Brevet FR2562091A1 — publié le 19851004

L'invention concerne l'industrie de transformation des produits agricoles et plus particulièrement un procédé de contrôle du fonctionnement d'installations de découpage notam- ment des betteraves sucrières en cossettes, dans les installa- tions à coupe-racines multiples. Plus précisément, l'invention vise à contrôler le fonc- tionnement grâce à l'indice de Siline. La connaissance de cet indice de Siline ou longueur spécifique de cossettes, qui exprime la longueur occupée par une masse de 100 grammes de cossettes mises bout a bout, présente une grande importance, car elle permet un contrôle de la forme des cossettes, laquelle forme a une grande influence sur le rendement de l'extraction dans des usines notamment sucrières dans l'industrie de transformation des betteraves. En effet, en vue de l'extraction du sucre, les betteraves lavées sont découpées par des coupe-racines en lanières ou cossettes; celles-ci sont entassées dans des diffuseurs dans lesquels on fait circuler un courant d'eau à travers la couche de cossettes. Le sucre et une partie des impuretés diffusent de l'intérieur des cellules vers l'eau qui entraine ces cons- tituants; la solution ainsi obtenue est le "jus de diffusion"; les cossettes dont le sucre a été enlevé par ce lessivage sont "épuisées" et constituent les pulpes. L'expérience a montré que la forme optimale des cossettes est une forme allongée à section constante en V; les cossettes présentant cette forme sont appelées "cossettes faîtières". Les dimensions des cossettes revêtent une grande impor- tance: des cossettes très fines permettent une extraction facile du sucre, mais forment dans le diffuseur une couche colmatée à travers laquelle il est impossible de faire circuler un courant d'eau; très épaisses, les cossettes permettent bien l'extraction du sucre, mais le temps de sortie du sucre à travers les cossettes est naturellement d'autant plus long que celles-ci sont épaisses. D'autres facteurs qui intervien- 256a091 nent également impliquent que les cossettes doivent avoir la finesse optimum correspondant aux conditions de fonctionnement de la diffusion sans atteindre les caractéristiques de "râpures", morceaux très fins qui forment une couche colmatée comme cela a déjà été mentionné. Il résulte du fait que les cossettes présentent une section approximativement constante sur toute leur longueur, que la longueur occupée par une masse de 100 grammes est d'autant plus grande que leur section est faible, et inverse- ment. Ainsi, la connaissance de l'évolution de l'indice de Siline permet d'apprécier l'évolution des conditions de l'extraction du sucre, et éventuellement d'intervenir au niveau du découpage des cossettes avant que soit constatée une dégradation du rendement de l'installation de diffusion de sucre due par exemple à une usure des couteaux des plateaux des coupe-racines qui a pour effet d'augmenter la finesse des cossettes. Jusqu'à maintenant, l'indice de Siline est mesuré en laboratoire en prélevant un échantillon de 100 grammes de cossettes et en alignant ces cossettes (après rejet des éventuelles rapures). Le nombre obtenu ainsi n'est en fait pas représentatif de ce qui entre réellement en diffusion. En effet, le débit de cossettes désiré est obtenu le plus souvent à partir de plusieurs coupe-racines en service, et la longueur produite est différente d'un coupe-racines à l'autre, en fonction de l'usure des couteaux (un couteau usé produisant des cossettes plus fines comme il a déjà été dit plus haut). Or, la proportion de ces différentes cossettes est inconnue, car le prélèvement pour analyse est pris sur un transporteur disposé sous les coupe-racines, et on ignore donc de quels appareils provient le prélèvement. Il en résulte donc une importante cause d'incertitude. De plus, la mesure, étant fastidieuse, est effectuée seulement deux ou trois fois par jour; l'évolution de la fabrication des cossettes n'est donc suivie que de très loin. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et concerne à cet effet un procédé de contrôle du fonctionne- ment d'installations de découpage de betteraves sucrières en cossettes, dans les installations à plusieurs coupe-racines, procédé caractérisé en ce qu'on indexe sur le débit de chaque coupe-racines, proportionnellement à ce débit, un prélèvement d'échantillon de cossettes de ce coupe-racines en opérant par simulation, on rassemble ces échantillons partiels pour cons- tituer un échantillon global, on définit l'indice de Siline des cossettes de l'échantillon global, on compare ledit indice de Siline avec un indice de Siline maximal prédéterminé, et, s'il est supérieur audit indice maximal prédéterminé, on examine la production de chaque coupe-racines de façon à déterminer celui ou ceux dont les couteaux sont à remplacer parce qu'usés. Grace à cette succession d'opérations, le procédé est automatisable, et, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le prélèvement d'échantillon des cossettes de chaque coupe-racines et le rassemblement des échantillons partiels pour constituer un échantillon global sur lequel on définit l'indice de Siline, sont réalisés par simulation continue, l'indice de Siline obtenu étant un indice pondéré, équivalent s'appliquant aux cossettes découpées par l'instal- lation au moment des prélèvements. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre se rappor- tant à un mode de réalisation préférentiel donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention est mise en oeuvre dans une installation comportant plusieurs coupe-racines destinés à découper dans des produits agricoles, notamment des betteraves, des cosset- tes telles que des cossettes fattières, et un transporteur disposé sous les coupe-racines pour recevoir ces cossettes et les transporter vers les zones de diffusion o un courant d'eau opère l'extraction du sucre. Dans une telle installation, le contrôle de la diffusion est fait à l'aide de la formule de Siline, dans laquelle entre comme paramètre la grandeur connue sous le nom d'indice de Siline (longueur spécifique de cossettes), D'après Siline, en supposant - que la concentration a l'intérieur de la cossette décroît linéairement du centre à la périphérie et que toutes les cossettes sont égales, - que la vitesse du liquide entre les cossettes n'inter- vient pratiquement pas sur la diffusion (ce qui est effective- ment vérifié dans une large gamme de vitesses), on a la relation: -n i nl + C1 A V Lz n.log log__ ____= A V Lz n-l n C1 n 1 avec n = soutirage en kg de jus de diffusion pour 1 kg de jus cellulaire de betteraves C1= perte de sucre dans les cossettes épuisées, exprimée par un nombre décimal A = constante de l'appareil de diffusion V = coefficient dépendant de la température, lue sur un tableau par exemple L = indice de Siline ou longueur spécifique des cossettes z = temps de séjour des cossettes dans le diffuseur, en minutes. Selon l'invention, pour contrôler le fonctionnement d'une installation de découpage de betteraves sucrières en cossettes, dans les installations à plusieurs coupe-racines, on indexe sur le débit de chaque coupe-racines, proportionnel- lement à ce débit, un prélèvement d'échantillon des cossettes de ce coupe-racines en opérant par simulation. Puis, on rassem- ble les échantillons partiels pour constituer un échantillon global. Ensuite, on définit l'indice de Siline des cossettes de l'échantillon global. Après quoi, on compare cet indice de Siline avec un indice de Siline maximal prédéterminé. Si l'indice de Siline défini est supérieur à l'indice de Siline prédéterminé, on examine la production de chaque couperacines pour déterminer celui ou ceux dont les couteaux sont à rempla- cer parce qu'usés. On peut envisager de mettre en oeuvre un tel procédé manuellement, ou encore à l'aide d'une installation automa- tisée. Pour cela, on pourrait prêlever périodiquement, par exemple toutes les heures, de préférence simultanément sous chaque coupe-racines, un échantillon de cossettes, mélanger es échantillons, et en déduire un indice défini comme un indice de Siline sous forme pondérée s'appliquant aux cossettes découpées par l'installation. Après quoi, on effectuerait la comparaison avec un indice de Siline prédéterminé et on déclencherait une alarme demandant une intervention sur les coupe-racines. La périodicité des opérations pourrait être choisie suffisamment courte pour obtenir des résultats donnant une bonne image du fonctionnement de l'installation. Néanmoins, un tel procédé serait extrêmement difficile à mettre en oeuvre, compte tenu de la nature fastidieuse de certaines des opérations, qui sont par ailleurs difficile- ment automatisables à moins de créer une installation sophis- tiquée donc onéreuse. C'est pourquoi,selon une caractéristi- que avantageuse de l'invention, on opère par simulation. En conséquence, le prélèvement d'échantillon des cossettes de chaque coupe-racines et le rassemblement des échantillons partiels pour constituer un échantillon global sur lequel on définit l'indice de Siline, sont simulés. La simulation, effectuée à l'aide d'un appareil approprié, est réalisée en continu. L'indice de Siline obtenu sous forme Dondérée est un indice équivalent s'appliquant aux cossettes découpées par l'installation au moment des prélèvements. Comme on indexe sur le débit de chaque coupe-racines un prélèvement d'échantillon de cossettes de ce coupe-racines, il est nécessaire de connaître les débits des coupe-racines, ou une