Brevet FR2890532A1 — publié le 20070316

L'invention concerne ce qu'on appelle les fours professionnels grande cuisine. Ce qu'on désigne par cette appellation, ce sont des fours d'une capacité intérieure d'au moins environ 0,15 m3. Il existe plusieurs sortes de fours grande cuisine. Les fours, dans lesquels le chauffage et la cuisson s'effectuent par convection, comportent, à l'intérieur de la cavité du four, un brûleur à gaz ou une ou plusieurs résistances de chauffage et un ou plusieurs ventilateurs de convection. Certains fours, dans lesquels le chauffage et la cuisson s'effectuent 10 à la vapeur indirecte, comprennent, à l'extérieur de la cavité, un générateur de vapeur. Ce sont des fours à production de vapeur indirecte. D'autres fours à chauffage et cuisson à la vapeur directe comprennent, à l'intérieur de la cavité, au moins un ventilateur associé à une résistance de chauffage ou un brûleur à gaz sur laquelle ou lequel ou à proximité duquel on projette de l'eau pour produire la vapeur directement à l'intérieur du four. On connaît des fours mixtes, ou combinés, à double chauffage et cuisson par convection et à la vapeur, comme d'ailleurs certains évoqués cidessus. Les fours mixtes tendent à remplacer les autres depuis déjà quelques temps. Enfin, on connaît encore une autre catégorie de fours professionnels grande cuisine qui combinent, au moins, l'un des modes par convection et à la vapeur, avec un chauffage et une cuisson par micro-ondes. L'invention de la présente demande concerne plus particulièrement un four professionnel grande cuisine au moins à mode de chauffage et de cuisson à la vapeur produite directement à l'intérieur du four. Naturellement, l'invention s'applique également à des fours à double mode, au moins un mode par convection et un mode à la vapeur directe, pouvant fonctionner en mode convection, en mode vapeur et en mode mixte, le fonctionnement en mode vapeur directe impliquant généralement un fonctionnement en mode mixte. En mode vapeur, de l'eau est injectée à l'intérieur du four. Au-delà de 100 C, ce n'est plus de la vapeur saturée et les aliments peuvent se dessécher. C'est pourquoi les fours considérés comportent un régulateur qui normalement coupe la source de chauffage quand la température atteint 100 C. Dans le cas d'un brûleur à gaz, c'est un mélange d'air et de gaz qui constitue le combustible, l'air étant envoyé dans le brûleur par un surpresseur. Si, pour couper le brûleur, on coupait l'arrivée de gaz sans couper l'arrivée d'air, on injecterait dans la cavité du four de l'air froid et sec et les aliments de dessècheraient. Mais si on coupait l'arrivée d'air, en arrêtant le surpresseur, la pression dans le brûleur tomberait en dessous de celle régnant dans la cavité 1 o et la vapeur de la cavité pourrait alors remonter dans la tubulure d'arrivée d'air, ce qui détériorerait une bonne partie des équipements. Si on voulait ne pas arrêter le surpresseur, on pourrait monter une vanne sur la tubulure. Mais ce serait une solution onéreuse et lourde à mettre en oeuvre, une telle vanne étant longue à fermer et longue à ouvrir. Avec un four professionnel grande cuisine fonctionnant au moins par chauffage à la vapeur directe produite à l'intérieur du four au moyen d'un brûleur à gaz, il ne faut donc par arrêter le brûleur. On remarquera qu'avec un four mixte, en mode convection, il n'y a pas de problème puisqu'on n'y injecte pas d'eau. C'est donc à partir de la constatation développée ci-dessus, déjà intéressante en soi, que la demanderesse s'est posé le problème du maintien dans la cavité du four d'une vapeur saturée, sans couper le brûleur. C'est à partir d'une dernière constatation que la demanderesse propose finalement son invention, constatation selon laquelle la température de consigne, a priori 100 C, peut être légèrement dépassée puisque, en fin de cuisson, les aliments ne peuvent pratiquement plus absorber d'eau. Ainsi, l'invention concerne tout d'abord un procédé de conduite d'un four professionnel grande cuisine pour la cuisson d'aliment fonctionnant au moins par chauffage à la vapeur