Brevet FR2480086A1 — publié le 19811016

- 1 - 2480086 Procédé et installation pour mesurer et ajuster automatiquement en conti- nu la teneur en eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose), en sel, du beurre et des caillés de fromagerie. L'invention concerne un procédé et une installation entièrement automatique permettant de contrôler, mesurer et réguler en conséquence la teneur en eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose) en sel, du beurre et des caillés de fromagerie sortant d'une machine ou d'une chaîne de fabrica- tion en continu. Les législations sur la composition des produits alimentaires étant de plus en plus rigoureuses, et le fabricant- étant par conséquent civilement et pénalement responsable de toute décla- ration fausse ou mensongère pouvant induire en erreur le consommateur, on est contraint de doter les machines de fabrication d'organes de con- trôle et de mesurage permettant de détecter à tout moment un déséquilibre de la proportion des constituants dans le mélange, afin d'agir rapidement sur ces constituants pour les réguler en conséquence, de manière à obte- nir l'harmonie recherchée. Or la difficulté est que la détectton et la régulation doivent se faire dans un temps de réponse très court, compte-tenu du débit des machines travaillant en continu. Certains fabricants ont tenté de trouver des solutions applicables au beurre et aux caillés de fromagerie, sans toutefois y parvenir. C'est ainsi que l'on a proposé, dans le domaine du beurre (ou la teneur en eau légale ne doit pas dépasser 16 %), de mesurer et régler en continu la teneur en eau. Mais, là encore, cette solution s'est avérée infructueuse en raison du fait que la mesure continue deve- nait fausse dès que la composition de la crème changeait et dès que l'on modifiait le réglage d'un des organes de la baratte continue ou de sa pompe d'alimentation en crème. Pour remédier à cet inconvénient, il fal- lait alors faire une analyse-de la teneur en eau en laboratoire et ré- étalonner l'appareil de mesure en continu, en accord avec le résultat de l'analyse de laboratoire. Or, sachant qu'il faut au moins dix minutes pour avoir le résultat de l'analyse en laboratoire, la baratte continuait à fabriquer pendant ce temps une quantité de beurre qui pouvait atteindre une tonne et dont la composition était éventuellement illégale. Une autre solution connue devait également permettre de mesurer et de réguler la teneur en eau du beurre. Ce procédé consistait à évaporer en continu l'humidité contenue dans 1 %O (un pour mille) de la production de beurre et par pesée différentielle avant et après évaporation, à obtenir une mesure de la teneur en eau du beurre. Le matériel correspondant à ce procédé n'a jamais été commercialisé car la précision obtenue était insuffisante. Plus récemment, des analyseurs rapides utilisant le principe de l'absorption infra-rouge ont apporté une solu-. tion parfaite pour la mesure et la régulation de la teneur en matière grasse du lait standard fabriqué en continu. La solution a été possible parce que ces analyseurs donnent un résultat d'analyse parfaitement pré- cis dans un temps très court, de l'ordre de 10 à 30 secondes, et que cette mesure d'analyse peut être exploitée sans inconvénient par rapport à une mesure continue. Toutefois, l'analyseur précédemment cité n'a pu - être exploité que parce que le lait standard étant liquide, il était facile de prélever un échantillon et de l'introduire automatiquement dans la cellule de mesure de l'analyseur. La. présente invention concerne donc un procédé et une installation exploitant les capacités des analyseurs con- nus utilisant le principe de la réflexion infra-rouge ou de l'absorbtion infra-rouge ou même de la résonance magnétique nucléaire dans le domaine nouveau du beurre et des caillés de-fromagerie, c'est-à-dire de produits pâtet.: en vue de mesurer et régule- entièrement automatiquement et en continu leur teneur en-eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose), ou encore en sel. - L'invention concerne plus particulière- ment un procédé pour mesurer et ajuster automatiquement en continu la teneur en eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose), en sel, du beurre et des caillés de fromagerie débités par des chaînes de fabrication travaillant également en continu, le mesurage étant réalisé à partir d'un appareil analyseur connu en soi utilisant le principe le la réflexion infra-rouge ou de l'absorbtion infra-rouge ou même de la résonance magnétique nucléaire, procédé carac- térisé en ce que l'on prélève automatiquement en continu par pompage une partie aliquote du beurre ou du caillé de fromagerie (échantillon) - 2 que l'on ramollit ou liquéfie avant de l'introduire automatiquement par pompage dans la cellule de mesure de l'appareil analyseur de principe précédemment décrit, et que l'on exploite les résultats de l'analyse pour réguler automatiquement en continu la teneur en eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose),en sel, du beurre et du caillé de fromagerie. L'invention est également caractérisée par le fait que l'échantillon, prélevé automatiquement dans la machine de fabrication en continu et introduit automatiquement par pompage dans. la cellule de mesure de l'appareil analyseur, est seulement ramolli ou liquifié ou bien est en plus dilué automatiquement. La liquéfaction de l'échantillon peut être effectuée par fusion avant ou après dilution éventuelle, cette dernière pouvant être réalisée à partir d'eau pure ou d'un autre diluant dont la quantité est proportionnelle.