grandeur rendant compte de ces débits. A cette fin, il est utile de noter que pour un coupe-- racines donné, pour un type de couteau donné, et à toute vitesse donnée, correspond un produit débit x longueur spécifique qui est constant, quelle que soit l'usure des cou- teaux, c'est-à-dire la section des cossettes découpées. En effet, si le coupe-racines tourne à une vitesse constante, nmais quela section des cossettes est multipliée par un facteur n (inférieur ou égal à 1) par suite de l'usure des couteaux, la longueur spécifique est divisée par n (puisque c'est la longueur de 100 grammes de cossettes) et le débit est multiplié par n. Si D est le débit, et L la longueur spécifique, on a donc DL = constante. Si,à section de cossettes constante, la vitesse du coupe- racines est multipliée par un facteur m, le débit est multi- plié par m, sans changement de la longueur spécifique, donc le produit DL est multiplié par m. On peut ainsi définir pour chaque coupe-racines tournant à une vitesse de référence Vo, un produit v1 Do x LO = (DL)O et en déduire (DL)1 = (DL)0 x V pour toute valeur V1, quelle qu'elle soit. Le procédé de mesure de la constante DL de chaque coupe- racines est de préférence mis en oeuvre dans une installation o l'on ne met en fonctionnement à la fois qu'un seul coupe- racines ou plusieurs coupe-racines du même type ayant des jeux de couteaux identiques, de préférence rénovés, à la vitesse de référence. Dans une installation o ne fonctionne qu'un coupe-racines, on mesure le débit, et, manuellement l'indice de Siline correspondant à ce débit, puis on multiplie l'une par l'autre les deux valeurs trouvées. Dans une installation o fonctionnent entre autres plusieurs coupe-racines identi- ques, à la vitesse de référence, on peut soit opérer de la même manière que précédemment, soit mettre en fonctionnement tous les coupe-racines identiques et uniquement ceux-ci et mesurer le débit total et encore manuellement l'indice de Siline correspondant, puis multiplier les deux valeurs trouvées, et diviser par le nombre de coupe-racines en fonctionnement. On peut également faire les mesures à une autre vitesse que la vitesse de référence, et ramener par le calcul la valeur de K trouvée à cette valeur de référence. On répète les mesures effectuées pour un coupe-racines ou pour un groupe de coupe-racines, pour chaque autre coupe- racines ou groupes de coupe-racines différents. On peut ensuite poser pour chaque coupe-racines une (DL) relation telle que = a, a étant une constante de ce V o coupe-racines que l'on peut définir comme un coefficient de découpage, et on a donc alors (DL)1 = a V1. En conséquence, pour chaque coupe-racines, il est facile de prévoir, en jouant sur deux des paramètres D, L, V, ce que deviendra le troisième. De même, dans une installation à plusieurs coupe- racines, par exemple cinq coupe-racines ayant des débits D1, D2, D3, D4, D5 et tournant à des vitesses V1, V2, V3, V4, V5, on peut caractériser ceux-ci respectivement par des nombres a, b, c, d, e. Si D est le débit total de l'installation, on a D = D1 + D2 + D3 + D4 + D5, et on peut définir une longueur L pondérée et équivalente telle que DL = D1 L1 + D2 L2 + D3L3 + D4 L4 + D5 L5, L^, L2, L3, L4, L5 étant les longueurs spécifiques des cossettes produites par chaque coupe-racines. On en déduit L 1 1 +2 L2+D3 3 +4 4 D5L5 D (DL)1+ (DL)2 + (DL)3 + (DL)4 + (DL)5 donc L = D aV1 + bV2 + cV3 + dV4 + eV5 donc L = D Le problème se réduit donc, dans l'appareil de simulation, à calculer L en fonction des autres paramètres, qu'il faut y introduire. La valeur trouvée pour L est bien représentative de ce qui entre en diffusion pour la fabrication du sucre. L'introduction des coefficients de découpage a, b, c, d, e, propres à chaque coupe-racines est effectuée par l'inter- médiaire d'une sérié de premières grandeurs physiques corres- pondantes, par exemple, dans le cas d'un appareil électronique, une tension électrique, une résistance, un--gain d'étage ampli- ficateur etc.. Comme les coefficients a, b, c, d, e, sont propres à une installation déterminée, ils peuvent être affichés une fois pour toutes, avec seulement une possibilité d'ajuste- ment par une modification minime, par exemple sur un clavier numérique. L'introduction des vitesses instantanées Vl, V2, V3, V4, V5 de chaque coupe-racines est effectuée sous la forme d'une série de deuxièmes grandeurs physiques correspondantes telles que des tensions électriques, issues de capteurs appropriés, dans le cas d'un appareil électronique. Par exemple, l'échelle peut être la suivante: à vitesse nulle, la tension serait de 1 Volt à 120 tours/mn, la tension serait de 5 Volts. L'introduction du débit total D, toujours dans le cas d'un appareil électronique, est effectuée