directe produite à l'intérieur d'une cavité du four au moyen d'un brûleur à gaz et d'eau injectée dans la cavité, caractérisé par le fait que, pendant la cuisson des aliments et sans arrêter le brûleur, on augmente la quantité d'eau injectée dans la cavité quand la température dans la cavité dépasse une température de consigne, pour faire 2890532 3 chuter la température dans la cavité. On remarquera que toute solution consistant à faire chuter la température d'un four de cuisson est a priori audacieuse. En tout état de cause, la solution de l'invention a le grand mérite d'éviter tout dessèchement des aliments. On peut injecter plus d'eau en augmentant le débit d'une alimentation en eau. On peut aussi ouvrir une deuxième alimentation en eau. De préférence, on réduit la quantité d'eau injectée quand la température dans la cavité repasse en dessous de la température de consigne. 1 o Dans une mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, avant que la température dans la cavité n'atteigne la température de consigne, on réduit la puissance du four, par exemple en réduisant le débit du mélange air-gaz. On remarquera que si on n'augmente la quantité d'eau injectée dans la cavité qu'à la température de consigne, la température dans la cavité la dépassera un peu, mais on a vu plus haut que cela n'était pas préjudiciable. En l'espèce, la demanderesse a considéré qu'une température de 104 C pouvait parfaitement être tolérée. Mais il ne s'agit que d'un exemple. L'invention concerne également un four professionnel grande cuisine pour la cuisson d'aliments fonctionnant au moins par chauffage à la vapeur directe, comprenant, dans une cavité du four, au moins un brûleur à gaz, une arrivée d'eau, des moyens agencés pour, en coopération avec le brûleur, provoquer la vaporisation de l'eau, des moyens de mesure de la température à l'intérieur de la cavité, le four comprenant également des moyens de commande et des moyens de commande du brûleur, four caractérisé par le fait qu'il comporte encore des moyens de variation du débit de l'arrivée d'eau commandés par les moyens de mesure de la température et les moyens de commande du four. Dans une forme de réalisation intéressante du four de l'invention, 30 l'arrivée d'eau comporte deux tubulures à débits respectivement contrôlés par deux vannes commandées par les moyens de commande du four. On pourrait également n'envisager qu'une tubulure d'arrivée contrôlée par une vanne à débit variable. Avantageusement, le four comporte des moyens de variation de la puissance du four commandés par les moyens de commande du four. De préférence, le four est un four mixte qui comporte également des moyens de chauffage par convection. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du four et de son procédé de conduite, en référence au dessin en annexe, sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation du four de l'invention; la figure 2 est une représentation schématique du four de la figure 1, sur laquelle l'enceinte du four est représentée en coupe verticale; - la figure 3 est une représentation schématique du système de variation du débit d'eau et - la figure 4 est une représentation de la courbe de température de 15 la cavité du four. En référence aux figures 1 et 2, le four 1 selon l'invention comprend une cavité ou enceinte 2 contenue dans un bâti 3. Ce bâti 3 comporte des moyens 4 de régulation de la température dans l'enceinte 2 ainsi qu'une porte 5 destinée à l'introduction des aliments à chauffer et/ou à cuire dans l'enceinte 2. Les moyens 4 sont en fait les moyens de commande du four. L'enceinte 2 a une forme sensiblement parallélépipédique délimitée par une face avant 6, ouverte ou fermée par la porte 5, une paroi de fond 7 (figure 2) opposée à la face avant 6, deux parois latérales verticales 8, entre la face avant 6 et la paroi de fond 7, ainsi qu'une sole 9 et une voûte 10 formant deux parois horizontales. Toutes ces parois sont constituées de tôles métalliques. L'enceinte 2 comporte également un dispositif de chauffage, ici un brûleur à gaz 11, une turbine 12, une grille