ES2292254T3 - Horno de conveccion de alta velocidad de transferencia de calor con fuinciones de tratamiento de grasa y reduccion de humos. - Google Patents
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Abstract
Un horno que comprende: - paredes exteriores (29) que definen un armario exterior (12) de dicho horno; - paredes interiores (41) que definen una cámara interior (28) de dicho horno; - paredes intermedias (57) dispuestas entre dichas paredes exteriores (29) y dichas paredes interiores (41), estando situadas dichas paredes intermedias (57) para crear una cavidad intermedia (62) entre dichas paredes interiores e intermedias y una cavidad exterior (60) entre dichas paredes exteriores e intermedias; - un soporte de producto (72) dispuesto en dicha cámara interior (28); - una primera soplante (300) para hacer circular gas de temperatura controlada por dicha cámara interior (28), estando dicha primera soplante (300) en comunicación fluídica con al menos un conducto (100), teniendo dicho conducto (100) una placa de chorro (110) con una pluralidad de orificios (112) situados para dirigir dicho gas de temperatura controlada hacia dicho soporte de producto (72) dentro de la cámara interior (28) de dicho horno; - al menos otra soplante (402) asociada con dicho horno y capaz de hacer circular aire a través de dicha cavidad exterior (60) y hacer circular aire a través de dicha cavidad intermedia (62); y estando construida dicha cavidad intermedia (62) de manera que permite que el aire circule a través de dicha cavidad intermedia para entrar en contacto con dichas paredes interiores (41).
Description
Horno de convección de alta velocidad de
transferencia de calor con funciones de tratamiento de grasa y
reducción de humos.
La presente invención se refiere a hornos de
convección de alta velocidad de transferencia de calor que utilizan
chorros de aire caliente para cocinar un producto alimenticio y que
incorporan medios de tratamiento de la grasa y humos para evitar un
mal sabor indeseable en el producto alimenticio.
La presente invención se refiere a un horno de
convección de alta velocidad capaz de cocinar alimentos que
tradicionalmente son cocinados mediante métodos de fritura intensa
en aceite, sin producir humos y sabor a humo indeseables en el
alimento. Más concretamente, el horno de la presente invención
produce chorros de aire a elevada velocidad para cocinar el
producto alimenticio, al tiempo que este último se mueve con
respecto a los chorros de aire, consistiendo el método preferido
para mover el producto alimenticio en el uso de un conjunto
transportador. Los hornos de convección de alta velocidad de este
tipo son conocidos en general como hornos de choque.
En resumen, el horno se caracteriza por el hecho
de producir velocidades de transferencia muy altas necesarias para
cocinar con aire alimentos que tradicionalmente se fríen de forma
intensa en aceite. Si bien se sabe que los hornos de tipo choque
convencionales (por ejemplo, véase Patente US No. 4.338.911)
producen velocidades de transferencia de calor del orden de
12-15 (tal como son medidas por un dispositivo
medidor de la velocidad de transferencia de calor del tipo descrito
en la Patente US No. 5.161.889), el horno de la presente invención
es capaz de producir velocidades de transferencia de calor de hasta
25 y mayores. Al mismo tiempo, el diseño del presente horno
presenta también medios que controlan la cantidad de humo producido
en la cavidad de cocinado, reduciendo o eliminando con ello el mal
sabor que podría ser causado por el humo.
Además, el horno incluye cavidades dobles que
rodean a la cámara de cocinado y a través de las cuales se hace
circular aire a temperatura ambiente. Esta característica de "piel
fría" enfría las paredes interiores de la cámara de cocinado
para promover la recogida de grasa y retardar la producción de humo.
Esta característica también enfría las paredes exteriores del horno
haciendo que el horno sea de un uso más seguro. Además, el horno de
la presente invención se caracteriza por un diseño (conducto)
mejorado de suministro de aire que produce una distribución más
uniforme de los gases de cocinado de temperatura controlada por el
alimento, y por funciones de auto-limpieza que
utilizan métodos pirolíticos de limpieza.
La GB 2 026 685 A se refiere a un horno doble
integral que comprende dos muflas, una encima de la otra, sistemas
interior y exterior de conducto de aire de refrigeración con dos
soplantes para lograr una protección térmica mejorada del mueble.
El sistema exterior comprende conductos de admisión superior,
posterior, inferior y lateral y un conducto de descarga intermedio
que está situado entre las dos muflas. El sistema interior tiene
conductos de admisión lateral y también un conducto de descarga que
está situado entre la mufla superior y el conducto de admisión
superior del sistema de refrigeración exterior.
La US 5.025.775 describe un horno de choque que
comprende una cámara de cocinado, un transportador y una pluralidad
de recintos. Una pluralidad de elementos de conductos de retención,
unidos a cada recinto, está situada por encima y por debajo del
transportador. Al menos dos hornos están apilados uno encima del
otro y está previsto un sistema de refrigeración que tiene un
compartimiento de refrigeración y un conducto de refrigeración
central para extraer aire frío del nivel próximo al suelo y mover
el aire frío ascendentemente para enfriar y controlar la circuitería
de cada uno de los hornos apilados. El aire frío es evacuado
entonces del compartimiento de refrigeración para aislar de forma
sustancial la circuitería del control del horno frente al calor de
radiación del horno situado por
debajo.
debajo.
La presente invención se refiere a un aparato de
calentamiento por convección con medios para el tratamiento de humo
y grasa y a un sistema de suministro de gas mejorado con temperatura
controlada. El aparato incluye un armario exterior, una cámara
interior y paredes intermedias dispuestas entre el armario exterior
y la cámara interior, de manera que se proporciona una cavidad
intermedia entre la cámara interior y las paredes intermedias y se
proporciona una cavidad exterior entre el armario exterior y las
paredes intermedias. El aparato incluye además un soporte de
producto, preferentemente un transportador, dispuesto en la cámara
interior. También está prevista una soplante para hacer circular
gas a temperatura controlada dentro de dicha cámara interior, cuya
soplante está en comunicación fluídica con al menos un conducto
(preferentemente una pluralidad) que tiene una placa de chorro con
orificios situados para dirigir gas de temperatura controlada hacia
el soporte de producto. El aparato incluye también una segunda
soplante capaz de hacer circular aire a través de la cavidad
exterior y cavidad intermedia, enfriando con ello las paredes del
armario exterior y paredes de la cámara interior. En una modalidad
de la invención, se utilizan soplantes separadas para hacer circular
aire a través de la cavidad exterior y a través de la cavidad
intermedia del aparato.
En una modalidad preferida de la invención, se
emplea una sola soplante para hacer circular aire a través de las
cavidades exterior e intermedia y se utiliza un álave desviador
para controlar la cantidad de aire que circula a través de las
cavidades exterior e intermedia.
En otra modalidad de la invención, el horno
incluye además un conducto de escape para evacuar del horno al
menos una porción del gas de temperatura controlada (es decir, el
gas de cocinado). En una construcción preferida, el aparato incluye
además un medio de conducto por el cual una porción del aire que
circula a través de la cavidad exterior y/o a través de la cavidad
intermedia se mezcla con la porción evacuada del gas de temperatura
controlada, reduciendo con ello la temperatura de la corriente
evacuada.
En otra modalidad preferida de la invención, el
aparato puede incluir un convertidor catalítico situado para tratar
la porción evacuada del gas de temperatura controlada.
En modalidades alternativas preferidas de la
invención, el aparato puede también incluir un separador ciclónico
situado aguas abajo del conducto de evacuación, una cámara interior
con un suelo inclinado y un tubo de drenaje que conduce al exterior
de dicho horno y un conducto de agua para fines de limpieza.
La invención incluye además métodos de
calentamiento de un producto alimenticio con el aparato aquí
descrito y de limpieza de dicho horno. En general, el método de
cocinado incluye: proporcionar un producto alimenticio en el
soporte de producto; hacer circular gas caliente por dentro de la
cámara interior; y controlar la temperatura de las paredes
interiores del horno mediante la circulación de aire a través de la
cavidad intermedia. En un método de cocinado preferido, también se
hace circular aire a través de la cavidad exterior del aparato para
controlar la temperatura de las paredes exteriores.
En el método de limpieza del horno, se hace
circular aire a través de la cavidad exterior del horno, se eleva la
temperatura de la cámara interior y se restringe el flujo de aire a
través de las salidas intermedias, para permitir que las paredes de
la cámara interior alcancen una temperatura elevada de limpieza
pirolítica. En una modalidad preferida, la temperatura se eleva por
etapas.
