Brevet FR2556468A1 — publié le 19850614

"Mise à l'essai d'échantillons, notamment d'échantillons de matériaux sous forme de particules". L'invention concerne un procédé et un appareil de mise à l'essai d'échantillons d'un-matériau en particules. Dans le contrôle et la surveillance d'une usine alimentaire moderne, il est nécessaire de pouvoir analyser rapidement les différents paramètres des matières premières et du produit final obtenu, ces différents paramètres étant, par exemple, la teneur en protéines et en graisses, l'humidité et la couleur. Historiquement, ces mesures ont été faites par fournées au laboratoire en utilisant des techniques physiques et chimiques classiques qui prennent de nombreuses heures ou même plusieurs jours. Les matières premières et les produits alimentaires qu'on analyse peuvent comprendre les poudres de lait, les produits à base d'oeufs, le blé, les farines, les mélanges pour gâteaux, les fécules et autres produits farineux. Ces dernières années, la technologie moderne a proposé des instruments offrant de nouveaux moyens d'effectuer l'analyse rapide requise. Comme exemples de ces instruments, on peut citer différentes formes de spectromètres et notamment le spectromètre à réflexion. Ces instruments sont non destructifs pour l'échantillon et sont basés sur le principe consistant à irradier l'échantillon par des ondes de fréquence particulière et à mesurer le rayonnement réfléchi, qui peut être atténué suivant les caractéristiques de l'échantillon mis à l'essai. Un exemple d'un tel instrument est fourni par un spectromètre à réflexion dans l'Infra-Rouge Proche (qu'on appellera ci-après S.R.I.R.P.). Quand on utilise de tels instruments au laboratoire pour mettre à l'essai des échantillons de produits alimentaires en particules, il est de la plus grande importance de remplir et de nettoyer avec soin la cellule d'échantillon, car les imperfections de surface et les résidus d'un échantillon dans un autre conduisent à des résultats risquant d'être erronés. En plus de la préparation des échantillons, il reste un travail toujours onéreux à effectuer pour échantillonner de façon fiable, à intervalles réguliers, la matière première et le produit obtenu, de manière à obtenir une image représen- tative de leur composition. L'invention a pour principal but de créer un procédé et un appareil de mise à l'essai d'un échantillon de matériau en particules, selon lesquels on effectue automati- quement les opérations de collecte, de présentation et de mise à disposition de l'échantillon, vers une tête de mesure d'instrument située à distance. A cet effet, l'invention concerne un procédé de mise à l'essai d'un échantillon de matériau en particules, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à laisser tomber librement un courant continu de matériau, à fermer le dessus d'une trappe d'échantillon placée dans ce courant, cette trappe comportant un dessus et un fond pouvant se fermer, à purger l'intérieur de la trappe de façon que les restes de matériau tombent à travers le fond ouvert, à fermer le fond et à ouvrir le dessus de la trappe, à laisser une masse d'é- chantillon du miatériau s'accumuler dans la trappe, et à mettre à l'essai la masse d'échantillon par des moyens d'instrument d'essai. De façon pratique, l'essai se fait au moyen d'un S.R.I.R.P. L'invention concerne également un procédé tel que celui décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'après qu'une masse d'échantillon de matériau se soit accumulée dans la trappe, on tasse une partie au moins de cette masse pour effectuer l'essai sur le matériau tassé. L'invention concerne encore un appareil de mise à l'essai d'un échantillon de matériau en particules qu'on laisse tomber librement-dans un courant constant, cet appareil étant-caractérisé en ce qu'il comprend une trappe d'échantillon destinée a venir se placer dans le courant de matériau, cette trappe comportant un dessus ouvert et un fond ouvert, munis de fermetures permettant d'ouvrir et de fermer sélectivement le dessus et le fond de cette trappe, des moyens pour purger l'intérieur de la trappe de façon que les restes de matériau subsistant dans celle-ci tombent par le fond ouvert de cette trappe, et des moyens d'instrument permettant de mettre à l'essai l'échantillon de matériau contenu dans la trappe. De façon pratique, les moyens de mise à l'essai utilisent un S.R.I.R.P. De préférence, l'appareil décrit ci-dessus est également muni de moyens de tassement permettant de tasser une partie au moins d'une masse d'échantillon de matériau accumulée dans la trappe, de manière à mettre à l'essai cette masse d'échantillon. Les moyens de tassement peuvent se présenter sous la forme d'un piston plongeur, d'une vis d'Archimède ou d'un dispositif à ressort (sans que ces exemples soient limitatifs). L'invention sera décrite en détail au moyen des dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective partiellement en coupe, d'un appareil selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique, en élévation latérale, de l'appareil de la figure 1; - la figure 3 est une vue agrandie, en perspective, d'une partie de l'appareil de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique, en élévation latérale, d'une variante de réalisation de l'appa- reil selon l'invention; - la figure 5 est un schéma par blocs représen- tant le branchement des différentes parties de l'appareil. