For two-letter codes and other abbreviations, refer to the "Guid-ance Notes on Codes and Abbreviations" appearing at the begin-ning of ack regular issue ofthe PCT Gazette.
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APARATO Y METODO PARA CALENTAR ALIMENTOS
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Esta invención se refiere en general a hornos y más particularmente a un horno para mantener los alimentos a temperaturas adecuadas para servir o aún para cocinar alimentos. En una modalidad, esta invención es especialmente (pero no exclusivamente) dirigida a un equipo de servicio de alimentos que utiliza calentadores infrarrojos (IR) para mantener los alimentos a temperaturas apropiadas antes de servir, y aún para cocinar alimentos. Dicha tecnología con frecuencia se utiliza en, por ejemplo, la industria de servicio de comida rápida para calentar el alimento. Sin embargo, dicho equipo tiene ciertos inconvenientes. Por ejemplo, los cortos tiempos de mantenimiento (por ejemplo, una hora o menos) y rápida degradación de la calidad del producto con frecuencia limitan la efectividad de esta tecnología para aplicaciones de mantenimiento. Adicionalmente, diferentes productos alimenticios requieren diferentes cantidades de energía IR para mantenerse en condiciones óptimas. La calidad del alimento a mantener se afecta en gran parte por la temperatura y el flujo de aire en el horno de mantenimiento. A medida que el alimento pierde humedad debido a la evaporación, se pierde el sabor. Esto afecta la textura y sabor del producto. Por ejemplo, las fibras de carne de pollo se secarán y se harán tiesas, mientras el empanizado se secará y se volverá 2
graso. Las papas a la francesa desarrollarán una textura seca y elástica ya que la humedad se pierde y la parte exterior pierde lo tostado. La frecuencia y duración de los ciclos de calentamiento normalmente dependerán de la masa térmica del alimento a cocinar como también de proveer temperatura relativamente igual. Los dispositivos de mantenimiento de IR tradicionales no pueden ajustarse para controlar la cantidad de energía IR suministrada al alimento y requieren una gran cantidad de espacio ya que la fuente de calor IR se encuentra en una posición fija con relación al producto alimenticio. La patente de E.U.A. Nos. 6,175,099, 6,262,394 y 6,541 ,739, asignada a Duke Manufacturing Co. de St. Louis, Mo. e incorporada a la presente por referencia, se dirige a un horno de cocción y de mantenimiento que es una mejora sobre los diseños anteriores y que ha probado ser exitoso con varios productos fritos. Sin embargo, aún existe la necesidad de una tecnología que extienda el tiempo de mantenimiento y la calidad de los productos alimenticios, especialmente productos fritos tales como papas hash browns, papas a la francesa, pollo rostizado, pollo frito y camarones.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
Entre varios objetivos de esta invención se notará la provisión de un horno que se adapta para mantener el alimento de manera más prolongada sin degradación de la calidad del producto, incluyendo productos 3
que tienen una capa que tiende a volverse pastosa o elástica, tal como productos de papas fritas, pollo frito, y pollo rostizado; y la provisión de un horno que permita controlar cercanamente las pérdidas evaporativas para mejorar la calidad de los alimentos. En general, una modalidad de la invención es un horno para transferir calor a alimentos en charolas, cada charola tiene una pared inferior y paredes laterales y de extremo que se extienden hacia arriba desde la pared inferior a un reborde superior que define una parte superior abierta de la charola. El horno incluye un gabinete que tiene un interior. El horno además incluye divisiones en el gabinete que dividen en el interior en una pluralidad de compartimientos de mantenimiento térmicamente aislados, separados cada uno adaptado para recibir de manera removible una charola de una pluralidad de charolas. El horno también tiene fuentes de calor por arriba de las charolas respectivas adaptadas para activación para emitir calor radiante al alimento en las charolas para calentar el alimento, y un mecanismo de control para controlar la operación de las fuentes de calor independiente entre sí con lo cual la temperatura en cada compartimiento puede controlarse independientemente. En una modalidad, el mecanismo de control incluye un control del regulador de tiempo para establecer una duración del tiempo de mantenimiento para cada compartimiento independiente de otros compartimientos, la duración del tiempo de mantenimiento comprende al menos una duración del tiempo de mantenimiento calentado durante el cual se activa una fuente de calor respectiva. En otra modalidad, el horno también 4
incluye un mecanismo de aire forzado bajo el control del mecanismo de control para suministrar aire forzado en los compartimientos. La invención también se dirige a un método para controlar la operación de un horno. El horno comprende un gabinete, una pluralidad de compartimientos de mantenimiento térmicamente aislados, separados en el gabinete, cada compartimiento adaptado para recibir de manera removible una charola para contener alimentos, y una fuente de calor por arriba de una charola respectiva para emitir calor radiante al alimento en la charola para calentar el alimento. El método incluye activar y desactivar cada fuente de calor durante ciclos de trabajo sucesivos para mantener así el alimento en un compartimiento respectivo a una temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento calentado, cada ciclo de trabajo comprende un Intervalo de calentamiento seguido por un intervalo de no calentado. En una modalidad de la invención, el método además incluye los pasos de colocar una charola que contiene alimento a una temperatura por arriba de la temperatura de mantenimiento seleccionada en un compartimiento respectivo, manteniendo la fuente de calor en el compartimiento desactivada mientras la temperatura en el compartimiento enfría la temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento no caliente, y posteriormente activando y desactivando la fuente de calor en el compartimiento durante los ciclos de trabajo sucesivos para mantener así el alimento en el compartimiento a una temperatura de mantenimiento seleccionada durante el tiempo de mantenimiento calentado. En otra 5
modalidad, el método incluye los pasos de colocar una charola que contiene alimentos a una temperatura por debajo de la temperatura de mantenimiento seleccionada en un compartimiento respectivo, activando la fuente de calor en el compartimiento para elevar la temperatura en el compartimiento a la temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento de retermalización, y posteriormente activando y desactivando la fuente de calor en el compartimiento durante ciclos de trabajo sucesivos manteniendo así el alimento en el compartimiento a la temperatura de mantenimiento seleccionada durante el tiempo de mantenimiento calentado. Otra modalidad de la invención se dirige a un método para controlar la operación de un horno. El horno comprende un gabinete, una pluralidad de compartimientos de mantenimiento térmicamente aislados, separados en el gabinete, cada compartimiento adaptado para recibir de manera removible una charola para contener alimento, y fuentes de calor por arriba de las charolas respectivas adaptadas para activación para emitir calor radiante al alimento en las charolas para calentar el alimento. El método incluye establecer una temperatura de mantenimiento seleccionada para cada compartimiento y establecer una duración de tiempo de mantenimiento para cada compartimiento, la duración del tiempo de mantenimiento comprende una duración del tiempo de mantenimiento calentado. El método además incluye activar cada fuente de calor durante una duración respectiva de tiempo de mantenimiento calentado manteniendo así el alimento en un compartimiento respectivo a la temperatura de mantenimiento seleccionada.
