Brevet FR2820283A1 — publié le 20020809

Système d'évaporation pour un four à pain. pâtisserie ou viennoiserie. L'invention concerne un système d'évaporation pour un four de cuisson, et en particulier pour un four à pain, pâtisserie ou viennoiserie. Lors de la cuisson du pain, de pâtisserie et de viennoiserie, des pâtons sont enfournés dans une atmosphère qui est très sèche. La surface des pâtons sèche très vite et forme une gangue qui empêche le gonflement du pâton. Pour remédier à ce problème, il est connu de générer de la vapeur soit directement dans l'enceinte de cuisson du four, soit en dehors avec injection de la vapeur dans l'enceinte de cuisson. Ceci permet d'augmenter l'humidité relative dans l'enceinte. Ainsi, les pâtons peuvent gonfler plus librement. Par ailleurs, on obtient également du pain et des pâtisseries avec une surface plus brillante. On connaît des fours à soles qui comportent une pluralité de caissons de cuisson répartis verticalement sur plusieurs niveaux, comme le montre les figures 1 et 2. Chaque caisson 1 comporte une sole 2 en matériau réfractaire sur laquelle les pâtons sont disposés pour la cuisson. La chauffe est réalisée par des résistances électriques sous la sole et en voûte, par des tubes horizontaux dans lesquels circule un fluide caloporteur, ou par d'autres moyens adaptés. Le caisson 1 comporte un système d'évaporation 3, appelé également appareil à buée, s'étendant le long d'au moins un côté du caisson. Ce système 3 comporte un alignement de corps en fonte 30 ayant deux ailes 31 et un talon 32 reliant les deux ailes de manière à avoir une section sensiblement en U et une rampe d'arrosage 33 horizontale entre les deux ailes 31 des corps 30 qui injecte de l'eau sensiblement à mi- hauteur des ailes 31. Les corps en fonte 30 reposent dans une goulotte 34, par exemple en tôle inoxydable pliée. Le four à soles est mis en température préalablement à l'enfournement, par exemple entre 200 et 300 OC. Le système d'évaporation 3 monte également à la température du four. Dès que les pâtons ont été enfournés et que la porte du caisson a été fermée, de l'eau est injectée sur les corps en fonte 30, l'injection étant commandée manuellement ou automatiquement. Comme la température des blocs de fonte 30 est supérieure à 100 OC, l'eau est vaporisée très rapidement. Du fait que l'eau est injectée ponctuellement, il se peut que le corps se refroidisse localement. Comme la fonte est très conductrice (de 60 à 80 W/m/K), la chaleur emmagasinée par les zones non directement arrosées est transférée par conduction dans le corps en fonte 30 vers les zones refroidies. Si l'eau est injectée en excès, alors elle n'est plus vaporisée, mais ruisselle sur les ailes 31 jusque sur le talon 32. Si le talon est encore assez chaud, l'eau est encore vaporisée, sinon elle s'écoule vers la goulotte 34 par les extrémités du corps en fonte, soit par des trous, non représentés, ménagés dans le talon 32 à cet effet. On connaît aussi des fours à chariot qui comportent une enceinte de cuisson dans laquelle un chariot à plusieurs étages est enfourné. Le chariot est éventuellement rotatif et entraîné en rotation dans l'enceinte pendant la cuisson. Pour générer la vapeur, un système d'évaporation 4, montré sur les figures 3 et 4, comporte deux coulisses 40 verticales le long d'une paroi de l'enceinte, des barres en acier 41 étant disposées horizontalement entre les coulisses 40. Le système d'évaporation 4 comporte également une rampe d'arrosage 42 dans le même plan vertical que les coulisses au-dessus des barres pour injecter de l'eau sur les barres 41. En partie inférieure, un bac 43 est placé également dans le même plan. De même que précédemment, le four est préchauffé et le système d'évaporation 4 et en particulier les barres 41 ont pris la température de l'enceinte. Quand l'eau est injectée, elle coule en cascade de barre en barre et est vaporisée par la chaleur accumulée par les barres 41. L'eau en excès est récupérée par le bac 43 et évacuée. Dans certaines configurations de four, comme montré sur la figure 5, un système d'évaporation 5 est disposé en dehors