à celle de l'échantillon. L'invention s'étend également à une ins- tallation pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisée essentiel- lement en ce qu'elle comprend des moyens de prélèvements automatiques de l'échantillon représentatif de la masse de produits, éventuellement des moyens de chauffage et de dilution pour liquéfier et diluer cet échan- tillon, ainsi que des moyens de transfert de l'échantillon à l'analyseur et des moyens de régulation pour agir sur la proportionnalité des consti- tuants du produit. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description ci-après et des deux dessins annexés et qui sont des vues schématiques de l'installation vue selon deux variantes de réalisation. Comme indiqué précédemment, l'originalité de l'invention repose sur un procédé et une installation permettant de mesurer et de réguler automatiquement en continu les composants du beurre et des caillés de fromagerie fabriqués dans une chaîne travaillant en continu. La figure 1 annexée représente la buse de sortie 1 de la machine à beurre de laquelle sort le ruban de beurre 2 en direction de la flèche 3. Cette buse comporte deux orifices supplé- mentaires, un orifice 6a par lequel est canalisé du beurre dans un cir- - 3 - cuit parallèle 4a en dérivation, ce circuit reconduisant le beurre dans la buse par l'orifice 6b. Afin de renouveler le beurre suffisamment vite dans le circuit parallèle 4a -4b, une pompe 7 est prévue, celle-ci per- mettant une circulation accélérée du beurre afin de le rendre plus homo- gène et par conséquent plus représentatif en vue de la prise d'échantillon. Sur la canalisation 4a est prévu un orifice 5 par lequel une très faible quantité de beurre est dérivée et ramollie ou fondue par un élément chauffant thermostaté 8. Une pompe 9 règle le débit du beurre ramolli ou fondu dans tout le circuit compris entre l'orifice 5 et une conduite de recyclage 19. En sortant de la pompe 9, le beurre pénètre par l'orifice 13 d'un distributeur à palette 10 et lorsque le tiroir est en position 11, il en ressort par l'orifice 14, traverse ensuite la capsule de mesure 17 de l'analyseur 19, repénètre-par 16 dans le distri- buteur 10 et en ressort par 15 en direction de la conduite de recyclage 19. Au bout de quelques secondes, une minuterie déplace le tiroir du distributeur de la position 11 à la position 12, ce qui arrête la cir- culation du beurre dans la capsule de mesure 17 puisque les orifices 14 et 16 se trouvent isolés et provoquent la mise en service de l'analyseur 18. Pendant que le tiroir est en position 12, le beurre continue à cir- culer mais en allant directement de l'orifice d'entrée 13 à l'orifice de sortie 15 du distributeur puis en prenant la conduite de recyclage 19. Dès que l'analyseur 18 a donné les résultats des analyses et arrête son propre processus interne, un système de relayage électrique connu re- plaice le tiroir du d!stributeur en nosition 11 et le cycle déjà d'écrit recommance. Il est à noter que, d'une part, tous l-es circuits sont hermé- tiquement étanches de sorte que le produit soit à l'abri de l'air et que, d'autre part, le contenu de la capsule de l'analyseur est renouvelé par la circulation hermétique créée par les moyens de prélèvement et de pompage pendant le laps de temps o ce contenu n'est pas soumis à l'ac- tion de l'analyseur. En outre, le produit pénètre dans la'capsule de mesure par le bas et en ressort par le haut de sorte qu'il n'existe aucune canalisation descendante à partir du haut de la capsule, ceci afin que des bulles d'air éventuelles puissent se dégager librement et sortir par le haut de la capsule. - 4 - L'analyseur, connu en soi, est capable de mesurer la teneur en matière grasse, la teneur en matières laitières non grasses (protéines, lactose) et encore la teneur en eau ou en ma- tières sèches. De même, cet analyseur est capable de mesurer la teneur en sel ou tout au moins d'indiquer cette teneur par différence entre le total des matières sèches diminué de la somme: matière grasse, plus protéines, plus lactose. S'agissant du beurre, cette installation peut permettre de mesurer et de réguler en continu les composants: eau, matières non grasses, et sel dans le cas de beurre salé. S'agissant d'un caillé de fromagerie, elle permet de mesurer et de réguler en continu les composants: matière grasse, matière non grasse et sel. Les résultats indiqués par l'analyseur 18 apparaissant respectivement en 20, 21 et 22 commandent l'entrée en action de doseurs d'appoint 23, 24 et 25 ayant pour vocation d'augmenter séparé- ment la teneur de chacun des constituants, dans des proportions diffé- rentes de manière à ré-équilibrer la composition prescrite du produit. Ces doseurs d'appoint sont montés en parallèle sur des circuits 26? 