En otro aspecto de la invención, se proporciona
un conducto mejorado de suministro de aire que tiene un extremo
proximal y un extremo distal y una longitud que se extiende entre
dicho extremo proximal y dicho extremo distal. El conducto tiene una
abertura de entrada adyacente a dicho extremo proximal a través de
la cual entra el gas de temperatura controlada (gas de cocinado) y
tiene una pluralidad de orificios a lo largo de su longitud a
través de los cuales puede salir el gas. El conducto tiene una
primera porción ahusada adyacente al extremo proximal y una segunda
porción ahusada adyacente al extremo distal, teniendo la primera
porción ahusada un ángulo de conicidad mayor que la segunda porción
ahusada.
En otro aspecto de la invención, el horno
incluye una placa de filtro perforada dispuesta dentro de la cámara
interior o, alternativamente una pluralidad de persianas inclinadas,
que separan la cámara interior en una cámara de cocinado y en una
cámara de retorno de aire. Para incrementar la captura de partículas
de producto alimenticio arrastradas, la placa tiene una pluralidad
de codos, preferentemente de una configuración plegada en
acordeón.
Según otro aspecto más de la invención, el horno
incluye al menos un convertidor catalítico dispuesto en el
recorrido de retorno de gas de temperatura controlada.
Para poder entender mejor la presente invención,
así como otras ventajas de la misma, se hace referencia ahora a la
siguiente descripción, considerada en combinación con los dibujos
adjuntos, en donde:
La figura 1 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 2 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 3 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 4 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 5 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 6 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 7 es una vista en sección transversal
del horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 8 es una vista en perspectiva del
conjunto de soplante y conjunto de evacuación de la presente
invención, mostrando parcialmente los componentes de los
mismos.
La figura 9 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 10 es una vista en sección transversal
del horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 11 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención (versión eléctrica) que muestra
parcialmente los componentes del mismo.
La figura 12 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención (versión eléctrica) que muestra
parcialmente los componentes del mismo.
La figura 13 es una vista en sección transversal
del horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del mismo.
La figura 14 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra parcialmente los
componentes del conjunto transportador del mismo.
La figura 15 es una vista en perspectiva del
horno de la presente invención que muestra los componentes del
conjunto de soplante del mismo.
La figura 16 muestra múltiples vistas del
componente deflector de calor de la presente invención.
La figura 17 es una vista en perspectiva del
conjunto desviador de la presente invención.
La figura 18 muestra múltiples vistas del
soporte del convertidor catalítico de la presente invención.
La figura 19 muestra múltiples vistas de una
placa de chorro de la presente invención.
La figura 20 muestra múltiples vistas de una
placa de chorro de la presente invención.
La figura 21 es una vista en perspectiva del
alojamiento de la soplante, del conjunto de recinto y de los
conjuntos de suministro de aire de la presente invención.
La figura 22 muestra múltiples vistas del
alojamiento de la soplante y del conjunto de recinto de la presente
invención.
La figura 23 es una vista desde la parte
superior del alojamiento de la soplante, del conjunto de recinto y
de los conductos de suministro de aire de la presente invención.
La figura 24 muestra múltiples vistas de un
diseño de conducto preferido para el horno de la presente
invención.
La figura 25 es una vista lateral de un diseño
de conducto preferido para el horno de la presente invención.
La figura 26 muestra múltiples vistas de un
conjunto de filtro de la presente invención.
La figura 27 muestra múltiples vistas de un
conjunto de filtro de la presente invención.
La figura 28 muestra múltiples vistas del
conjunto de depósito de agua de la presente invención.
La figura 29 muestra múltiples vistas del
conjunto de párpado de la presente invención.
La figura 30 es una vista del horno de la
presente invención que muestra el flujo de aire a través de dicho
horno.
La figura 31 es una vista lateral del horno de
la presente invención que muestra parcialmente los componentes del
mismo.
La figura 32 es una representación esquemática
(vista lateral) del flujo de aire a través del horno de la presente
invención.
La figura 33 es una representación esquemática
(vista lateral) del flujo de aire a través del horno de la presente
invención, mostrando también un separador ciclónico.
La figura 34 es una representación gráfica de
los controles electrónicos para el horno de la presente
invención.
La figura 35 es una sección transversal (vista
lateral) de una modalidad de la presente invención que muestra
parcialmente los componentes de la misma.
A continuación se ofrece una descripción
detallada del horno.
Se anexan dibujos de modalidades preferidas de
la invención para que la misma pueda entenderse mejor de un modo
más completo. Las figuras 1-10 muestran una versión
más grande, calentada por gas, de un horno según la presente
invención. Las figuras 11-23 muestran una versión
más pequeña, calentada eléctricamente, de un horno según la
presente invención. Las figuras 24-34 muestran
representaciones generales de ambos hornos calentados por gas y por
electricidad, así como componentes de los mismos. Debido a que la
mayoría de las estructuras y partes de estas dos modalidades solo
se diferencian respecto al tamaño y números, se utilizarán los
mismos números de referencia en ambas modalidades para designar
partes y estructuras también iguales en todas las figuras de los
dibujos. Cualesquiera diferencias importantes entre las modalidades
de calentamiento por gas y de calentamiento por electricidad serán
explicadas aquí de manera expresa.
Con referencia a las figuras
1-13 y 30-33, en las mismas se
muestra el horno 10 de la presente invención. El horno 10 incluye un
armario exterior 12 definido por paredes laterales exteriores 16 y
18, pared frontal exterior 20, pared posterior exterior 22, pared
superior exterior 24 y pared inferior exterior 26, todas ellas
separadas entre sí (referidas de aquí en adelante como las
"paredes exteriores 29" del armario u horno. La configuración
del armario 12 puede variar en función del tipo de instalación de
horno. En general, el armario 12 comprenderá paredes exteriores
configuradas de forma rectangular y tendrá la forma de una caja.
Materiales particularmente adecuados para las paredes exteriores
incluyen acero aluminizado y acero inoxidable. Los párpados 27
(figuras 29 y 31), compuestos de chapa de acero inoxidable, están
montados de forma ajustable en las paredes laterales exteriores
adyacentes a las aberturas de salida y admisión del horno por medio
de tornillos u otros medios adecuados. Los párpados o cubiertas
ajustables se pueden mover para cubrir sustancialmente las aberturas
de admisión y salida, cuando se desee, tal como durante la
operación de limpieza pirolítica del horno.
El horno 10 incluye además una cámara interior
28 definida por paredes laterales interiores 30 y 32, pared frontal
interior 34, pared posterior interior 36, pared superior interior
38 y pared inferior interior 40, separadas todas ellas entre sí
(referidas de aquí en adelante de forma conjunta como las
"paredes interiores 41" de la cámara interior u horno). Como
se muestra en la figura 30, la cámara interior 28 está dividida en
una cámara de cocinado 28a y una cámara de retorno de aire 28b. La
pared inferior 40 está inclinada descendentemente hacia la abertura
de evacuación 42 a la cual está conectado el tubo de evacuación 43
que se extiende a través de las paredes inferiores intermedia y
exterior 56 y 26, respectivamente. Con preferencia, el ángulo de
inclinación para la pared inferior 40 es de 2-10º
aproximadamente, prefiriéndose un ángulo de alrededor de
2-4º. Materiales particularmente adecuados para las
paredes interiores de la cámara interior incluyen acero aluminizado
y acero inoxidable.
Dispuesta entre las paredes exteriores e
interiores del horno se encuentra una carcasa intermedia 44 definida
por paredes laterales intermedias 46 y 48, pared frontal intermedia
50, pared posterior intermedia 42, pared superior intermedia 54 y
pared inferior intermedia 56, todas ellas separadas entre sí
(referidas de aquí en adelante de forma colectiva como las
"paredes intermedias 57" del horno). Materiales particularmente
adecuados para las paredes intermedias incluyen acero aluminizado y
acero inoxidable.
También se ha comprobado que las paredes
intermedias pueden estar construidas de un material de tablero
aislante 45, tal como tablero Marinite. Alternativamente, se puede
montar un tablero aislante, tal como tablero Marinite, en una
relación de unión a tope con las paredes intermedias (figura 35).
Se ha comprobado que este diseño alternativo mejora el
comportamiento del horno ya que se reduce la temperatura de las
paredes exteriores, al mismo tiempo que se mantienen temperaturas
más altas en la cámara de cocinado, con lo que se pueden emplear
soplantes más pequeñas para la circulación del aire a través de las
cavidades exteriores e intermedia.