des caissons ou des enceintes de cuisson. Le système d'évaporation 5, comporte un tunnel, un profil de guidage de l'eau emmanché dans le tunnel avec une légère pente, un injecteur qui verse l'eau dans la partie supérieure du profil de guidage, un collecteur de l'eau en excès et une conduite à vapeur 50 pour canaliser la vapeur vers les caissons 1 ou l'enceinte de cuisson. Le tunnel est chauffé par l'extérieur ou comporte des résistances électriques intégrées. Lorsque de l'eau est injectée alors que le tunnel est chaud, l'eau ruisselle et se vaporise sur le profil de guidage. La vapeur ainsi générée s'évacue par la conduite 50 pour humidifier les caissons 1 ou l'enceinte de cuisson. Selon une autre technique, des blocs d'acier doux sont disposés dans le tunnel, et une rampe d'arrosage s'étend au-dessus des blocs d'acier. L'eau est injectée sur les blocs d'acier lorsqu'ils sont chauds. Différents problèmes se posent avec les techniques actuelles. Les éléments en fonte coûtent chers. De plus, ils sont figés dans leurs dimensions et leur forme. Pour modifier les pièces, il est nécessaire de modifier un moule, ce qui grève le prix des modifications. Il n'est guère possible d'adapter les formes et les dimensions aux contraintes du four. Les éléments en acier sont susceptibles de s'oxyder rapidement. En plus de la dégradation de l'élément luimême, on constate quelquefois que des particules de rouille sont emportées par la vapeur et viennent polluer l'enceinte de cuisson ou les caissons. L'invention vise donc à fournir un système d'évaporation durable dans le temps, qui ne génère pas d'élément polluant, qui soit bon marché, simple de mise en oeuvre et qui ne nécessite pas d'investissement particulier. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un système d'évaporation pour un four de boulangerie, pâtisserie ou viennoiserie comportant une rampe d'arrosage pour fournir de l'eau à vaporiser, des moyens d'emmagasinage de chaleur vaporisant l'eau, caractérisé en ce que les moyens d'emmagasinage sont en pierre réfractaire. Grâce à l'invention, les objectifs que l'on s'était fixés sont atteints. En effet, les pierres réfractaires ont une bonne capacité calorifique pour emmagasiner de la chaleur pour vaporiser l'eau. De plus, les pierres peuvent être ouvragées par des outils de coupe ou de meulage à l'unité. On peut ainsi adapter les pièces à volonté sans investir dans un outillage coûteux. De préférence, la pierre réfractaire a une conductivité thermique supérieure à 5 W/m/K. Ainsi, grâce à cette conductivité élevée, des zones de la pierre qui sont localement plus refroidies par l'eau sont réchauffées par la chaleur transférée par conduction depuis les zones avoisinantes. Préférentiellement, la pierre réfractaire est de la stéatite. Cette pierre naturelle a une densité importante de 2980 kg/m3 et une conductivité thermique de 6,1 W/m/K. Elle peut donc emmagasiner beaucoup de chaleur et la rediffuser rapidement. On constate également qu'elle résiste très bien à des arrosages répétés, sans qu'elle subisse de dégradation de la surface ou de rupture. Aucun élément polluant n'est donc généré. Dans un premier mode de réalisation, les moyens d'emmagasinage comportent deux ailes verticales et un bloc interposé entre les deux ailes, la rampe d'arrosage injectant l'eau sensiblement à mi-hauteur des ailes verticales, le système d'évaporation étant placé dans une enceinte du four. Les deux ailes permettent de capter au mieux la chaleur dans l'enceinte du four. De plus, elles confinent la zone d'aspersion pour que l'eau ne soit pas dispersée dans l'enceinte du four. L'eau qui n'est pas immédiatement vaporisée ruisselle le long des ailes et atteint le bloc qui apporte la chaleur pour vaporiser l'excès d'eau. Dans un deuxième mode de réalisation, les moyens d'emmagasinage comportent une pluralité de blocs linéaires superposés dans un plan sensiblement vertical, la direction des blocs linéaires étant sensiblement horizontale, le système d'évaporation étant placé dans une enceinte du four. L'eau est injectée sur les blocs les plus hauts. Elle coule alors en cascade de