitudinali atta a contenere il pezzo di alimento da cuocere.
- 10. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il ricevitore (12) è installato all'interno del quadro elettrico (13) a tenuta stagna senza bisogno di avere delle connessioni all'esterno.
- 11. Sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere: un encoder per la misura della posizione angolare dello spiedo; una sonda termica solidale allo spiedo capace di rilevare la temperatura dell'aria.
- 12. Metodo di controllo della cottura di un pezzo di carne (7) allo spiedo, mediante il sistema di controllo e di regolazione della cottura secondo la rivendicazione 1, comprendente le seguente fasi: rilievo della temperatura della sonda IDI, ID2....e IDn, dove n è il numero delle sonde inserite nel pezzo di carne, durante la rotazione dello spiedo (4) negli istanti di tempo tl, t2....tn; mediante processore collegato ad una scheda di controllo (13), selezione della sonda ID il cui valore assoluto di temperatura sopra rilevato è minimo tra tutte le sonde disponibili, cioè: VALORE MINIMO [T(IDi, tl), T(IDi, t2), . T(IDi, tn)]; agendo quindi sulla sonda ID con VALORE MINIMO della temperatura, registrazione del gradiente di temperatura rispetto al valore precedente, cioè: DT2-1 = T(IDi, t2) - T(IDi, tl); mediante processore, effettuazione della seguente operazione di IF logico: Se DT2-1 < DTsoglia, dove DTsoglia è un valore fissato di variazione di temperatura, allora il motore (5) continua a trascinare in rotazione lo spiedo (4); se: DT2-1 > DTsoglia, allora il motore (5) si ferma consentendo il riscaldamento della porzione di pezzo di carne in cui la temperatura è minima e il gradiente termico DT è massimo.
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