Brevet FR2544500A1 — publié le 19841019

"Appareil pour déterminer les qualités filmogènes d'une pâte, notamment d'une pâte de chewing-gum ou de bubble- gum afin d'évaluer son aptitude à faire des ballons ou bulles, et procédé d'utilisation d'un tel appareil" La présente invention concerne la détermination des qualités filmogènes d'une pâte. Il peut s'agir d'une pâte obtenue à partir d'une farine de céréale et dans ce cas l'appareil selon l'in- vention permet d'évaluer l'aptitude de la farine k faire du pain ou des biscuits. Il s'agit surtout, dans l'application préférée de l'invention, d'une pâte de chewing-gum et plus précisé- ment de bubble-gum et dans ce cas l'appareil selon l'invention permet d'évaluer l'aptitude de cette pâte à faire des ballons ou bulles. Dans la suite, et notamment dans la description, on traitera, sauf exception, de l'application à une pâte de bubble-gum. On -rappelle à ce sujet que la caractéristique es- sentielle d'un bubble-gum est son aptitude à former des ballons au cours de la mastication par la personne qui l'a mis dans sa bouche. Cette aptitude découle de la composition de la gomme de base, qui constitue la partie insoluble du bubble-gum (c'est le support masticatoire) et aux qua- lités des matières premières utilisées. Par conséquent, lorsqu'un fabricant de bubble-gum veut développer et mettre sur le marché une nouvelle gomme de base, il doit déterminer l'aptitude de la pâte de ce bubble-gum à former des ballons sous l'effet d'une mastication. On a parfois procédé à des déterminations qualita- tives de l'aptitude d'une pâte de bubble-gum à former des ballons en faisant appel à un groupe d'experts qui mâchaient cette pâte, mais on comprend aisément les problèmes posés ear de tels essais forcément subjectifs et ne donnant pas de véritables résultats chiffrés. On a-également proposé de mettre en oeuvre une ma- chine de traction agissant sur une éprouvette de gomme de base de bubble-gum ayant la forme d'un haltère Il s'agit toutefois là d'un essai linéaire, c'est-à-dire suivant un seul axe, celui suivant lequel s'exerce la traction, alors que le soufflage d'un ballon est un ef- fet de surface, donc suivant deux axes Les résultats chiffrés d'un essai de traction ne peuvent donc pas permettre de déterminer d'une façon suffisamment pré- cise l'aptitude d'une gomme de bubble-gum à former des ballons. On a parfois utilisé, pour déterminer ladite apti- tude, des appareils destinés à évaluer l'aptitude d'une pâte de farine de céréale à faire du pain ou des bis- cuits, par exemple un alvéographe de Chopin (de la so- ciété CHOPIN S A) Dans un tel alvéographe on soumet un échantillon de pâte à une pression fournie au moyen d'une colonne d'eau disposée au- dessus de l'alvéographe proprement dit, cette pression réalisant le soufflage d'une bulle de pâte Au moyen d'une canalisation de- mercure on détermine la variation de pression, due à la formation de la bulle, pendant la période de soufflage. Les mesures obtenues avec un tel appareil ne permettent pas, du fait de ses performances, d'appréhender les pro- priétés des gommes de base pour bubble-gum d'une manière satisfaisante. La présente invention a donc pour but de réaliser un appareil permettant de mesurer avec une grande pré- cision les qualités filmogènes d'une pâte, notamment d'une pâte de bubble-gum afin de déterminer son apti- tude à former des ballons lorsqu'elle est mastiquée, et un procédé d'utilisation d'un tel appareil. Un appareil selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison: une platine comportant une plaqee inférieure avec un logement pour l'échantillon en cours d'essai et une contre-plaque supérieure placée sur la plaque inférieure, la contre-plaque étant également percée d'une ouverture disposée en regard dudit logement; des moyens pour porter et maintenir la platine à la température désirée pour l'essai; une buse disposée sous la plaque inférieure, à une certaine distance de celle-ci, l'axe de la buse correspondant au centre des ouvertures des plaques'et contre-plaque; des moyens pour alimenter en air sous pression ladite buse; des moyens pour contrôler-la pression, et éven- tuellement le débit, d'alimentation en air de ladite buse; et des moyens pour déterminer la variation de la pression, en fonction du temps, au niveau du ballon formé dans l'échantillon. Le procédé d'utilisation de cet appareil dans le cas d'essai de bubblegum consiste: à hydrater, à un degré déterminé, la gomme de base à tester pour lui donner sensiblement la consis- tance qu'elle a dans la bouche pendant la mastication, à former des échantillons de gomme hydratée ayant une dimension appropriée au logement de la platine de l'appareil destiné à recevoir les échantillons, à préchauffer les échantillons, à introduire un premier échantillon préchauffé dans ledit logement, à attendre la mise en température de la platine et de l'échantillon grâce auxdits moyens pour porter et maintenir la platine à la température désirée