Brevet FR2738136A1 — publié le 19970307

La présente invention concerne un élément multicouche pour la cuisson ou le réchauffage de produits tels qu'alimentaires. Elle concerne aussi les ustensiles du type plateau-repas, cloche, récipient ou autre, en particulier, destinés à la restauration collective, munis d'un tel élément multicouche. Enfin, l'invention trouve aussi une application dans la construction de parois de four de cuisson de produits alimentaires qui intègrent un tel élément multicouche. Dans la restauration collective, en particulier, dans la restauration rapide, les avions, les trains, les écoles, les hôpitaux ou encore certains efast-food", il est courant d'utiliser des plateaux sur lesquels sont disposés plusieurs produits alimentaires dont certains sont servis chauds et d'autres sont servis froids. Or, actuellement, il est impossible de cuire des aliments en présence d'autres aliments qui, eux, doivent rester froids. Aussi, avant le service, on doit généralement faire cuire ou réchauffer le plat chaud en le séparant d'une manière ou d'une autre des autres aliments. Les ustensiles utilisés actuellement du type plateau ou autre ne sont pas adaptés pour un tel usage. Pour la plupart, ils résistent mal aux hautes températures, ils transfèrent mal ou alors de façon diffuse la chaleur aux aliments à chauffer, entraînant un mauvais rendement dû à des pertes caloriques importantes. Ils se dégradent très vite et sont pour certains d'entre eux quelquefois jetables après une première utilisation. Dans le cas de l'emploi d'ustensiles métalliques tels que des récipients, il est nécessaire de séparer les aliments à chauffer des autres, ce qui occasionne des manipulations supplémentaires, une perte de temps, et donc une source importante d'insatisfaction dans le service. La demanderesse a donc constaté qu'il existait un réel besoin dans l'apport de perfectionnement aux ustensiles actuellement utilisés pour qu'ils répondent mieux à l'usage auquel ils sont destinés. En particulier, leur rendement calorifique doit être nettement amélioré : ils doivent chauffer plus vite et rester chauds plus longtemps avec un minimum d'apport énergétique. De plus, ils doivent être suffisamment résistants à la chaleur et doivent conserver une raideur suffisante à haute température. Ils doivent pouvoir être manipulés facilement sans risque de brûlure. Ils doivent pouvoir être facilement nettoyés et satisfaire à un usage prolongé sans détérioration. Enfin, ils doivent pouvoir être utilisés dans différents types de fours, comme les fours à induction ou à convection forcée ou non, grilloirs, ou d'autres encore. Compte-tenu de toutes ces observations, l'invention a consisté à concevoir un élément multicouche d'un genre particulier qui réponde réellement à l'ensemble des besoins lors de la cuisson ou du réchauffage de produits alimentaires et qui évite les inconvénients de l'état de la technique. Pour cela, l'élément multicouche selon l'invention possède un côté rayonnant muni d'un zone apte à produire un rayonnement thermique lors du passage dans un four, et un autre côté isolant. ll se caractérise par le fait qu'il comprend - au moins une première couche centrale comprenant un insert métallique localisé dans la zone rayonnante, - au moins une seconde couche, dite de conduction thermique, recouvrant la première du côté rayonnant en résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température, contenant une charge d'un matériau conducteur, - au moins une couche externe constituant la surface externe du côté rayonnant, en résine fluorée pure, inerte et stable, et non chargée, qui recouvre la seconde couche, - au moins une couche d'isolation thermique et de renfort mécanique en matériau isolant et renforcé, qui recouvre la première couche centrale du côté isolant. L'insert métallique contenu dans l'élément multicouche a principalement pour fonction de générer un rayonnement thermique important lorsqu'il est soumis soit à une source de chaleur provenant d'un four traditionnel du type à convection forcée, par exemple, soit encore, et de préférence lorsqu'il est soumis à l'effet magnétique provoqué par une self-inductance d'un four à induction. Dans ce dernier cas d'application particulièrement avantageux, l'insert métallique est la seule partie de l'élément à produire de la chaleur, les autres parties servant principalement soit à conduire, soit à dissiper la chaleur émise par simple conduction thermique. La couche de conduction thermique a