de protection 13 et, ici, des glissières latérales 14. Le brûleur 11 est disposé à l'intérieur de l'enceinte 2, en regard de la turbine 12. Il est alimenté en mélange air-gaz de combustion par un conduit 15. Ce brûleur 11 est allumé par une électrode 16 alimentée 2890532 5 électriquement par un fil 17 arrivant dans le brûleur 11 par le conduit 15. Ce brûleur 11 comporte également un dispositif de contrôle de flamme 16a, ici par ionisation, raccordé à un boîtier de contrôle (non représenté) par un fil 17a. Les fils 17 et 17a sortent du conduit 15, au niveau d'un presse-étoupe. Le mélange combustible est réalisé au niveau d'un mélangeur 18. L'alimentation d'air est réalisée par un surpresseur 19. Ainsi, le mélange air/gaz arrive au niveau du brûleur 11 en légère surpression. L'alimentation en gaz est gérée par des moyens électroniques (non représentés). En cas d'arrêt du brûleur 11, par exemple lorsqu'une température de consigne est 1 o atteinte dans l'enceinte 2, une légère pression est maintenue par le surpresseur 19 afin d'éviter toute remontée de vapeur dans le mélangeur 18. L'alimentation en gaz peut également être modifiée à l'aide d'une vanne 60. La turbine, ou ventilateur, 12 est montée sensiblement au centre de la paroi de fond 7. Elle comporte un disque 20 centré sur un axe de rotation 21. En périphérie de ce disque 20, la turbine 12 comporte une pluralité de pales 22 angulairement régulièrement réparties autour de l'axe de rotation 21. Ces pales 22 sont par exemple constituées de lamelles rectangulaires planes s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire au disque 20 et passant par l'axe de rotation 21. Cette symétrie par rapport à l'axe de rotation 21 permet de faire tourner les pales dans les sens horaire et anti-horaire, de manière équivalente. La turbine 12 est entraînée en rotation, autour de l'axe de rotation 21, par un moteur 24. Le sens de rotation de la turbine 12 est avantageusement alterné périodiquement. La turbine 12 permet de répartir l'énergie calorifique dans l'enceinte 2. Lors de leur rotation, les pales 22 parcourent une trajectoire circulaire centrée sur l'axe de rotation 21 et délimitent un espace central 23. Le brûleur 11 est disposé en regard de l'espace central 23. Une partie de ce brûleur 11 pénètre éventuellement dans cet espace central 23. La grille de protection 13 s'étend dans un plan vertical en regard du disque 20, devant le brûleur 11 et la turbine 12, relativement à l'espace de cuisson 25 destiné à recevoir les aliments à chauffer et situé entre ce brûleur 11 et l'ouverture de la porte 5. L'enceinte 2 communique avec l'extérieur par une ouverture d'évacuation 28. Cette ouverture d'évacuation 28 permet de laisser s'échapper l'atmosphère de cuisson contenue dans l'enceinte 2, lorsque cette atmosphère est en surpression par rapport à la pression extérieure à l'enceinte 2. Cette ouverture d'évacuation 28 est ménagée au point sensiblement le plus bas de la sole 9. En effet, dans la forme de réalisation décrite ici, la sole 9 comporte des pans inclinés vers le bas en direction d'un point situé sensiblement en son milieu. Les condensats formés dans l'enceinte 2 s'écoulent le long des pans 1 o inclinés en direction de l'ouverture d'évacuation 28, à partir de laquelle ils sont évacués vers l'extérieur de l'enceinte 2. A cette fin, l'ouverture d'évacuation 28 communique avec un siphon 29. Lorsque le siphon 29 est rempli, c'est-à-dire en condition normale d'utilisation, le liquide maintenu dans le fond du siphon 29 empêche la remontée d'air frais vers l'ouverture d'évacuation 28, et donc vers l'enceinte 2, contribuant ainsi à la stabilité et à l'homogénéisation de la température dans cette enceinte 2, en évitant l'introduction d'air frais par l'ouverture d'évacuation 28. Ces condensats peuvent provenir des aliments en cours de cuisson dans l'enceinte 2 et/ou de moyens de production de vapeur 30 prévus pour 20 fournir de la vapeur dans l'enceinte 2. Le four 1 comporte un boîtier 31 de régulation d'hygrométrie et de pression. Ce boîtier de régulation 31 comporte une chambre