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La invención también se dirige a un horno que comprende un gabinete que tiene un interior para recibir de manera removible una pluralidad de charolas, y una pluralidad de cubiertas que cubren las partes superiores abiertas de las charolas. Cada cubierta tiene una porción metálica que cubre la parte superior de una charola respectiva. El horno tiene una fuente para calentar la porción metálica de cada cubierta, y la porción metálica así calentada emite calor radiante al alimento en la charola respectiva para calentar el alimento en la charola. Al menos algunas de las cubiertas tiene una o más aberturas para ventilar la humedad desde cada charola que tiene dicha cubierta. La invención también se dirige a una cubierta para cubrir una charola recibida en un horno que tiene una fuente de calor en la misma. Cada charola tiene una pared inferior y paredes laterales y de extremo que se extienden por arriba desde la pared inferior a un reborde superior que define una parte superior abierta de la charola. La cubierta comprende una pared metálica adaptada para descansar sobre la parte superior abierta de una charola para recibir calor desde la fuente de calor y para emitir calor radiante al alimento en la charola para calentarlo. La cubierta tiene una o más aberturas en la misma para ventilar humedad desde la charola. Otros objetivos y características serán en parte evidente y en parte indicadas de aquí en adelante.
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BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una elevación frontal de un horno de la presente invención equipado con disipadores térmicos para recibir charolas que contienen alimento, fuentes de calor auxiliares montadas por arriba de los disipadores térmicos, y cubiertas metálicas para cubrir las charolas (las charolas omitidas de la vista); La figura 2 es una vista en sección alargada de una porción de la figura 1 pero que muestra una charola colocada en un disipador térmico respectivo por debajo de su cubierta; La figura 3 es una vista en perspectiva que muestra un disipador térmico, la cubierta y una fuente de calor auxiliar; La figura 4 es un plano de una cubierta per se; La figura 5 es una vista en perspectiva frontal de otra modalidad de un horno de la presente invención que se equipa con compartimientos para recibir charolas que contienen alimento; La figura 6 es una vista en sección de una porción del horno de la figura 5 que muestra charolas colocadas en compartimientos respectivos por debajo de las fuentes de calor; La figura 7 es una vista en sección de una porción del homo similar a la figura 6 que muestra charolas colocadas en compartimientos respectivos por debajo de fuentes de calor alternativas;
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La figura 8 es una vista en sección de una porción del horno similar a la figura 6 que muestra charolas colocadas en compartimientos respectivos por debajo de las fuentes de calor alternativas; La figura 9 es una vista en sección de una porción del horno de la figura 5 que muestra un sistema de ventilación del horno de conformidad con una modalidad de la invención; La figura 10 es una vista en perspectiva de una modalidad de una charola utilizada con el horno de la figura 5; La figura 11 es un diagrama esquemático de una modalidad de un circuito de control del homo de la figura 5; La figura 12 es un diagrama de una curva de tiempo contra temperatura que ¡lustra un modo de operación dei horno de la figura 5; La figura 13 es una curva de activación de tiempo contra fuente de calor para el modo de operación que se muestra en la figura 12; La figura 14 es un diagrama de una curva de tiempo contra temperatura que ilustra un modo diferente de operación del horno de la figura 5; y La figura 15 es una curva de activación de tiempo contra fuente de calor para el modo de operación que se muestra en la figura 14. Las partes correspondientes se designan por números de referencia correspondientes a través de todos los dibujos.
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DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA
La figura ¡lustra una modalidad de un horno de la presente invención, generalmente designado 1 , que comprende un gabinete que tiene un interior 12 que comprende una pluralidad de niveles para recibir de manera removible una pluralidad de charolas, cada una designada generalmente 3, las charolas en cada nivel colocadas lado a lado. Como se muestra, el horno tiene dos niveles, un nivel supenor 5 y un nivel inferior 7, cada uno acomodando tres charolas. Debe entenderse que el número de niveles y el número de charolas en cada nivel puede variar. El horno 1 tiene una parte superior 9, una parte inferior 11 , lados 13 y 15 y un anaquel 17 que se extiende desde un lado a otro generalmente en la parte media de la parte superior e inferior. El anaquel 17 y la parte superior 9 definen el nivel superior 5; la parte inferior 1 1 y el anaquel 17 definen el nivel inferior 7. El horno tiene un panel frontal 19 y un panel posterior correspondiente (no se muestra) cada uno con aberturas como se indica con el número 21 para deslizar cada charola 3 ya sea afuera o dentro de su nivel respectivo de la parte frontal o posterior. En una modalidad, cada charola 3 generalmente es rectangular en un plano, con una parte inferior 23, paredes laterales opuestas cada una designada como 25, y paredes de extremo cada una designada 27. Cada charola se coloca en su nivel respectivo 5, 7 e el horno 1 en un disipador térmico generalmente designado 29 que se extiende desde la parte frontal a la 10
posterior en el nivel respectivo, colocado de manera deslizable en su disipador térmico para retirarse de manera deslizable desde o introducirse en el disipador térmico ya sea en la parte frontal o posterior a través de la abertura respectiva 21. Cada disipador térmico 29, que se elabora de aluminio, por ejemplo, tiene una parte inferior 31 y paredes laterales cada una designada 33 (figura 2). Las paredes laterales 33 tienen bridas que se extienden hacia afuera (lateralmente) 35 y rebordes 37 que se extienden por arriba desde los márgenes exteriores de las bridas. Cada disipador térmico constituye un miembro que recibe charolas para mantener una sola charola. Un elemento de calentamiento de resistencia eléctrica generalmente designado 39 que tiene un componente inferior 41 que hace contacto con la parte inferior del disipador térmico y componentes laterales que se extienden hacia arriba 43 que hacen contacto con los lados de cada disipador térmico se provee para calentar el disipador térmico y la charola 3 en el mismo. Cada disipador térmico 19 y elemento de calentamiento relacionado 39 constituyen la fuente de calentamiento primaria para calentar la charola respectiva 3 y su contenido alimenticio. Con 45, se indica un control de energía eléctrica encendido-apagado para todos los elementos de calentamiento 34. Con 47, se indican los controles de temperatura para los elementos de calentamiento 39 en los niveles superior e inferior. El componente inferior 41 de cada elemento de calentamiento 39 en el nivel superior 5 se asienta en el anaquel 17, el componente inferior 41 de cada elemento de calentamiento 39 en el nivel inferior 7 se asienta en la parte inferior 1 1 del horno 1. Los lados 43 de cada 11