pour fonction de favoriser ce transfert thermique de façon homogène en direction des aliments du côté rayonnant. la couche externe du côté rayonnant a pour fonction d'assurer la réception des aliments. Sa constitution dans un matériau inerte chimiquement garantit une bonne qualité alimentaire sans risque d'oxydation des aliments avec lesquels ils entrent en contact. Sa stabilité thermique la rend résistante à la température de rayonnement produite par l'insert métallique. Enfin, le matériau possède des propriétés anti-adhérentes qui permettent d'éviter l'utilisation de graisse favorisant le nettoyage de la surface de l'élément après utilisation. Du côté isolant, la couche d'isolation et de renfort permet de limiter les déperditions calorifiques afin d'augmenter le rendement de cuisson ou de réchauffage mais aussi rend l'élément parfaitement manipulable sans risque de brûlure. La couche a aussi une fonction de renforcement des caractéristiques mécaniques de l'élément. Elle est constituée dans un matériau résistant et stable à la chaleur et qui est renforcé pour principalement assurer la rigidité de l'élément. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans la première couche, l'insert métallique est bordé en dehors des limites de la zone rayonnante par au moins une couche d'isolation en résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température. Cette couche d'isolation a pour fonction de limiter les déperditions latérales et circonscrit la zone apte à produire le rayonnement calorifique. Selon une caractéristique complémentaire, l'élément multicouche comprend une couche externe constituant la surface externe du côté isolant, en résine fluorée pure, inerte chimiquement et stable à haute température. Cette couche contribue à parfaire l'isolement thermique de l'élément et constitue une surface de finition parfaitement lisse qui peut être avantageuse pour favoriser le glissement d'un plateau muni, par exemple, d'un tel élément. Bien entendu, le nettoyage de ce côté de l'élément en est aussi facilité. Selon une autre caractéristique de l'invention, entre la couche externe et la couche d'isolation est interposée une couche de finition colorée constituée d'un tissu en fibre de verre imprégné d'une résine fluorée inerte chimiquement et stable à haute température. Cette couche participe à la fois au renforcement mécanique et à la finition de l'élément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue en coupe d'un élément multicouche selon l'invention. La figure 2 est une vue en élévation de dessus et partiellement éclatée de l'élément multicouche de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique en coupe d'un plateau-repas équipé d'un élément multicouche selon l'invention. La figure 4 montre le principe de réchauffage par induction de plateaux-repas dans un chariot destiné à la restauration collective. La figure 5 est une vue schématique d'un plateau surmonté d'une cloche équipée d'un élément selon l'invention. La figure 6 est une vue schématique d'un four traditionnel équipé de parois équipées d'éléments selon l'invention. La figure 7 illustre une variante d'exécution. Les figures 1 et 2 montrent un exemple d'élément multicouche destiné à la cuisson ou au réchauffage de produits alimentaires. L'élément se présente sous la forme d'une plaque, qui possède un premier côté rayonnant (1) et un second côté opposé isolant (2). Sur le côté rayonnant est définie une zone (10) apte à propager de la chaleur par rayonnement thermique vers l'extérieur de l'élément soit sous l'effet d'une source de chaleur provenant d'un four traditionnel, comme à convexion forcée ou non forcée par exemple ou autre, soit sous l'effet d'une self-inductance provenant d'un four à induction. La zone rayonnante (10) correspond à l'emplacement, dans l'élément, d'un insert métallique (30) d'une première couche centrale (3) appartenant à l'élément multicouche.L'insert métallique est, de préférence, une plaque en métal possédant des caractéristiques de conductibilité et de rayonnement thermique importantes et qui réagit en produisant de la chaleur sous l'effet du flux d'induction magnétique généré par le courant d'une self-inductance d'un four à induction. L'insert incorporé dans l'élément constitue dans ce cas le secondaire (sortie) d'un transformateur. Ainsi, l'insert est, de préférence, une plaque en métal choisie parmi l'acier inoxydable, le cuivre, le bronze, l'aluminium, ou un alliage à base d'un ou plusieurs de ces constituants. Dans