Como se ilustra mejor en las figuras
7-13 y 30, el espacio entre las paredes exteriores
y las paredes intermedias define una cavidad exterior 60. El espacio
entre las paredes intermedias y las paredes interiores define una
cavidad intermedia 62. En las modalidades mostradas no existe
comunicación fluídica entre la cavidad intermedia, la cavidad
exterior y la cámara de cocinado.
Como se ilustra en las figuras
1-2, 14 y 31, los alimentos son transportados al
interior y a través de la cámara de cocinado 28a por el conjunto
transportador 70 de diseño convencional (por ejemplo, véase Patente
US No. 4.338.911 y Patente US No. 4.462.383, incorporadas aquí solo
con fines de referencia). Como se ilustra, el conjunto
transportador 70 comprende preferentemente una cinta transportadora
de tela metálica en bucle continuo 72 que se extiende a través de
la abertura de admisión 74 y la abertura de salida 76 en el horno y
que queda dispuesta horizontalmente a medida que se desplaza a
través de la cámara de cocinado 28a. Resulta adecuada una cinta de
tela metálica de acero inoxidable plana-flexible. El
ancho de la cinta es a elegir, pero un ancho de la cinta de
alrededor de 30-40 cm es muy adecuado para el horno
más grande calentado por gas y un ancho de la cinta de alrededor de
23-30 cm es muy adecuado para el horno más pequeño
calentado eléctricamente. La cinta transportadora 72 está soportada
por carriles 78 y puede ser accionada por un motor eléctrico de
velocidad variable convencional. Los carriles 78 se pueden disponer
en el horno soldándolos a los conductos inferiores 102 o utilizando
otros medios convencionales para asegurar los carriles en el horno.
Preferentemente el conjunto transportador se extiende en una
distancia suficiente desde las aberturas de salida y admisión en el
horno, para permitir que los productos alimenticios puedan situarse
fácilmente sobre la cinta transportadora para su desplazamiento a
través de la cámara de cocinado del horno y retirarlos una vez que
salen del horno.
Con respecto al desplazamiento del producto
alimenticio a través del horno, es conveniente incorporar un
controlador programable de la velocidad del transportador para
controlar el tiempo de cocinado. Dichos controladores son bien
conocidos en el campo de los hornos de choque provistos de medios
transportadores. Dichos controladores pueden ser calibrados para
indicar el tiempo que permanece el producto alimenticio en el horno
en función de las necesidades para un producto alimenticio
particular.
Dispuestos dentro de la cámara de cocinado 28a
y en comunicación fluídica con el recinto 320, se encuentran
conductos (o dedos) dispensadores de aire superiores 100 dispuestos
por encima de la cinta transportadora 72 y conductos (o dedos)
dispensadores de aire inferiores 102 dispuestos por debajo de la
cinta transportadora 72. Estos conductos pueden estar construidos en
cualquiera de diversos materiales conocidos capaces de soportar y
funcionar bajo las condiciones de alta temperatura del horno, tales
como aceros aluminizados y aceros inoxidables. Los conductos 100 y
102 son huecos y están dispuestos para dirigir chorros de aire
caliente contra la superficie del producto alimenticio sobre la
cinta transportadora. Como se ilustra, los conductos están
preferentemente ahusados a lo largo de sus respectivos ejes
longitudinales, siendo el área en sección transversal
(perpendicularmente a los ejes longitudinales) de los conductos más
grande en sus respectivos extremos proximales 104 (es decir, los
extremos del recinto adyacente 320) y más pequeña en sus extremos
distales 106. Los conductos 100 y 102 están soldados o asegurados
de cualquier otro medio a la pared 310 con aberturas de entrada 108
de los conductos adyacentes a y en comunicación fluídica con la
abertura de salida 322 del recinto 320. Cada uno de los dedos huecos
ahusados 100 y 102 tienen una superficie perforada o placa de
chorro 110 enfrentada a la cinta transportadora, en donde están
formados orificios o aberturas 112. Las aberturas 112 están
diseñadas para dirigir corrientes de aire caliente contra un
producto alimenticio que está siendo transportado en la cinta
transportadora.
El número, tamaño y disposición de los conductos
100 y 102 pueden variar en función del tamaño del horno y de los
resultados deseados. La figura 8 muestra una disposición preferida
de conductos de aire para un horno más grande calentado por gas que
tiene un ancho del transportador de alrededor de 35,5 cm, una
longitud de alrededor de 91,5-96,5 cm (pared
lateral a pared lateral), una altura de alrededor de 56 cm y un
ancho de alrededor de 81 cm. Tal como se ilustra, el horno
calentado por gas incluye seis conductos por encima del conjunto
transportador y seis conductos por debajo del conducto
transportador. Por el contrario, el horno eléctrico más pequeño es
de aproximadamente 56,61 cm de longitud, aproximadamente 38 cm de
altura, aproximadamente 71 cm de ancho y tiene tres dedos por
encima y tres dedos por debajo de la cinta transportadora (figura
21).
La distancia desde la placa de chorros superior
a la cinta transportadora es de aproximadamente 2,5 cm. De manera
similar, la distancia entre las placas de chorros inferiores y la
cinta transportadora es de 2,5 cm. Además, ha de observarse que los
dedos 100 y 102 están dispuestos por encima y por debajo del
conjunto transportador en posiciones no opuestas. Es decir, los
dedos superiores e inferiores están escalonados. Igualmente, ha de
apreciarse la ausencia de dedos que se extienden de forma continua
hacia la abertura de salida del horno en posición adyacente al
conjunto de la soplante. Se ha comprobado que la soplante crea un
efecto de succión en esta región, con lo que la colocación de dedos
en esta región es ineficaz.
En una modalidad preferida, las aberturas 112 de
las placas de chorros 110 comprenden toberas circulares como se
ilustra en las figuras 19 y 20, estando separados entre sí los
centros de las aberturas en una distancia que no supera cuatro
veces el diámetro de las aberturas. Concretamente, el conducto de
aire superior 100 tiene una pluralidad de toberas 112 dirigidas
descendentemente hacia la cinta transportadora 72. Los conductos de
aire inferiores 102 tienen una pluralidad de toberas 112 dirigidas
ascendentemente hacia la cinta transportadora. La figura 19 muestra
una disposición preferida de las toberas 112, en donde las toberas
están dispuestas en tres filas desde el extremo distal al extremo
proximal, estando las filas descentradas entre sí. Las aberturas de
las toberas tienen diámetros de aproximadamente 1,1 cm y se
extienden en alrededor de 0,32 cm desde la superficie de la placa
de chorros en la dirección del transportador. En esta modalidad
preferida, las filas de toberas están descentradas en alrededor de 1
cm respecto de la fila adyacente y las filas están separadas entre
sí en 2,54 cm aproximadamente, respecto de líneas trazadas a través
de cada fila en el centro de las toberas. Como se ha indicado, el
tamaño, número y disposición de las toberas pueden variar. La
disposición ilustrada de las placas de chorros y toberas es una
disposición preferida para un horno que tiene dedos con placas de
chorros de 25 cm. Otra disposición se muestra en la figura 20.
En otra modalidad preferida de la invención,
los conductos superiores e inferiores 100a y 102a más próximos a las
aberturas de salida y admisión 76, 74, están conformados para
formar un ángulo hacia el interior desde las aberturas de salida y
admisión (figura 8). El ángulo de la superficie de las placas de
chorros en los conductos 100a y 102a es tal que se reduce al mínimo
el escape de aire caliente desde las aberturas de admisión y salida.
Preferentemente, la superficie perforada de los conductos angulados
está inclinada hacia el interior de la cámara en un ángulo del
orden de 3 a 30º con respecto al plano vertical de las aberturas de
salida y admisión. Con las corrientes de aire inclinadas hacia el
interior del horno, la mayor parte del aire caliente retorna al
interior del horno.
En una modalidad sumamente preferida de la
presente invención, los conductos 100 y 102 tienen una
configuración ahusada doble. Como se ilustra en las figuras 24 y 25,
el conducto ahusado doble 120 tiene una primera porción ahusada 122
adyacente al extremo proximal 104 del conducto y una segunda porción
ahusada 124 adyacente al extremo distal 106 del conducto. Como se
muestra, la primera porción ahusada 122 tiene un ángulo de
conicidad más grande que la segunda porción ahusada 124 que tiene
una inclinación más suave. La primera porción ahusada 122 se
extiende en aproximadamente 1/4 a 1/2 de la longitud del conducto.