elemento de calentamiento se extienden hacia arriba hacia las bridas 35 del disipador térmico respectivo. Se puede hacer referencia a la patente de E.U.A. Nos. 6,175,099 y 6,262,394, incorporada a la presente por referencia, y designada a Duke Manufacturíng Co. of St. Louis, Mo., para detalles adicionales con relación a la construcción del disipador térmico 29 y equipo relacionado. Las fuentes de calor primarias diferentes a los disipadores térmicos 29 y elementos de calentamiento relacionados 39 pueden utilizarse sin apartarse del alcance de esta invención. En la modalidad preferida, cada charola 3 tiene un reborde 49 que tiene una parte superior dirigida hacia afuera (lateralmente) 51 con un labio en ángulo que se extiende hacia abajo 53 en acoplamiento de sellado deslizable con la brida del disipador térmico respectivo 35. El reborde define la parte superior abierta 32 de la charola 3. Una cubierta generalmente designada 55 se provee para la parte superior abierta de cada charola, cada cubierta con una porción metálica 57 cubriendo la parte superior de la charola respectiva. Más específicamente, la porción metálica 57 de cada cubierta comprende una pared de sección transversal generalmente horizontal que comprende un aplaca rectangular de lámina de aluminio anodizado, por ejemplo, con bridas volteadas hacia abajo tal como se indica en 59 en cada lado de la misma y ángulos de metal anodizado 61 que se extiende la longitud del mismo en cada margen lateral. Los bordes inferiores de las bridas volteadas hacia abajo 59 acoplan la parte superior de las bridas del disipador 12
térmico 35. Una o más de las cubiertas 55 se encuentran separadas por arriba de los rebordes 49 de las charolas respectivas 3 a una distancia no mayor a 2.54 cm, más preferiblemente no mayor a 1.01 cm, y aún más preferiblemente no mayor a 0.76 cm. Una o más aberturas tal como se indica en 63 se proveen en al menos una de las cubiertas 35 para ventilar humedad desde cada charola que tiene dicha abertura o aberturas. La figura 4 muestra una cubierta con dieciséis aberturas 63 dispuestas en un patrón tal como se ilustra. El número y patrón puede variar ampliamente; el área de una abertura en una cubierta que tiene una abertura y el área combinada de las aberturas en una cubierta que tienen más de una abertura es preferiblemente menor a alrededor del 25% del área de la parte superior abierta de la charola 3 que cubre, más preferiblemente menor a alrededor de 5% y aún más preferiblemente menor a 1 % de la misma. Las áreas combinadas de aberturas y el patrón específico de aberturas en una cubierta variará dependiendo del tipo y calidad de alimento en la charola a cubrir. En cualquier circunstancia, el tamaño y patrón de la abertura o aberturas puede seleccionarse para controlar cercanamente la cantidad de humedad ventilada desde la charola y optimizar así las condiciones para mantener la cantidad del alimento durante un periodo prolongado. Cada cubierta 55 es parte de un sistema generalmente designado 65 para calentar alimento en la charola respectiva además de la fuente de calor primaria, por ejemplo, el disipador térmico respectivo 29 y el elemento de calentamiento 39. Este sistema de calentamiento auxiliar 65 13
comprende una fuente de calor 67 para calentar la porción metálica 57 de la cubierta respectiva 55 con lo cual la porción metálica se adapta para emitir calor radiante al alimento en la charola respectiva para calentamiento adicional del alimento en la charola 3. Cada fuente de calor 67, que se ubica sobre la cubierta respectiva 55, comprende un elemento de calentamiento eléctrico 69 o más dispuestos en un alojamiento de hoja metálica 72 fijo a una superficie interior del horno o gabinete 1. En particular, el elemento de calentamiento 69 es un artículo comercial, viz., un elemento del calentador de resistencia eléctrica Chromalox vendido por Carlton Company de St. Louis, Missouri. El alojamiento 71 comprende una bandeja poco profunda de hoja metálica tal como aluminio que tiene una parte inferior rectangular 73, lados 75, extremos tales como se indican con 77 y bridas 79 que se extienden fuera de la parte superior de los lados. En una modalidad, de elemento de calentamiento 69 yace en la parte inferior 73 de la bandeja que se extiende longitudinalmente de la misma se conecta de manera adecuada en un circuito eléctrico de manera que se adapte para calentar la cubierta respectiva 55 mediante calentamiento de la parte inferior 73 de la bandeja 71 con emisión originada de calor desde la parte inferior de la bandeja a la cubierta. Las terminales del elemento de calentamiento para conexión del mismo en el circuito antes mencionado se indican como 81 y 83. Las bandejas 71 se fijan en el horno o gabinete con la parte inferior 73 de cada bandeja 71 separada por arriba de la cubierta respectiva 55 una distancia menor a 5.08 cm y más particularmente menor a 14
alrededor de 2.54 cm. En una modalidad, la energía suministrada por cada fuente de calor 67 a la cubierta respectiva 55 oscila de 100-500 watts, por ejemplo, y cada fuente de calor 67 se opera para calentar cada cubierta 55 a una temperatura que preferiblemente oscila de 93.3° a 260°C. Los cierres oscilantes para cerrar las cubiertas 55 en el horno 1 se indican como 85. La figura 5 ilustra una segunda modalidad de un horno de esta invención, generalmente designada 101 , que comprende un gabinete en forma de caja o generalmente rectangular 102. Ei gabinete 102 tiene una parte superior 109, una parte inferior 111 , lados opuestos 113 y 1 15, un panel frontal 119 y un panel posterior correspondiente (no se muestra). El gabinete 102 define un interior, que generalmente designado 112, para recibir de manera removible una pluralidad de charolas, cada una generalmente designada 103. El horno 101 tiene divisiones verticales 126 y divisiones horizontales 127 dentro del gabinete 102 que dividen el interior del mismo en una pluralidad de compartimientos de mantenimiento térmicamente aislados, separados 128. Debe entenderse que el número de divisiones verticales y horizontales 126 y 127 (y de esta manera el número de compartimientos 128) puede variar. Preferiblemente las divisiones 126 y 127 evitan la transferencia de sabores de los alimentos entre los compartimientos 28. El panel frontal 119 y el panel posterior contienen aberturas, como se indica con 121 , en comunicación con cada compartimiento 128. En una modalidad, las aberturas 121 en el panel frontal 119 tienen aberturas correspondientes (no se muestran) formadas en el panel posterior de manera 15