cette première couche centrale (3), l'insert (30) est bordé en dehors de cette zone limite rayonnante (10) par une couche d'isolation (31) en tissu de verre imprégné de résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température. Ainsi, les déperditions caloriques peuvent être fortement diminuées latéralement. Par ailleurs, la couche d'isolation (31) permet le maintien latéral de l'insert (30). La couche (3) est recouverte par une seconde couche (4) dite de conduction thermique, également en résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température. Cette couche (4) se compose de tissu à base de fibre de verre noyée dans une matrice en résine fluorée et contient une charge dans un matériau possédant un coefficient de conductibilité thermique importante qui favorise la transmission de chaleur émise par la première couche (3) vers le côté rayonnant. La charge sera, de préférence, constituée de particules en graphite, en carbone, en cuivre ou bronze. Enfin, du côté rayonnant, la seconde couche (4) est recouverte par une couche externe (5) constituant la surface externe de l'élément. Cette couche externe est constituée en résine fluorée du même type que les couches précédentes, mais à l'état pur, c'est-à-dire sans charge ni renfort. Elle sert de surface de réception pour les aliments. Le matériau utilisé possède des propriétés anti-adhérentes qui facilitent le nettoyage de la surface. L'inertie chimique évite l'oxydation des aliments lors du chauffage qui pourrait altérer le goût et la qualité des aliments. Cette couche, si elle n'est pas chargée de particules conductrices, peut néanmoins contenir des colorants, des encres, ou des pigments de coloration pour améliorer l'effet esthétique de l'élément. Elle peut aussi contenir divers additifs tels que des antioxydants, par exemple. La première couche centrale (3) est recouverte par une couche d'isolation (6) du côté isolant (2). Cette couche (6) constitue une barrière thermique isolante contre les déperditions de chaleur et permet une concentration de la chaleur dégagée uniquement en direction du côté rayonnant (1). Cette couche (6) contient un matériau de renfort à base de fibre de verre noyée dans une matrice en résine fluorée du même type que celle employée pour les couches précédentes. En particulier, elle est constituée d'un ou plusieurs empilement(s) ou nappe(s) de tissu de tout type, comme, par exemple, sergé, toilé ou autre, en fibre de verre noyée dans une matrice à base de PTFE. Les fibres de verre utilisées dans le renforcement ont, en dehors de leur grande résistance mécanique, la propriété d'ininflammabilité et d'incombustibilité naturelle. Elles sont insensibles aux rayons UV, sont résistantes à la corrosion et aux agents chimiques (huiles, solutions alcalines, acides, sauf l'acide fluorhydrique). La résistance à la traction d'une couche pouvant être de 200 Newton par cm2 pour une épaisseur de 0,13 mm et de 1900 Newton par cm2 pour une épaisseur de 1,2 mm. Le nombre d'empilement de tissu ainsi que l'orientation des fibres peut varier en fonction de la rigidité recherchée. Le sergé qui a un rapport d'armure de plus de 2, toujours égal en chaîne et en trame sera, de préférence, utilisé à toutes autres sortes d'armures (taffetas, satin). La résine fluorée est, de préférence, le polytétrafluoréthylène (PTFE) qui est stable dans cette application jusqu'à une température de 280 OC (la température maximale d'un four étant atteinte à partir de 255 OC). L'épaisseur de cette couche (6) sera plus importante que celle des couches précédentes et comprise, par exemple, entre 0,5 et 2 mm, et notamment de 1,6 mm pour procurer une isolation satisfaisante. L'élément multicouche peut comprendre aussi une couche externe (7) constituant la surface externe du côté isolant (2), de même composition que la couche externe (5) opposée et sensiblement de même épaisseur. Enfin, entre la couche externe (7) et la couche d'isolation (6) est interposée une couche de finition colorée (8) constituée d'un tissu en fibre de verre imprégnée d'une résine fluorée inerte chimiquement et stable à haute température. Pour obtenir cette coloration, on peut utiliser un tissu ou une résine préalablement coloré(e). De préférence, la résine est la même que celle des couches (31, 4, 5, 6, 7). Parmi les résines fluorées susceptibles d'être utilisées dans les différentes couches, on choisira, de préférence, le polytétrafluoréthylêne (PTFE) pour ses qualités de tenue à haute température