Brevet FR2092655A1 — publié le 19720128

L'iiivex.tiosi collcerne Ui1 récisleilt à aliments amélioré et, plus précisément, un recopient à aliments dans la construction duquel est appliqué le principe d'échange thermique par tube calorifique, de telle sorte que l'aliment qui y est contenu puisse être alternativement cuit rapidement et refroidi uniformément ou rapidement, grace au pouvoir accru de transfert de chaleur au récipient. Dans la technique des récipients à aliments, on a cherché en vain depuis longtemps à mettre au point un ustensile qui se prête à la fois à la cuisson et au refroidissement des aliments, en particulier lorsque ces derniers doivent être congelés à la suite de leur cuisson. L'invention apporte une solution à ce problème en introduisant structurellement la notion de tube calorifique dans le récipient à aliments. te taux élevé de transfert de chaleur et les propriétés quasi isothermiques des tubes calorifiques sont bien connus dans la technique. le Brevet des tats-Unis nO 3 299 759, au nom de Grover, décrit le principe des tubes calorifiques utilisables pour le transfert efIicace ae chaleur entre un point et un autre. Dans ie domaine des ustensiles de cuisine, qui constituent l'un des aspects du dispositif combiné de l'invention, il existe un grand nombre de sJstemes conçus pour parvenir à un transfert optimal de chaleur entre la source thermique et l'objet soumis à la cuisson, ainsi que pour l'application uniforme de chaleur à cet objet. t'un des systèmes les plus répandus dans les dispositifs antérieurement connus consiste à fixer un matériau à conductivité thermique élevée, tel que le cuivre ou l'aluminium, au fond et sur les parois latérales de l'ustensile de cuisine.Certes, un tel procédé accroSt le transfert de chaleur, mais il donne lieu fréquemment à des Doints chauds dans l'ustensile et à un surchauffage de la surface de l'objet soumis à la cuisson, lequel n1 est cependant pas cuit du tout à ltintérieur. Par ailleurs, les usterXsiles ae ce genre ne sont pas conçus et ne se prêtent pas au refroidissement des aliments, se limitant à la fonction de cuisson. En outre, si ces dispositifs antérieurement connus améliorent dans une certaine mesure ie transfert de chaleur entre la source tnermique et les aliments, ils ne donnent pas entièrement satisfaction, car leur rendement de transfert de la chaleur est limité. Dans la demande de orevet aux mtats-unis nO 749 oil, à laquelle a souscrit Karl T. Feldman, Jr., l'un des auteurs de la présente invention, aifférents types de tubes calorifiques sont décrits. Toutefois, ces tunes calorifiques et ceux d'autres dispositifs antérieurement connus ne font pas intervenir l'idée de la mise en oeuvre du principe du tuDe calorifique dans un récipient a aliments. En outre, aucun des aispositifs antérieurement connus n'envisage l'application du principe du tube calorifique pour parvenir à une amélioration de la vitesse de cuisson de l'intérieur d'un produit alimentaire massif, soit isolément, soit en combinaison avec l'application de chaleur à la surface de ce produit. Si le principe du tube calorifique est appliqué aux récipients à aliments, il en résulte un accroissement du rendement de transfert de chaleur entre l'aliment et le récipient. Toutefois, s' agissant de produits alimentaires massifs, l'une des difficultés consiste en ce que le rendement amélioré du transfert de chaleur d'un tel dispositif se traduit en même temps par une cuisson plus rapide de l'aliment à sa surface, tandis que la vitesse de cuisson à l'intérieur reste la même que dans les ustensiles classiques. En conséquence, la surface de cet aliment risque de briller avant que l'intérieur ne soit cuit.En fait, l'accroissement du rendement de transfert de chaleur aura le m8me effet que si l'intensité de la source thermique était augmentée, brayant ainsi la surface de l'aliment avant qu'il ne spit cuit à l'intérieur. Afin d'introduire le principe du tube calorifique dans la construction d'un récipient à aliments pour accroître le rendement de cuisson ou de refroidissement du produit et d'éliminer le problème du surchauffage de la surface de celui-ci au cours de sa cuisson, il est nécessaire de prévoir un ispositif combiné tel que l'intérieur du produit soit cuit à-une vitesse accrue en proportion de la vitesse