que cada compartimiento 128 se extienda desde la parte frontal a la parte posterior del horno 01 y se adapte para recibir de manera removible una de las charolas 103 desde la parte frontal o la parte posterior del horno 101. Las aberturas 121 se miden para deslizar cada charola 103 ya sea dentro o fuera del compartimiento 128. Preferiblemente, los compartimientos 128 y aberturas correspondientes 121 se disponen en varios niveles de compartimientos. Como se muestra en la figura 5, el horno tiene tres niveles horizontales, un nivel superior 132, un nivel medio 134 y un nivel inferior 136. Cada nivel incluye tres compartimientos 128, cada compartimiento acomodando una charola individual 103. Debe entenderse, sin embargo, que el número de niveles y el número de compartimientos en cada nivel puede variar. En algunas modalidades, por ejemplo, se desea configurar el horno 101 para tener un solo nivel que tenga, dos, tres o más compartimientos 128. Preferiblemente, todo el gabinete 102 se fabrica de material de hoja metálica y al menos la parte superior 109, la parte inferior 1 11 y los lados 113 y 115 tienen una construcción de pared doble para aislar el interior 112. El horno 101 incluye un mecanismo de control, generalmente indicado en 140, para controlar la operación del horno 101. Preferiblemente, el mecanismo de control 140 tiene un dispositivo de entrada del operador, que en una modalidad, comprende un teclado numérico, indicado por la referencia 142, y una pantalla, indicada por referencia 144, para permitir selectivamente al operador interactuar con el mecanismo de control para controlar el entorno, 16
tal como la temperatura y/o flujo de aire, en cada compartimiento 128. El mecanismo de control puede incluir un teclado numérico separado para cada compartimiento 128. Alternativamente, el dispositivo de entrada del operador puede incluir disco graduado, interruptores y similares conocidos por los expertos en la técnica. Por ejemplo, los discos graduados de control montados de manera giratoria se montan en el panel frontal 119 y se mueven en una manera de presionar y girar para que cualquier posición seleccionada por el usuario pueda permitir la entrada del operador al mecanismo de control 140. El mecanismo de control 140 también puede incluir luces indicadoras relacionadas (no se muestran) para informar a un operador del estado de un compartimiento particular 128 o el alimento dentro del compartimiento, tal como si la temperatura en el compartimiento se encuentra a la temperatura deseada o si el alimento en el compartimiento se acerca o ha excedido el tiempo de mantenimiento deseado. Además la operación del mecanismo del control 140 se describirá a continuación. Con relación a las figuras 6-8, cada compartimiento 128 tiende soportes de charola que comprenden, en una modalidad, bridas que se extienden hacia adentro (lateralmente) 144 que se extienden desde las divisiones verticales 126 en lados opuestos del compartimiento 128. Las bridas 144 se separan verticalmente para soportar una charola 103 en diferentes elevaciones en el compartimiento 128. En una modalidad, los compartimientos 128 en el horno 101 tienen diferentes espesores y/o alturas para acomodar las charolas de diferentes tamaños. Se contempla que los 17
soportes de charola puedan tener otras formas, tales como ranuras o hendiduras en las divisiones verticales 126. Las fuentes de calor 146 colocadas por arriba de los compartimientos respectivos 128 se adaptan para emitir calor radiante en los compartimientos dirigidos en las charolas 103 para calentar el alimento contenido en las mismas. Cada fuente de calor 146 puede funcionar como la fuente de calentamiento primaria para calentar la charola respectiva 103 y cocinar sus contenidos alimenticios o mantener un alimento ya cocinado cerca de una temperatura seleccionada. En la modalidad que se muestra en la figura 6, la fuente de calor (designada 146a) es una fuente de calor infrarrojo de cuarzo, pero se entenderá que otras fuentes de calor pueden utilizarse. Por ejemplo, la figura 7 ¡lustra fuentes de calor infrarrojas de cerámica 146B y la figura 8 ilustra elementos de calor de resistencia incrustados en óxido de magnesio de 146C. Alternativamente, las fuentes de calor infrarrojo de halógeno u otras fuentes pueden utilizarse. La energía suministrada mediante cada fuente de calor 146 oscila entre alrededor de 20 y 2000 watts, de manera deseable entre alrededor de 25 y 1500 watts, preferiblemente entre 30 y 1000 watts, más preferiblemente entre alrededor de 35 y 750 watts y aún más preferiblemente entre alrededor de 40 y 600 watts. En una modalidad, cada fuente de calor 146 suministra alrededor de 400 watts de energía. Medios adicionales para calentar el horno 01 diferentes a las fuentes de calor 146 pueden utilizarse sin apartarse del alcance de esta invención. Puede hacerse referencia a la patente de E.U.A. antes mencionada Nos. 6,175,099, 18
6,262,394 y 6,541 ,739, para detalles adicionales con relación a la construcción de ciertos tipos de equipo utilizados para calentar las charolas 103 y alimento contenido en las mismas. En una modalidad, un panel 150 se divide entre cada fuente de calor 146 y su compartimiento respectivo 128 para evitar que las charolas 103 y sus contenidos se pongan en contacto con las fuentes de calor. En una modalidad, el panel 50 es una cubierta de vidrio templado que permite que energía radiante producida por la fuente de calor 146 pase al compartimiento 128. En esta modalidad, el panel preferiblemente se elabora de un vidrio semi-transparente o transparente. Alternativamente, el panel 50 puede ser una placa metálica radiante. En esta última modalidad, la fuente de calor 146 se utiliza para calentar el panel 150, y el panel entonces irradia calor para calentar los contenidos de la charola 103. Un reflector 152 se coloca por arriba de la fuente de calor 46 para radiar calor hacia abajo hacia la charola 03 por debajo de la misma. La figura 9 ilustra una modalidad del horno 101 que tiene un mecanismo de aire forzado, indicado generalmente con 154, para suministrar aire circulante en los compartimientos 128. El mecanismo 154 comprende sistemas de conductos de aire inferior 160, sistemas de conductos de aire superior 162, y un sistema de ventilación 156 que mueve aire a través del sistemas de conductos de aire inferior y superior. En un modo de operación, el sistema de ventilación 156 circula aire en una dirección a lo largo de una trayectoria de flujo a través del sistemas de conductos de aire inferior 160, en 19