d'anti-adhérence, l'inertie chimique, de faible coefficient de frottement. L'obtention de l'élément multicouche peut se faire par un procédé traditionnel de moulage sous presse. Chaque couche est préalablement fabriquée puis elles sont empilées les unes sur les autres dans un moule ou autre moyen. L'empilement est ensuite porté à une température comprise entre 350 et 450 OC sous une charge de 700 à 1500 kilogrammes forces sous 8 bars de pression pendant une durée de 1 à 7 heures avec paliers successifs. La résine fluorée du type PTFE est un matériau à structure cristalline qui possède un point de fusion relativement franc à 373 "C et un retrait au moulage de l'ordre de 2 "O/o. On peut donner l'exemple suivant de réalisation d'un empilement pour obtenir un élément multicouche selon l'invention: - couche centrale (.i) - insert (30) acier inoxydable sous forme de plaque - épaisseur = 0,8 mm - couche d'isolation (31): - renfort tissu sergé ou toilé en fibre verre type (E, D..) - nombre de nappes 7 - matrice résine PTFE - épaisseur de couche - 1,2 mm - couche de conduction (4): - renfort de tissu sergé ou toilé en fibre de verre - nombre de nappes : 1 à 2 - matrice résine PTFE -tauxdecharge 5 à 40 % - épaisseur = 0,25 mm - couche externe (5) - résine PTFE pure - épaisseur 0,2 mm - couche d'isolation (6): - renfort de tissu sergé ou toilé en fibre de verre - nombre de nappes: 2 à 8 - matrice résine PTFE - épaisseur = 1,6 mm - couche de finition (8): - renfort de tissu sergé ou toilé en fibre de verre - nombre de nappes : 2 à 5 - matrice résine PTFE - épaisseur = 0,3 mm - couche externe (7) - résine PTFE pure - épaisseur = 0,2 mm Pour chaque couche renforcée, il est possible de remplacer partiellement ou totalement la fibre de verre par un autre matériau de renfort possédant des caractéristiques de résistance mécanique suffisantes, un pouvoir d'isolation thermique suffisant et une bonne résistance aux hautes températures (supérieure à 2600 C).On peut citer pour exemple la fibre de silice, certaines fibres de polyamide telles que les polyamides thermostables (Nomex, Kermel....), les polyamides aromatiques (Kevlar), voire même en céramique. La figure 2 montre un ustensile du type plateau-repas (9) destiné à cuire ou à réchauffer un plat et qui comprend une surface de réception (90) pour différents produits alimentaires, ladite surface (90) correspondant à une zone froide destinée aux aliments devant rester froids. 11 est équipé en regard du plat à cuire ou à réchauffer seulement d'un élément multicouche (1) tel que décrit précédemment. le côté rayonnant (20) constitue la surface de réception du plat à cuire ou à réchauffer. La figure 4 montre un exemple de four-chariot (40) utilisé pour la restauration rapide et qui peut recevoir plusieurs plateaux-repas selon l'invention. Un tel chariot (40) est équipé d'une série de self-inductances (4) incorporées reliées à un circuit électrique non représenté.Chaque self-inductance n'est activée que si l'élément multicouche est placé en regard de la self-inductance lorsque le plateau est disposé dans l'emplacement prévu à cet effet. Par ailleurs, avec un tel dispositif, il est possible de piloter individuellement le chauffage de chacun des plateaux. La figure 5 montre un perfectionnement qui consiste à équiper une cloche (50) avec un élément multicouche selon l'invention. Cette cloche peut compléter avantageusement l'équipement de cuisson ou de réchauffage constitué par un plateau (9) tel que décrit précédemment ou être utilisée séparément avec un plateau traditionnel, par exemple. Dans l'exemple illustré, seule la paroi supérieure de la cloche est équipée d'un élément multicouche, mais l'on peut prévoir d'équiper une cloche d'un ou plusieurs élément(s) disposé(s) sur l'une quelconque de ses parois pour pouvoir s'adapter à différents types de fours, par exemple. La figure 6 représente un four traditionnel à convection pour la cuisson de produits alimentaires dont certaines parois (60, 61, 62) sont équipées d'éléments multicouches selon l'invention. Chaque paroi peut être prévue amovible afin de faciliter le nettoyage. 