Brevet FR2520190A1 — publié le 19830729

La production hydroponique de fourrage vert, apparue vt'rs 1950, a déjà fait l'objet d'une dizaine de brevets. Le procédé consiste à provoquer la germination de graines de céréales, ou d'autres plantes herba cées, en les humidifiant et a pousser le développement des plantules issues des graines jusqu'à épuisement des matieres de réserve que celles-ci contiennent. L'opération se réalise sans autre support mat(-rie1 iic relîiî de plateaux perfores. On obtient ainsi un tapis de 3 à 4 centimt-tres d'épaisseur, formé de racines blanches et entrelacées que surmonte une population très dense de brins d'herbe verts atteignant 15 à 20 centimttres de hauteur. Tiges et racines sont consonirnees en mf-lange par les animaux d'élevage. Le temps de production est en général de 8 jours, sous tinte température de 200 C. L'appareil unitaire comprend donc un montage de 8 plateaux afin d'assurer à 1 'utilisateur la récolte quotidienne d'un plateau - l'ensemencement s'effectuant en roulement continu à raison également d'un plateau par jour. Le fourrage obtenu est d'une grande valeur diététique, mais d'un prix de revient élevé. L'optimisation technique du procédé n précisé- ment pour effet d'abaisser le prix de revient à sa valeur plancher. Elle est obtenue, d'une part, en supprimant tout travail de ltopérateur entre l'éta- lement des graines et la récolte du fourrage - étalement lui-même facilité par une trémie-doseuse - d'autre part, en ajustant exactement a la demande de la culture les fournitures de chaleur, d'eau et d'éléments fertilisants. Cet ajustement a pour effet direct une économie supérieure à 50 7 en qunn- tité de fournitures et, pour effet indirect, la suppression radicale des moisissures, plaie permanente du procédé. L'optimisation est le résultat combiné des cinq inventions suivantes 10) La serre. Les appareils produisant le fourrage hydroponique doivent être installés dans un local non chauffé mais confiné dont les caractéristiques, selon l'invention, sont définies sur la figure 1 des bastings (1) sont fichés en terre sur deux rangées, li Iin mètre d'écar- tement sur la rangée et à plusieurs mètres entre les deux rangées, selon la largeur souhaitée. Tous les cinq bastings les deux rangées sont reliées par des fermes (2) soutenant des pannes (3), le tout en bois imprégné de créosote. La charpente reçoit une couverture (4) de type tôle ondulée qui doit être équipée d'une faitière de ventilation (5).Des panneaux de polyester stratifié (6) sont fixés sous les pannes de façon jointive en ménageant, au raccord des deux pentes, une fente de ventilation (7) munie d'un grillage métallique interaisant l'entré des rongeurs. Les parties verticales sont également constituées de panneaux de polyester stratifié, fixés en double paroi sur les faces internes (8) et externes (9) des bastings. Des plinthes (10), placées à l'aplomb des panneaux de polyester, assurent le raecor- dement au sol. Le profil en long d'un appareil de culture (11) est schématisé dans la serre. 20) Le plateau isotherme. Des expériences conduites sur des cultures maraichères sous serre ont montré qu'en milieu confiné la croissance des végétaux dépend surtout de la température du sol dans lequel plongent les racines, et peu de la température de l'air au contact des tiges et des feuilles. Dans le cas du fourrage hydroponique, le plateau de culture rempla çant le sol absent, c'est sur lui qu'il a paru logique de localiser le chauffage, assuré soit par des tiiyaux d'eau chaude soit par des résistances électriques noyées dans des feuilles de plastique. Les appareils réalises jusqu' à ce jour selon ce principe ont eu surtout pour effet la prolifération des moisissures.Des études plus précises ont fait ressortir qu'a l'instar de ce qui se passe dans le sol, milieu faiblement conducteur, la vitesse d'echauf- fement des racines ne doit pas excéder 10 C . l'heure. La figure 2 montre, en coupe, le dispositif d'un