Brevet FR2005381A1 — publié le 19691212

wetuellement la plus grande partie de la viande vendue en boucherie dans le monde n'est pas appropriée à être grillée ou rôtie en raison de la dureté de ses fibres Cette viande est typiquement préparée par une longue cuisson ou un long traitement à la vapeur bien que, dans certains cas, elle soit hachée ou coupée en très petits morceaux pour faciliter la continuation de son traitement. Au cours des 25 dernières années, des produits chimiques, tels que des enzymes végétales, ont été utilisés pour briser les fibres dures. Bien que ces produits chimiques donnent un certain résultat, ils affectent le goût de la viande et donnent souvent une consistance molle au. produit final. On a utilisé pendant de nombreuses années divers procédés mécaniques, tels que des marteaux à découper des steaks cubiques pour obtenir des résultats similaires en broyant et déchirant les fibres. Ces procédés ont invariablement pour résultat de déformer grandement la viande et ils ne conviennent que pour des morceaux minces sans os. cours des dernières années, un certain nombre de machines mécaniques à attendrir ont fait leur apparition. Typique- ment, ces machines sont munies d'un grand nombre de couteaux montés rigidement ou de pointes poussées par des ressorts qui sont à même de couper ou de percer les fibres dures en traitant des morceaux de viande quelque peu plus épais. Dans le cas de couteaux qui sont suffisamment effilés, les trous qu'ils laissent se referment habituellement par la combinaison de protéines naturelles et les fibres restent naturellement coupées. Ainsi, l'aspect et la texture générale (autre que la dureté) sont peu modifiés. Xalheureusementa les couteaux qui sont suffisamment effilés pour effectuer ce travail convenablement sont très fragiles et ne doivent avoir qu'une longueur très réduite. La viande doit-donc être complètement désossée et le cartilage doit être retiré pour éviter d'endommager les lames. l'action coupante des têtes à lames multiples de ces machines est en général d'une nature variable et par suite les résultats en mesure de tendresse ne sont pas réguliers mais varient beaucoup. Dans le cas de pointes poussées par des ressorts, l'action perçante des pointes tend à modifier la forme de la viande,beaucoup à la manière de marteaux à steaks cubiques, lorsque les pointes sont suffisamment nombreuses et étroitement espacées ou ils sont inefficaces pour briser la structure fibreuse dure. Afin d'attendrir la viande mécaniquement sans changer sa forme générale et son aspect, il est nécessaire de couper le fascia au moyen de couteaux de section minimale. Des essais réglés, de même que l'expérience industrielle indiquent que les perforations de déchirage et/ou visibles se produisent lorsque l'épaisseur de la lame du couteau est augmentée beaucoup au-delà de 0,875 mm ou sa largeur est augmentée beaucoup au-delà de 3,125 mm. Le moment d'inertie de section de ce genre est-d'environ 12,5 x 259 mm. Lorsque la lame est convenablement aiguisée, elle nécessite une force de 1,125 à 1,350 kgpour pénétrer et couper convenablement le fascia de viande dure ayant en moyenne 12,5 à 15 cm d'épaisseur (cette épaisseur est typique pour des coupes primaires). aturellement, ces coupes nécessitent une longueur de lame proche de 15 cm.La force de flambage d'une telle lame est déterminée par son moment d'inertie, sa longueur (qui sont tous deux dictés par les conditions du problème), le coefficient d'élasticité de la matière de la lame (qui est d'environ 1,35 i 45-7kg par 6,5.cm2 pour-tous aciers) et les conditions finales qui comportent les organes servant à fixer les lames. les conditions finales pour ce problème sont mieux décrites lorsqu'une extrémité est fixée (lorsque la lame est soudée ou fixée méca- niquement au support) et l'autre extrémité est "arrondie"(lors- que la pointe entre dans la viande et a un état sensiblement "articulé"). Etant donne que tous les facteurs déterminant la résistance au flamblage sont définis par la nature du problème même, cette résistance peut être calculée en utilisant l'équa- tion d'Suler bien connue