1l va de soi que d'autres résines fluorées que le polytétrafluoréthylène peuvent être utilisées en fonction des contraintes de températures comme, par exemple, le Tétrafluoro-éthylène/ hexafluoropropylène (PFA) ou le Perfluoralkoxy (FEP). L'insert (30) donné à titre d'exemple est une plaque métallique, mais il pourrait, bien entendu, en être autrement. Ainsi, l'insert pourrait se présenter sous la forme d'un film, d'un tissu, d'une grille ou d'un ruban conducteur, ou autre. La figure 7 illustre une variante d'un plateau constitué par un élément multicouche tel que décrit précédemment mais dont l'insert (30) n'occupe qu'une partie de la surface totale pour permettre au plateau d'avoir une zone rayonnante (10) destinée à recevoir les aliments à chauffer ou à cuire, et une zone froide (90) destinée à recevoir les aliments qui doivent rester froids. Bien entendu, d'autres applications sont envisageables sans sortir du cadre de la présente invention. On peut citer, par exemple, la possibilité d'équiper des plaques de réception pour certains fours à chaleur tournante, ou encore des récipients de formes et de dimensions quelconques, etc... Par ailleurs, l'élément multicouche peut être utilisé comme élément chauffant dans le domaine des appareils du type grand public comme, par exemple, une plaque chauffante posée sur la table ou des récipients individuels qui seraient chauffés par induction. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Elément multicouche pour la cuisson ou le réchauffage de produits alimentaires, possédant un côté rayonnant (1) muni d'une zone apte à produire un rayonnement thermique et un côté isolant (2), caractérisé en ce qu'il comprend - au moins une première couche centrale (3) comprenant un insert métallique (30) localisé dans la zone rayonnante (10), - au moins une seconde couche, dite de conduction thermique (4), recouvrant la première couche du côté rayonnant, en résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température, et contenant une charge d'un matériau conducteur, - au moins une couche externe (5) constituant la surface externe du côté rayonnant, en résine fluorée pure, inerte et stable, et non chargée, qui recouvre la seconde couche, - au moins une couche d'isolation thermique et de renfort mécanique (6), en matériau isolant, stable thermiquement, et renforcée, qui recouvre la première couche centrale du côté isolant. 2 Elément multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la première couche centrale (3), l'insert métallique (30) est bordé en dehors des limites de la zone rayonnante par au moins une couche d'isolation (31) en tissu de verre ou autre imprégné de résine fluorée, inerte chimiquement et stable à haute température. 3. Elément multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une couche externe (7) constituant la surface externe du côté isolant, en résine fluorée pure, inerte chimiquement et stable à haute température. 4. Elément multicouche selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre la couche externe (7) et la couche d'isolation (6) est interposée une couche de finition colorée (8) constituée d'un tissu en fibre de verre ou autre imprégnée d'une résine fluorée inerte chimiquement et stable à haute température. 5. Elément multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche dtisolation et de renfort (6) est constituée d'un ou plusieurs empilement(s) de tissu sergé ou toilé à base de fibre de verre noyée ou autre dans une matrice à base de PTFE. 6. Elément multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde couche de conduction thermique (4) est constituée d'un tissu à base de fibre de verre ou autre et d'une matrice à base de PTFE contenant une charge de particules de graphite, de carbone ou de bronze ou cuivre. 7. Elément multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert métallique (30) est une plaque en métal, un film, un tissu ou une grille, choisi(e) parmi l'acier inoxydable, le cuivre, le bronze, l'aluminium ou un alliage à base d'un ou plusieurs de ces constituants. 8. Ustensile du type plateau-repas (9) destiné à cuire ou à réchauffer un plat et comprenant une surface de réception pour différents produits alimentaires, caractérisé en ce qu'il est équipé, en regard du plat à cuire ou à réchauffer seulement, d'un élément multicouche selon l'une quelconque des revendications précédentes, le côté rayonnant (20) constituant la surface de réception du plat à cuire ou à réchauffer. 9. Ustensile de cuisson ou de réchauffage de produits alimentaires du type plateau, cloche, récipient, caractérisé en ce qu'il est équipé d'au moins un élément multicouche selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10. Paroi de four de cuisson de produits alimentaires, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'éléments multicouches selon lune quelconque des revendications 1 à 7.