Brevet FR2557698A1 — publié le 19850705

-1- 2557698 L'invention a-trait à un circuit destiné au contrôle de substances alimentaires liquides en vue de détecter diverses contaminations. Le contrôle de substances alimentaires liquides, par exemple de lait, de bière, de jus de fruit(s) ou similaires, lors de leurs opérations de traitement et de remplissage, s'effectue jusqu'à présent par prélèvement d'échantillons. De cette façon, il n'est pas exclu de manière certaine qu'une contamination par de l'acide, par de la lessive alcaline ou par de l'eau demeure non détectée et que des substances alimentaires liquides, impropres à la consommation, parviennent au consommateur. Le contrôle automatique continu des installations de remplissage équipées de plusieurs circuits est un impératif, en particulier celui des installations de remplissage du lait au sein des laiteries. De telles installations sont fréquemment utilisées de sorte qu'un circuit procède au remplissage du lait alors que l'autre circuit est en cours de nettoyage à l'aide d' acides, de lessives alcalines ou autres produits semblables. Les deux circuits sont reliés entre-eux en vue d'atteindre une souplesse d'utili- sation maximale; la jonction entre ceux-ci étant normalement fermée au moyen d'une électrovanne. Au cas o cette vanne serait mal fermée ou ouverte par erreur, de l'acide ou de la lessive alcaline se trouvant directement dans le circuit lors du cycle de nettoyage, risque de pénétrer dans l'autre circuit et dès lors aboutir dans le lait. Un contrôle automatique de substances alimentaires liquides, en vue de détecter diverses contaminations, par voie de conductométrie n'a pas été réalisé jusqu'à présent étant donné que la valeur théorique de conduc- tibilité peut fluctuer, de manière importante, d'une charge à l'autre. Ainsi, non seulement la conductibilité de base du lait est-elle soumise à des variations saisonnières mais également les diverses sortes de lait (Lait H, lait écrémé, lait de beurre, etc) présentent-elles des conducti- bilités de base différentes. Par conséquent, pour chaque nouvelle charge introduite dans le système contrôlé, il était nécessaire de repréciser non seulement la valeur théorique mais également les limites supérieur et inférieur des écarts admissibles. De tels réglages ne peuvent cependant être effectués que par des spécialistes qui ne sont pas toujours disponibles -2- 2557698 ou présents à tout moment au sein des entreprises de traitement de substances alimentaires liquides. L'objet de la présente invention est de réaliser un circuit au début de l'opération citée, dont le réglage individuel selon des charges particulières-de substances alimentaires peut être entièrement réalisé par un personnel non spécialisé ou également de manière entièrement automatique. Selon l'invention, cet objectif est atteint étant donné que le circuit comprend: a) une sonde de mesure de la conductibilité qui peut être placée respec- tivement dans ou à proximité de la substance alimentaire liquide à contrôler; b) un transducteur qui génère une tension en fonction du signal de sortie de la sonde de mesure, représentant une mesure de la conduc- * tibilité définie de-manière respective; c) un étage de soustraction dans lequel une tension de référence indivi- duelle conforme à la charge de la substance alimentaire contrôlée, est soustraite de la tension du transducteur, de sorte que le signal de sortie de l'étage de soustraction présente une valeur constante iodé- pendante de la charge de la substance alimentaire; d) un amplificateur de mesure qui amplifie le signal de sortie de l'étage de soustraction dans une proportion indépendante de la charge de la substance alimentaire; e) un premier comparateur qui compare le signal de sortie de l'amplifica- teur à une première tension de référence représentant un écart supérieur admissible de la valeur théorique de conductibilité, indépen- dant de la charge de la substance alimentaire, et qui déclenche une