P = ntr2EI 12 dans laquelle :P = charge de flambage criti-que en kg E = coefficient d'élasticité de Young I = moment d'inertie de colonne I = longueur de colonne en cm n = facteur dépendant des conditions finales (dans- ce cas -n 2) La valeur trouvée est au dessous de 4 kg. C'est la valeur théorique basée sur la charge concentrique parfaite sans forces latérales appliquées. Etant donné que la charge concentrique parfaite est presque impossible à réaliser dans une colonne pratique, les codes techniques nécessiteraient normalement un facteur de sécurité égal à 5 ou plus pour réduire au minimum la pos- sibilité d'une casse. Je grand facteur de sécurité couvre plus que les incertitudes de matière usuelles et les imprécisions analytiques qui caractérisent d'autres éléments de structure. Il couvre la charge excentrique inévitablew Dans le problème considéré ici, ce facteur de nécessité de sécurité peut être réduit (parce que la sécurité humaine n'est pas en jeu), mais en aucun cas il ne serait considéré acceptable de descendre audessous du facteur de 3. Ainsi, il y a une gamme de forces de fonctionnement restrictive inusuelle dictée par une force de 1,35 kg nécessaire pour effectuer le travail et une valeur de forces limitatives de 1,55 kg pou empêcher d'abimer la lame. Pien que ces valeurs puissent varier légèrement (en faisant varier par exemple la longueur de la lame), il est important de noter que cette gamme de travail extrêmement étroite est inhé- rente au problème. le raccourcissement de la longueur de la lame rendrait impossible de procéder à des coupes primaires et nécessiterait de traiter des morceaux plus minces. L'orientation du fascia dans les coupes de tranches et parties plus minces serait à peu près parallèle à l'axe de fonctionnement de la lame et ainsi la coupe efficace serait réduite dans une mesure inacceptable. L'augmentation de la section de la lame modifie l'aspect et la forme. le problème ne peut être résolu pratiquement que par un système de véritables limitations de forces et non pas par un système à ressorts qui est en fait un système à forces croissantes parce que dans un système à ressorts, la force augmente lorsque la lame est forcée e reculer comme conséquence naturelle de la loi de Hooke. les lames individuelles seraient capables d'exercer une force perçante de 1,35 kg et reculeraient cependant -sur toute leur longueur de 15 cm (chaque fois qu rune force de résistance supérieure à 1,35 kg est rencontrée) de façon à permettre aux lames adjacentes de remplir leur fonction. Même avec une gamme de travail arbitrairement étendue atteinte en permettant à la lame de commencer son recul à 1,125 kg, un dispositif pratique ne serait encore pas réalisé. Pour illustrer cela, on suppose une limite de gamme inférieure de 1,125 kg et une limite supérieure de 1,35 kg. Ceci impose un ressort de 1,35 - 1,125 kg 15 cm ou 37,5/2,5 cm. Ce ressort devrait être comprimé à 75 cm (soit 1,125 kg divisé par 37,5 g par 2,5 cm) afin d'obtenir la force initiale de 1,125 kg. Supplémentairement, il serait comprimé de 15 cm par la course de recul, soit un total de compression de 90 cm. Les problèmes techniques pour établir un système de ressorts de ce genre comprennent : 1 ) La distance de centre à centre de la lame doit être maintenue aussi faible que possible afin d'obtenir un attendrissement convenable ou que de gran,e quantités de fascia restent non coupées. Des distances de centre d'environ 6 mm sont nécessaires. 2 ) Le diamètre extérieur maximum des ressorts qui pourraient être convenablement supportés sur des centres de 6 mm serait de 5 mm. 3 ) les efforts de torsion admissibles maximaux dont les ressorts conçus pour ces applications seraient limités par une 2 bonne pratique de 3,500 kg/cm . Aux fins de cet exemple, on admet 5.250 kg/cm2. 