augmentée à laquelle la surface est cuite. L'invention a donc pour but de fournir un récipient à aliments amélioré, dans lequel la vitesse et l'uniformité de transfert de chaleur entre l'aliment et l'extérieur du récipient soient augmentées. Un autre but de l'invention est de fournir un récipient à aliments amélioré qui assure un transfert de chaleur plus uniforme entre la source thermique et l'aliment et qui conduise en même temps la chaleur nusqutau centre de produits alimentaires massifs pour accroître le transfert thermique à cette partie centrale. Un autre out de l'invention est de fournir un récipient à aliments amélioré qui puisse être utilisé alternativement pour accroître le rendemert de transfert de chaleur entre le récipient et les aliments qui y sont contenus, tant pour le traitement de cuisson que pour le traitement de refroidissement. t'invention a encore pour but de fournir un récipient à aliments amélioré qui assure un transfert de chaleur plus uniforme, soit en direction, soit d partir de l'aliment qui y est contenu et qui réduise dans une mesure notable le temps nécessaire pour cuire l'aliment contenu dans le récipient, diminuant ainsi les pertes d'aliment par réduction ou similaire, et qui abrège alternativement le temps de refroidissement de l'aliment qui y est contenu. Ces buts de l'invention sont atteints par l'introduction du principe du tuoe calorifique dans la structure d'un récipient a aliments, de façon a tirer profit de la chaleur latente de vaporisation d'un agent liquide à l'intérieur du récipient à aliments rouir accroître le rendement de transfert de chaleur entre la source thermique et l'aliment contenu dans ce récipient. En outre, les dispositions structurelles de l'invention accroissent le rendement de transfert de chaleur entre l'aliment contenu dans le récipient et le milieu ambiant, en cas d'applications de refroidissement.En général, la structure du dispositif consiste en un récipient à aliments présentant des parois extérieures et des parois intérieures fabriquées en un matériau conducteur de la chaleur et délimi tdx-It un intervalle annulaire étanche entre elles. Une mèche imbibée d'un agent liquide tel que l'eau revêt les parois de l'intervalle annulaire et un passage est ménagé pour la vapeur à 1'intc;rier de et 5 rva' e. Ta chaleur transférée au liquide contenu anars la mèche à partir des parois extérieures ou récipient vaporise le liquide et cette vapeur est a son tour transférée dans le passage et répartie dans tout l'inter celle annulaire pour assurer une distribution uniforme de chaleur danu la totalité du acipient, En prenant contact avec les parois plus froides du récipient, la vapeur se condense et cède sa chaleur latente de vaporisation, laquelle est absorbée à travers les parois. la vapeur condensée est absorbée par la mèche et ramenée vers a source thermique par effet capillaire. Un couvercle, réalisé sous forme d'un tube calori- fique, peut être prévu pour le récipient et urle broche du type tube calorifique peut entre prévue pour autre enfoncée dans des produits alimentaires massifs afin de conduire la chaleur à l'intérieur de ceux-ci. L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du ccmplément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1 est une vue en coupe transversale du récipient à aliments amélioré, montrant les trois parties séparées du aispositif combiné. La fig. 2 est une vue en coupe transversale de la broche de transfert de chaleur qui fait partie du dispositif, en combinaison avec un produit alimentaire massif. La fig. 3 est une vue en coupe transversale de la broche de transfert de chaleur qui constitue une partie de l'invention. En se référant aux dessins, dans lesquels les mêmes numéros désignent les mêmes éléments , on peut voir que le récipient à aliments amélioré 9 est constitué de trois parties séparées, à savoir un dessous 10, un couvercle 11 et une broche de transfert de chaleur 12. L'aliment contenu dans le dispositif est désigné par 13. Be dessous 10 est formé par une paroi extérieure 14 et une paroi intérieure 15 qA se réunissent le long des bords supé- rtrsdu dessouslQet,par ailleurs, sont séparées l'une de l'autre pour délimiter entre elles un intervalle annulaire. une mèche 16 de transfert de liquide revêt l'intérieur de l'intervalle 