pour l'essai, à alimenter la buse en air sous-pression, et à déterminer la variation de pression au niveau du ballon qui se forme dans l'échantillon, notamment en déclenchant, manuellement ou automatiquement, l'enregis- trement de la courbe pression/température, par lesdits moyens pour déterminer la variation de pression en fonction du temps, à recommencer les opérations successives d'intro- duction de l'échantillon, de mise en température de la platine et de l'échantillon et de déclenchement de l'en- registrement,pour des échantillons successifs au cas o l'on effectue plusieurs essais sur une même gomme de base. L'invention pourra, de toute façon, être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure 1 illustre schématiquement l'ensemble d'un appareil selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale de la platine de l'appareil de la figure 1, avec la buse (é- galement en coupe) et les pieds de support de la pla- tine, un ballon étant représenté au cours de sa forma- tion. La figure 3 est une demi-vue en plan, par-dessus, de la platine, de la buse et des pieds. Les figures 4 à 6 représentent les résultats d'es- sais pour différentes gommes de base, respectivement en ce qui concerne la hauteur en mm du pic-de pression dans l'enregistrement, la surface en mm 2 x 10 du pic de pres- sion dans l'enregistrement et la durée de l'essai. La figure 7 est un graphique illustrant, au moyen de courbes, pour des gommes de base essayées, les va- leurs de la durée de l'essai (courbe en traits inter- rompus) et la surface sous pics (courbe-en traits pleins). La courbe 8, enfin, illustre une courbe d'enregis- trement typique. Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des mo- des de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un appareil pour déterminer les qualités filmogènes d'unepâte, notamment d'une pate de chewing-gum ou de bubble-gum afin d'éva- luer son aptitude à faire des ballons ou bulles, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue. L'ensemble de l'appareil (figure 1) comprend tout d'abord une platine thermostatée 1, destinée à recevoir les échantillons ou pâtons successifs, avec une buse 2,- l'ensemble de la platine et de la buse étant décrits plus en détail ciaprès avec référence aux figures 2 et 3. L'appareil comprend ensuite un système pneumatique constitué par une canalisation 3 d'amenée d'air sous pression (c'est par exemple de l'air propre et sec sous une pression comprise entre 2 et 4 bars), par exemple à partir d'un compresseur d'air ou d'un système de dis- tribution d'air comprimé; une vanne d'arrêt 4; un régulateur de pression 5; un manomètre 6 permettant de mesurer la pression d'entrée dans la conduite 7; la conduite 7 amenant-de l'air comprimé à la pression déterminée par le manomètre 6; une électrovanne 8; un limiteur de débit 9; une conduite 10 qui alimente, d'une part, par sa branche i Qa la buse 2 et, d'autre part, par sa branche lob, un capteur de pression 11; et le capteur de pression Il qui débite en 12 un signal proportionnel à la pression dans la conduite 10 et ses branches l Oa et l Ob et donc à la base 2 b de la buse 2. L'appareil comprend en outre une cuve 13 à bain d'eau (ou d'un autre fluide caloporteur) servant à assurer par circulation dans les canalisations 14 a, 14 b, dans le sens des flèches, le thermostatage de la platine 1; un enregistreur 15 à une voie ou de préférence à plusieurs voies, recevant, d'une part, des signaux re- présentatifs de la température de l'échantillon par les conducteurs 16, la température de la platine par les conducteurs 17 et la pression dans la buse 2, détectée par le capteur 11, par les conducteurs 18 et, d'autre part, par les conducteurs 19, un ordre d'avancement ou d'arrêt du papier ou autre support sur lequel sont tra- cées les courbes d'enregistrement. Enfin l'ensemble de l'appareil comporte une partie électrique constituée par. une entrée d'alimentation 20 (par exemple à 220 volts, 50 Hz) avec un interrupteur 20 a; un ensemble de relais 21 commandant l'électro- vanne 8 par des conducteurs 22 et le démarrage ou l'ar- rêt de l'enregistrement par les conducteurs 19; et une unité 23 de stabilisation de tension alimen- tant, par les conducteurs 24, le capteur de pression 11 en une tension stabilisée (par exemple à 127 volts + 1 %). On va décrire maintenant, avec référence aux fi- gures 2 et 3, la platine 1 et la buse 2 associée. La platine 1 comporte un socle 25 supporté par quatre pieds 26 Le socle 25 peut être porté et mainte- nu à la température désirée (par exemple 380 C) par la circulation d'un fluide caloporteur, tel que l'eau, comme expliqué précédemment, le fluide arrivant de la cuve 13 par la conduite 14 a, circulant dans une chambre 27 et sortant par la conduite 14 b (non-visible sur les figures 2 et 3) pour retourner à la cuve 13. 