d'évacuation 32 et une chambre de régulation 33. La chambre d'évacuation 32 et la chambre de régulation 33 communiquent entre elles par un passage restreint 51. Le boîtier de régulation 31 est situé dans le bâti 3, derrière la paroi de fond 7 avec laquelle il communique par l'intermédiaire d'une entrée d'air 44. Le boîtier de régulation 31 est en partie rempli d'eau grâce à une canalisation d'eau 34 reliée à une alimentation d'eau 149. Le niveau de l'eau dans le boîtier de régulation 31 est contrôlé grâce à un premier trop-plein 35 qui s'écoule jusque dans le siphon 29. Ainsi, même lorsque les condensats sont insuffisants pour empêcher la remontée d'air frais par le siphon 29, ce dernier peut être rempli directement par la canalisation d'eau 34, via le premier trop-plein 35. Le niveau d'eau dans le boîtier de régulation 31 peut également être contrôlé grâce à une vanne de vidange 36. Cette vanne de vidange 36 contrôle le débit de l'eau dans un conduit de vidange 37 reliant le fond du boîtier de régulation 31 au siphon 29. Le volume de l'eau, dans le boîtier de régulation 31, et donc dans la chambre d'évacuation 32, varie entre un niveau haut, correspondant à la hauteur du premier trop-plein 35, et un niveau bas, correspondant à la hauteur de la jonction du conduit de vidange 37 avec le boîtier de régulation 31. 1 o Un tube d'évacuation 38 s'étend entre l'ouverture d'évacuation 28 et une extrémité haute 39 débouchant dans la chambre d'évacuation 32 audessus des niveaux haut et bas de l'eau dans la chambre d'évacuation 32. Ce tube d'évacuation 38 débouche entre l'ouverture d'évacuation 28 et le siphon 29. La chambre d'évacuation 32 communique également avec une cheminée 40. Cette cheminée 40 s'étend entre une première extrémité 41 située à l'extérieur de la chambre d'évacuation 32 et une deuxième extrémité 42 située au-dessus du niveau haut de l'eau. Lorsque la pression augmente dans l'enceinte 2, les gaz contenus dans l'enceinte 2 s'échappent par l'ouverture d'évacuation 28 puis par le conduit d'évacuation 38 et la cheminée 40. La chambre de régulation 33 est ici accolée à la chambre d'évacuation 32. La chambre de régulation 33 et la chambre d'évacuation 32 sont séparées par une cloison 43. La cloison 43 ne sépare pas de manière complètement hermétique les chambres d'évacuation 32 et de régulation 33. En effet, cette cloison 43 limite, sans les empêcher complètement, les échanges gazeux et aqueux entre ces deux chambres 32, 33, qui s'effectuent par le passage restreint 51. La chambre de régulation 33 communique avec l'enceinte 2 par l'entrée d'air 44 débouchant dans l'enceinte 2 sensiblement au niveau d'une zone de dépression créée par la rotation de la turbine 12. La chambre de régulation 33 communique également avec l'extérieur grâce à un conduit d'admission 45 qui permet de faire pénétrer de l'air dans la chambre de s régulation 33, si le niveau d'eau est situé sous le conduit d'admission 45. Mais, en cas de surpression dans l'enceinte 2, même si l'ouverture d'évacuation 28 ou le tube d'évacuation 38 est bouché, les gaz brûlés peuvent s'échapper par le conduit d'admission 45, quel que soit le niveau de l'eau, entre son niveau haut et son niveau bas, dans la chambre de régulation 33. Si le conduit d'admission 45 plonge sous le niveau d'eau dans la chambre de régulation 33, les gaz brûlés peuvent s'échapper. La chambre de régulation 33 permet donc non seulement de gérer l'hygrométrie, par l'entrée d'air frais et plus sec via le conduit d'admission 45, en faisant varier le niveau d'eau, mais 1 o aussi la pression dans l'enceinte 2, et ceci sans système mécanique d'ouverture ou de fermeture de conduits. Le boîtier de régulation 31 permet donc de remplir des fonctions analogues à des systèmes mécaniques, tels que des volets, mais présente l'avantage de ne pas pouvoir s'encrasser et se bloquer, conférant ainsi au four une sécurité accrue. Le four comporte également et surtout des moyens de production de vapeur 30 pour fournir de la vapeur dans l'enceinte 2. Ces moyens de production de vapeur 30 comprennent, ici, une sortie