2 4 ) Afin de limiter les efforts à 5.250 kg/cm et pour permet- tre une course de 90 cm dans un ressort du diamètre nécessaire il faut environ 1.400 spires de fil de 675 mm. Si ces spires étaient enroulées étroitement, elles occuperaient 95 cm de longueur. Cependant, elles doivent être étendues pour permettre 90 cm de compression. Sn conséquence, la longueur totale du ressort doit être su minimum de 90 cm + 95 cm ou 185 cm. Lorsqu'il est comprimé à la force de départ de 1,125 kg, il nécessite encore une longueur de 110 cm. Dans un tel ressort, une friction et la liaison entre les cotés et le système de retenue résulteraient de variations de force aussi grandes que ou supérieures aux forces de compression. 50) Si les forces étaient limitées à une valeur plus raison 2 nable de 3.500 kg/cm plutôt que 5.250 kg/cm , la longueur du ressort serait de nouveau notablement augmentée. Ainsi, il est essentiel que l'on établisse un véritable système de limitation de forces si une solution pratique doit être obtenue. Un système de réglage de ressort qui n'est pas un système de limitation de force ne peut pas donner de résultat pratique. En ayant ces problèmes en vue, l'invention crée des moyens pour effectuer mécaniquement des coupes profondes d'attendrissement dans la viande sans nécessiter l'enlèvement préalable des os et cartilages. Elle prévoit aussi des moyens pour orienter et entre-couper l'action coupante de l'appareil mécanique pour produire une coupe complète des fibres de viande avec de bons résultats. Les caractéristiques de l'invention sont appliquées dans un jeu animé d'un mouvement alternatif vertical commandé par fluide d'éléments coupants étroitement espacés disposés au-dessus d'une bande transporteuse qui est programmée pour effectuer des mouvements longitudinaux et latéraux quand les éléments coupants exécutent des mouvements alternatifs verticaux. les moirve- ments de la bande transporteuse et l'orientation orthogonale des tranchants des éléments coupants assurent que la viande est complètement traversée et que les fibres sont coupées de façon uniforme.Pour les protéger Qes endommagements, on utilise des éléments coupants mobiles indépencemment montés dans une tête de pression à fluide de rnanière qu'une pression de fluide constante agisse sur chaque élément coupant pour le pousser à sa position inférieure dans la tête. Quand la tête est abaissée pour refouler les éléments coupants à travers la viande, tout élément coupant qui rencontre un os ou un cartilage, en produisant ainsi une résistance prédéterminée sur cet élément, est repoussé dans la tête de pression avant que l'élément coupant soit- endommagé par une force excessive. l'invention est décrite ci-après avec plus de détail à l'aide- des dessins annexés. La fig. I est une perspective d'un appareil préféré vue de dessous dont la plus grande partie au carter a été retirée. La fig. 2 est une perspective montrant ltorientation des éléments de peigne. La fig. 3 est une coupe transversale d'une partie de la tête de pression montrant les éléments de peigne en place. La fig. 4 est une coupe transversale d'une partie de la tête de pression et d'un organe de maintien mon-trant un élément coupant en placez La fig. 5 est un plan schématique montrant la configuration d'incisions laissées par les éléments coupants après les mouvements longitudinaux et latéraux du mécanisme transporteur. La fig. 6 est une perspective montrant le mécanisme d'entraînement longitudinal et latéral de la bande. Une tête de pression 3, supportée par deux tiges de support 5 et 7, est disposée de façon à pouvoir être animée d'un mouvement alternatif sur le carter 1. La tige de support 7 comporte un canal intérieur pour amener du fluide sous pression d'une source (non représentée) dans le carter à la tête de pres sion 3 animée d'un mouvement alternatif. L'appareil peut être étudié pour utiliser tout fluide convenable, mais, dans la réalisation préférée, on utilise de l'air comprimé pour réaliser un appareil pneumatique. Une série d'éléments coupants, désignés dans leur ensemble par 9, descendent du dessous de la tête de pression 3 à mouvement alternatif et font saillie à travers le guide supérieur 13. Dans la réalisation préférée, il y a 528 éléments coupants disposés en 12 rangées de 44 éléments chacun(etespacés aux milieux de 6,87 mm. Les éléments coupants 9 ont typiquement 0,75 mm d'épaisseur, 2,5 mm de largeur et 15 cm de longueur. Les éléments