los compartimientos 128 y posteriormente a través del sistemas de conductos de aire superior 162 y de regreso al sistema de ventilación. El sistemas de conductos de aire inferior 160 transporta el aire forzado en los compartimientos 128 a través de aberturas 164 ubicadas en el piso 166 de los compartimientos 128 por debajo de las charolas 103. El aire fluye hacia arriba desde los compartimientos 128 en el sistemas de conductos de aire superior 162 a través de uno o más aberturas 168 en los paneles 150 por arriba de las charolas 103. En un segundo modo de operación, el sistema de ventilación 156 mueve aire en la dirección opuesta a través del sistemas de conductos de aire superior 162, hacia abajo en los compartimientos por medio de las aberturas 168, en el sistemas de conductos inferior 160 por medio de las aberturas 164, y posteriormente de regreso al sistema de ventilación. El número y patrón de aberturas 164, 168 en los paneles 150 y piso 166 puede variar ampliamente dependiendo del tipo de fuente de calor 146 utilizado en cada compartimiento 128 y el tipo de alimento en el compartimiento. El tamaño y/o velocidad del sistema de ventilación 156 y/o el número, patrón y/o tamaño de las aberturas 164, 168 que se relaciona con cada compartimiento 128 puede variar para regular el flujo de aire alrededor de cada charola 103 para proveer flujo de aire óptimo para diferentes productos alimenticios. Adicionalmente, el número, tamaño y/o patrón de las aberturas 164, 168 puede seleccionarse para controlar cercanamente la cantidad de humedad ventilada desde cada compartimiento 128 y de esta 20
manera optimizar las condiciones para mantener la calidad del alimento durante un periodo prolongado. Una fuente de calor de conducto superior 170 y una fuente de calor de conducto inferior 72 se colocan en el sistemas de conductos de aire respectivo 162, 60 para calentar el aire que fluye a !o largo de la trayectoria del flujo seleccionada. Las fuentes de calor del conducto superior e inferior 170, 172 calientan el aire que fluye a través de los compartimientos de manera que, opcionalmente, el alimento también pueda calentarse mediante calentamiento convectivo. Las fuentes de calor del conducto 70, 172 son artículos comercialmente disponibles, por ejemplo, elementos del calentador de resistencia eléctrica Chromalox vendido por Carlton Company de St. Louis, Missouri. Las fuentes de calor del conducto 170, 172 pueden utilizarse cuando se necesita calor adicional en los compartimientos 128, tal como cuando la temperatura inicial es baja o una gran cantidad de alimentos se coloca en los compartimientos. En una modalidad, los sensores de temperatura 174 (figura 9), tal como los sensores de tipo detector térmico resistivo convencionales conocidos por los expertos en la técnica, pueden colocarse en cada uno de los compartimientos 128 o en el sistemas de conductos de aire 162, 160. Los sensores de temperatura 174 proveen retroalimentación al mecanismo de control 140, por ejemplo, para suministrar una indicación de la temperatura a la pantalla 144, para controlar la operación del sistema de ventilación 156, o para proveer indicaciones a un sistema de advertencia (no se muestra) que la temperatura ha exhibido un umbral seleccionado. El mecanismo de aire 21
forzado 154 también puede proveer aire de recirculación para enfriamiento forzado del alimento almacenado en los compartimientos 128. La figura 9 ilustra un homo con un solo nivel y un solo mecanismo de aire forzado 54, pero los hornos 101 con múltiples niveles pueden tener sistemas de ventilación separados con sistemas de conductos de aire relacionados 160, 162 para cada nivel dentro del alcance de la invención. El flujo de aire sobre el alimento en la charola 103 se controla para permitir a un operador controlar la cantidad de humedad que se evapora del alimento. Cuando la dirección de flujo de aire es de la parte inferior a la parte superior, es decir, del sistema de conductos de aire inferior 160 a través del compartimiento 128 y en el sistema de conductos de aire superior 162, el calor convectivo se aplica al alimento en la charola desde la parte de abajo de la charola, y se aplica calor infrarrojo desde las fuentes de calor 146 por arriba de la charola 103. Al cambiar la dirección del flujo de aire de manera que el aire fluya desde la parte superior a la inferior, el alimento puede cocinarse o mantenerse con una combinación de calor convectivo y calor infrarrojo dirigido desde la parte de arriba de la charola 103. Dependiendo del alimento en la charola, el flujo de aire puede mantenerse continuamente de una dirección, por ejemplo siempre de la parte inferior a la superior, a través del ciclo de cocción/mantenimiento. Alternativamente, la dirección de flujo de aire puede invertirse durante el ciclo de cocción/mantenimiento de manera que el flujo de aire se dirija alternativamente desde la parte inferior y desde la parte superior del producto alimenticio. En una modalidad, el mecanismo de aire forzado 154 22
suministra aire mientras las fuentes de calor 146 se activan y se apagan cuando las fuentes de calor se desactivan. Con relación ahora a la figura 10, cada charola 103 generalmente es rectangular en el plano, teniendo una parte inferior 180, paredes laterales opuestas cada una designada 182, paredes de extremo cada una designada 184, y una parte superior abierta. Como se muestra, cada charola 103 tiene un reborde 186 que comprende un par de labios que se extienden lateralmente 190 adaptados para acoplamiento de sellado deslizante con las bridas de soporte respectivas 144 en un compartimiento. Una o más aberturas tal como se indican 194 se proveen en al menos una de las paredes inferiores 180 y/o las paredes laterales 182 y las paredes de extremo 184 para permitir que el' aire circule a través de las charolas 103 para ventilar humedad desde cada charola. La figura 10 muestra una charola que tiene dieciséis aberturas 194 en la parte inferior 180 y cada pared lateral 182 y ocho aberturas 194 en cada pared de extremo 184 dispuestas en un patrón tal como se ilustra. Se contempla que el número, patrón y tamaño de abertura 194 pueda variar ampliamente. Por ejemplo, las aberturas 194 en la charola 103 puede ser circulares, ovaladas, cuadradas o de otra forma y cada abertura puede tener un área entre alrededor de 0.64 cm y aproximadamente 6.45 cm2. Es aconsejable que el área combinada de las aberturas 194 en la charola sea menor a aproximadamente 50% del área de la parte superior abierta de la charola 103, de preferencia menor a aproximadamente 25% y particularmente menor a aproximadamente 10% de la misma. Además, se 23