alarme lorsque le signal de sortie de l'amplificateur de mesure est supérieur à la première tension de référence; -_3- - 2557698 f) un second comparateur qui compare le signal de sortie de l'amplifi- cateur de mesure à une seconde tension de référence représentant un écart inférieur de la valeur théorique de conductibilité, indépendant de la charge de la substance alimentaire, et qui déclenche une alarme lorsque le signal de sortie de l'amplificateur de mesure est inférieur à la seconde tension de référence. L'invention se base sur le fait que la "largeur de fenêtre" admissible, par conséquent les écarts admissibles de conductibilité d'une valeur théorique spécifique appartenant à la charge individuelle, est indépendante de la grandeur de cette valeur théorique de sorte que, par conséquent, le contrôle de toutes les charges de substances alimentaires liquides, pour autant que celles-ci, quoi qu'il en soit, appartiennent à un type homogène (par exemple du lait), peut être réalisé avec une largeur de fenêtre de même grandeur absolue. Lorsque, par conséquent, une tension de référence est soustraite de la tension représentant la conductibilité respective de la charge individuelle, de sorte qu'une tension indépendante de la charge en résulte, les tensions de fonctionnement des circuits en aval peuvent rester inchangées. La variation de la tension de référence dépendante de la charge, indispensable à cet effet,se situe au niveau d'un simple changement des grandeurs de fonctionnement définies du circuit, qui peut, comme précisé de manière plus détaillée par la suite, être réalisé sans connaissances spécia- lisées ou également de manière automatique. Chaque comparateur peut être équipé de son propre dispositif d'alarme. De cette manière, il est possible de reconnaître si un dépassement de la fenêtre admissible a lieu vers le haut ou vers le bas. Dès lors, un première information est en général déjà obtenue quant au type de contamination: une conductibilité supérieure relève généralement d'une contamination par des acides ou des lessives alcalines, alors qu'une conductibilité inférieure résulte en général d'une dilution par de l'eau. Alternativement, les signaux de sortie des deux comparateurs peuvent également alimenter le même dispositif d' alarme par l'intermédiaire d'un mélangeur OU. _4_- 2557698 L'écart admissible vers le haut de la valeur théorique de conductibilité, représenté par la première tension de référence, devrait être plus petit que l'écart vers le bas de la valeur théorique de conductibilité, représenté par la seconde tension de référence. I1 résulte dès lors de la réalité mentionnée ci-dessus, que des valeurs de conductibilité supérieures repré- sentent une contamination dangereuse par des acides ou des lessives alcalines, tandis que des valeurs de conductibilité inférieures sont considérées comme étant une dilution non dangereuse par de l'eau. Le dispositif qui génère la tension de référence de l'étage de soustrac- tion peut être actionné manuellement et est alors équipé d'une indication visuelle qui signale le moment o la tension de sortie de l'étage de sous- traction a atteint la valeur constante indépendante de la charge de la substance alimentaire. Par conséquent, lorsqu'une nouvelle charge de substance alimentaire liquide est introduite dans le système contrôlé, l'opérateur utilise uniquement un bouton pour imposer un état déterminé à l'indication visuelle; par exemple pour placer l'aiguille d'un appareil de mesure sur une position précise. Pour ce faire, aucune connaissance particulière n'est requise. Alternativement, le dispositif qui génère la tension de référence à 1' entrée de l'étage de soustraction peut comprendre une boucle de compensation automatique, commutable au moyen d'un contacteur situé entre la sortie de l'étage de soustraction et l'entrée de référence de l'étage de soustraction, dans laquelle le contacteur est fermé lors de l'introduction d'une nouvelle charge de substance alimentaire