18 au contact des parois 14 et 15. Elle est imbibée d'un agent liquide tel que l'eau distillée. L'espace annulaire ou creux constitue un passage de vapeur 17. Dans une opération de cuisson, la chaleur doit être conduite depuis la source thermique constituée par le fond 10 à l'aliment 13 et, dans l'opération de refroidissement, la cnaleur doit être conduite entre l'aliment 13 et le milieu amodiant, relativement plus froid, dans lequel le récipient à aliments 9 est placé. En atteignant l'agent liquide, la chaleur provoque son évaporation à partir de la mèche 16 et la vapeur formée entre dans le passage 17 dans tout le volume duquel elle se répand.En prenant contact avec la surface plus froide de l'une des parois du fond 10 ou du couvercle 11, la vapeur restitue sa chaleur latente de vaporisation, cnaleur qui est à son tour introduite dans l'aliment 13 en cas de traitement de cuisson ou dirigée vers le milieu ambiant si celui-ci est plus froid que l'aliment 13. La vapeur condensée est absorbée dans la mèche 16 où elle est ramenée vers la source thermique par effet capillaire. L'agent liquide contenu dans la mèche 16 peut être un liquide inoffensif tel que l'eau distillée, de sorte que l'aliment ne soit pas contaminé en cas de fuite dans les parois d'une partie quelconque du récipient 9. le couvercle il du récipient 9 est lui aussi exécuté sous la forme d'un tube calorifique. Le couvercle il est donc en un matériau conducteur de la cnaleur, avec un intervalle creux ou annulaire disposé intérieurement. Une mèche 16 de transfert de liquide, saturée d'un agent liquide, revêt les parois intérieures de l'intervalle annulaire, délimitant un passage à vapeur 17 entouré par la mèche 16. La croche 12 de transfert de chaleur constitue le troisième élément du récipient à aliments combiné 10 selon lin- vention et elle est destinée à être utilisée avec des produits alimentaires massifs tels aue celui qui est représenté en 13. La broche 12 est réalisée elle aussi sous la formed'un tube calorifique et, selon ce qui est représenté, elie-est constituée Ear un corps cylinarique muni d'une pointe 26 à lune de ses extrémités pour faciliter son insertion dans l'aliment 13. ta brocne 12 de transfert de chaleur comprend un récepteur de chaleur 2t relié, en rapport de conduction thermique, à la sonde 22 qA est exécutée sous la forme d'un tube calorifique.La ode 22 peut être exécutée sous la forme d'un corps cylindrique creux ou présenter toute autre forme appropriée et elle comporte une -mèche 24 de transfert de liquide qui revêt sa surface intérieure et délimite un passage de vapeur 25 compris entre la mèche 24 et la partie la plus interne de la sonde 22. En service normal, la broche 22 est insérée dans un produit alimentaire massif, le récepteur de chaleur 21 étant exposé à la source thermique. Cette source peut être soit la cavité intérieure d'un four, soit l'intérieur du récipient à aliments 10 ou toute autre source similaire de chaleur, si l'aliment est soumis à la cuisson.Si le dispositif est utilisé pour refroidir un aliment, le récepteur de chaleur 10 se transformera évidemment en un dissipateur thermique et il sera exposé a une source ayant une température plus basse que celle de l'intérieur de l'aliment, par exempie un réfrigérateur ou un freezer. l'angle d'inclinaison de la sonde 22 dans le produit alimentaire massif 17 n'a guibre d'importance, contrairement à certains dispositifs antérieurement connus, étant donné que la gravité n'intervient pas dans le fonctionnement du dispositif de l'invention. Dans l'opération de cuisson, la chaleur est captée par le récepteur 21 qui la conduit dans la sonde 22 et, par suite, dans le liquide emmagasiné dans la mèche 24. Le processus de transfert de chaleur par évaporation-condensation débute par une évaporation de l'agent liquide, la vapeur formée étant dirigée le long du passage 25 vers la partie de la sonde 22 située à l'intérieur, plus froid, du produit alimentaire massif 13. A ce niveau, la vapeur se condense, restituant sa chaleur latente d'évaporation et le liquide de -condensation est absorbé dans la mèche 24 où il est ramené par reflet capillaire vers l'extrémité récepteur de chaleur du corps creux 23.Au cas où la broche 12 de transfert de chaleur est utilisée pour le refroidissement de l'aliment, le