contempla que diferentes charolas 103 dentro del homo 101 puedan tener diferentes patrones de abertura 194. Las áreas combinadas de las aberturas 194 y/o el patrón específico de aberturas en la charola 103 variará dependiendo del tipo y cantidad de alimento en la charola 103. Cualquiera que sean las circunstancias, el tamaño y patrón de las aberturas 194 se pueden seleccionar para controlar estrechamente la cantidad de humedad evaporada de la charola 103 y así optimizar las condiciones para mantener la calidad del alimento durante un período prolongado. El mecanismo de control 140 se utiliza para controlar selectivamente el entorno, tal como la temperatura y/o flujo de aire, en cada compartimiento 128 del homo 101. Como se describirá posteriormente de manera más completa, el mecanismo de control 140 comprende un regulador de tiempo adecuado y controles de ciclo de trabajo para controlar la duración del ciclo de trabajo de cada fuente de calor 146, el término "ciclo de trabajo" significa la relación de fuente de calor en tiempo a fuente de calor en tiempo más fuente de calor fuera de tiempo. El mecanismo de control 140 utiliza un microprocesador adecuado y software apropiado para controlar relés 198 (figura 11 ) que activan las fuentes de calor 146, 170 y 172 y ventiladores 156. La figura 11 es un esquema simplificado de una porción de una modalidad de un circuito de control de horno, generalmente indicado con 196, que es controlado a través del mecanismo de control 140. El circuito 196 opera las fuentes de calor 146 en los compartimientos múltiples 128 del horno y las fuentes de calor 170, 172 en el sistema de conductos superior e inferior 24
160, 162. En la modalidad mostrada, el mecanismo de control 140 regula las fuentes de calor en el horno 101 al energizar relés convencionales 198. Se entiende que el mecanismo de control 140 puede operar independientemente las fuentes de calor 146 en los compartimientos 128, de modo que la fuente de calor 146 para un compartimiento puede ser accionada mientras que la fuente de calor correspondiente para otro compartimiento se encuentra a un nivel diferente de activación o se encuentra desactivada. Además, el mecanismo de control 140 puede operar independientemente las fuentes de calor del conducto superior e inferior 170, 172 de modo que ninguna, una o ambas fuentes de calor en una trayectoria de flujo, pueda estar operando, y para que por ejemplo, la fuente de calor superior pueda ser operada en otro nivel. Utilizando un teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada de operador adecuado, el mecanismo de control 140 puede ser programado para controlar las fuentes de calor 146, 170 y 172 para ajustar diversos parámetros, tales como por ejemplo, el tiempo de mantenimiento ambiental, el tiempo de mantenimiento calentado, el tiempo de mantenimiento total, el porcentaje de calentador en tiempo, la base de tiempo del ciclo de trabajo, el tiempo de cocción o retermalización, y/o la temperatura, como se describe más adelante de manera más completa. Como tal, el mecanismo de control 140 controla la operación de las fuentes de calor 146 independiente una de otra para que la temperatura en cada compartimiento 128 pueda ser independientemente controlada.
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Por lo regular, el horno 101 operará por lo menos en dos modos. En un primer modo de "enfriar y mantener", la temperatura inicial del alimento colocado en el horno es más alta que la temperatura de mantenimiento deseada del alimento, como en donde se acaba de cocinar el alimento. En este modo, el mecanismo de control 140 es operable para mantener la fuente de calor en un compartimiento respectivo 128 desactivado, mientras que el alimento en el compartimiento 128 se enfría a la temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento no calentado, y para luego activar y desactivar la fuente de calor 146 en el compartimiento 128 para mantener el alimento en el compartimiento 128 en o cerca de la temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento calentado. En un segundo modo de "calentar y mantener" o "retermalizar", la temperatura inicial del alimento colocado en el horno es inferior a la temperatura de mantenimiento deseada del alimento, como en donde el alimento ha sido refrigerado. En este modo, el mecanismo de control 140 es operable para activar la fuente de calor en el compartimiento 128 para elevar la temperatura en el compartimiento 128 a la temperatura de mantenimiento seleccionada durante un tiempo de mantenimiento de retermalizacion, y para luego activar y desactivar la fuente de calor 146 por lo menos en un compartimiento 128 para mantener el alimento en el compartimiento 128 en la temperatura de mantenimiento seleccionada durante el tiempo de mantenimiento calentado. Se entenderá que el horno 1 de la 26
figura 1 puede ser utilizado de una manera similar sin apartarse del alcance de la invención. Las figuras 12 y 13 ilustran un ejemplo de la operación del horno 101 en el primer modo (enfriar y mantener). En particular, la figura 12 ilustra una curva de tiempo contra temperatura para un ciclo de mantenimiento completo D para un compartimiento 128 del horno 101 , y la figura 13 ilustra una curva de tiempo contra activación para la fuente de calor 146 de ese mismo compartimiento durante el ciclo de mantenimiento D. La curva de tiempo contra temperatura de la figura 12 ilustra la temperatura del producto alimenticio como una función de tiempo. Un experto en la técnica entenderá que esta curva puede ser diferente para cada tipo de producto alimenticio que será mantenido en el horno 101. En una situación de enfriar y mantener, un producto alimenticio típicamente es cocido, por ejemplo al freír, asar, hornear, etc., hasta que se obtenga una temperatura interna elevada deseada, normalmente entre aproximadamente 77 y 99 grados Centígrados (°C). El producto alimenticio se coloca en la charola 103 y se inserta en el compartimiento 128 en el horno 101. Utilizando el teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada, el operador selecciona una temperatura de mantenimiento deseada, indicada como T, la cual será inferior a la temperatura Te del alimento inicialmente colocado en el compartimiento. La temperatura de mantenimiento T es la temperatura deseada para mantener el alimento para conservar el sabor, aspecto y/u otra calidad del alimento. El operador también selecciona una 27