basse 55 d'un tube 49 relié à l'alimentation d'eau 149 par l'intermédiaire d'un système de variation de débit d'eau 100 et un diffuseur 50. Ce diffuseur est un disque métallique à deux faces. Le disque diffuseur 50 est monté tournant avec la turbine 12. Le disque diffuseur 50 est situé dans l'espace central 23 et est disposé sensiblement perpendiculairement à l'axe de rotation 21. Le brûleur 11 est disposé en regard de la première face du disque diffuseur 50. Le diamètre du disque diffuseur 50 est sensiblement égal à celui du brûleur 11. Ainsi, le brûleur 11 chauffe le disque 50. L'eau s'écoulant du tube 49 au voisinage de la seconde face du disque diffuseur 50, tombe sur celle-ci. Le disque 50 chauffé grâce à la chaleur produite par le brûleur 11 vaporise alors en partie cette eau. Une autre partie de l'eau qui n'est pas vaporisée au contact du disque 50 est projetée par ce dernier et est vaporisée dans les flammes du brûleur 11. Encore une autre partie de l'eau, qui n'est ni vaporisée au contact du disque 50, ni dans les flammes du brûleur 11, est projetée sur les parois 7, 8, 9 et 10 et en particulier sur la voûte 10. Une sonde de température 146 (figure 3) permet de mesurer la température au sein de la cavité 2. La sonde 146 est connectée aux moyens de commande du four 4. En référence à la figure 3, le système de variation de débit d'eau 100 comprend ici une première branche, ou tubulure, d'alimentation d'eau de refroidissement 132 communiquant avec le tube 49. La branche 132 comprend un régulateur de pression 134, destiné à délivrer une pression de sortie fixe (de 1 bar par exemple), une première électrovanne 142, de 1 o préférence du type tout ou rien ainsi que, éventuellement, au moins un dispositif de régulation de débit 135, en amont ou en aval du régulateur de pression 134. La variation du débit est obtenue grâce à une seconde branche ou tubulure d'alimentation d'eau 130, raccordée en 150 à la première branche 132, en aval du régulateur 134 et du dispositif de régulation 135. La seconde branche d'alimentation d'eau 130 comprend une seconde électrovanne 140 commandée par les moyens de commande du four 4. La seconde électrovanne 140 est également du type tout ou rien. Les deux électrovannes 142 et 140 constituent des ouvertures respectivement pour les première et seconde branche d'alimentation d'eau. Ayant décrit les différents éléments du four mixte de l'invention, avec, dans la cavité 2, un brûleur à gaz, une arrivée d'eau 49, un disque diffuseur 50 pour, en coopération avec le brûleur 11, provoquer la vaporisation de l'eau, une sonde de température 146, des moyens 4 de commande du four, des moyens 110 de commande du brûleur 11, comprenant le surpresseur d'air 19, la vanne 60 et le mélangeur 18, et des moyens 100 de variation du débit de l'arrivée d'eau, abordons maintenant le procédé de conduite du four. On veut maintenir à l'intérieur du four, dans la cavité 2, une vapeur saturée, c'est-à-dire qu'il faut maintenir la température, à l'intérieur de la cavité, inférieure à la température de consigne Oc = 100 C, à la rigueur, dépassée de quelques degrés A0, ici de 4 C, comme indiqué cidessus. A cet effet, tout d'abord, on n'arrête pas le brûleur 11 pendant la cuisson ou le chauffage des aliments. La température O dans le four ayant augmenté régulièrement, avant qu'elle n'atteigne la température de consigne Oc de 100 C, à l'instant tl, on réduit la puissance du four, ici de moitié, en agissant sur la vanne 60 et le surpresseur 19. Puis, à l'instant t2, quand la température dans la cavité atteint et dépasse la valeur de consigne Oc, on augmente la quantité d'eau injectée dans la cavité, pour faire chuter la température. Pour cela, on ouvre l'électrovanne 140, ici à gros débit. La température continue de monter un petit peu mais, rapidement, redescend pour repasser en dessous de Oc à l'instant t3 où on ferme l'électrovanne 140, pour réduire la quantité d'eau injectée en laissant l'arrivée d'eau alimentée par la seule électrovanne 142 et la tubulure 132. Après quelques instants, la température remonte pour à nouveau, à