El ángulo de conicidad de las primera y segunda porciones ahusadas
puede variar. Preferentemente, la primera porción ahusada 122
conifica descendentemente 2,5 cm por cada 3,8 a 7,6 cm de longitud y
la segunda porción ahusada 124 conifica 2,5 cm por cada 18 a 41 cm
de longitud. Se ha comprobado que esta configuración de doble
conducto ahusado proporciona una uniformidad mejorada del flujo de
aire desde las aberturas a lo largo de la longitud de los conductos
y, de este modo, mejora la uniformidad del cocinado.
Con referencia a las figuras 3,
26-27 y 30, dispuestos por encima de los conductos
superiores 100 y por debajo de los conductos inferiores 102 se
encuentran conjuntos de filtro 130 y 132, respectivamente. Los
conjuntos de filtro 130, 132 separan la cámara de cocinado 28a de
la cámara de retorno de aire 28b del horno y comprenden una
pluralidad de placas perforadas, plegadas en acordeón, 134 y 136,
aseguradas dentro de bastidores 138, 140 que están montados en las
paredes interiores superiores e inferiores 38, 40, respectivamente,
por medios adecuados tal como soldadura. Las placas plegadas 134 y
136 pueden estar construidas de cualquier material capaz de soportar
las altas temperaturas asociadas con el horno. El material
preferido es acero al carbono. El acero inoxidable es otro material
adecuado. Como se ilustra con mayor detalle en la figura 27, las
perforaciones 142 de las placas están formadas por filas de
secciones troqueladas 143 que se extienden desde un primer lado 144
y un segundo lado 146 de manera alterna.
La disposición de las placas plegadas entre sí
puede variar. En las figuras 3 y 27, las placas están separadas
entre sí en una pequeña distancia y se encuentran en una relación
encajada. Las figuras 26 y 30 muestran el uso de dos placas
perforadas en una configuración no encajada, es decir juntándose los
picos 148 de una de las placas con los valles 150 de la otra placa.
Al proporcionar placas perforadas con un pliegue en acordeón, el
aire que retorna desde los dedos pasa sobre un área superficial más
grande que aquella que encontraría en el caso de una placa plana.
Este diseño de conjunto de filtro también proporciona la ventaja de
decelerar el flujo de aire hacia el recinto en condiciones
operativas normales desde 610 m/min a 90-150 m/min
aproximadamente. A esta velocidad más baja, las partículas
arrastradas por el aire de grasa (y otros materiales) del producto
alimenticio no pueden maniobrar en el recorrido tortuoso creado por
el diseño del filtro y, de este modo, el conjunto de filtro actúa
como una barrera entre la cámara de cocinado y la cámara de aire de
retorno por detrás del conjunto de filtro. Aunque las placas en la
modalidad preferida de esta invención están plegadas en forma de
acordeón, las placas pueden estar configuradas en otras formas (no
planas) que aumenten el área superficial sobre la cual se desplaza
el aire de retorno, tal como proporcionando codos repetitivos de
90º en las placas o un diseño curvado sinusoidal.
Dispuestas dentro del interior del horno por
detrás de los filtros de acordeón, se encuentran cajas convertidoras
160 (figuras 1-3, 6, 9 y 10). Las cajas
convertidoras catalíticas 160 contienen materiales revestidos
catalíticamente 162, es decir, convertidores catalíticos. Con
preferencia, el material catalítico es un material cerámico
revestido catalíticamente. Un material de convertidor catalítico
sumamente preferido es un convertidor catalítico cerámico a base de
paladio, suministrado por Applied Ceramics. A medida que el aire
caliente pasa por los materiales 162 del convertidor catalítico, el
humo y el vapor (es decir, compuestos orgánicos volátiles) en la
corriente de aire en circulación, se oxidan de forma más completa a
CO_{2} y H_{2}O para impedir que el humo recircule al interior
de la cámara de cocinado.
En una disposición alternativa (figura 35), el
conjunto de filtro 130 puede comprender una configuración de
persiana, en lugar de una configuración de placas plegadas. Las
persianas 180 pueden estar hechas de cualquier material adecuado,
tal como acero inoxidable. Las persianas mostradas están
constituidas por elementos alargados, huecos de acero inoxidable y
están soldadas in situ. Como se muestra en la figura 35, las
persianas están dispuestas en el recorrido de retorno de aire
(representado por flechas) y separan la cámara interior 28 en una
cámara de cocinado 28a y una cámara de retorno de aire 28b. Una vez
que el gas de temperatura controlada incide en un producto
alimenticio, el gas retorna a través de las persianas 180, entrando
en contacto con las mismas y permitiendo que las partículas o grasa
arrastradas queden recogidas en las persianas. Como se ilustra, las
persianas se inclinan descendentemente hacia el lado 28a de la
cámara de cocinado del horno, impidiendo que la grasa y partículas
recogidas puedan llegar al interior de la cámara de retorno de aire
28b. Igualmente, como se ilustra, el recorrido de retorno de aire es
solo sobre la parte superior. En esta disposición, la fuerza de
gravedad ayuda al sistema a mantener la grasa y otras partículas
lejos de la cámara de retorno de aire del horno.
Como se muestra en las figuras, muy
particularmente en las figuras 8-9,
15-16 y 22-23, un conjunto de
soplante/recinto 300 está dispuesto dentro de la porción de retorno
de aire 28b de la cámara interior 28. El conjunto de
soplante/recinto 300 incluye un alojamiento 302 que comprende una
pared superior 304, una pared inferior 306 y que tiene una porción
de pared extrema curvada 308 conformada para alojar un volante 330
de la soplante. Extendiéndose desde la pared extrema curvada 308 en
posición adyacente a los conductos 100, 102, se encuentra la pared
frontal 310 dispuesta de un modo sustancialmente perpendicular a
los ejes longitudinales de los conductos. Extendiéndose desde el
extremo opuesto de la pared curvada 308 (en posición adyacente a la
porción posterior del horno), se encuentra la pared posterior 312
que conifica hacia la pared frontal 310, y queda asegurada en esta
última, en posición adyacente a la abertura de admisión del horno.
La pared superior 304 y la pared inferior 306 se aseguran en la
pared frontal 310, pared posterior 312 y pared extrema curvada 308
mediante soldadura o por cualquier otro medio adecuado, tal como
remachado a pistola. Un recinto 320 está formado por la pared
frontal 310, pared posterior 312, pared superior 304 y pared
inferior 306. En la pared frontal 310 están formadas aberturas de
salida 322. Opcionalmente, el recinto 320 puede también incluir un
desviador o divisor 324 (figura 30) para lograr una dirección más
eficiente del aire hacia las aberturas de salida del recinto y al
interior de los conductos 100 y 102. Las paredes del alojamiento y
del recinto son preferentemente de acero inoxidable.
Un volante 330 de la soplante está montado en el
eje accionado 332 dentro del alojamiento 302 en posición adyacente
a la pared extrema curvada 308. El volante 330 de la soplante
extrae aire caliente de la cámara de retorno de aire 28b y hace
circular el aire al interior del recinto 320. Como mejor se ilustra
en las figuras 15 y 16, un motor de cara dividida y de velocidad
variable 336 tiene un eje accionado 338 que está conectado al eje
accionado 332 por medios adecuados tal como una correa 340 y poleas
342 y 344. Las porciones extremas del eje accionado 332 se extienden
desde el alojamiento 302 de la soplante/recinto y a través de
cubiertas tronco-cónicas 346 y 348 en donde dichos
extremos están montados rotativamente con respecto a la pared
superior interior 38 y pared inferior interior 40, respectivamente.
La cubierta tronco-cónica 348 está dispuesta en la
pared inferior por medio de soldadura u otros medios adecuados y
aloja un cojinete 350 y un deflector de calor 352 que están
conectados operativamente al extremo del eje 332. La cubierta
tronco-cónica 346 está dispuesta en la pared
superior mediante soldadura u otros medios adecuados y aloja un
cojinete 354 y un deflector de calor 356 que están conectados
operativamente al extremo opuesto del eje 332. Los deflectores de
calor 352 y 356 (figura 6) sirven para reducir la temperatura en
posición adyacente a las porciones superior e inferior del eje,
reduciendo con ello al mínimo el fallo del cojinete. La cubierta
puede también alojar materiales aislantes, tal como lana mineral
aislante, para proteger aún más a los cojinetes subyacentes frente
a los efectos adversos del calor.