duración de tiempo de mantenimiento total D. El tiempo de mantenimiento total D es el tiempo total que el alimento será retenido en el horno 101 y mantenido a un nivel de calidad deseado. Alternativamente, el mecanismo de control 140 puede ser programado para que el operador solamente necesite seleccionar el tipo de alimento que será colocado en el compartimiento y el mecanismo de control 140 automáticamente utiliza ajustes preseleccionados para este tipo de alimento. La duración del tiempo de mantenimiento total D puede comprender un tiempo de mantenimiento ambiental, es decir, un tiempo de enfriamiento no calentado tal como el que se indica con B en la figura 12, tiempo durante el cual el producto alimenticio se deja enfriar a la temperatura de mantenimiento deseada T. Preferiblemente, durante el tiempo de mantenimiento ambiental B, la fuente de calor 46 se encuentra en un estado desactivado para que el producto alimenticio se pueda enfriar más rápidamente. El producto alimenticio se deja enfriar durante el tiempo de mantenimiento D hasta que alcanza la temperatura de mantenimiento deseada T como se ilustra en el punto A. En una modalidad, se puede utilizar flujo de aire forzado desde el mecanismo de aire forzado 154 (figura 9) para disminuir más rápidamente la temperatura. Después de que la temperatura interna del alimento disminuye a la temperatura de mantenimiento deseada T, el alimento se mantiene cerca de la temperatura de mantenimiento deseada para conservar la calidad alimenticia durante un período de tiempo de mantenimiento calentado, indicado como C, que comprende la duración 28
restante del tiempo total de mantenimiento (ciclo de mantenimiento) D. Durante el tiempo de mantenimiento calentado C, la fuente de calor 146 es operada en ciclos de trabajo para aplicar calor al compartimiento 128. Además, el mecanismo de control 140 controla las fuentes de calor 170, 172 y el sistema de ventilación 156 para mantener la temperatura interna del alimento en o cerca de la temperatura de mantenimiento deseada T durante el tiempo de mantenimiento calentado C. Haciendo referencia a la figura 13, la fuente de calor 146 es sucesivamente activada y desactivada en una secuencia controlada o ciclo de trabajo, indicado como G, para mantener la temperatura en el compartimiento 128 cerca de la temperatura de mantenimiento seleccionada T. Cada ciclo de trabajo G comprende un intervalo de calentamiento E tiempo durante el cual la fuente de calor 146 es activada seguido de un intervalo de no calentamiento F durante el cual la fuente de calor es desactivada. El tiempo-base del ciclo de trabajo G es el tiempo requerido para completar un ciclo de activación y desactivación de la fuente de calor 146 como se muestra en la figura 13. En una modalidad, el tiempo-base del ciclo de trabajo G y el porcentaje en tiempo de la fuente de calor 146 (es decir, la duración del intervalo de calentamiento E dividida entre el tiempo-base del ciclo de trabajo G expresada como un porcentaje) mantiene la temperatura real dentro del compartimiento 128 dentro de por lo menos aproximadamente 15 grados de la temperatura deseada, de preferencia dentro de por lo menos aproximadamente 10 grados, 29
preferiblemente dentro de aproximadamente 5 grados y particularmente dentro de aproximadamente 2 grados de la temperatura deseada. El operador es capaz de ajustar diversos parámetros utilizando un teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada del mecanismo de control 140, tal como la demora de tiempo de mantenimiento ambiental B, el intervalo de calentamiento E, el tiempo-base del ciclo de trabajo G, y/o tiempo de mantenimiento total D. Estos parámetros pueden ser seleccionados por el operador o pueden ser preestablecidos para el tipo de producto alimenticio en el compartimiento 128, de modo que el operador solamente necesita seleccionar el producto alimenticio adecuado. El mecanismo de control 140 en un horno 101 que tiene más de un compartimiento 128, puede controlar el ciclo de trabajo de la fuente de calor 146 en cada compartimiento para mantener las temperaturas en los compartimientos a niveles diferentes. Utilizando el teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada, un operador, también puede controlar la operación del mecanismo de aire forzado 154 (figura 9) al activar el sistema de ventilación 156 o seleccionar la dirección de flujo de aire forzado. En una modalidad, el flujo de aire forzado del mecanismo de aire forzado 154 transporta aire de calentamiento convectivo hacia los compartimientos 128 en ubicaciones debajo de las charolas 103 para flujo en una dirección generalmente ascendente hacia las charolas 103. Alternativamente, el sistema de ventilación transporta aire de calentamiento en los compartimientos 128 en ubicaciones por encima de las charolas 103 para flujo en una dirección generalmente descendente hacia las 30
charolas 103. El sistema de ventilación 156 puede ser operado para que el aire de calentamiento circule a través de los compartimientos 28 en una dirección, y luego la dirección de flujo de aire es invertida para hacer circular aire de calentamiento a través de los compartimientos 128 en la dirección opuesta. Usando el teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada del mecanismo de control 140, el operador es capaz de seleccionar la duración que el sistema de ventilación 156 hace circular aire a través de los compartimientos 128. Por ejemplo, en una modalidad, el mecanismo de aire forzado 154 opera en una secuencia controlada durante el ciclo de trabajo G, de modo que el sistema de ventilación 156 es activado cuando las fuentes de calor son activadas y es desactivado cuando las fuentes de calor son desactivadas. De manera alterna, el sistema de ventilación 156 puede ser continuamente activado para la duración del tiempo de mantenimiento total D o puede ser activado para que el sistema de ventilación esté en un porcentaje deseado del ciclo de trabajo G independiente de las fuentes de calor. De preferencia, el sistema de ventilación 156 es activado en un porcentaje adecuado del tiempo para controlar la evaporación de humedad del alimento en el compartimiento 128. El porcentaje de tiempo que el sistema de ventilación 156 es activado, depende de manera conveniente del tipo y/o la cantidad de alimento colocado en el compartimiento 128. El porcentaje de tiempo que el sistema de ventilación 156 es activado y la dirección de flujo de aire pueden ser seleccionados por el operador o pueden ser preestablecidos para el tipo de producto alimenticio en el compartimiento 128, de modo que el 31
operador solamente necesita seleccionar el producto alimenticio adecuado. Además, la posición vertical de por lo menos una charola 103 en el compartimiento respectivo 128 puede variar. A continuación se exponen ajustes de horno ejemplares para productos alimenticios particulares cuando el horno está operando en un modo de enfriar y mantener.