sous la forme d'une tension électrique également reçue d'un capteur. On aura par exemple: à débit nul, une tension de 1 Volt à 250 tonnes/heure, une tension de 5 Volts. Il faut noter que si les coupe-racines sont arrêtés, le débit est nul; dans ce cas, le calcul de l'indice de Siline est impossible, et il faut afficher L = 0. Dans ces conditions, le déroulement des opérations est le suivant: Apres avoir déterminé les coefficients de découpage a, b, c, d, e, des couperacines de la manière décrite plus haut, et leur avoir associé à chacun une valeur par exemple de tension dans l'appareil ce qui donne une première série de grandeurs, on capte la vitesse instantanée de chaque coupe- racines et on crée les tensions correspondantes, ce qui donne la deuxième série de grandeurs. Puis, on simule le prélèvement sous chaque coupe-racines d'un échantillon de cossettes proportionnel au débit de chaque coupe-racines, par un traitement électronique du couple de valeurs correspondantes dans les deux séries, afin de créer une nouvelle série de grandeurs représentatives respectivement du produit du coefficient de découpage de chaque coupe-racines par la vitesse instantanée de celui-ci. Ensuite, on simule le rassemblement des échantillons de chaque couperacines en traitant la nouvelle série pour créer une grandeur physique unique représentant la somme des pro- duits trouvés précédemment, lesquels représentent les échan- tillons de chaque coupe-racines. Apres avoir capté le débit total des coupe-racines, et créé la grandeur correspondante (ce qui peut d'ailleurs être fait également dès le début du procédé), on définit l'indice de Siline sous forme pondérée, en traitant la grandeur repré- sentant la totalité des échantillons et la tension associée au débit total de manière à diviser la somme des produits corres- pondant à la totalité des échantillons, par le débit total. Il est possible d'intégrer le résultat trouvé pour L et d'en déduire une moyenne, avec un temps d'intégration réglabie, par exemple à 8, 12 ou 24 heures (sans integration lorsque l'on trouve L = 0, puisque les couperacines sont alors arrêtés). Simultanément on peut enregistrer également la valeur trouvée pour L, sauf si le débit est nul, o l'on enregistre alors L = 0, comme cela a déjà été dit. Comme].'invention a pour but de vérifier le bon fonction- nement d'une installation d'extraction de sucre, la valeur de L trouvée comme résultat peut être comparée à une valeur Lmax autorisée (par exemple 16m/ 100 g), et si L > Lmax, on déclenche un signal d'alarme sonore ou lumineux. Schématiquement, et sur le plan pratique, le déroulement des opérations que l'on met en oeuvre dans l'appareil pour la définition de L est alors le suivant: On introduit les valeurs représentatives des vitesses de chaque coupe-racines et du débit total, on lit ces valeurs, et on les met à l'échelle, puis on teste la valeur du débit total. Si le débit total est nul, on l'enregistre, et on indique que L = 0. Si le débit total n'est pas nul, ayant auparavant intro- duit les coefficients de découpage a, b, c, d, e de chaque coupe-racines, on crée les grandeurs correspondantes. Puis, on calcule L par aV1 + bV2 + cV3 + dV4 + eVs la formule L = ou plus D généralement L = k Vi D En fait, L est représenté également par une grandeur physique telle qu'une tension électrique. Puis, on se livre à trois opérations pouvant être sensi- blement simultanées: on teste la valeur de L trouvée et on 6metun signal sonore (de préférence temporisé pour ne pas déclencher une alarme sur une valeur erratique) si la valeur trouvée est supérieure à une valeur Lmax prédéterminée, on enregistre la valeur trouvée, et on l'intègre avec réglage du temps. Si la valeur de L est trop grande, cela signifie qu'un ou plusieurs coupe-racines sont à changer, il est donc néces- saire d'examiner les cossettes provenant de chacun d'eux, afin de déterminer quel est le coupe-racines qui coupe "trop fin". Une autre possibilité est qu'un ou plusieurs couteaux soient partiellement bouchés par des herbes; dans ces conditions, le débit est moindre pour la même vitesse, et il en résulte une valeur L calculée trop importante. Une intégration de la longueur spécifique trouvée effectuée sur 24 heures peut permettre une exploitation de la formule de Siline sur ces mêmes 24 heures. A titre d'exemple, des essais ont été faits avec une installation comportant au total cinq coupe-racines: 1 coupe-racines d'un premier type, et 4 coupe-racines d'un second type. Le coupe-racines du premier type était équipé de couteaux de 28 divisions, et les coupe-racines du second de couteaux de 23 divisions. Dans ces conditions, le produit IL à 50 tours/minute trouvé par le procédé indiqué précédemment est respectivement de 