plateau isotherme selon l'invention. I1 est composé d'une plaque nervurée (1) de polyester stratifié qui supporte les graines, d'un cadre de bois (2) imprégné a la créosote et sur lequel reposent les bords de la plaque, d'un panneau en mousse de polyuréthane (3) qui constitue le fond isolant du plateau, de résistances gainées (4) poses en lacets et alimentées par un courant de 24 volts.En fonction de ce voltage la section de la résistance est calculée de façon à ne pas excéder une puissance de 10 watts par mètre linéaire, pour une densité de 8 mètres de câble par mètre carré de culture. Enfin, un grillage métallique à mailles fines (5) est posé sur les résistances gainées de façon à uniformiser le dégagement de chaleur. Les résistances gainées peuvent être remplacées par une circulation d'eau tiède sous tubes de polypropylène disposes selon le même écartement : 12,5 centimetres. La température de l'eau ne doit pas excéder 250 C pour que le dégagement de chaleur soit d'intensité comparable à celui fourni par la résistance électrique. 30) La tremie-doseuse. L'étalement automatique des graines sur le plateau de culture s'effectue au moyen d'une trémie roulante qui circule sur les nervures de la plaque de polyester comme sur des rails. Les figures 3 et 4 montrent en coupes, suivant des plans parallèle et perpendiculaire à la direction du roulement, le dispositif selon l'invention. I1 comprend un caisson (I) dont la capacite est prévue pour couvrir de graines une bande de la plaque. Le profil pentagonal du caisson se termine vers le bas par un angle tronqué qui sert de fente d'épandage (2). Tes axes (3) sur lesquels sont montés les galets de roulement (4) sont fixés à un niveau tel que la fente d'épandage dépose sur le fond de la bande l'exacte épaisseur de graines qui doit être étalée, pour que la vidange complète du caisson s'opère en un seul déplacement d'un bout à l'autre de la bande. Comme le volume a épandre augmente avec la grosseur des graines utilisées, le niveau de la fente d'épandage doit s'élever à proportion. Ces variations de niveau sont obtenues par l'utilisation sélective d'un jeu de galets interchangeables aux diametres croissants.A chaque diamètre des galets correspond un niveau de remplissage du caisson. 40) La modulation de l'arrosage. Dans les installations actuelles l'eau nécessaire à la culture est fournie par trempages ou arrosages intermittents. Le débit quotidien est constant pendant les huit jours et calculé sur les besoins des dernières 24 heures, qui sont les plus élevés. En modulant ce débit de façon à l'ajuster exactement au volume d'eau absorbé chaque jour par la culture on économise plus de la moitié du volume d'eau ce qui est important dans les régions arides - plus de la moitie de l'énergie nécessaire à son réchauffement - ce qui est important en période froide plus de la moitié de la solution nutritive habituellement mélangé à l'eau d'arrosage et l'on fait l'gconomie du système d'évacuation des eaux excedantaires.Comme les besoins en eau de la culture varient chaque jour, le vol volume d'eau délivré a chaque plateau doit suivre ces variations. Il y a donc huit débits quotidiens différents : successifs pour un même plateau mais simultanés pour les huit plateaux avec un jour de décalage de l'un a l'autre. Le dispositif selon l'invention est représenté par la figure 5 de façon schématique. Il comprend huit plateaux (I) de P1 à PS etagés sur deux colonnes, huit électrovannes (2) de El à E8, une par plateau, la conduite d'eau (3) alimentant les électrovannes, un système de commande de l'arrosage, constitué de deux programmateurs solidaires (4), le premier, à la durée de révo- lution de 24 heures, déclanche une ou deux fois par jour le fonctionnement du second,- équipé de huit cames de Cl à C8 qui commandent le fonctionnement des électrovannes et un cadran de distribution (5).La figure 6 donne le dé- tail du cadran de distribution (1) dans lequel s'insèrent huit fiches