liquide dans le système contrôlé, Jusqu'à ce que le processus de compensation soit terminé, et est ouvert par la suite. Cette structure de l'invention permet dès lors de réaliser entièrement auto- matiquement la compensation ou le "cadrage" du circuit sur la valeur théorique de conductibilité de la charge respective contrôlée, de manière à prévenir toute erreur de manipulation et éviter l'omission du nouveau réglage du circuit en fonction de la charge. Ceci est avant tout valable lorsque la fermeture du contacteur déclenche obligatoirement un processus, nécessaire de toute façon lors de l'admission d'une nouvelle charge dans le système contrôlé; par exemple l'ouverture d'une électrovanne. - 2557698 La boucle de compensation automatique peut comprendre: a) un amplificateur qui conduit le signal de sortie de l'étage de sous- traction; b) un moteur relié à la sortie de l'amplificateur; c) un potentiomètre qui fait partie d'un diviseur de tension et dont le curseur est couplé mécaniquement au moteur. Dans cette structure, le moteur est alimenté par une tension tant que le signal de sortie de l'étage de soustraction n'a pas atteint la valeur constante (de préférence Zéro). Tant que le moteur est sous tension, il fait tourner le potentiomètre dans un sens jusqu'à ce que la tension de référence soit rapprochée au maximum de la tension de sortie du transducteur. Lorsque la compensation est atteinte, la tension appliquée au moteur devient nulle, de sorte qu'une modification ultérieure de la position du potentio- mètre n'ait plus lieu. Selon une caractéristique de l'invention, ii est possible de prévoir un relais de temporisation qui ouvre le contacteur lorsque, depuis sa fermeture, un temps prédéterminé s'est écoulé. Le temps est sélectionné de manière à ce qu'après son expiration, selon l'expérience, la compensation automatique du circuit soit terminée. De cette manière, l'ouverture du contacteur, à travers lequel l'ensemble du circuit est amené dans sa phase "amorcée", ne peut être omise. Ainsi, un circuit de commutation électrique qui contrôle le signal de sortie de l'étage de soustraction et ouvre le contacteur, permet de définir le moment o le signal de l'étage de soustraction a atteint la valeur constante indépendante de la charge de la substance alimentaire. Un exemple de réalisation de l'invention est exr îqué par la suite de manière plus détaillée, à l'aide du schéma; l'unique figure présente un circuit destiné au contrôle du lait. -6- 2557698 Dans le schéma, un fluxmètre de conductibilité (sonde de mesure à induction), désigné par le repère 1, est disposé au passage du lait à contrôler. La sonde de mesure 1 est reliée à un transmetteur 2 (transduc- teur) dont le signal de sortie VT alimente une entrée d'un étage de sous- traction 3 (dans l'exemple de réalisation, un amplificateur-différenciateur). Une seconde entrée de l'étage de soustraction 3 est reliée à la prise (curseur) d'un potentiomètre 4. Le potentiomètre 4 se trouve à une tension constante +V par l'intermédiaire d'une résistance 7; l'autre extrémité est à la masse. Le signal de sortie VS de l'étage de soustraction 3 alimente un amplificateur de mesure bipolaire 5 dont le facteur d'amplification est réglable au moyen d'un potentiomètre 6. La sortie de l'amplificateur de mesure 5 est reliée aux entrées de deux comparateurs 8 et 9. Un potentiomètre 10 constitue, avec une résistance 11, un diviseur de tension entre les tensions +V et 0. La prise du potentiomètre 10, à laquelle se trouve une tension de référence positive +VRi' est reliée à l'entrée de référence du comparateur 8. Un potentiomètre 12 constitue, avec une résistance 13, un diviseur de tension entre les tensions -V et 0. La prise du potentiomètre 12, à laquelle se trouve une tension de référence négative -VR2, est reliée à l'entrée de référence du comparateur 9. Les signaux de sortie des comparateurs 8 et 9 alimentent les deux entrées d'un mélangeur OU 14 dont la sortie est reliée à un