Preferentemente, para generar altas velocidades
de transferencia de calor deseables para cocinar alimentos que
tradicionalmente se fríen en aceite de manera intensa, el volante
de la soplante y el motor de la soplante deberán ser capaces de
producir velocidades del aire de alrededor de
1.500-1.825 m/min desde los conductos 100 y 102.
Para los hornos más grandes, calentados por gas, se ha comprobado
que resulta adecuado un motor de 1,5 caballos de potencia. Además,
debido a que el volante quedará sometido a elevadas temperaturas,
es preferible que el volante presente una resistencia al calor
suficientemente alta, con preferencia 480ºC o más. Un volante de
soplante particularmente adecuado es un volante industrial Rencor
inclinado hacia adelante y que tiene un diámetro de 23 cm y un ancho
de 7,6 cm (modelo 912-300). Esta configuración
recomendada de motor y volante de la soplante es capaz de producir
la alta velocidad desde los conductos indicada anteriormente y
produce velocidades de transferencia de calor muy altas de
alrededor de 20 a 27 BTU/(hr)(pie cuadrado)(ºF), medidas por un
dispositivo de medición de la transferencia de calor del tipo
descrito en la Patente US No. 5.161.889. Además, con los hornos más
grandes calentados por gas, se pueden emplear dos volantes de
soplante de doble entrada. Cuando se utilizan dos volantes, los
volantes izquierdo y derecho de las soplantes se pueden atornillar
de forma adosada en un cubo.
Para hornos más pequeños, calentados
eléctricamente, resulta adecuado un motor de cara dividida más
pequeña para accionar la soplante. Por ejemplo, es adecuado un
motor de cara dividida de 3/4 caballos de potencia que tiene un
modo de funcionamiento en vacío de 1/3 caballos de potencia. La fase
de 1/3 caballos de potencia produce un ruido más pequeño y
proporciona un flujo de aire suficiente en el modo de limpieza del
horno.
Con referencia a las figuras 30 y 17, se
describirán ahora los medios de enfriamiento de las paredes (es
decir, "piel fría") del presente horno. Como se muestra en la
figura 30, se proporciona un conjunto de soplante de refrigeración
400 asegurado operativamente al armario 12 del horno. El conjunto de
soplante 400 incluye una soplante 402 y un conducto 404 montado en
la soplante. El conducto 404 está asegurado en el armario 12 y se
encuentra en comunicación fluídica con la cavidad exterior 60 a
través de la abertura 61 de la cavidad exterior y con la cavidad
intermedia 62 a través de la abertura 406 de la cavidad intermedia.
Montado rotativamente dentro del conducto 404 se encuentra un álave
desviador 408. El álave desviador 408 es controlado por la varilla
410 que está asegurada al mismo. Al mover el álave desviador 408
con la varilla 410 del desviador, el aire procedente de la soplante
402 puede ser dirigido a la cavidad exterior 60 (posición C),
cavidad intermedia 62 (posición A) o a ambas cavidades (posición B)
como se muestra en la figura 30. La soplante 402 puede ser de
cualquier tipo capaz de producir una presión suficiente (1,25 cm de
agua) para este modelo de circulación. Se ha comprobado que resulta
adecuada una soplante metálica inclinada hacia adelante con las
funciones de presión antes mencionadas. Se ha comprobado que la
disposición descrita anteriormente y mostrada en la figura 30 es
particularmente eficaz debido a que la soplante se desplaza
respecto del armario del horno y está siempre funcionando
independientemente de qué función se esté realizando: función de
cocinado o función de limpieza. De esta manera, la soplante se
mantiene a una temperatura suficientemente baja. En contraste, en
una modalidad menos preferida mostrada en las figuras
1-10, están montados ventiladores axiales separados
420 y 422 en las paredes del horno y hacen circular el aire a
través de las cavidades exterior e intermedia del horno. Sin
embargo, cuando los ventiladores que sirven a la cavidad intermedia
del horno son desconectados durante las operaciones de limpieza
pirolítica (descritas infra), los ventiladores quedan
sometidos a temperaturas elevadas y pueden resultar dañados. De
este modo, los ventiladores axiales 420, 422 y la ventilación 424 se
muestran únicamente como una modalidad menos preferida de la
invención y la ilustración de estas estructuras no se tendrá en
cuenta en los dibujos a la hora de poner en práctica la modalidad
preferida descrita anteriormente y mostrada en las figuras 17 y
30.
Con referencia a la figura 30, durante la
operación de cocinado normal, el desviador 408 se encuentra en la
posición B y el aire circula a través de la cavidad exterior y
cavidad intermedia 62, refrigerando con ello ambas paredes
exteriores e interiores del horno. La refrigeración de las paredes
interiores de la cámara de cocinado mejora la función de recogida
de grasa e impide la formación de humo indeseable durante las
operaciones de cocinado. La grasa tiende a acumularse y quedar
recogida en las superficies más frías. Con el aire circulando a
través de la cavidad intermedia, las paredes interiores del horno en
la cámara de cocinado se mantienen a 150ºC aproximadamente,
mientras que la temperatura del aire en la cámara de cocinado (y
otra estructura dentro de la cámara de cocinado) se mantiene a la
temperatura de cocinado seleccionada que generalmente oscila entre
175ºC y 260ºC aproximadamente, más habitualmente alrededor de 220ºC.
Esta temperatura más baja de las paredes de la cámara de cocinado
se encuentra también por debajo del punto de formación de humo de la
mayoría de los aceites encontrados en los productos alimenticios.
En consecuencia, los aceites y grasas que se recogen en las paredes
más frías no producen cantidades importantes de humo. Como es
lógico, si se desea que el alimento tenga un sabor ahumado, el
desviador puede ser ajustado de manera que circule más aire a través
de la cavidad exterior y menos a través de la cavidad interior,
reduciendo con ello el efecto de refrigeración del aire en la
cavidad intermedia y subiendo la temperatura de las paredes de la
cámara de cocinado. El humo se producirá cuando las paredes
interiores alcancen la temperatura del punto de formación de humo de
los aceites producidos por el alimento.
Como se ha indicado anteriormente, el horno de
la presente invención puede ser calentado por medios de
calentamiento convencionales, tal como un intercambiador de calor
calentado por llama (gas) o un elemento de calentamiento por
resistencia eléctrica. El horno ilustrado en las figuras
11-21 muestra un horno calentado eléctricamente. En
esta modalidad de la invención, los elementos de calentamiento
eléctricos 428 están dispuestos en la cámara de retorno de aire 28b
del horno, calentando con ello el aire que es pasado al interior
del recinto 320 por el volante 330 de la soplante. Elementos de
calentamiento eléctricos particularmente adecuados son los Calrods
(General Electric Co.), los cuales son calentados eléctricamente
para transferir calor al aire que fluye de un lado a otro de los
mismos. Un sensor termostático 430 (figura 31) está situado en el
recinto y conectado a una circuitería eléctrica adecuada para
controlar la temperatura de los elementos de calentamiento 428.
En la modalidad del horno calentado por gas,
resulta adecuada una configuración convencional puesta en práctica
en los hornos de choque provistos de medios transportadores ya
conocidos (véase, por ejemplo, Patente US No. 4.462.383,
incorporada aquí solo con fines de referencia). La figura 31 muestra
ambas opciones de medios de calentamiento eléctricos y por gas
(ambas no son utilizadas de forma conjunta). Como se muestra en la
figura 31, el quemador de gas 450 está dispuesto en el alojamiento
452 y suministra la llama para calentar la cámara de aire de
retorno. Otros elementos, tales como tubería de gas, conformador de
la llama y orificios asociados, no se ilustran puesto que los
mismos son bien conocidos y están asociados tradicionalmente con
los quemadores de gas. Para regular la temperatura de la fuente
calorífica de gas, se pueden emplear medios de control
convencionales. Con preferencia, un control del quemador está
conectado a una válvula eléctrica la cual a su vez está conectada a
una tubería de entrada de gas y control de modulación, todo ello
bien conocido en la técnica. El control de modulación deberá ser
capaz de regular el flujo de gas a la cabeza del quemador mediante
entradas recibidas desde un sensor termostático 430 (figura 31)
situado en el recinto. El sensor termostático 430 es capaz de
detectar la temperatura del aire en el recinto y proporcionar la
correspondiente entrada al control de modulación. Tras recibir las
entradas procedentes del sensor termostático, el control de
modulación ajusta la cantidad de gas suministrado al quemador para
mantener la temperatura seleccionada en el horno.
