Come funziona un forno a legna

Una tecnica millenaria

Il disegno base dei forni in muratura riscaldati a legna non è cambiato molto negli ultimi 2000 anni. Sin dall'antichità i costruttori di forni sapevano che un forno in muratura, scaldato con la legna, produce un ambiente ottimale per la cottura di una amplissima gamma di cibi. Tant'è che i forni a legna dissotterrati a Pompei sono straordinariamente simili ai forni attualmente ancora in uso a Napoli (e non solo a Napoli, naturalmente).

Ancora oggi, un forno a legna rimane il mezzo migliore per cucinare pizza, pane e arrosti, grazie anche alla sua unica capacità di scaldare e cuocere contemporaneamente in tre modi, un risultato che nessun forno moderno è in grado di ottenere: conduzione, convezione ed irraggiamento

Conduzione

La conduzione del calore ha luogo quando un oggetto caldo è posto a contatto con uno freddo, oppure quando il calore è applicato ad una estremità di un oggetto e fluisce verso l'altra estremità. Quanto calore venga trasferito da un oggetto all'altro per conduzione in un specifica unità di tempo dipende dalle temperature relative dei due oggetti, dall'ampiezza della superficie di contatto, e dalle qualità termiche dei materiali di cui gli oggetti sono costituiti. Materiali differenti hanno diverse capacità termiche, proprio come hanno, ad esempio, diverse densità. Un materiale con alto calore specifico è in grado di cedere una grande quantità di calore, prima che la sua temperatura diminuisca sensibilmente, ma può non essere in grado di cederlo rapidamente. Ad esempio, i mattoni, specie i mattoni refrattari, immagazzinano molto bene il calore, ma non lo conducono rapidamente. L'alluminio in forma metallica non immagazzina molto calore, ma è un eccellente conduttore, l'acciaio e la ghisa possono immagazzinare una grande quantità di calore, e sono anche ottimi conduttori, mentre l'acqua assorbe e mantiene enormi quantità di calore, l'aria quasi per nulla, etc.

Convezione.

La convezione avviene quando un fluido, liquido o gassoso, assorbe calore da una fonte calda e lo trasporta verso un oggetto freddo. Il fluido è un intermediario nel trasferimento di calore, ed il suo movimento può essere dovuto sia a cambiamenti di densità in seguito a riscaldamenti e raffreddamenti (convezione naturale), sia a qualche tipo di pompa, come i ventilatori di un forno elettrico (convezione forzata). Il trasferimento del calore per convezione dipende dalla qualità del fluido, specialmente la sua capacità di trattenere calore, e dalla velocità di circolazione. Se la velocità di circolazione è molto lenta, ed il flusso del fluido è stabilmente laminare, alcuni strati del fluido possono agire come isolanti, riducendo il trasferimento di calore.

Irraggiamento.

L'irraggiamento è la trasmissione diretta del calore sotto forma di onda elettromagnetica, e non richiede nè contatto, nè un fluido intermediario. L'irraggiamento è il modo con cui il sole scalda la terra. Quantità e qualità del trasferimento del calore, in questo caso, dipendono, ancora una volta, dalla differenza di temperatura tra i due oggetti, dall'area delle superfici trasmettenti e riceventi e dalle loro qualità (colore, struttura, tessitura), oltre che dalla distanza tra i due oggetti. Il trasferimento del calore non è visibile come quello della luce, dato che la maggior parte delle onde elettromagnetiche, in questo caso, giace nello spettro dell'infrarosso. L'irraggiamento può comunque trasferire una enorme quantità di calore in poco tempo.

Tutti e tre i processi di trasferimento del calore sono all'opera in un forno a legna, e tutti e tre contemporaneamente.

Una grande quantità di calore viene ceduta per conduzione direttamente dal piano base del forno a quanto viene posto a cuocere su di esso. La grande capacità di assorbire e mantenere calore dei forni in muratura e refrattario significa che il piano del forno non si raffredderà troppo rapidamente mentre il cibo assorbe calore.

Le correnti di convezione interne al forno trasportano calore dalle pareti del forno al cibo. Anche se la capacità di accumulare calore dell'aria è limitata, il continuo movimento delle correnti di convezione contribuisce a mantenere uniforme la temperatura di cottura in ogni parte del forno. Inoltre, i moti di convezione naturali e non forzati evitano di asciugare troppo rapidamente i cibi, consentendone la cottura in un ambiente umido, cosa che nei forni a convezione forzata moderni non sempre è possibile.