dispositif d'alarme 15. Le signal de sortie de l'étage de soustraction 3 alimente non seulement l'amplificateur de mesure 5 mais relie également un amplificateur 17 via un contacteur 16. L'amplificateur 17 actionne un moteur 18 qui règle le curseur du potentiomètre 14. La fonction du circuit décrit est la suivante: Etant donné que l'on peut se baser sur le fait que le nouveau lait introduit est exempt de contamination et que, à ce moment, la valeur de conductibilité mesurée correspond à une valeur théorique LS l'ensemble du circuit est, à la phase initiale, "cadré" sur cette valeur théorique LS. Ceci résulte du fait que la tension de référence VRO alimentée par la seconde entrée de l'étage de soustraction 3 est, à ce moment, égalisée à la tension VTS genérée par le transmetteur 2 qui représente la valeur théorique de conductibilté LS A cet effet, la boucle de compensation automatique, composée du contacteur 16, de l'amplificateur 17 et du moteur 18 relié au potentiomètre 4, joue un rôle. Celle-ci fonctionne comme suit: Lorsqu'une nouvelle charge de lait est introduite dans le système de conduites contrôlé par la sonde de mesure 1, le contacteur 16 est d'abord fermé. La fermeture du contacteur 16 peut entraîner le déclenchement d'un dispositif, nécessaire de toute façon lors de l'admission d'une nouvelle charge de lait, par exemple, l'ouverture d'une vanne, de sorte que la commande du contacteur 16 ne peut être omise par inadvertance ou par un personnel opérateur non spécialisé. L'étage de soustraction 3 génûre une tension de sortie aussi longtemps que les tensions VTS et VRO appliquées aux deux entrées de l'étage de soustraction 3 sont distinctes 1' une de l'autre. Cette tension de sortie est appliquée, par l'intermédiaire de l'amplificateur 17, au moteur 18 qui actionne le curseur du potentiomètre 4 de manière à ce que la tension VRO se rapproche de la tension VTS. Lorsque les deux tensions sont identiques, la tension de sortie de l'étage de soustraction 3 devient O (Zéro); le mioteur 18 est mis au repos. Le circuit est alors "cadré" sur la valeur théorique de conductibilité LSde la charge individuelle. Le contacteur 16 est de nouveau ouvert. Le circuit est alors "amorcé". L'ouverture du contacteur 16 peut, en outre, être automatisée de sorte qu'ici non plus aucune erreur de manipulation ne peut se produire. Dans les cas les plus simples, le contacteur 16 est ouvert par un relais de temporisation (non représenté) qui actionne le contacteur 16 lorsque, depuis sa fermeture, un temps déterminé, suffisant à la compensation, est écoulé. Alternativement, il est possible de commander électroniquement le contacteur 16 en vue de son ouverture, lorsque la tension de sortie de l'étage de sous- traction 3 est à zéro. -8- 2557698 En état de marche "amorcé", le circuit fonctionne comme suit: Le signal de sortie de l'étage de soustraction 3 "élargi" par l'amplifica- teur de mesure 5, s'écarte de la valeur théorique 0 en fonction du temps, étant donné que le lait s'écoulant à travers le système de conduites varie quant à ses propriétés. La largeur de bande ou la "fenêtre" selon laquelle des variations de conductibilité sont admises, est définie par les tensions de référence +VRi et -VR2 des comparateurs 8 et 9. Tout écart de la conduc- tibilité du lait par rapport à la valeur théorique LS, supérieur ou inférieur à la fenêtre définie, signifie une contamination inadmissible. Le comparateur 8 ou 9 correspondant génère alors un signal de sortie et déclenche l'alarme via le mélangeur OU. La logique fonctionnelle du circuit, lors d'un changement de la charge du lait, est à présent d'une importance décisive: En guise d'illustration, soit un changement de charge d'un type de lait dont la valeur théorique de conductibilité L$1 ( tension de sortie VT$1 correspondante du transmetteur) est supérieure à un autre type de lait dont la valeur théorique de conductibilité est plus petite LS2 constante mais devient plus grande lorsque la grandeur