Con referencia en particular a las figuras 4, 6,
8 y 32-33, se describirá ahora el conjunto de
evacuación del horno. Conectado operativamente al recinto 320 se
encuentra el conjunto de evacuación 500. El conjunto de evacuación
500 incluye un primer conducto de evacuación 502 unido a y en
comunicación fluídica con el recinto 320 a través de la abertura
504 del recinto. Una porción del aire caliente es evacuada a través
del conducto de evacuación 502 durante el cocinado, así como durante
los ciclos de limpieza. Desde el conducto 502, los gases evacuados
calientes se desplazan hacia y a través del conjunto de tubo de
ventilación 506, el cual está en comunicación fluídica con el
conducto 502. Los gases evacuados se liberan entonces a la atmósfera
a través del conjunto de tubo de ventilación vertical 506.
Opcionalmente, como se ilustra en la figura 33, el conjunto de tubo
de ventilación 506 puede incluir un conjunto separador ciclónico
508. El conjunto separador ciclónico incluye una porción de
conducto (circular) vertical 510, una sección cónica 512 y un tapón
514. Los gases evacuados del conducto de evacuación 502 entran en
la porción de conducto vertical 510 adyacente a la pared interior
516, con el fin de crear un modelo de flujo de aire ciclónico. Este
modelo de flujo de aire permite que los gases caliente escapen
ascendentemente a través del tubo de ventilación 518, mientras que
las partículas sólidas arrastradas por el aire caen a la sección
cónica 512. El tapón 514 se retira periódicamente para limpiar los
depósitos en el fondo de la sección cónica.
Opcionalmente, el conjunto de evacuación 500
puede también incluir un convertidor catalítico 520 para separar las
partículas arrastradas de la corriente de gas evacuado. Las figuras
11-12, 18 y 32-33 muestran un
convertidor catalítico 520 dispuesto en el conducto 502 entre el
recinto 320 y el conjunto de tubo de ventilación 506. El convertidor
catalítico puede ser del mismo tipo descrito anteriormente. Como se
muestra en estas figuras, el convertidor catalítico 520 está
dispuesto dentro del bastidor 522. El bastidor 522 está construido
preferentemente de materiales capaces de soportar altas
temperaturas, con suma preferencia por encima de 480ºC para absorber
las altas temperaturas encontradas durante los ciclos de
auto-limpieza. Materiales adecuados incluyen acero
inoxidable y acero al carbono.
En una modalidad preferida de la invención,
ilustrada en las figuras 30 y 32-33, el horno está
configurado de manera que el aire que circula a través de la
cavidad exterior 60 y cavidad intermedia 62 ("la corriente de
aire de refrigeración"), se mezcla con los gases a alta
temperatura evacuados del recinto, para ser enviados entonces a la
atmósfera. Esta configuración resulta particularmente adecuada para
hornos calentados por gas que por normativa han de evacuar una
cierta porción de la corriente de gas caliente de cocinado. Al
mezclar la corriente de aire de refrigeración de temperatura más
baja con la corriente de gas evacuado, la temperatura de la
corriente de gas evacuado desciende de manera importante. Por
ejemplo, una temperatura de 480ºC de la corriente de gas evacuado
(temperatura del ciclo de limpieza) se puede hacer descender muy por
debajo de los requisitos establecidos por la normativa legal, al
ventilar la corriente de aire de refrigeración con la corriente de
evacuación del recinto. La configuración antes descrita es también
preferida para hornos calentados eléctricamente para rebajar la
alta temperatura de los gases evacuados producidos por el horno
durante las operaciones de limpieza pirolítica.
Las figuras 30 y 32-33 muestran
esta configuración preferida en donde la corriente de refrigeración
se mezcla con la corriente de evacuación del recinto. Como se
ilustra, el aire de refrigeración procedente de la cámara
intermedia 62, representada por las flechas, circula a través de la
cámara intermedia 62 y es ventilada a través de la abertura 550 al
interior del conjunto de tubo de ventilación 506 en donde se mezcla
con la corriente de gas evacuado. Similarmente, el aire de
refrigeración procedente de la cavidad exterior 60, representada
por las flechas, circula a través de la cavidad exterior 60 y es
ventilada a través de la abertura 552 al interior del conjunto de
tubo de ventilación 506 en donde también se mezcla con la corriente
de gas evacuado.
Una vez descritos anteriormente los diversos
componentes del horno, se ofrecerá ahora una exposición del flujo
de aire de cocinado en el horno. Con referencia a la figura 30, el
aire es calentado en la cámara de aire de retorno 28b y es pasado al
interior del alojamiento 302 por la soplante 330. El aire caliente
se desplaza entonces desde la soplante 330 al interior del recinto
320. El aire caliente sale del recinto 320 a través de las
aberturas de salida 322 y entra en los conductos 100 y 102
dispuestos por encima y por debajo del transportador. El aire
caliente sale entonces de los conductos 100 y 102 a través de
aberturas 112 e incide sobre el producto alimenticio que se desplaza
sobre la cinta transportadora. El aire de la cámara de cocinado se
desplaza luego a través de los conjuntos de filtro 130, 132. El aire
ciclado es expuesto entonces a los convertidores catalíticos 162
dispuestos en la cámara de aire de retorno del horno. El aire se
calienta en la cámara de aire de retorno 28b a medida que el ciclo
de circulación se repite de forma continua. Si bien la mayor parte
del aire de cocinado caliente se recicla y recircula, una pequeña
porción del aire caliente es ventilada del recinto 320 a través del
conjunto de evacuación 550 como anteriormente se ha expuesto y
descrito.
En la modalidad preferida mostrada en los
dibujos, la invención incluye funciones de
auto-limpieza que utilizan medios de limpieza
pirolítica. Suponiendo que el horno ha estado funcionando a
temperaturas normales entre 190ºC y 220ºC durante 10 horas al día,
es probable que el horno se ensucie al menos de forma moderada.
Durante las operaciones de limpieza pirolítica, el convertidor
funciona de modo que la cinta transportadora y la cavidad de
cocinado del horno, que se encuentran sucias, son limpiadas. Es
adecuada una velocidad del transportador de 6-10
minutos (es decir, un tiempo de pasada desde la entrada a la
salida). Las etapas de una operación de limpieza preferida son como
sigue:
Para iniciar las operaciones de limpieza, la
temperatura del horno se lleva a 150ºC. Cuando el horno ha alcanzado
150ºC, se mueven los párpados 27 (figura 31) sobre las aberturas de
salida y admisión del horno y se ajusta el desviador 408 de manera
que se desvíe la cantidad máxima de aire hacia la cavidad exterior
60 [posición C] (véase figura 30). Con el desviador en esta
posición, el aire de refrigeración no puede entrar en la cavidad
intermedia 62, reduciendo con ello al mínimo la refrigeración de
las paredes interiores de la cámara de cocinado y permitiendo que
las paredes interiores del horno alcancen temperaturas más altas. A
continuación, se pulveriza dentro de la cavidad de cocinado agua
que contiene una pequeña cantidad de detergente. Con preferencia,
esto se efectúa pulverizando el agua dentro del volante 330 de la
soplante. La figura 28 muestra una estructura que puede ser
utilizada para esta finalidad. Con referencia a la figura 28, el
tubo 600 está unido al depósito 602 en la abertura 604. En la
práctica, el conjunto se dispone en la pared posterior exterior del
horno en posición adyacente al volante de la soplante, con el
extremo 606 del tubo 600 dispuesto a través de las paredes del
horno. El agua simplemente se vierte en el depósito 602 y fluye al
interior del horno en posición adyacente al volante de la soplante.
Cuando la mezcla de agua/detergente entra en contacto con las
estructuras metálicas del horno, incluyendo los dedos de chorro, la
cinta transportadora y las paredes interiores de la cavidad de
cocinado, se crea vapor de agua el cual reblandece y disuelve la
grasa y otros depósitos de productos alimenticios sobre las paredes
y otras estructuras metálicas del horno. Las grasas y depósitos
reblandecidos y disueltos se dirigen entonces hacia el suelo
inclinado del horno para ir a parar al drenaje 42 y salir del horno
a través del tubo 43. Esta etapa se puede repetir si es
necesario.
Un horno ensuciado de forma moderada a fuerte
requerirá normalmente 2-3 ciclos de mezcla de
agua/detergente. Después del ciclo de agua/detergente, se inicia un
ciclo de enjuagado pulverizando agua dentro de la cavidad de
cocinado del horno. Se ha comprobado que son preferibles dos ciclos
de enjuagado con agua. El agua enfriará el interior del horno de
manera sustancial. Cuando la temperatura alcanza de nuevo 150ºC,
después del ciclo o ciclos de enjuagado con agua, el ciclo de
enjuagado se da por terminado.