femelles fixes (2) reliées aux électrovannes de El à E8 et présentées à huit fiches mâles mobiles (3) reliées de leur côté aux cames de Cl à C8. Le centre du cadran est occupé par le volant indicateur (4) de forme octogonale monté sur un pivot cranté (5) par l'axe duquel débouchent les fils des huit fiches mâles. Les sommets du volant portent les numéros d'ordre des cames, inscrits dans le sens inverse de celui des aigiiillos d'une montre. ne manette repère (6) est orientée vers le sommet Cl.Chaque matin, l'opérateur, après avoir ensemencé un nouveau plateau, tourne le volant d'un huitième de tour dans le sens des aiguilles d'une montre, pointant ainsi la manette repère sur la fiche femelle correspondant à l'électrovanne du plateau ensemencé et sur laquelle la fiche mâle C1 doit être branchée. Les autres sommets du volant indiquent la position respective des autres fiches mâles, étant entendu que l'ensemencement des plateaux se fait suivant leurs numeros d'ordre. 50) Le découpage. L'operateur récolte en tirant à lui les tapis de fourrage qui se sont formés sur chacune des bandes de la plaque. Ces tapis ont pour largeur l'écartement des bandes, de 20 à 35 centimètres, et pour longueur celle de la plaque, 2 ou 3 mètres. L'extrème ténacité du tissu racinaire rend nécessaire le découpage des tapis en minces lanières facilement préhensibles par la mâchoire des animaux. La figure 7 montre le dispositif selon l'invention. Sur un plateau-support (I) a te fixe un moteur électrique (2) qui fonctionne sous une tension de 24 volts et entraîne un arbre (35 dont l'extrémité opposée au moteur est maintenue par un palier avec bague (4). Des couteaux circulaires (5) sont enfilés sur l'arbre. Leur nombre - en général de 4 à 8 - varie en fonction de la largeur du tapis à découper et de celle des lanières que l'on veut obtenir. Ils sont maintenus à l'écartement désiré par des entretoises (6). Le diamètre des couteaux est de 20 centimètres et leur position est réglée de façon que la partie infe- rieure passe à un centimètre au-dessus du plateau-support. Leur sens de rotation est descendant face à l'opérateur qui présente à la decoupe le tapis de fourrage racines en l'air et le pousse jusqu'à J 'apltnb (l'un capot de protection (7) de forme hémi-cylindrique qui coiffe la moitie supérieure de l'ensemble des couteaux. REVENDICATIONS 1) L'optimisation du procédé de production hors sol de fourrage vert est caractérisée par l'assemblage et le fonctionnement coordonné de cinq éléments une serre spéciale, des plateaux isothermes, une trémie-doseuse, un système d'arrosage a modulation de débit, un découpeur tranche-herbe. 2) La serre,(figure 1) selon la revendication 1, doit créer un milieu confiné, a grande inertie thermique, à éclairage latéral et diffus, et permettre l'évacuation des vapeurs dues a la respiration végétale. Elle est caractérisée par des membrures en bois rendu imputrescible par imprégnation (1), (2), (3), une couverture opaque (4) avec faîtière de ventilation (5), un plafond jointif (6) qui suit la pente du toit, ménageant au sommet une fente de ventilation couverte d'une toile metallique (7), des murs faits de panneaux de polyester stratifie, vissés en double paroi sur les côtés internes (8) et externes (9) des montants de bois, des plinthes de bois (10) egalement en double paroi assurant le raccordement au sol. 3) Les plateaux isothermes,tfigure 2) selon les revendications 1 et 2 sont installés dans la serre, superposés par 4 etages, et supportant les cultures aux racines desquelles ils fournissent une chaleur douce, 20"C environ, constante ou a très lentes variations, 10C, a l'heure tout au plus ; des variations plus rapides provoquent un choc thermique mettant les racines en état de moindre résistance aux attaques des moisissures.Ils sont caractérisés par une plaque de culture (1) en polyester stratifié avec nervures formant quatre bandes parallèles dans lesquelles les graines sont étalées, un cadre de bois rendu imputrescible par imprégnation (2), un fond isolant en panneaux de mousse de polyuréthane (3), huit lignes chauffantes (4) dont l'émission de chaleur correspond a une puissance de 10 Watts par mètre-linéaire, et matérialisees lndifféremment par une resistance électrique gainée avec courant de 24 volts, ou un tube de polypropylene parcouru par un écoulement d'eau tiede, une toile métallique (5) qui, pose sur les lignes chauffantes répartit uniformément l'émission de chaleur sous la plaque. 