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 3, une trappe d'échantillon 1 est placée sur une paroi 2 d'une glissière le long de laquelle on laisse tomber librement du matériau en particules. La trappe d'échantillon 1 comprend une paroi avant 4 et des parois latérales 5 munies de rebords 6 destinés à monter la trappe d'échantillon sur un panneau de monture 7 percé d'une ouverture fermée par un panneau de verre 8. Une fermeture supérieure 11 et une fermeture inférieure 12 sont montées de manière pivotante sur le panneau avant 4, au moyen de charnières 9 et 10. Les ferme- tures supérieure 11 et inférieure 12 comportant des bras 13 et 14 respectivement munis de fentes 15 et 16 dans lesquelles font saillie respectivement des rebords 17 et 18 des dispo- sitifs de fonctionnement 19 et 20. Une conduite pneumatique 21 passe à travers le panneau avant 4 et se relie à un distributeur d'air à "queue de poisson" 22 pénétrant dans la trappe d'échantillon. Un dispositif de mesure 23 constitué par exemple par un dispositif utilisant un S.R.I.R.P. et comportant une tête de lecture 24, est placé à une certaine distance de la trappe d'échantillon 1, c'est-à-dire de l'autre côté du panneau 2. L'appareil est branché comme illustré sur la - figure 5 dans laquelle sont illustrés la trappe d'échantillon et le dispositif de mesure. Un tuyau 21 relie la trappe d'échantillon à un contrôleur pneumatique 25 commandé par un microprocesseur 26. Le dispositif de mesure 23 est également commandé par un microprocesseur 27, les deux microprocesseurs 26 et 27 étant alimentés par une source de puissance 28. L'ensemble de l'appareil est logé dans une enceinte sous pression positive et se trouve construit pour assurer la protection contre des explosions de poussière éventuelles. Toutes les parties mécaniques extérieures à l'enceinte principale sont actionnées pneumatiquement depuis l'intérieur de l'enceinte, par l'intermédiaire de joints d'étanchéité convenables contre la poussière, et sont tous mis électriquement a la masse pour éviter la formation de charges statiques sur l'appareil, 1l encore pour assurer la protection contre des explosions de poussière éventuelles. En cours de fonctionnement et sous la commande du microprocesseur 26, la fermeture 11 se ferme et se réouvre rapidement pour supprimer toute formation ou accumulation de farine à partir de sa surface. La fermeture 11 se ferme ensuite dans la position illustrée en 29 sur la figure 2 et une purge d'air arrivant par l'évent 22 forme un cène d'air à travers l'ensemble de la trappe d'échantillon. Des évents de purge supplémentaires 30 peuvent être utilisés pour créer un débit d'air en queue de poisson dans la fenêtre de verre 8. La combinaison de ces débits d'air provoque une turbulence considérable dans la trappe d'échantillon partielle- ment fermée et l'air nettoie parfaitement la surface en purgeant ainsi efficacement l'intérieur de la trappe de façon que tout le matériau restant tombe dans le fond ouvert de la trappe pour être évacue de celle-ci. On obture alors la fermeture 12 en l'amenant dans la position indiquée en 31 sur la figure-2 et la purge d'air s'arrête. On ouvre ensuite la fermeture supérieure 11 pour laisser la trappe d'échantillon se remplir de particules de matériau tombant librement le long de la glissière 3 sous l'effet de la pesanteur. Un échantillon doucement et réguliû- rement tassé se forme alors dans la trappe d'échantillon, comme indiqué en 32 sur la figure 1o Au bout d'un intervalle de temps convenable, le microprocesseur 27 déclenche la séquence de mesure pour effectuer les mesures. On ouvre alors la fermeture inférieure 12 et l'on déclenche de nouveau la purge d'air, ce qui fluidifie effec- tivement le contenu de la trappe d'échantillon qui tombe par le fond de celle-ci pour rejoindre le tas de matériau. Le processus-se répète alors suivant le programme réglé dans les microprocesseurs, un temps d'échantillonnage typique pouvant se situer entre une minute et plusieurs heures. On peut remplacer l'automatisme par une opération manuelle pour effectuer l'ensemble de la séquence d'échantil- lonnage, de manière à pouvoir effectuer les opérations d'en- tretien sans interruption du débit de particules de matériau. Des détecteurs peuvent être placés sur toutes les parties mobiles pour s'assurer qu'en cas d'une panne quelconque on obtienne une coupure-complète du fonctionnement du système, de manière à éviter tout risque d'explosions de poussière. Il faut faire attention aux impératifs