A continuación, la temperatura del horno se
lleva hasta 315ºC y permanece a esa temperatura durante
aproximadamente 1 hora o hasta que el horno deja de producir humo.
Se aumenta entonces la temperatura a 370ºC durante 1 hora
aproximadamente, o bien hasta que el horno deja de producir humo.
Después de la etapa anterior, la temperatura del interior del horno
se aumenta a 480ºC y permanece a esa temperatura durante 1 hora
aproximadamente. A continuación, la temperatura del horno se reduce
a 150ºC y se ajusta el desviador 408 de manera que el aire de
refrigeración se hace circular al interior de ambas cavidades
intermedia y exterior, permitiendo con ello el enfriamiento de las
paredes interiores de la cavidad de cocinado. Cuando la temperatura
en el interior del horno alcanza 150ºC, se llevan a cabo 2 ciclos
de enjuagado con agua como se ha descrito anteriormente.
Cuando finalizan las operaciones de limpieza
pirolítica, pueden permanecer en la cinta transportadora algunas
cantidades de material de cenizas blancas. Estos depósitos de
cenizas se pueden eliminar simplemente frotando la cinta
transportadora con un trapo mojado a medida que se mueve la cinta.
Como se ha indicado anteriormente, una velocidad satisfactoria de
la cinta para la operación de limpieza será de 6-10
minutos para el momento en el que la cinta pasa a través de la
cavidad de cocinado.
Después de los ciclos de enjuagado final de la
operación de auto-limpieza, el horno se puede poner
a la temperatura de cocinado normal, por ejemplo 220ºC, para
preparar el horno para la operación de cocinado. Preferentemente, la
cinta transportadora se acondiciona para la siguiente operación de
cocinado frotando simplemente el transportador en movimiento con un
trapo impregnado de aceite mientras el horno se encuentra a la
temperatura de cocinado. Esto aclimata a la cinta y evita que el
producto se adhiera a la cinta transportadora.
Preferentemente, las temperaturas de cocinado,
los tiempos de cocinado y la operación de limpieza del horno se
controlan con un controlador electrónico programable. Los
controladores programables adecuados para esta finalidad son bien
conocidos en la industria, por ejemplo, la Patente US No. 4.462.383
(incorporada aquí solo con fines de referencia) describe un
controlador adecuado para hornos del tipo aquí descrito. Con
referencia a las figuras 31 y 34, los componentes del controlador
pueden estar alojados en el alojamiento del centro de control 700
que está asegurado en el armario del horno por soldadura, remachado
u otros medios adecuados. El tiempo de cocinado depende del tiempo
de desplazamiento de la cinta transportadora a través del horno.
Las temperaturas y tiempos se pueden aumentar o disminuir con
controles de teclado hacia arriba y hacia abajo como se muestra en
la figura 34. Un dispositivo de representación digital 702 indica
la temperatura del horno y cuenta el tiempo durante el cual está
funcionando el ciclo.
Para cocinar productos alimenticios en el horno
anteriormente descrito, la temperatura del horno y el tiempo de
cocinado se eligen en relación con el producto alimenticio
particular. Una temperatura de cocinado adecuada es normalmente de
175ºC a 230ºC. La temperatura de cocinado que ha resultado ser
adecuada para muchos productos alimenticios es de 220ºC. Una vez
que el horno alcanza la temperatura de cocinado deseada, el producto
alimenticio se puede colocar directamente sobre la cinta
transportadora en movimiento para pasar a través de la cámara de
cocinado. La tabla 1 muestra las temperaturas y tiempos de cocinado
para diversos productos alimenticios y compara el comportamiento
del horno anteriormente descrito (designado como Air Fry^{TM}) con
hornos y freidoras convencionales.
\vskip1.000000\baselineskip
Como queda demostrado en la tabla 1, el horno
aquí descrito reduce de manera importante los tiempos de cocinado
para diversos productos alimenticios. Al mismo tiempo, el horno
también permite cocinar con aire, en lugar de aceite, productos que
tradicionalmente se fríen de forma intensa en aceite, proporcionando
ello un beneficio importante para la salud. En uso de aire en lugar
de aceite también elimina los diversos peligros inherentes del
aceite caliente usado en la operación de fritura intensa en aceite.
El presente horno representa igualmente una mejora importante
respecto a los hornos de choque provistos de medios transportadores
conocidos. Concretamente, el presente horno es capaz de suministrar
velocidades de transferencia de calor suficientemente altas para
cocinar adecuadamente alimentos que tradicionalmente son fritos de
forma intensa en aceite. Además, los hornos provistos de medios
transportadores convencionales no enfocan adecuadamente el problema
de la captura de grasas y eliminación de humos. De este modo, los
alimentos cocinados en los hornos provistos de medios
transportadores convencionales se sitúan habitualmente en sartenes
de cocinado u otros medios de contención.
Ha de apreciarse que los términos
"superior" e "inferior", "frontal" y
"posterior", "parte superior" y "parte inferior" y
"por encima" y "por debajo" han sido utilizados para
facilitar la descripción de las modalidades ilustradas de la
invención y que tales términos no intentan limitar el alcance de la
invención. Además, los términos "abertura", "aberturas",
"orificio" y "orificios" están destinados a incluir
aberturas o agujeros circulares y no circulares que presentan una
configuración adecuada para formar y producir una corriente de
fluido. El término "calentamiento" está destinado a
representar la transferencia de calor hacia o desde un producto e
incluye enfriamiento y el término "aire caliente" está
destinado a representar gases calientes y aire caliente.
Claims (35)
1. Un horno que comprende:
- -
- paredes exteriores (29) que definen un armario exterior (12) de dicho horno;
- -
- paredes interiores (41) que definen una cámara interior (28) de dicho horno;
- -
- paredes intermedias (57) dispuestas entre dichas paredes exteriores (29) y dichas paredes interiores (41), estando situadas dichas paredes intermedias (57) para crear una cavidad intermedia (62) entre dichas paredes interiores e intermedias y una cavidad exterior (60) entre dichas paredes exteriores e intermedias;
- -
- un soporte de producto (72) dispuesto en dicha cámara interior (28);
- -
- una primera soplante (300) para hacer circular gas de temperatura controlada por dicha cámara interior (28), estando dicha primera soplante (300) en comunicación fluídica con al menos un conducto (100), teniendo dicho conducto (100) una placa de chorro (110) con una pluralidad de orificios (112) situados para dirigir dicho gas de temperatura controlada hacia dicho soporte de producto (72) dentro de la cámara interior (28) de dicho horno;
- -
- al menos otra soplante (402) asociada con dicho horno y capaz de hacer circular aire a través de dicha cavidad exterior (60) y hacer circular aire a través de dicha cavidad intermedia (62); y estando construida dicha cavidad intermedia (62) de manera que permite que el aire circule a través de dicha cavidad intermedia para entrar en contacto con dichas paredes interiores (41).
2. Un horno según la reivindicación 1, en donde
dicha al menos otra soplante (402) hace circular aire del
ambiente.
3. Un horno según la reivindicación 1, en donde
están previstas soplantes separadas (402) para hacer circular aire
a través de dicha cavidad exterior (60) y a través de dicha cavidad
intermedia (62).
4. Un horno según la reivindicación 1, en donde
dicha al menos otra soplante comprende una sola soplante (402),
incluyendo además dicho horno un desviador (408) asociado con dicha
cavidad exterior (60) y dicha cavidad intermedia (62), pudiéndose
ajustar dicho desviador (408) para controlar la cantidad de dicho
aire que circula a través de dicha cavidad exterior (60) y a través
de dicha cavidad intermedia (62).
5. Un horno según la reivindicación 4, en donde
dicho desviador (408) se puede ajustar para eliminar
sustancialmente dicha circulación de aire a través de dicha cavidad
intermedia (62).
6. Un horno según la reivindicación 1, que
incluye además un conducto de evacuación (502) para evacuar del
horno al menos una porción de dicho gas de temperatura
controlada.
7. Un horno según la reivindicación 6, que
incluye además medios de conducto (550, 552) por los que una porción
de dicho aire que circula a través de dicha cavidad exterior y/o a
través de dicha cavidad intermedia se mezcla con dicha porción
evacuada de gas de temperatura controlada.
8. Un horno según la reivindicación 6, que
comprende además un convertidor catalítico (162, 520) situado para
tratar dicha porción evacuada de gas de temperatura controlada.