blocs en blocs et est vaporisée par la chaleur accumulée par les blocs. Ce système est destiné aux fours dont l'enceinte est suffisamment haute. Préférentiellement, les blocs linéaires ont une section rectangulaire et l'une des faces de la section est inclinée par rapport à l'horizontale. L'inclinaison des surfaces permet à l'eau de ne pas stagner sur les blocs linéaires. Le ruissellement est donc facilité. Dans un troisième mode de réalisation, les moyens d'emmagasinage sont des blocs linéaires disposés dans un tunnel chauffé par l'extérieur, la rampe d'arrosage étant disposée dans le tunnel au-dessus des blocs linéaires pour injecter l'eau sensiblement dans l'axe des blocs linéaires. Un tel système d'évaporation est destiné à générer de la vapeur en étant en dehors de l'enceinte du four. L'invention a aussi pour objet un four de cuisson comportant au moins un système d'évaporation précédemment décrit. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une coupe transversale d'un four selon l'art antérieur ; la figure 2 est le détail II de la figure 1 montrant un bloc de fonte ; la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un système d'évaporation selon l'art antérieur ; la figure 4 est une coupe d'un système d'évaporation selon la figure 3 ; la figure 5 est une coupe longitudinale d'un four à soles à chauffage électrique selon l'art antérieur ; la figure 6 est une coupe partielle transversale d'un four ayant un système d'évaporation conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation ; la figure 7 est une coupe partielle selon la ligne VIIVII de la figure 6 ; la figure 8 est une vue en perspective éclatée d'un système d'évaporation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 9 est une coupe d'un système d'évaporation selon la figure 8 ; la figure 10 est une coupe transversale d'un système d'évaporation selon un troisième mode de réalisation de l'invention et selon la ligne X-X de la figure Il ; la figure Il est une coupe longitudinale selon la ligne XI-XI de la figure 10. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 6 et 7, un four à soles 10 comporte plusieurs caissons 11, des tubes de chauffe 12 pour chauffer les caissons et une isolation thermique 13 autour des caissons 11. Un seul système d'évaporation 14 a été représenté, mais il va de soi que chaque caisson peut être équipé d'un ou plusieurs systèmes d'évaporation. Le système d'évaporation 14 comporte deux alignements d'ailes 15 sensiblement verticales et un alignement de blocs linéaires 16 en pierre naturelle, de préférence en stéatite. Le système d'évaporation comporte en outre une goulotte en tôle d'acier inoxydable pliée en forme de U et dans laquelle les alignements d'ailes et de blocs linéaires reposent, un bloc linéaire 16 étant interposé entre deux ailes 15. Un parement 18 en tôle d'acier inoxydable recouvre une face extérieure de l'une des ailes 15. Le système d'évaporation comporte également une rampe d'arrosage 19 disposée au dessus des blocs linéaires 16 et entre les alignements d'ailes 15. La rampe d'arrosage 19 comporte deux rangées d'orifices 190 dirigés vers les ailes 15 pour injecter l'eau. Lorsque le four à soles et le système d'évaporation sont chauffés préalablement à l'enfournement, par exemple à une température entre 200 et 300 OC, de l'eau est injectée par les orifices 190 de la rampe d'arrosage 19 sur les ailes 15 du système d'évaporation. L'eau est vaporisée très rapidement. Du fait que l'eau est injectée ponctuellement, il se peut que les ailes 15 se refroidissent localement. Grâce à la bonne conductivité de la stéatite, la chaleur emmagasinée par les zones non directement arrosées est transférée par conduction dans les ailes vers les zones refroidies. L'eau en excès ruisselle sur les ailes 15 jusque sur les blocs linéaires 16 où l'eau est encore vaporisée. Si les blocs 16 sont trop froids pour vaporiser l'eau, elle s'écoule vers la goulotte 34 par les extrémités et les bords des blocs linéaires 16. Un deuxième mode de réalisation est montré sur les figures 8 et 9. Un système d'évaporation 20 est destiné à être monté le long