Ma quello che fa la reale differenza tra un forno in muratura ed altri tipi di forno elettrici o a gas è la grande quantità di calore trasferita per irraggiamento. La massa di refrattario o di mattoni assorbe e immagazzina enormi quantità di calore, che viene poi ceduto da tutta la superficie interna del forno sotto forma di irraggiamento diretto. Anche se il forno viene aperto per aggiungere o togliere alimenti, e la temperatura dell'aria nel forno si abbassa, la quantità di calore trasferita per irraggiamento assicura comunque la capacità di cuocere completamente e per molte ore.

La cottura in ambiente umido

Come abbiamo detto, un ambiente umido è fondamentale per la corretta cottura della maggior parte dei cibi da forno, come pane, pizza, arrosti, etc. Una volta riscaldato il forno con la legna, ed estratte le ceneri residue, la chiusura del forno mediante l'apposito sportello preserva l'ambiente umido al suo interno. Il forno a legna mantiene una ambiente di cottura umido estraendo l'acqua dai cibi che vengono cucinati e mantenendola all'interno del forno. L'umidità presente nel forno consente di cuocere ad alte temperature ed in tempi minori, senza il rischio di bruciare o seccare i cibi, ed ottenendo infine dei cibi croccanti all'esterno e morbidi all'interno.

Un forno convenzionale a gas od elettrico non fornisce una performance altrettanto buona, specialmente quando si tratti di cuocere pane. Le pareti di metallo di questi forni sono troppo sottili per fornire adeguato irraggiamento. Un forno a convezione funziona meglio, ma l'aria è molto calda, ed suo il movimento troppo rapido finisce per asciugare troppo rapidamente la superficie dell'impasto. Alcuni forni sono modificati per poter spruzzare acqua aggiuntiva durante la cottura.

Il modo migliore per cuocere pane in un forno convenzionale domestico è adagiare l'impasto su una pietra o su un refrattario preriscaldati, ed aggiungere all'interno del forno un recipiente con una certa quantità di acqua.

La forma del forno

La forma migliore per un forno in muratura è la classica forma a cupola, con base rotonda od ovale, per una serie di ragioni. Le forme curve aiutano i moti convettivi dell'aria a raggiungere tutti i punti del forno, senza lasciare spazi freddi. Inoltre, la forma curva della cupola assicura che il calore assorbito dalla muratura e riflesso dal fuoco di legna, venga ceduto per irraggiamento in maniera uniforme su tutta la superficie di cottura e su tutti i cibi presenti in qualunque parte del forno. I forni a base quadrata o rettangolare e con pareti verticali (come sono spesso i forni costruiti in mattoni) sono meno efficienti da questo punto di vista.

Naturalmente, esistono delle proporzioni da rispettare. In generale l'esperienza dimostra, ad esempio, che l'altezza dell bocca del forno deve essere pari a circa il 63% dell'altezza massima della cupola.

Un forno con una bocca troppo alta rispetto all'altezza della cupola (ovvero con una cupola troppo bassa rispetto all'altezza della bocca), perderà troppo calore attraverso la bocca, quando utilizzato aperto.

Un forno con una cupola troppo alta rispetto alla bocca del forno, al contrario, rischierà di avere dei punti, alla sommità della cupola, che non saranno mai completamente scaldati alla stessa temperatura del resto del forno

Esiste comunque una variabilità accettabile circa l'altezza della volta del forno. Forni a volta bassa si scaldano più rapidamente, e cuociono anche più rapidamente, in ragione anche della minor distanza dei cibi dalla fonte di irraggiamento costituita dalla volta. Forni a volta alta richiedono più tempo e combustibile per essere scaldati, ma si mantengono caldi più a lungo.

Un punto importante è che ogni apertura nelle pareti del forno costituisce una via di fuga per il calore che deve invece essere mantenuto al suo interno il più a lungo possibile. E' per questo che i forni a legna hanno in genere una sola apertura, che deve essere utilizzata sia per l'immissione dell'aria di combustione che per l'espulsione dei fumi esausti, e che la canna funaria, quando viene installata, deve essere posta esternamente, direttamente sopra la bocca del forno. Ed è per questo che la proporzione della bocca deve essere calcolata esattamente.