coupants 9 sont disposés en deux groupes désignés dans leur ensemble par 8 et 10. Les éléments coupants de chaque groupe ont leurs tranchants parallèles. les tranchants des éléments du groupe 8 sont disposés perpendiculairement aux tranchants des éléments du groupe 1-0. Les groupes 8 et 10 sont séparés par une plaque diviseuse 12. Un élément de guidage et de maintien inférieur 23, maintenu en place par des supports 15, 17, 19 et 21, est placé sous les éléments coupants 9 et descend de la tête de pression à mouvement alternatif 3. Le guiDe supérieur 13 et le guide inférieur 23 comportent tous deux des trous espacés qui coincident avec le placement d'éléments coupants 9 pour ménager un passage libre à travers eux Les trous espacés du guide supérieur et de l'élément de maintien sont ménagés en superposant deux peignes 14 et 16 re présentés à la fig. 2, de façon que les dents longitudinales 18- du peigne 16 croisent les dents transversales 20 du peigne 14. Avec cette construction, les éléments de peigne sont facilement amovibles pour les nettoyer. La fig. 3, qui est un plan vu de dessous d'une partie de ltélément de maintien 23 avec les éléments coupants en position, montre l'o- rientation et la disposition perpendiculaire des éléments coupants. La tête de pression à mouvement alternatif 3 est actionnée au moyen du cylindre 27 et de l'étrier 29. Les tiges de support 5 et 7 traversent les guides 31 et 33, ainsi que des trous convenables prévus dans l'élément de guidage et maintien inférieur 23. Des guides 35 et 97 sont prévus pour les tiges de support 15 et 17, respectivement, et des guides analogues sont prévus pour les tiges de support 19 et 21. Des ressorts de compression 39, 41, 43 et 45 sont prévus aux extrémités inférieures des tiges de support 15, 17, 19 et 21. Lorsque l'étrier 29 est entratné vers le bas par le cylindre 27 pour abaisser la tête de pression 3, les ressorts de compression 39, 41, 43 et 45 repoussent le guide inférieur 23 jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec la viande. La viande devant être traitée est ainsi maintenue en place pendant que est traversée par les éléments coupants. le cylindre de serrage 51 est prévu pour bloquer le guide inférieur 23 dans sa position inférieure pendant que la tête de pression et les éléments coupants sont élevés. Ceci empêche que la viande se déplace lorsque les éléments coupants sont retirés. La fig. 4 est une coupe transversale d'une partie de la tête de pression à mouvement alternatif 3 et du guide inférieur 23 montrant un élément coupant unique 9' faisant saillie à travers les peignes 16' , 14' > 14 et 16 L'élément coupant 9S est fixé rigidement à une tige de piston 81 qui sert de butée pour limiter la descente de l'élément coupant 9, parce que la tige 81 ne traverse pas les peignes dans le guide supérieur 13. La tige de piston 81 traverse les supports de guides 83 et 85 et une bague 87 assure le joint étanche. La tête de piston 89 de l'élément coupant est exposée au fluide sous pression contenu dans la tête de pression 3 et chaque élément coupant contenu dans la tête 3 est sou mis à une force de descente égale imprimée par le fluide sous pression.La pression du fluide est choisie de façon à être inférieure à la moitié de la charge de flèche critique des éléments coupants, même sous les plus mauvaises conditions. Avec cette construction, la force nécessaire pour faire repousser la tige de piston 81 dans la tete de pression 3 est inférieure à la moitié de la force nécessaire pour endommager l'é- lément coupant même, ce qui donne un facteur de sécurité supérieur à 2. Contrairement aux éléments coupants montés rigidement, les éléments coupants de ce dispositif ont une force limitée indépendante telle qu'un élément coupant ou une combinaison d'éléments coupants qui rencontre une résistance dans sa descente soit repoussé dans la tête sans être endommagé, tandis que les éléments coupants restants continuent à traverser et couper les fibres de la viande.Ceci permet de traiter la viande sans retirer les os et les cartilages. Par exemple, il est possible d'effectuer des coupes de la viande