4) La Trémie- doseuse,tfigures 3 et 48 selon les revendications 1 et 3, assure l'étalement calibré des graines par un seul passage d'un bout a l'autre de la bande. Elle est caractérisée par la présence de galets de roulement qui utilisent les nervures de la plaque de culture comme des rails, par une fente d'épandage surbaissée dont le niveau par rapport au fond de la bande determine l'épaisseur du lit de semences, par la possi bilié d'utiliser des galets de diamètres différents et de faire varier ainsi, avec le niveau de la fente d'épandage, l'épaisseur du lit de semences, en fonction de la grosseur des graines utilisées. 5) La plaque de culture,(figure 2) selon la revendication 3 forme la par tie supérieure du plateau isotherme auquel elle est fixée. Elle est caractérisée en ce qu'elle est parfaitement horizontale, sans perforation, dotée sur ses quatre côtés d'un rebord qui retient l'eau d'arrosage, le temps de son absorption exhaustive par la culture, ce qui permet d'appor ter en une seule fois les fertilisants a l'état sec en mélange avec les graines dans la tremie-doseuse selon la revendication 4. Elle es égale- ment caractérisée par la présence d'une électro-vanne qui lui est propre et qui lui dispense chaque jour l'exacte quantite d'eau correspondant aux besoins de la culture. 6) Le système d'arrosage a modulation de débit, (figures 5 et 61 selon les revendications 1 et 5,doitfournir huit doses différentes à la môme cul ture en huit jours. Il faut donc huit commandes différentes. Mais comme il y a huit cultures poussant en mème temps, semées à un jour d'écart, chacune des huit commandes est affectée le méme jour à l'une des huit cultures. Le lendemain les huit commandes se déplacent d'un même mouvement d'une culture à la suivante.Le système est caractérisé par 2 programmateurs (4) (figure 5)' montés en série, le premier d'un cycle de révolution de 24 heures met en circuit 2 heures par jour, le second equipe des 8 cames qui fournissent les 8 commandes, par un cadran de distribution (5)(figure 5)ou s'opère le rela U entre les 8 commandes et les 8 electro-vannes, enfin par les électrovannes elles-memes (2) (figure 5) Le cadran de distribution (1)(figure 6)est caractérisé par les 8 douilles de El à E8 (2) figure 6, reliées aux électrovannes, par un volant indicateur octogonal (4)(figure 6)monté sur un pivot cranté qui lui permet de pivoter chaque fois d'un huitieme de tour, porteur à chacun de ses huit sommets d'un numéro d'ordre des huit commandes de C1 a C8 et d'une manette-repere qui, en orientant la commande C1 sur la douille de l'electro- vanne du plateau qui vient d'être ensemencé, après récolte, indique dans quelles douilles doivent etre branchees les autres fiches de commande (3) (figure 6) 7) Le découpeur tranche-herbe,(figure 7) selon la revendication 1 acheve la production optimisée de fourrage hors sol en détaillant en lanières les tapis de fourrage obtenus sur les bandes des plaques de culture, trop larges pour la mâchoire des animaux et que ceux-ci ne parviennent pas à dilacérer en raison de la ténacité du tissu racinaire. Le dispositif est caractérisé en ce qu'il tranche sans écrasement avec des couteaux circulaires (5) montés sur un arbre (3) qu'entraîne un moteur électrique (2). Des entretoises (6) déterminent la largeur des lanières selon l'espèce animale qui doit les consommer. Par mesure de sécurité, un capot hemicylindrique (7) coiffe la partie supérieure du jeu de couteaux.