d'une paroi d'une enceinte de four. Le système 20 comporte un cadre 21, un bac 22 de récupération d'eau, une rampe d'arrosage 23 de direction horizontale en partie supérieure du cadre 21 et deux tôles de parement 24. Le cadre 21 comporte des traverses 25 de direction sensiblement horizontale et inclinées dans le sens de l'épaisseur du cadre 21 d'un angle compris entre 5 et 200. Chaque traverse 25 supporte plusieurs rangées de blocs linéaires 26 de section rectangulaire. Ainsi, la section des blocs linéaires est inclinée. De même que dans le premier mode de réalisation, le four est préchauffé et le système d'évaporation 20 et en particulier les blocs linéaires 26 ont pris la température de l'enceinte. Quand l'eau est injectée, elle coule en cascade de blocs en blocs et est vaporisée par la chaleur accumulée par les blocs linéaires 26. L'eau en excès est récupérée par le bac 22 et évacuée. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, un système d'évaporation 50, montré sur les figures 10 et 11 est prévu à l'extérieur des enceintes de cuisson. Il convient par exemple au four montré sur la figure 5 à la place du système d'évaporation 5 selon l'art antérieur. Selon l'invention, le système d'évaporation 50 comporte une pluralité de tunnels 51 de forme tubulaire et de direction sensiblement horizontale placés dans un caisson isolant. Chaque tunnel comporte un alignement de blocs linéaires 53 en stéatite, une rampe d'arrosage 52 placée au dessus des blocs linéaires 53, une conduite d'évacuation de la vapeur 54 connectée à l'une des extrémité du tunnel et une conduite d'évacuation 55 de l'eau en excès. Des moyens de chauffage, par exemple des résistances électriques 56, chauffent les tunnels par l'extérieur. Le système de d'évaporation 50 est maintenu en température par les moyens de chauffage 56. Lorsque les blocs linéaires 53 sont chauds et qu'il est nécessaire de fournir de la vapeur, de l'eau est injectée par la rampe d'arrosage 52 sur les blocs linéaires 53. L'eau est vaporisée très rapidement et la vapeur ainsi obtenue s'évacue par les conduites d'évacuation de la vapeur 54 vers les enceintes du four. L'eau en excès est évacuée par gravité par les conduites 55. REVENDICATIONS 1. Système d'évaporation pour un four à pain, pâtisserie ou viennoiserie comportant une rampe d'arrosage (19,23, 52) pour fournir de l'eau à vaporiser, des moyens d'emmagasinage (15,16, 26,53) de chaleur vaporisant l'eau, caractérisé en ce que les moyens d'emmagasinage sont en pierre réfractaire. 2. Système d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pierre réfractaire a une conductivité thermique supérieure à 5 W/m/K. 3. Système d'évaporation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pierre réfractaire est de la stéatite. 4. Système d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'emmagasinage comportent deux ailes (15) verticales et un bloc linéaire (16) interposé entre les deux ailes (15), la rampe d'arrosage (19) injectant l'eau sensiblement à mi-hauteur des ailes (15), le système d'évaporation (10) étant placé dans une enceinte du four (11). 5. Système d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'emmagasinage comportent une pluralité de blocs linéaires (26) superposés dans un plan sensiblement vertical, la direction des blocs linéaires (26) étant sensiblement horizontale, le système d'évaporation (20) étant placé dans une enceinte du four. 6. Système d'évaporation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les blocs linéaires (26) ont une section rectangulaire et les faces de la section sont inclinée par rapport à l'horizontale. 7. Système d'évaporation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'emmagasinage sont des blocs linéaires (53) disposés dans un tunnel (51) chauffé par l'extérieur du tunnel (51), la rampe d'arrosage (52) étant disposée dans le tunnel (51) au-dessus des blocs linéaires (53) pour injecter l'eau sensiblement dans l'axe des blocs linéaires (53). 8. Four à pain, pâtisserie ou viennoiserie comportant au moins un système d'évaporation (10,20, 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.