avec un gros os au milieu en effectuant plusieurs passes dans l'appareil et en retournant la viande après chaque passe de façon que tout le morceau ait été transpercé et que les fibres aient été coupées. Lorsqu'on procède ainsi, la tête de pression n'est pas amenée à descendre jusqu'au point où des éléments coupants 9 viendraient presque en contact avec la bande transporteuse 53. les éléments coupants n'ont au contraire à descendre qu'à travers la moitié de l'épaisseur de la viande à traiter, parce que cette viande est retournée et que la partie qui n'a pas été coupée par la première passe l'est ensuite. La profondeur de coupe de la tête de pression 3 peut être réglée au moyen d'un dispositif à vis tangente 91 (fig. 1).L'orientation des fibres de la viande n'est pas critique parce que les groupes d'éléments coupants 8 eut 10 sont disposés avec les tranchants à angle droit. les mouvements longitudinaux et latéraux de la viande forment ainsi un dessin d'incision tel que représenté à la fig. 5, en assurant qu'il n'y ait pas de fibres de la viande qui échappent à la coupe, comme cela pourrait être le cas si tous les tranchants étaient parallèles. la viande est placée sur la bande transporteuse 53 qui passe sur des rouleaux 55 et 57. La bande transporteuse 53 peut se déplacer longitudinalement lorsqu'elle est actionnée par le cylindre d'embrayage 59 et la bielle d'entrarnement 61. Le mouvement latéral peut être imprimé à la bande transporteuse au moyen de la came 63 et de l'organe fixe coopérant 65. Cette construction se comprend mieux à l'aide de la fig. 6 qui est une perspective montrant le mécanisme de commande en détail. Un embrayageàroueAibre 6i est monté sur l'arbre 69 du rouleau pour permettre l'avancement intermittent de la bande transporteuse 53 par le cylindre d'embrayage 59 et la bielle d'entraînement 61. La came 63, qui comporte six encoches pour venir en prise avec l'organe coopérant 65, imprime le mouvement latéral à la bande transporteuse 53. les six encoches 71 à 76 ont une profondeur qui varie d'une valeur "s" pour une encoche sur deux. Cette variation de profondeur pousse l'arbre 69 du rouleau vers le milieu de la machine quand une encoche haute est atteinte et l'écarte du milieu de la machine lorsqu'unie encoche basse est atteinte. Un ressort 77 assure la poussée nécessaire de l'arbre 69 du rouleau vers l'extérieur.Il n'est pas nécessaire que la longueur de course de la bielle 'entratnement 61 soit précise ; elle est légèrement inférieure à l'avance angulaire encoche à encoche. Ceci permet à l'organe fixe 65 coopérant avec la came 63 de tirer cele-ci dans la position exacte au moyen des encoches. La distance "g" est choisie égale à la distance milieu à milieu de l'espacement des éléments coupants, de sorte que le déplacement latéral de la bande transporteuseàla mi-partie.est égale à > . La tête de pression 3 est montée 2 pour venir en prise avec la viande au point milieu de la bande transporteuse 53. Le pas d'avancement longitudinal de la bande transporteuse 53 est déterminé par le déplacement angulaire des encoches et le diamètre du rouleau 57. Le déplacement de la bande par cycle est rendu égal à ns + s , lorsque "n" est égal au nombre de rangées d'éléments coupants dans la direction de mouvement et "s" est égal la distance milieu à milieu des espacements des éléments coupants. En raison des mouvements longitudinaux et latéraux décrits de la bande transporteuse, au cours de leur action de percée les éléments coupants des groupes 8 et 10 sont décalés entre eux à la lois longitudinalement et latéralement, de façon que la distance milieu à milieu de chaque coupe d'attendrissement soit moitié de l'espacement milieu à milieu des éléments coupants. le dessin des coupes représenté à la fig. 5 montre ce décalage mutuel. En fonctionnement, un morceau de viande devant être attendri est placé sur la bande transporteuse 53 et avancé pour se placer directement sous la tête de pression à mouvement alternatif 3. Le cylindre 27 actionnant la tête est commandé pour faire descendre la tête 3 entraînant avec elle l'élément de guidage 23. Les éléments coupants 