VT mesurée diminue. Ceci est un type de fonctionnement qui, dans le domaine d'utilisation spécifique de contrôles de substances alimentaires liquides, n'est non seu- lement possible mais vraiment indiqué. Voilà pourquoi il y a lieu de vérifier si (du moins approximativement) la variation de conductibilité provoquée par un mélange contaminé déterminé est indépendante de la conduc- tibilité de sortie. La précision "relative" du circuit doit dès lors augmenter en fonction de la conductibilité de sortie croissante du lait. -9- 2557698 La précision "absolue" doit être obtenue de manière uniforme sur toute la zone de mesure du circuit. Cette particularité, lors du contrôle de substances alimentaires liquides, est atypique pour d'autres procédés de mesure pour lesquels une précision relative de mesure, essentiellement constante, est en général souhaitée. Elle offre toutefois la possibilité d'un contrôle continuel non problématique au moyen du circuit décrit; ce contrôle peut être réalisé de manière entiè- rement automatique ou, en tous les cas, par un personnel non spécialisé. La largeur de bande admissible, la "fenêtre" & VT' ne doit pas nécessai- rement être symétrique à la valeur théorique VTS. Il est, au contraire, préférable que l'écart admissible soit à des valeurs supérieuresàVT+, plus T petit que l'écart admissible à des valeurs inférieures AVT- (vT = T VT+ +,_ VT-). Un écart de la conductibilité à des valeurs supérieures est, à savoir, équivalente à une contamination du lait par des acides ou par des lessives alcalines, tandis qu'une diminution de la conductibilité signifie en général une dilution du lait par de l'eau qui, en tous les cas, est négligeable au niveau santé et peut dès lors être acceptée de manière préférentielle. Les potentiomètres 6, 10 et 12 sont seulement réglés de nouveau lorsque le circuit est destiné à être utilisé pour un type entièrement différent de liquide, lorsque par exemple de la bière doit être contrôlée à la place de lait. Ce réglage initial qui, en règle générale, doit être réalisé seulement une fois pour chaque circuit installé, peut alors être effectué par un spécialiste. Eu égard à un deuxième exemple de réalisation, non représentée dans le schéma, le "cadrage" du circuit sur la valeur théorique de conductibilité LS n'est pas effectué de manière automatique comme dans l'exemple de réali- sation décrit plus haut. Au contraire, dans ce cas, après admission d'une nouvelle charge de liquide dans le système contrôlé, le potentiomètre 4 est réglé manuellement jusqu'à ce qu'une indication visuelle (un instrument de mesure par exemple), intégrée dans l'amplificateur de mesure 5, permette de s'assurer que le signal de sortie de l'étage de soustraction 3 entraîne l'amplificateur 5 Jusqu'au milieu de sa gamme de mesure. Eu égard à un troisième exemple de réalisation du circuit, non représentée dans le schéma, le "cadrage" s'effectue sur la valeur théorique de conductibilité LS de manière à ce que le signal de sortie de l'étage de soustraction 3 soit amené sur une valeur constante non spécifique de la charge, différente de O. Les éléments 5, 8, 9, 14 et 15 situés en aval peuvent alors être raccordés de manière unipolaire, essentiellement de façon symétrique, à la tension de sortie de l'étage de soustraction 3. REVENDICATIONS A, Circuit destiné au contrôle de substances alimentaires liquides en vue de détecter diverses contaminations, caractérisé par le fait qu'il comprend: a) une sonde de mesure de la conductibilité (1) qui peut être placée respectivement dans ou à proximité de la substance alimentaire liquide à contrôler; b) un transducteur (2) qui génère une tension (VT) en fonction du signal de sortie de la sonde de mesure, représentant une mesure de la conduc- tibilité définie de manière respective; c) un étage de soustraction (3) dans lequel une tension de référence individuelle (VRO) conforme à la charge de la substance alimentaire contrôlée, est soustraite de la tension (VT) du