intrinsèques du processus de mesure concernant le matériau de la fenêtre d'échantillon, la distance entre la tête de mesure et la fenêtre d'échantillon, et la vérification automatique d'auto-calibrage. Le fenêtre d'échantillon 8 peut être en verre optique qu'on peut rendre ou non électriquement conducteur par dépôt sous vide d'oxydes d'étain. On peut prévoir l'introduction d'un mince carreau de céramique blanche pour pouvoir effectuer un auto-test. Cette opération peut encore être commandée par un microproces- seur et peut être programmée pour être mise en oeuvre quand cela est nécessaire. Une variante de la trappe d'échantillon est illustrée sur la figure 4 dans laquelle on utilise un dispo- sitif de tassement 33. Ce dispositif comprend un piston plon- geur 33 muni d'une tête de compression 35, disposée de façon que lorsqu'on actionne le piston plongeur, une partie 36 du matériau en particules accumulé dans la trappe i soit comprimée et tassée au degré voulu. Ce dispositif supprime toutes les erreurs dues à la taille des particules, car il tasse la partie concernée du matériau au voisinage immédiat de la fenêtre 8. Le piston plongeur 34 peut être actionné pneumatiquement, et ce dispositif peut encore être remplacé par des moyens de tassement analogues constitués par exemple par une vis d'Archimède-ou par un dispositif à ressort. L'appareil-peut être modifié par rapport aux forces de réalisation décrites ci-dessus et l'on peut, par exemple, dans des conditions moins hasardeuses, remplacer la commande pneumatique par une commande électrique ou électromécanique, et placer la tête et le dispositif d'échan- tillonnage complètement à distance du reste de l'électronique de commande. L'invention peut être utilisée en série pour n'importe quel produit en poudre pouvant être convenablement analysé par des procédés et appareils utilisant un rayonnement, comme par exemple des produits alimentaires pour animaux, des farines ou fécules, des poudres de lait, des produits à base d'oeufs, des produits à base de soja, du ciment ou de la chaux. REVENDICATIONS 1) Procédé de mise à l'essai d'un échantillon de matériau en particules, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à laisser tomber librement un courant continu de matériau, à fermer le dessus d'une trappe (1) d'échantillon placée dans ce courant, cette trappe (1) comportant un dessus et un fond pouvant se fermer, à purger l'intérieur de la trappe de façon que les restes de matériau tombent à travers le fond ouvert, à fermer le fond et à ouvrir le dessus de la trappe, à laisser une masse d'échantillon du matériau s'accumuler dans la trappe, et à mettre à l'essai la masse d'échantillon par des moyens d'instrument d'essai. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise à l'essai se fait au moyen d'un Spectromètre à Réflexion dans l'Infra-Rouge Proche (S.R.I.R.P.). 3) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'après qu'une masse d'échan- tillon de matériau se soit accumulée dans la trappe (1), on tasse une partie au moins de cette masse pour effectuer l'essai sur le matériau tassé. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendicatior 1 à 3, caractérisé en ce que la purge de la trappe est effec- tuée pneumatiquement. ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que les différentes opérations sont effectuées sous pression positive. 6) Appareil de mise à l'essai d'un échantillon de matériau en particules pouvant tomber librement en un courant constant, par le procédé selon la revendication 1, appareil caractérisé en ce qu'il comprend une trappe (1) d'échantillon destinée à venir se placer dans le courant de matériau, cette trappe comportant un dessus ouvert et un fond ouvert, munis de fermetures (11, 12) permettant d'ouvrir et de fermer sélec- tivement le dessus et le fond de cette trappe (1), des moyens pour purger l'intérieur de la trappe de façon que les restes de matériau subsistant dans celle-ci tombent par le fond ouvert de cette trappe, et des moyens d'instrument permettant de mettre à l'essai l'échantillon de matériau contenu dans la trappe. 7) Appareil selon la revendication 6, caractérise en ce que les moyens d'instrument sont constitués par un Spectromètre à Réflexion dans l'Infra Rouge Proche (S.R.I.R.P.). 8) Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de tassement permettant de tasser une partie au moins de la masse d'échantillon de matériau accumulée dans la trappe pour la mettre à l'essai. 9) Appareil selon la revendication 8, caractérise en ce que les moyens de tassement se présentent sous la forme d'un piston plongeur. ) Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 9, caractérisé en ce qu'il utilise un microproces- seur pour commander son fonctionnement. 11) Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 10, caractérise en ce qu'il est logé dans une enceinte sous pression positive destinée à assurer la protection contre des explosions de poussière possibles.