9 transpercent la viande devant être traitée et lorsque le bas de la course est atteint le plongeur 93 de l'organe d'actionnement vient en contact avec la valve 95 et amorce deux opérations. Tout d'abord le cylindre de serrage 51 est actionné pour bloquer les supports à tiges de maintien de l'élément 23 en position, en maintenant ainsi ce guide 23 en contact avec la viande. Ensuite, le retour de la course d'élévation du cylindre 27 d'actionnement de la tête est amorcé pour retirer les éléments coupants de la viande.L'élément 23 de guidage inférieur, qui est serré en place à ce moment, empêche la viande de s'élever avec les éléments coupants quand ils sont retirés. Lorsque la tête de pression 3 atteint sa position supérieure, la soupape se signalisation 97 est actionnée par le plongeur 99 pour dégager le cylindre de serrage 51 et permettre au guide inférieur 23 de relâcher la viande. Le cylindre d'embrayage 59 est également actionné pour faire avancer la bande transporteuse 53. Lorsque la bielle d'entraînement 61 est actionnée l'organe d'actionnement 101 de la soupape de signalisation vient en contact avec la soupape 103 pour amorcer le mouvement de descente du cylindre 27 d'actionnement de la tête et un nouveau cycle recommence. L'utilisation de couteaux attendrisseurs étroitement espacés, animés d'un mouvement alternatif vertical, en groupes disposés perpendiculairement et fonctionnant conjointement avec un mécanisme transporteur recevant des mouvements longitudinaux et latéraux programmés donne un produit de viande dans lequel sensiblement tout le fascia et les fibres dures ont été coupées sans modifier visiblement l'aspect de la viande. L'uti- lisation d'éléments de couteaux actionnés par fluide assure une véritable limitation de la force, de sorte que les couteaux ne sont pas endommagés lorsque des os sont rencontrés, ce qui permet d'en utiliser un nombre suffisant. REVE'GDICATIOImS 1 - Appareil à force limitée actionné par fluide pour attendrir la viande, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour supporter la viande à attendrir, une série d'éléments coupants pour percer et couper cette viande et des pièces pour monter ces éléments coupants de façon qu'ils entrent indépendamment avec une force limitée dans la viande, de sorte que les éléments coupants qui rencontrent une force de résistance prédéterminée lors de leur introduction dans la viande ne soient pas endommagés. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support est un transporteur faisantpasserla viande au-delà des éléments coupants 3 - Appareil suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par des moyens faisant avancer le transporteur d'une distance longitudinale prédéterminée. 4 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par des moyens pour faire avancer le transporteur d'une distance latérale prédéterminée. 5 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par une série d'éléments coupants dont les tranchants sont disposés perpendiculairement les uns aux autres. 6 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de montage des éléments coupants comporte une tête de pression mobile pour diriger un fluide sous pression constante sur chacun des éléments coupants individuels afin de pousser cet élément coupant à sa position inférieure dans la tête, ces éléments coupants individuels étant montés de façon coulissante dans la tête de manière que chacun d'eux puisse être repoussé dans la tête quand il rencontre une résistance prédéterminée dans la viande lorsque la tête de pression descend. 7 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des guides sont prévus pour les éléments coupants. 8 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par des organes maintenant la viande en place sur le support pendant le retrait des éléments coupants. 9 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par un dispositif pour faire avancer le support d'une distance longitudinale prédéterminée. 10 - Appareil suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par un dispositif pour déplacer le support d'une distance latérale prédéterminée.