1000 et de 270. vi Il en résulte que D1 L1 =1000 x -- = 20V1 V2 et que D2 L2 = 270 = 5,4 V2 D3 L3 = 5,4 V3 D4 L4 = 5,4 V4 D5 L5 = 5,4 V5 V1 + 5,4(V2 + V3 + V4 + V5) dont L = D La plage d'enregistrement de la longueur spécifique s'étend sensiblement de 5 à 20 m/100 g. En cas de changement de division des couteaux, les coefficients sont modifies proportionnellement. Par exemple,sur le coupe-racines du premier type, le passage de 28 à 32 divisions donne pour nouvelle valeur de a: 20 x 32 23. Le procédé selon l'invention est donc extrêmement souple, et permet,dans la plupart des cas, un contrôle efficace et continu du travail des couperacines et en conséquence des installations d'extraction du sucre des betteraves sucrières. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'installations de découpage de betteraves sucrières en cossettes, dans les installations à plusieurs coupe-racines, procédé caractérisé en ce qu'on indexe sur le débit de chaque coupe-racines, pro- portionnellement à ce débit, un prélèvement d'échantillon de cossettes de ce coupe-racines en opérant par simulation, on rassemble ces échantillons partiels pour constituer un échan- tillon global, on définit l'indice de Siline des cossettes de l'échantillon global, on compare ledit indice de Siline avec un indice de Siline maximal prédéterminé, et, s'il est supé- rieur audit indice maximal prédéterminé, on examine la produc- tion de chaque coupe-racines de façon à déterminer celui ou ceux dont les couteaux sont à remplacer parce qu'usés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prélèvement d'échantillon des cossettes de chaque coupe-racines, et le rassemblement des échantillons partiels pour constituer un échantillon global sur lequel on définit l'indice de Siline, sont réalisés par simulation continue, l'indice de Siline obtenu étant un indice pondéré, équivalent s'appliquant aux cossettes découpées par l'installaion au moment des prélèvements. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que,après avoir déterminé pour les coupe-racines des coefficients de découpage respectifs, on capte la vitesse instantanée de chaque coupe-racines et le débit total des coupe-racines, on crée une série de premières grandeurs physiques correspondant aux coefficients de découpage, une série de deuxièmes grandeurs physiques correspondant aux vitesses instantanées, et une grandeur physique correspondant audit débit total, on simule le prélèvement sous chaque coupe- racines d'un échantillon de cossettes proportionnel au débit de ce coupe-racines en traitant les grandeurs physiques corres- pondantes desdites deux séries pour créer une nouvelle série de grandeurs physiques, représentatives du produit du coeffi- cient de découpage de chaque coupe-racines par la vitesse instantanée de celui-ci, on simule le rassemblement des échan- tillons de chaque coupe-racines en traitant ladite nouvelle série de grandeurs physiques pour créer une grandeur physique unique représentant la somme des produits trouvés correspon- dant respectivement chacun à un coupe-racines, et on définit l'indice de Siline, sous forme pondérée, en traitant la gran- deur physique représentant la somme des produits, et la gran- deur physique correspondant au débit total des coupe-racines de manière à diviser ladite somme des produits trouvés corres- pondant au rassemblement des échantillons par le débit total des coupe-racines. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour déterminer les coefficients de découpage des coupe- racines de l'installation, on fait fonctionner ensemble à une vitesse déterminée uniquement des coupe-racines du même type ayant des jeux de couteaux identiques, on mesure le débit et l'indice de Siline, on multiplie les valeurs trouvées, puis on divise par le nombre de couperacines en fonctionnement pour obtenir le coefficient de découpage, et on répète ces opéra- tions pour tous les coupe-racines de l'installation. 5. Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on enregistre la valeur de l'indice de Siline trou- vée sauf si le débit total est alors nul, auquel cas on enregistre une valeur nulle, et on intègre cette valeur sur une période de temps prédéterminée et on établit une valeur moyenne sur ladite période de temps. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on crée la série de deuxièmes grandeurs physiques correspondant aux vitesses instantanées des coupe-racines et la grandeur physique correspondant au débit total des coupe- racines sous la forme de tensions électriques. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on effectue une mise à l'échelle des tensions électri- ques entre I et 5 Volts, et on fait correspondre une tension de i Volt à des valeurs nulles des vitesses et du débit.