l'instant t4, repasser au-dessus du seuil de consigne Oc et ainsi de suite, la température oscillant autour du seuil de consigne dans une bande de température d'amplitude sensiblement égale à 2AO, parfaitement tolérable par les aliments se trouvant en fin de cuisson. Dans les cas où la température atteindrait néanmoins Oc + AO, on arrêterait le brûleur tout en maintenant l'injection d'eau à grand débit jusqu'à ce que la température repasse en dessous de Oc, pour alors remettre en marche le brûleur et passer en petit débit. REVENDICATIONS 1. Procédé de conduite d'un four professionnel grande cuisine (1) pour la cuisson d'aliments fonctionnant au moins par chauffage à la vapeur directe produite à l'intérieur d'une cavité (2) du four au moyen d'un brûleur à gaz (11) et d'eau injectée dans la cavité (149, 100, 49, 55), caractérisé par le fait que, pendant la cuisson des aliments et sans arrêter le brûleur (11), on augmente (140) la quantité d'eau injectée dans la cavité quand la température dans la cavité dépasse (t2) une température de consigne (Oc), pour faire 1 o chuter la température de la cavité (2). 2. Procédé de conduite d'un four selon la revendication 1, dans lequel on injecte plus d'eau en augmentant le débit d'une alimentation en eau. 3. Procédé de conduite d'un four selon la revendication 1, dans lequel on injecte plus d'eau en ouvrant (140) une deuxième alimentation en eau (130). 4. Procédé de conduite d'un four selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on réduit la quantité d'eau injectée quand la température dans la cavité 20 (2) repasse (t3) en dessous de la température de consigne (Oc). 5. Procédé de conduite d'un four selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel, avant que la température dans la cavité n'atteigne la température de consigne (0c), on réduit (tl) la puissance du four. 6. Procédé de conduite d'un four selon la revendication 5, dans lequel, pour réduire la puissance du four, on réduit le débit du mélange combustible air-gaz du brûleur (11). 7. Four professionnel grande cuisine pour la cuisson d'aliments, fonctionnant au moins par chauffage à la vapeur directe, comprenant, dans une cavité (2) du four, au moins un brûleur à gaz (11), une arrivée d'eau (149), des moyens (50) agencés pour, en coopération avec le brûleur (11), 2890532 12 provoquer la vaporisation de l'eau, des moyens (146) de mesure de la température à l'intérieur de la cavité (2), le four comprenant également des moyens de commande (4) et des moyens (110) de commande du brûleur, four caractérisé par le fait qu'il comporte encore des moyens (100) de variation du débit de l'arrivée d'eau (149) commandés par les moyens de mesure de la température (146) et les moyens de commande du four (4). 8. Four selon la revendication 7, dans lequel l'arrivée d'eau (149) comporte deux tubulures (132, 130) à débits respectivement contrôlés par deux vannes 10 (140, 142) commandées par les moyens de commande du four (4). 9. Four selon la revendication 7, dans lequel l'arrivée d'eau comporte une seule tubulure d'arrivée contrôlée par une vanne à débit variable. 10. Four selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel il est prévu des moyens (110) de variation de la puissance du four commandés par les moyens de commande du four (4). 11. Four selon l'une des revendications 7 à 10, dans lequel les moyens de 20 vaporisation comprennent un disque diffuseur rotatif (50) disposé en face du brûleur à gaz (11). 12. Four selon la revendication 11, dans lequel l'arrivée d'eau (149) injecte de l'eau sur le disque diffuseur (50) de manière à ce que l'eau soit au moins 25 en partie vaporisée grâce à la chaleur produite par le brûleur à gaz (11). 13. Four selon l'une des revendications 7 à 12, qui est un four mixte qui comporte également des moyens de chauffage par convection (12). 14. Four selon l'une des revendications 7 à 13, dans lequel il est prévu une turbine (12) disposée à l'intérieur de la cavité (2) et comportant au moins des pales (22) tournant avec le disque diffuseur (50) autour d'un même axe de rotation (21).