9. Un horno según la reivindicación 6, que
comprende además un separador ciclónico (508) situado aguas debajo
de dicho conducto de evacuación (502).
10. Un horno según la reivindicación 1, en donde
dichas paredes interiores incluyen un suelo inclinado (40), siendo
la pendiente de dicho suelo inclinado hacia un tubo de drenaje (42,
43) que conduce al exterior de dicho horno.
11. Un horno según la reivindicación 1, que
comprende además un conducto (600) para proporcionar agua en dicha
cámara interior (28) de dicho horno.
12. Un horno según la reivindicación 1, en
donde dicho soporte de producto comprende un transportador (72).
13. Un horno según la reivindicación 1, en
donde dicho al menos un conducto comprende una pluralidad de
conductos (100).
14. Un horno según la reivindicación 13, en
donde está previsto al menos un conducto (100) por encima de dicho
soporte de producto y al menos un conducto (102) por debajo de
dicho soporte de producto (72).
15. Un horno según la reivindicación 14, en
donde está prevista una pluralidad de conductos (100) por encima y
una pluralidad de conductos (102) por debajo de dicho soporte de
producto (72).
16. Un horno según la reivindicación 1, en donde
dicho al menos un conducto (100) tiene un extremo proximal (104) y
un extremo distal (106) y una longitud que se extiende entre dicho
extremo proximal y dicho extremo distal; y dicho conducto tiene una
abertura de entrada adyacente a dicho extremo proximal (104) a
través de la cual entra dicho gas; comprendiendo dicho conducto una
placa de chorro (110) que tiene una pluralidad de orificios (112) a
lo largo de dicha longitud y a través de los cuales dicho gas puede
salir de dicho conducto, comprendiendo además dicho conducto una
primera porción ahusada (122) adyacente a dicho extremo proximal y
una segunda porción ahusada (124) adyacente a dicho extremo distal,
teniendo dicha primera porción ahusada un ángulo de conicidad mayor
que dicha segunda porción ahusada.
17. Un horno según la reivindicación 16, en
donde dicho al menos un conducto comprende una pluralidad de
conductos (100, 102).
18. Un horno según la reivindicación 17, en
donde dicha pluralidad de conductos comprende al menos un conducto
(100) por encima y al menos un conducto (102) por debajo de dicho
soporte de producto (72).
19. Un horno según la reivindicación 1, que
comprende además: al menos una placa de filtro (134) dispuesta
dentro de dicha cámara interior y que separa dicha cámara interior
(28) en una cámara de cocinado (28a) y una cámara de retorno de
aire (28b), teniendo dicha placa perforaciones (142) formadas en la
misma y presentando una pluralidad de codos.
20. Un horno según la reivindicación 19, en
donde dicha pluralidad de codos comprende pliegues en forma de
acordeón.
21. Un horno según la reivindicación 1, en donde
dicha al menos una placa de filtro (134) comprende una pluralidad
de placas de filtro cada una de las cuales tiene perforaciones (142)
y una configuración plegada en forma de acordeón, estando
dispuestas dichas placas de filtro en una configuración encajada
(148, 150).
22. Un horno según la reivindicación 20, en
donde dicha placa de filtro (134) tiene un primer lado (144) y un
segundo lado (146), comprendiendo dichas perforaciones (142) de
dicha placa de filtro filas de secciones troqueladas (143) que se
extienden desde dicho primer lado y desde dicho segundo lado.
23. Un horno según la reivindicación 1, en
donde dicha cámara interior comprende una cámara de cocinado (28a) y
una cámara de retorno de aire (28b), teniendo dicho horno un
recorrido de retorno para dicho gas de temperatura controlada, con
lo que al menos una porción de dicho gas retorna a dicha soplante
(300) después de entrar en dicha cámara de cocinado (28a) y
teniendo dicho horno al menos un convertidor catalítico (162, 520)
dispuesto en dicho recorrido de retorno de gas.
24. Un horno según la reivindicación 23, en
donde dicho al menos un convertidor catalítico comprende una
pluralidad de convertidores catalíticos (162, 520).
25. Un horno según la reivindicación 23, que
comprende además al menos una placa de filtro perforada (134)
dispuesta dentro de dicha cámara interior (28) y que separa dicha
cámara interior en dicha cámara de cocinado (28a) y dicha cámara de
retorno de aire (28b).
26. Un horno según la reivindicación 25, en
donde dicha al menos una placa de filtro perforada (134) tiene una
configuración plegada en forma de acordeón.
27. Un horno según la reivindicación 23, que
comprende además una pluralidad de persianas (180) dispuestas en
dicha cámara interior (28) y que separan dicha cámara interior en
una cámara de cocinado (28a) y una cámara de retorno de aire (28b),
estando inclinadas descendentemente dichas persianas hacia dicha
cámara de cocinado, estando situadas dichas persianas de manera que
dicho gas de temperatura controlada pasa a través de dichas
persianas antes de retornar a dicha soplante (300) para su
recirculación al interior de dicho al menos un conducto (100).
28. Un horno según la reivindicación 1, que
comprende además una pluralidad de persianas (180) dispuestas en
dicha cámara interior (28) y que separan dicha cámara interior en
una cámara de cocinado (28a) y una cámara de retorno de aire (28b),
estando inclinadas descendentemente dichas persianas hacia dicha
cámara de cocinado, estando situadas dichas persianas de manera que
dicho gas de temperatura controlada pasa a través de dichas
persianas antes de retornar a dicha soplante (300) para su
recirculación al interior de dicho al menos un conducto (100).
29. Un método para calentar un producto
alimenticio con el horno de la reivindicación 1, que comprende:
- -
- proporcionar un producto alimenticio sobre dicho soporte de producto (72);
- -
- hacer circular gas caliente que tiene una temperatura por dicha cámara interior (28) a través de dicho al menos un conducto (100); y
- -
- controlar la temperatura de las paredes interiores (41) de dicho horno haciendo circular aire a través de dicha cavidad intermedia (62).
30. Un método según la reivindicación 29, que
comprende además la etapa de hacer circular aire a través de dicha
cavidad exterior (60) para controlar la temperatura de dichas
paredes exteriores (29) de dicho horno.
31. Un método según la reivindicación 29, en
donde se hace circular aire a través de dicha cavidad intermedia
(62) para generar una temperatura en las paredes interiores (41) de
manera que no produzcan humo tras el contacto con partículas del
producto alimenticio.
32. Un método según la reivindicación 29, en
donde se reduce la circulación de aire a través de dicha cavidad
intermedia (62) para generar una temperatura en las paredes
interiores (41) de manera que no produzcan humo tras el contacto
con las partículas de producto alimenticio.
33. Un método de limpieza del horno de la
reivindicación 1, que comprende:
- -
- hacer circular aire a través de dicha cavidad exterior (60) de dicho horno;
- -
- restringir la circulación de aire a través de dicha cavidad intermedia (62) de dicho horno para permitir que dichas paredes interiores (41) alcancen temperaturas elevadas; y
- -
- proporcionar una temperatura en la cámara interior (28) de dicho horno suficiente para limpiar pirolíticamente dicha cámara interior (28).
34. Un método de limpieza del horno de la
reivindicación 33, que comprende:
- -
- llevar la temperatura de la cámara interior (28) de dicho horno a por lo menos 150ºC;
- -
- aumentar la temperatura de la cámara interior (28) del horno a por lo menos 315ºC aproximadamente para permitir la producción de humo y mantener esta temperatura hasta que la producción de humo cesa de manera sustancial;
- -
- aumentar la temperatura de la cámara interior (28) de dicho horno en 40ºC aproximadamente para permitir la producción de humo y mantener esta temperatura hasta que la producción de humo cesa de manera sustancial; y
- -
- aumentar la temperatura de la cámara interior (28) de dicho horno en 90ºC aproximadamente y mantener esta temperatura hasta que la producción de humo cesa de manera sustancial.
35. Un método de limpieza del horno de la
reivindicación 12, que comprende:
- -
- hacer circular aire a través de dicha cavidad exterior (60) de dicho horno;
- -
- restringir la circulación de aire a través de dicha cavidad intermedia (62) de dicho horno para permitir que dichas paredes interiores (41) alcancen temperaturas elevadas;
- -
- proporcionar una temperatura elevada en la cámara interior (28) de dicho horno suficiente para limpiar pirolíticamente dicha cámara interior (28); y
- -
- mover dicho transportador (72) a través de dicha cámara interior (28) mientras que dicha cámara se encuentra a dicha temperatura elevada.
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