processus d'évaporation-condensation est simplement inversé, la chaleur étant conduite de l'intérieur du produit alimentaire 13 vers le récepteur thermique 21, au niveau duquel elle est rejetée d-ans l'atmosphère ambiante. te récipient à aliments 9 est utilisable dans de nombreuse applications diffárentes. Par exemple, le disnositif pourra être utilisé avec son seul fond 10, sai-s couvercle-11 ou sans broche de transfert de chaleur 12, dans les àpplications où il n'est pas nécessaire de transférer la chaleur a' l'intérieur de l'aliment, ou lorsque la chaleur n'est appliquée qu'au fond du récipient 9, par exemple pour frire des aliments.Dans ce cas particulier, il ntest pas à conseiller d'utiliser le couvercle 11, car il jouerait le r81e d'évacuateur de chaleur et agirait aonc à l'inverse de l'application de chaleur de cuisson a? l'aliment. D'autre part, il peut être souhaitable d'utiliser ie broche de transfert de chaleur 12 par elle-même, dans des appli- cations où il est simplement nécessaire d'accroître ie rende- ment de transfert de chaleur à l'intérieur de l'aliment soumis à la cuisson. Parmi ces applications, on peut citer la cuisson de pommes de terre ou d'autres produits alimentaires, étant donné que la broche 12 de transfert de chaleur sera plus efIicace, pUur conduire la chaleur à l'intérieur ae la pomme de terre, que les dispositifs antérieurement connus tels que les clous d'aluminium couramment utilisés. Une autre application de la broche thermique 12 se situe dans le domaine de la mesure ae la température. Dans les applications ae ce genre, le récepteur de chaleur 21 sur la Droche ae transfert 12 sera supprimé ou dispositif et remplacé par un thermomètre. La chaleur à l'intérieur de l'aliment 13 sera transférée à l'extérieur de celui-ci et enregistrée sur le thermomXtre. Le récipient à aliments peut etre comoiné, sans que l'on s'écarte du cadre de l'invention, avec toute source de chaleur, par exemple une spirale électrique fixée au fond 10, un four à gaz ou électrique ou toute autre source similaire de chaleur. Parmi les applications du dispositif, il y a lieu de citer tout particulièrement les ustensiles de cuisine de camping, pour lesquels il est souvent très difficile d'obtenir une distribution uniforme oe ia chaleur sur toute la surface de l'ustensile. il est bien connu qu'un feu de camp ou un réchaud de camping applique ordinairement la chaleur à un point isolé de l'ustensile de cuisine, ce A se traduit par la calcination de l'aliment soumis à le cuisson. Le dispcsitif selon l'invention élimine ce danger, était donné qu'il détermine une répartition égale de lu cnaleur sur tout l'ustensile, assurant une distrioution uniforme du chauffage. Comme i7 va de soi et corme il résulte d'ailieurs déjà de ce qA précède, l'invention ne se limite nuliement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation ae ses diverses parties ayant été plus spécialement in oiqués;-elie en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- hécislent à aliments amélioré, comprenant en combinaison un récipient formé a'un fond entuuré par aes bords et ouvert à sa partie supérieure, ce fond et ces tords étant fabriqués en un matériau conducteur de la chaleur et comprenant une paroi intérieure et une paroi extorieure écartées l'une de l'autredéli- mitant entre elles un intervalle creux étanche; une moche saturée de liquide à l'intérieur de cet intervalle creux étanche et au contact des parois internes qui délimitent l'intervalle creux étanche, un passage de vapeur étant ménagé entre cette mèche et la partie interne de l'intervalle creux étanche; de telle soite que la chaleur soit transférée à travers le fond et les tords du récipient par évaporation et ondensation du liquide contenu dans a mèche saturée. 2.- Xécipient selon, la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend : un couvercle destiné à recouvrir l'ou- verture supdrieure au récipient, ce couvercle étant fabriqué en un matériau conducteur ae la chaleur et comportant un intervalie intérieur creux étancne; une mèche saturée oe liquide revëtant les parois intérieures de cet intervalle creux étanche; un passage ae vapeur ménagé entre la mèche saturée de liquide et la partie la plus interne de l'intervalle creux étanche; de telle sorte que quand la chaleur est appliquée au liquide contenu dans la mèche, celui-ci soit transformé en vapeur qui est conduite à travers le passage de vapeur dans l'intervalle creux étanche, vers les parties plus froides de celui-ci où la vapeur est condensée, restituant sa chaleur latente de vaporisation. 