27 et 28 menant à la buse de sortie 1. La figure 2 représente une variante de l'invention caractérisée en ce que l'analyseur, connu en soi, et fonc- tionnant selon les principes précédemment décrits est d'un modèle non capable d'analyser le beurre ou les caillés de fromagerie à l'état pur parce que leur teneur en matière grasse et en matières non grasses est trop Éle:v:e Et qu'il sera seulement en mesure d'effectuer les analyses après dilution obligatoire de l'échantillon. De plus, ce type d'analy- seur connu est pourvu d'une capsule de mesure mobile de type ouvert. Le fonctionnement selon la figure 2 est identique à celui de la figure 1 jusqu'à l'arrivée du beurre fondu dans la pompe 9 qui règle le débit du beurre fondu dans tout le circuit compris entre l'orifice 5 et un bec d'écoulement 29. Parallèlement à ce bec verseur 29 et à proximité de ce dernier, est prévu un second bec verseur 30 venant déverser dans le gobelet 31 une quantité d'eau pure ou de diluant proportionnelle au débit de produit liquéfié déversé par le bec 30. Ce bec verseur 30 est alimenté à partir d'une réserve en eau 32 par le jeu d'une pompe 33 située sur le conduit 34 menant à ce bec verseur 30. Ainsi, et par cette disposition, on dilue - 5 - le produit liquéfie par l'organe de chauffage 8, par adjonction d'eau déversée selon une quantité déterminée dans le gobelet recevant le pro- duit liquéfié. Le mélange de produit liquéfié et d'eau est ensuite automatiquement transféré depuis la position du gobelet 31 à la position 35 de manière à amener ledit mélange dans l'enceinte de l'analyseur 18 connu en soi. Ce transfert est obtenu par le fait que-le gobelet 31 est animé d'un mouvement de translation alternatif, de façon à pouvoir prendre les deux positions illustrées par les références 31 et 35. Ce gobelet est non seulement mobile en translation, mais est égale- ment monté pivotant, de façon à pouvoir être renversé dans la position intermédiaire 36, pour déverser le reliquat du mélange après analyse. Bien que les moyens permettant le dépla- cement en translation et en -rotation du gobelet ne soient pas représentés, on conçoit que ceux-ci peuvent être constitués de façon connue d'un vérin ou d'un petit convoyeur. Afin d'éviter le refroidissement du mélange pen- dant son transfert en direction de l'analyseur, le gobelet peut être thermostaté afin de maintenir à température constante le mélange liquéfié et dilué. Les résultats indiqués par l'analyseur 18 apparaissant respectivement en 20, 21let 22 commandant l'entrée en action des doseurs d'appoint 23, 24 et 25 ayant pour vocation d'augmenter séparément la teneur de chacun des constituants, dans des proportions dif5éeentes de "anière %. ré-équilib-er la composition prescrite d! pro- duit. Ces doseurs d'appoint sont montés en parallèle sur des circuits 26, 27 et 28 menant à la buse de sortie 1. Ainsi les résultats de l'analyseur sont exploités immédiatement et en continu pour réguler automatiquement la proportion des constituants du beurre ou du caillé de fromagerie, le temps de réponse entre l'émission des résultats de l'analyseur et son intervention pour modifier la proportion desdits constituants étant ex- trêmement court, ce qui est un avantage fondamental lorsqu'on sait que les machines de fabrication en continu débitent six tonnes à l'heure. On a observé que les analyses peuvent avoir lieu toutes les 10 ou 30 secondes, de sorte que le contrôle est parfaitement assuré par une fré- quence des réglages suffisamment rapprochés pour avoir la certitude de fabriquer un produit dans des conditions optimum de composition. - 6 - L'avantage de cette installation réside par ailleurs dans le fait que le prélèvement du produit est automatique et que le fonctionnement de tous les organes de mesurage, de contrôle, de transfert sont automatisés, ce qui permet précisément de réduire au minimum le laps de temps s'écoulant entre le prélèvement de l'échantil- lonnage et le dosage des composants à la suite du travail de l'analyseur et d'éviter toute intervention manuelle dans le déroulement des opéra- tions. La partie aliquote peut être prélevée en continu ou de façon discontinue, mais dans le cas de prélèvement ininter- rompu, on prévoira dans le cas de la Figure 2, sous les becs verseurs 29 et 30, un entonnoir de recyclage 37 permettant de réintroduire en continu, par le conduit 38, la partie aliquote dans la buse de sortie 1. Bien entendu, on pourra faire varier l'or- donnancement des opérations du procédé sans pour cela sortir du cadre de l'invention. - 7 - REVENDICATIONS ) - Procédé pour mesurer et ajuster automati- quement en continu la teneur en eau, en matière grasse, en matières lai- tières non grasses (protéines et lactose), en sel, du beurre et du caillé de fromagerie débité par des chaînes de fabrication travaillant également en continu, le mesurage étant réalisé automatiquement à partir d'un appa- reil analyseur connu en soi utilisant notamment le principe de la ré- flexion infra-rouge ou de l'absorbtion infra-rouge ou même de la résonance magnétique nucléaire, procédé caractérisé en ce que l'on prélève automa- tiquement en continu par pompage une partie aliquote du beurre ou du caillé de fromagerie (échantillon) que l'on ramollit avant de l'introduire automatiquement par pompage dans la cellule de mesure dudit appareil ana- lyseur, et que l'on exploite les résultats de l'analyse pour réguler auto- matiquement en continu la teneur en eau, en matière grasse, en matières laitières non grasses (protéines et lactose), en sel, du beurre et des caillés de fromagerie. ) - Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'on pousse le ramollissement de la partie aliquote du beurre ou du caillé de fromagerie jusqu'à sa liquéfaction. ) - Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'on liquéfie et dilue l'échantillon avant son accès à l'analyseur. 4 ) - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on liquéfie l'échantillon par fusion. 5 ) - Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la liquéfaction de l'échantillon a lieu avant ou après la dilution. 6 ) - Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce qué l'on réalise la dilution par apport d'eau pure dont la quantité est proportionnelle à celle de l'échantillon. - 8 - - 480085 ) - Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on réalise le prélèvement de l'échantillon en continu, ou de façon discontinue. ) - Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on effectue le prélèvement, le pompage et l'introduction de l'échantillon dans l'analyseur en milieu hermétiquement étanche. 9 ) - Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on renouvelle le contenu de la capsule (17) de l'analyseur (18) par la circulation hermétique créée par les moyens de prélèvement et de pompage pendant le laps de temps o ce contenu n'est pas soumis à l'action de l'analyseur. ) - Installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, à partir d'un analyseur de type cité, caractérisée en ce qu'elle comprend un cir- cuit de dérivation (4a- 4b) pourvu d'une pompe de recyclage (7), des moyens (9) pour prélever une faible quantité de produit à partir de ce circuit de dérivation (4a- 4b), des moyens de ramollissement ou de chauf- fage (8) situés en amont des moyens de prélèvement (9), des moyens (10 et 31) pour transférer la quantité de produit prélevée à l'analyseur (18) et des moyens de régulation (23, 24, 25) pour agir sur la proportionnalité des constituants du produit. ) - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le circuit de dérivation (4a-4b) est pourvu d'une pompe (7) permettant un recyclage et un réglage de la vitesse de la par- tie de produit dérivée, ce circuit formant une boucle dont les deux extré- mités (6a, 6b) débouchent dans la buse de sortie principale (1) de la machine à fabriquer le beurre en continu ou bien de la chaine de fabrica- tion en continu du caillé de fromagerie, cette boucle étant d'autre part en relation avec les moyens de ramollissement ou de liquéfaction (8) par une seconde pompe (9). - 9_ -10 - 2480>086 ) - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est pourvue de moyens de dilution (32, 33) situés en aval des moyens de prélèvement (9). ) - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de ramollissement ou de chauffage sont constitués d'une capacité chauffante thermostatée (8). 14 ) - Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de dilution sont constitués d'une réserve d'eau pure (32) et d'une pompe (33) situées en aval des moyens de liquéfac- tion (8) mais à proximité de ceux-ci, pour que le produit fondu et le pro- duit de dilution soient déversés dans les moyens de transfert (31). ) - Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens de transfert sont constitués d'un gobelet (31) de mesure capacitive animé d'un mouvement de translation alterna- 15. tive depuis un poste d'alimentation au poste (35) de l'analyseur (18). ) - Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que le gobelet (31) est monté basculant pour pouvoir être retourné. ) - Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisée en ce qu'une pompe (9) est intercalée entre les moyens de ramollissement ou de liquéfaction (8) et un distribu- teur à tiroir (10), ou bien entre les moyens de liquéfaction (8) et le bec distributeur (29) de produit fondu. ' ) - Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit (38) de retour de la partie aliquote de produit non analysée en amont de la chaîne de fabrication en continu.