44500 La buse 2 est disposée au centre du socle 25 et des pieds 26 et elle se termine par un ajutage de soufflage 2 a, alors que son autre extrémité 2 b est filetée pour recevoir, grâce à un raccord, de l'air comprimé à par- tir de la branche i Qa de la conduite 10. La platine proprement dite est constituée par une plaque la et une contre-plaque lb. La plaque la, portée par le support 25, est percée en son centre d'un logement 28 (destiné à recevoir un échantillon de pâte à essayer), avantageusement de forme carrée et de dimension plus grande que l'ouverture 29, de préférence de forme ronde, disposée au centre du so- cle 25. On notera que la partie supérieure 2 a de la buse 2 est disposée à une certaine distance sous le logement 28. La contre-plaque lb est percée d'un orifice central ayant avantageusement une forme circulaire. Des vis 31 permettent d'assembler la plaque la sur le socle 25 La fixation de la contre-plaque lb sur la plaque la peut être assurée soit par les mêmes vis 31, soit par d'autres moyens. Des thermocouples-(non représentés), disposés dans le logement 28 de la plaque la, ont leurs sorties con- nectées respectivement aux conducteurs 16 et 17. Le mode d'utilisation de l'appareil qui vient d'ê- tre décrit avec référence aux figures 1 à 3 est le sui- vant. On prépare tout d'abord, à partir de la gomme de base que l'on veut essayer, une pâte hydratée, à 10 % par exemple, la capacité d'une gomme de base à faire des ballons ne pouvant être convenablement mesurée qu'à l'é- tat hydraté. On façonne manuellement le produit hydraté pour en former un pain rectangulaire qui est laminé pour lui donner une épaisseur finale de par exemple 5 mm On en découpe ensuite, au moyen d'un scalpel, des échantil- ions ou pâtons carrés, ayant la dimension du logement 28 de la plaque la, par exemple de 40 x 40 mm. Avant la mesure et afin de standardiser l'essai, on porte les échantillons à une certaine température, toujours la même, par exemple en les plaçant pendant une heure dans une étuve réglée à 40 C Les échantillons ne sont sortis de l'étuve que juste au moment de leur essai. On prépare alors l'appareil des figures 1 et 3 en ouvrant d'abord la vanne 4 permettant l'arrivée-d'air comprimé On règle ensuite un thermostat de la circula- tion de fluide caloporteur, la température étant dispo- nible sur les conducteurs 17 (on n'a pas représenté sur la figure 1 le thermostat de régulation de la tempéra- ture de la circulation du fluide) On règle par exemple la température du fluide pour qu'il atteigne 380 dans la chambre 27, la platine ayant alors une température de 370 (disponible sur les conducteurs 16) On règle alors la pression d'admission de l'air comprimé dans la buse 2 en agissant sur le régulateur de pression 5 et le limiteur de débit 9 Puis on arrête l'alimentation en air. On peut alors sortir l'échantillon de l'étuve et le disposer dans le logement 28 On referme la platine et, lorsque la température de celle-ci atteint la va- leur désirée (de 37 ), on déclenche le soufflage, en agissant sur l'électrovanne 8, et le départ de l'enre- gistrement dans l'enregistreur 15 C'est l'ensemble de relais 21 qui déclenche simultanément ces deux opéra- tions dans un mode de réalisation automatique préféré. Le ballon b (figure 2) se forme alors par déforma- tion de l'échantillon disposé dans le logement 28, la partie inférieure du ballon b épousant la périphérie de l'orifice 30 (de section circulaire de préférence) On observe la façon dont se forme le ballon b et dès que le volume du ballon ne progresse plus ou dès qu'une fuite se produit à son niveau, on agit sur l'ensemble de relais 21 pour arrêter le soufflage d'air par la con- duite 10 et l'enregistrement par le dispositif d'enre- gistrement 15 En général on effectue quatre à cinq es- sais pour chaque gomme de base. Un enregistrement de la variation de la pression dp en fonction du temps t est illustré sur la figure 8, le ballon commençant à se former à l'instant t 1 et le développement du ballon s'arrêtant à l'instant t 2 Un pic a est obtenu. Sur la courbe de la figure 8 on détermine les va, leurs suivantes: la hauteur du pic (en mm de graphique), la sur- face du pic (en mmn 2 du graphique) et la durée de l'es- sai (en mm d'enregistrement) - Sur les figures 4, 5 et 6, on a représenté par des rectangles les résultats d'essais pour onze gommes de base désignées par les lettres A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K Les hauteurs des rectangles correspondant à ces gommes de base représentent respectivement la hau- teur du pic en mm sur la figure 4, la surface du pic en mm 2 x 10 pour la figure 5 et la longueur de l'essai (en mm de graphique) pour la figure 6. On constatera que ces trois valeurs ne se classent pas de la même façon pour les gommes de base essayées. La hauteur des pics et la surface des pics sont liées à la résistance de la gomme de base hydratée, c'est-à-dire au soufflage du ballon, la hauteur du pic (figure 4) étant essentiellement représentative de la résistance initiale au soufflage, tandis que la surface sous le pic (figure 5) est essentiellement représenta- tive de la résistance globale de la gomme hydratée à la formation du ballon. Enfin la durée de l'essai (figure 6) est liée au volume du ballon formé. A titre de comparaison, on a illustré sur la fi- gure 7, toujours pour les gommes A à K, par deux cour- bes, la durée de l'essai correspondant au volume des ballons (courbe en traits interrompus) et la surface sous les pics représentant la résistance globale au soufflage de la gomme (courbe en traits pleins). La figure 7 montre que les deux paramètres ne va- rient pas dans le même sens, mais permet de choisir en connaissance de cause la gomme de base préférée parmi les gommes essayées. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embras- se, au contraire, toutes les variantes. il REVENDICATI ONS 1 Appareil pour déterminer les qualités filmogènes d'une pâte, notamment d'une pâte de chewing-gum ou de bubble-gum afin d'évaluer son aptitude à faire des ballons ou bulles, caractérisé par le fait qu'il com- prend en combinaison: une platine ( 1) comportant une plaque infé- rieure (la) avec un logement ( 28) pour l'échantillon en cours d'essai et une contre-plaque supérieure (lb) pla- cée sur la plaque inférieure, la contre-plaque étant également percée d'une ouverture ( 30) disposée en re- gard dudit logement; des moyens ( 13, 14 a, 14 b, 27) pour porter et maintenir la platine à la température désirée pour l'essai; une buse ( 2) disposée sous la plaque infé- rieure, à une certaine distance de celle-ci, l'axe de la buse correspondant au centre des ouvertures des pla- ques et contre-plaque; des moyens ( 3, 4, 8, 10, 10 a) pour alimenter en air sous pression ladite buse; des moyens ( 5, 9) pour contrôler la pression, et éventuellement le débit, d'alimentation en air de ladite buse; et des moyens ( 11, 12) pour déterminer la varia- tion de la pression, en fonction du temps, au niveau du ballon (b) formé dans l'échantillon. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens ( 6) pour mesurer la pression générale d'alimentation. 3 Appareil selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé par le fait que le logement ( 28) pour l'échan- tillon ménagé dans la plaque inférieure (la) est de section carrée. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que l'ouver- ture ( 30) ménagée dans la contre-plaque (lb) a une for- me circulaire. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que l'extré- mité ( 2 a) de la buse ( 2) assurant le soufflage se trou- ve disposée à une certaine distance en dessous de la plaque inférieure (la) de la platine ( 1). 6 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait qu'il com- porte des moyens ( 15) pour enregistrer la variation de la pression au niveau du ballon en fonction du temps. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens ( 21) pour comman- der simultanément l'alimentation effective en air com- primé de la buse ( 2) et le démarrage des moyens d'enre- gistrement ( 15 >. 8 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que les moyens pour déterminer la variation de la pression au niveau du ballon comprennent un capteur de pression ( 12) disposé à l'extérieur de la platine ( 1). 9 Appareil selon l'une quelconque des revendica-. tions précédentes, caractérisé par le fait qu'il com- porte des moyens pour mesurer en continu la tempéra- ture de l'échantillon - Procédé d'utilisation de l'appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il consiste: à hydrater, à un degré déterminé, la gomme de base à tester pour lui donner sensiblement la con- sistance qu'elle a dans la bouche pendant la mastica- tion, à former des échantillons de gomme hydratée ayant une dimension appropriée au logement de la pla- tine de l'appareil destiné à recevoir les échantillons, à préchauffer les échantillons, à introduire un premier échantillon dans le- dit logement, à attendre la mise en température de la plati- ne et de l'échantillon grâce auxdits moyens pour porter et maintenir la platine à la température désirée pour l'essai, à alimenter la buse en air comprimé, et à déterminer la variation de pression au niveau du ballon, qui se forme dans l'échantillon, par lesdits moyens pour déterminer la variation de pression en fonc- tion du temps, à recommencer les opérations successives d'in- troduction de l'échantillon,-de la mise en température de la platine et de l'échantillon et de déclenchement de l'enregistrement pour des échantillons successifs au cas o l'on effectue plusieurs essais sur une même gom- me de base. il Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'on procède à l'enregistrement de la courbe pression/température par lesdits moyens pour dé- terminer la variation de pression en fonction du temps. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'on détermine sur l'enregistrement au moins l'une des valeurs suivantes: hauteur d'un pic d'enregistrement, surface du pic d'enregistrement, durée de l'essai jusqu'à cessation de la pro- gression du ballon ou apparition d'une fuite.