3.- Récipient selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend;une broche de transfert de chaleur présentant une première et une seconde extrémités, cette brocne étant fabriquée en un matériau conducteur de la chaleur et contenant un espace intérieur creux étanche, revêtu d'une mèche saturée de liquide, un passage de vapeur étant délimité par la mèche saturée de liquide ou la partie la plus interne de l'intervalle creux étanche; un récepteur de chaleur fixé à la première extrémité de la broche de transfert de chaleur, en rapport de conduction thermique ay?c oelle-ci,récep- teur fabriqué en un matériau conducteur de la chaleur, de sorte que la chaleur captée par ce récepteur soit conduite vers la première extrémité de la broche de transfert de chaleur si le récepteur de cnaleur est à une température supérieure à celle de la premier extrémité de la broche, et que la chaleur soit conduite à partir de la première extrémité de la oroche vers le récepteur de cnaleur si celui-ci est à une température inférieure à celle de la seconde extrémité de la broche de transfert de chaleur; la seconde extrémité de la broche de transfert de chaleur étant pointue de façon à pouvoir être introduite facilement dans un produit alimentaire massif, de marnière à conduire la chaleur de l'extérieur de ce produit à on intérieur si cet intérieur est plus froid que son extérieur, ou à extraire la chaleur de l'intérieur du produit alimentaire si cet intérieur est plus chaud que l'extérieur. 4.- Dispositif d'échange de chaleur, comprenant en combinaison s un organe allongé conducteur de la chaleur, présentant une première extrémité et une seconde extrémité et étant fabriqué en un matériau conducteur de la chaleur, avec un intervalle intérieur creux étanche: une mèche saturée de liquide revêtant lasunice intérieure de ltinten~dle intérieur creux étanche et un passage de vapeur ménagé entre cette meche saturée de liquide et la partie la plus interne de la cavité intérieure creuse étancne; la premiere extrémité de l'organe conducteur de la chaleur étant raccordée à un récepteur de chaleur et la seconde extrémité étant pointue. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le récepteur de chaleur est fabriqué en un matériau conducteur de la chaleur et est raccordé à la première extrémité de l'organe conducteur de la chaleur en rapport de transfert thermique, de sorte que la chaleur soit absorbée dans le récepteur de chaleur et transférée entre eelui-ci et la première extrémité de l'organe conducteur de la chaleur; la seconde extrémité étant pointue de manière à pouvoir être introduite à l'interieur d'un produit alimentaire massif. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le récepteur de chaleur est constitué' 'par un dispositif de mesure de la terpérature fixé à la première extrémité de l'organe conducteur de la chaleur en rapport de transfert thermique pour mesurer la température de celle-ci. 7.- Dispositif amélioré de mesure de la température, comprenant en combinaison t un organe allongé fabriqué en un matériau conducteur de la chaleur, présentant une cavité intérieure creuse étanche avec une me cîle saturée ae liquide qei revêt les parois internes de cette cavité et un passage de vapeur ménagé dans la mèche saturée de liquide à la partie la plus interne de la cavité intérieure creuse étanche; un dispositif de mesure de la température raccordé à la premiere extrémité de l'organe allongé en rapport de conduction thermique, de sorte que la chaleur dans la premiere extrémité de l'organe allongé soit conduite dans ce thermomètre; la seconde extrémité de l'organe conducteur de la chaleur étant pointue et destinée à titre introduite dans un produit alimentaire massif; de telle sorte que la température de la seconde extrémité de l'organe allongé soit transférée, par évaporation et condensation du liquide contenu dans la mèche saturée, vers la première extrémité de l'organe allongé et que la température de celle-ci soit mesurée par le dispositif de mesure de la température.