transducteur, de sorte que le signal de sortie (VS) de l'étage de soustraction (3) présente une valeur constante indépendante de la charge de la substance alimentaire; d) un amplificateur de mesure (5) qui amplifie (élargit) le signal de sortie (V) de l'étage de soustraction (3) dans une proportion indépendante de la charge de la substance alimentaire. e) un premier comparateur (8) qui compare le signal de sortie (VM) de 1' amplificateur de mesure (5) à une première tension de référence (+VRi) représentant un écart supérieur admissible de la valeur théorique de conductibilité (Ls), indépendant de la charge de la substance alimentaire, et qui déclenche une alarme (15) lorsque le signal de sortie (VM) de l'amplificateur de mesure (5) est supérieur à la première tension de référence (+VR1); f) un second comparateur (9) qui compare le signal de sortie (VM) de 1' amplificateur de mesure (5) à une seconde tension de référence (-VR2) représentant un écart inférieur admissible de la valeur théorique de conductibilité (L5),indépendant de là charge de la substance alimentaire, et qui déclenche une alarme (15) lorsque le signal de sortie (VH) de l'amplificateur de mesure (5) est inférieur à la seconde tension de référence (-VR2); 2. Circuit qui, selon la revendication 1, se caractérise par le fait que chaque comparateur (8, 9) est équipé de son propre dispositif d'alarme (15). 3. Circuit qui, selon la revendication 1, se caractérise par le fait que les signaux de sortie des deux comparateurs (8, 9) alimentent le même dispositif d'alarme (15) par l'intermédiaire d'un mélangeur OU (14). 4. Circuit qui, selon une des revendications 1 à 3, se caractérise par le fait que l'écart admissible vers le haut de la valeur théorique de conductibilité (L S), représenté par la première tension de référence s (+ VR1) est plus petit que l'écart vers le bas de la valeur théorique Rl de conductibilité (Ls), représenté par la seconde tension de référence (-VR2)- R2 5. Circuit qui, selon une des revendications 1 à 4, se caractérise par le fait que le dispositif qui génère la tension de référence (VR) de RO l'étage de soustraction (3) peut être actionné manuellement, et qu'une indication visuelle est prévue afin d'indiquer le moment o la tension de sortie (V s) de l'étage de soustraction (3) a atteint la valeur constante indépendante de la charge de la substance alimentaire. 6. Circuit qui, selon une des revendications 1 à 4, se caractérise par le fait que le dispositif qui génère la tension de référence (VRO) de l'étage de soustraction (3), comprend une boucle de compensation auto- matique (4, 17, 18) commutable au moyen d'un contacteur (16) situé entre la sortie de l'étage de soustraction (3) et l'entrée de référence de l'étage de soustraction (3), dans laquelle le contacteur (16) est fermé lors de l'introduction d'une nouvelle charge de substance alimen- taire liquide dans le système contrôlé, jusqu'à ce que le processus de compensation soit terminé, et est ouvert par la suite. 7. Circuit qui, selon la revendication 6, se caractérise par le fait que la boucle de compensation automatique comprend: g) un amplificateur (17) qui conduit le signal de sortie de l'étage de soustraction; h) un moteur (18) relié à la sortie de l'amplificateur (17); i) un potentiomètre (4) qui fait partie d'un diviseur de tension et dont le curseur est couplé mécaniquement au moteur (18). 8. Circuit qui, selon la revendication 6 ou 7, se caractérise par le fait qu'un relais de temporisation est prévu, qui ouvre le contacteur (16) lorsque, depuis sa fermeture, un temps prédéterminé s'est écoulé. 9. Circuit qui, selon la revendication 6 ou 7, se caractérise par le fait qu'un circuit de commutation électrique est prévu, qui contrôle le signal de sortie (VS) de l'étage de soustraction (3) et qui ouvre le contacteur (16) lorsque le signal de sortie (V$) de l'étage de sous- traction (3) a atteint la valeur constante indépendante de la charge de la substance alimentaire.