EJEMPLO 1 Nuggets de pollo frito
Demora de tiempo de mantenimiento ambiental (B) 10 minutos Temperatura de mantenimiento (T) 82°C Tiempo-base de ciclo de trabajo (G) 120 segundos Porcentaje en tiempo (E) 50% Tiempo de mantenimiento total (D) 60 minutos
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EJEMPLO 2 Volteado de manzana frita
Demora de tiempo de mantenimiento ambiental (B) = 25 minutos Temperatura de mantenimiento (T) 93°C Tiempo-base de ciclo de trabajo (G) 20 segundos
Porcentaje en tiempo (E) 40% Tiempo de mantenimiento total (D) 240 minutos
Las figuras 14 y 15 ilustran un ejemplo de la operación del horno
101 en el segundo modo (calentar y mantener o retermalización). En particular, la figura 14 ilustra una curva de tiempo contra temperatura para un ciclo de mantenimiento completo D para un compartimiento 128 del horno 101 , y la figura 5 ilustra una curva de tiempo contra activación para la fuente de calor 146 de ese mismo compartimiento durante el tiempo de mantenimiento D. La curva de tiempo contra temperatura de la figura 14 ilustra la temperatura del producto alimenticio como una función de tiempo. Un experto en la técnica entenderá que esta curva puede ser diferente para cada tipo de producto alimenticio que será mantenido en el horno 101. En este modo, el horno 101 se utiliza para elevar la temperatura de un producto alimenticio a una temperatura seleccionada y mantener el producto alimenticio en la temperatura seleccionada. Una charola 103 que contiene un producto alimenticio a una temperatura inicial T| se coloca en el 33
compartimiento 128. (La temperatura Ti puede variar de una temperatura congelada o refrigerada a temperatura ambiental o superior). Utilizando el teclado numérico 142 u otro dispositivo de entrada, el operador selecciona una temperatura de mantenimiento deseada T (la cual será mayor a la temperatura del alimento inicial T|), y una duración de tiempo de mantenimiento total D. Alternativamente, el mecanismo de control 140 se puede programar de modo que el operador solamente necesite seleccionar el tipo de alimento que será colocado en el compartimiento y el mecanismo de control 140 automáticamente utiliza ajustes preselecclonados para este tipo de alimento. En cualquier caso, el mecanismo de control es operable para activar la fuente de calor 146 para elevar la temperatura del producto alimenticio durante un tiempo de calentamiento o retermalización, indicado como I, el alimento alcanzando la temperatura de mantenimiento T en el tiempo H. La fuente de calor 146 es entonces activada y desactivada durante el tiempo de mantenimiento calentado C durante ciclos de trabajo sucesivos G para mantener el alimento en el compartimiento 128 en la temperatura de mantenimiento seleccionada T durante el tiempo de mantenimiento total T. De preferencia, la duración del tiempo de mantenimiento calentado C incluye intervalos del ciclo de trabajo G cuando la fuente de calor 146 es activada como se indica con E, e intervalos durante los cuales la fuente de calor es desactivada como se indica con F, según lo descrito anteriormente.
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A continuación de exponen ajustes de horno ejemplares para productos alimenticios particulares cuando el horno está operando en un modo de calentar y mantener.
EJEMPLO 3 Pollo congelado en trozos
Tiempo de retermalización (I) = 40 minutos Tiempo de mantenimiento (T) = 104°C Tiempo-base de ciclo de trabajo (G) = 180 segundos Porcentaje en tiempo (E) = 50% Tiempo de mantenimiento total (D) = 160 minutos
EJEMPLO 4 BBQ de res refrigerado
Tiempo de retermalización (I) = 30 minutos Tiempo de mantenimiento (T) = 99°C Tiempo-base de ciclo de trabajo (G) = 180 segundos Porcentaje en tiempo (E) = 30% Tiempo de mantenimiento total (D) = 240 minutos
Con el sistema de calentamiento de la presente invención y la capacidad de controlar la evaporación de humedad de la charola 103, el tiempo de mantenimiento (D) para alimentos cocinados de servicio rápido tales como pollo y papas fritas se incrementa sustancialmente, y se mantiene una buena textura y sabor. Al respecto, controlar la velocidad de evaporación de humedad del pollo, por ejemplo, evita el secado y endurecimiento de las fibras del pollo y evita que el empanizado se vuelva seco y grasoso. Con 35
respecto a las papas fritas, por ejemplo, se evita el desarrollo de una textura seca, elástica a medida que se pierde la humedad y la piel extema pierde la textura tostada. Al momento de introducir elementos de la presente invención o las modalidades preferidas de la misma, los artículos "un", "una", "el", "la", y "dicha", "dicho", pretenden hacer referencia de que existen uno o más de los elementos. Los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" pretenden ser inclusivos y significa que puede haber elementos adicionales aparte de los elementos mencionados. En vista de lo anterior, se apreciará que los diversos objetivos de la Invención se alcanzan y se obtienen otros resultados ventajosos. Debido a que se pueden hacer diversos cambios en las construcciones anteriores sin apartarse del alcance de la invención, se pretende que toda la materia contenida en la descripción anterior o mostrada en los dibujos anexos sea interpretada como ilustrativa y no en un sentido limitativo.