Brevet FR2581510A1 — publié le 19861114

La présente invention concerne un dispositif pour le pétris- sage de pâtes destinées à la production de pains et de pâtisseries, et pour la désagrégation et l'homogénéisation à basse température des constituants alimentaires et additifs. Des systèmes d'extrusion de produits alimentaires sont connus sous forme d'extrudeuses à une vis (brevet de la République fédé- rale d'Allemagne n 30 23 124) ou à deux vis (brevet de la Républi- que fédérale d'Allemagne n 24 61 543). De telles machines ont un fonctionnement continu et sont très avantageuses pour de nombreuses applications, car elles assurent une bonne homogénéisation des mélanges de produits alimentaires à mettre en oeuvre. La bonne homogénéisation résulte essentiellement d'un cisail- lement des constituants alimentaires à extruder. Le cisaillement se produit surtout entre le filet du noyau de vis en rotation et la paroi intérieure fixe du cylindre creux, par suite de la vitesse relative de ces pièces. Les inconvénients de ces systèmes d'extrusion résident dans le fait que de nombreux constituants alimentaires, notamment quand il s'agit de produits contenant encore de l'amidon, ne supportent pas le cisaillement sans dommages. Il est certes possible de réduire le cisaillement par diminu- tion de la vitesse de rotation de la vis et par des modifications constructives des filets de vis, etc. La vitesse relative entre les pièces fixes et rotatives de la machine ne peut toutefois pas être augmentée. L'invention a pour objet un dispositif permettant une désinté- gration sans dommages et une bonne homogénéisation des constituants alimentaires et additifs. Il doit produire un pétrissage continu sans cisaillement notable des constituants alimentaires et additifs à mettre en oeuvre. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif est constitué par une vis centrale à un filet, des vis satellites à un filet équidistantes autour de la vis centrale, un corps cylindrique creux présentant un filet sur sa face intérieure et contenant les vis satellites et centrale, et un anneau d'usure disposé du cSté de la sortie cu corps et absorbant la force de réac- tion des vis satellites; et la vis centrale est entraînée et son filet s'engage dans le filet des vis satellites. Un moteur électrique et un réducteur entraînent en rotation la vis centrale du dispositif selon l'invention, dont le filet hélicoïdal s'engage dans les filets hélicoïdaux des vis satellites qui sont ainsi entraînées en rotation. Il se produit par suite un mouvement de roulement entre ces pièces de la machine, la matière située entre ces deux pièces subissant un effort de pétrissage roulant. Cette opération se répète quand la matière passe entre les vis satellites, entraînées par la vis centrale, et la paroi inté- rieure du corps présentant un filet correspondant. Les filets des vis satellites s'engagent dans le filet de la paroi intérieure du corps et produisent ainsi un nouveau mouvement de roulement entre ces pièces de la machine, d'o une nouvelle action avec une très faible élévation de température, c'est-à-dire un pétrissage de la pâte. Le mouvement de roulement des pièces de la machine produit aussi un laminage roulant de la pâte et des constituants alimen- taires, sans cisaillement notable, c'est-à-dire sans l'échauffement des produits alimentaires par friction inévitable dans les systèmes d'extrusion classiques, car ces derniers sont essentiellement des machines de cisaillement qui introduisent une énergie de friction plus ou moins élevée dans les produits alimentaires. Une mise en oeuvre sans forte élévation de température est ainsi très limitée. La disposition de l'anneau d'usure, réalisé dans un matériau à très faible coefficient de frottement, est avantageuse, car la forme hélicoidale des filets du système produit sur les vis satellites une force axiale dirigée vers l'anneau et que le dispositif doit absorber. Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur des vis satellites diffère de celle de la vis centrale du c8té entrée de la matière. Des chambres sont ainsi créées entre les vis satel- lites, du côté entrée de la machine, et favorisent notablement l'in- troduction des constituants à pétrir pour obtenir une pâte. Mais sur- tout, une surcharge des vis satellites est évitée par l'absence d'in- troduction des constituant par à-coups. Les vis satellites de longueur différente permettent même un chargement progressif. Le volume des chambres peut être augmenté ou diminué par paliers, ce qui favorise une introduction sans dom- mages dans le dispositif. Selon une autre caractéristique de l'invention, le filet des vis satellites est partiellement supprimé, les parties correspon- dantes de la vis présentant alors une surface cylindrique. Un trai- tement plus spécifique d'une pâte à pétrir et sensible à la tempé- rature élevée est ainsi possible, car le pétrissage, c'est-à-dire la sollicitation de roulement des constituants alimentaires, peut être réduit ou adapté selon la compatibilité thermique des cons- tituants, tout en maintenant une bonne homogénéisation par le dispo- sitif. Un tracé approprié des vis satellites permet ainsi de régler un degré de pétrissage et d'homogénéisation.quelconque des produits alimentaires à mettre en oeuvre. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps du dispositif est horizontal et présente à sa partie supérieure un ofi- fice et une trémie d'alimentation. Il en résulte une très faible longueur de la machine avec une bonne introduction des constituants de la pâte, car ces derniers arrivent directement entre les diverses vis satellites qui les roulent immédiatement et successivement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps du dispositif est vertical et réalisé à sa partie supérieure avec une trémie d'alimentation correspondant à sa section libre; des palettes d'agitateur sont disposées dans la trémie d'alimentation et fixées sur un arbre relié à la vis centrale; une vis d'évacuation, reliée à la vis centrale, est montée en aval du dispositif; un filetage de reflux est monté en aval de la vis d'évacuation; le corps, dans lequel tourne la vis d'évacuation, présente un orifice de sortie de la pâte; la vis d'évacuation et l'arbre des palettes d'agitateur sont montés sur des roulements; et la vis d'évacuation est entraî- née. Cette disposition du dispositif présente le grand avantage suivant. Les constituants alimentaires sont encore mieux saisis, en particulier quand le dispositif est équipé du côté entre de la matière de vis satellites partiellement raccourcies, comme précédem- ment décrit. Après avoir traversé le dispositif, la matière est transportée par la vis d'évacuation jusqu'à l'orifice de sortie de la pâte. Une construction très stable est obtenue par le montage sur roulements de l'arbre des palettes d'agitateur, qui interdisent la formation d'un pont par les constituants alimentaires fluides, et de la vis d'évacuation inférieure. La vis centrale est solidaire en rotation de la vis d'évacua- tion et est entraînée avec l'arbre des palettes d'agitateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, un corps cylin- drique creux, de même diamètre intérieur que le corps du dispositif, est disposé en amont de ce dernier, sur lequel il est fixé par bride; et une vis d'alimentation, entraînée et reliée à la vis centrale, est disposée dans ledit corps en amont. Le dispositif comporte alors une vis d'alimentation, qui peut être logée dans un corps de même diamètre ou de diamètre différent, et qui transporte les constituants alimen- taires dans le dispositif. Cette construction permet une meilleure introduction, car la vis d'alimentation exerce une certaine pression sur les constituants et favorise donc ainsi le transport par le dispo- sitif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif; la figure 2 est une coupe suivant l'axe II-II de la figure 1; la figure 3 représente un développement de la vis centrale et des vis satellites suivant l'axe III-III de la figure 2, mais avec cer- taines vis satellites raccourcies; la figure 4 représente un autre forme de réalisation avec suppres- sion partielle du filet des vis satellites; la figure 5 représente la disposition verticale d'un dispositif avec vis d'évacuation en aval; et la figure 6 représente une disposition horizontale du dispositif avec vis d'alimentation en amont. Le dispositif représenté schématiquement aux figures 1 et 2 comprend une vis centrale 1, des vis satellites 2, un anneau d'usure 3 et un corps 4 avec une trémie d'alimentation 5. La vis centrale 1 présente un filet hélicoïdal la qui engrène avec les filets 2a des vis satellites 2, qui sont ainsi misees en rotation quand la vis centrale 1 est entraînée et tournent autour de cette dernière. La vis centrale 1 est entraînée par un moteur élec- trique et un réducteur non représenté. Les filets 2a des vis satellites 2 engrènent avec le filet 4a du corps 4 et roulent aussi sur la paroi intérieure de ce dernier. La figure 3 représente un développement avec des vis satellites 2 raccourcies progressivement, de façon à former du c8té entrée de la machine des chambres 5 et 6 augmentant et diminuant progressive- ment pour une meilleure introduction des constituants alimentaires. Dans la forme de réalisation selon figure 4, les filets héli- coldaux 2a des vis satellites 2 ont été partiellement supprimés au tour, de façon à former des parties cylindriques 7. Des espaces libres 8 plus importants sont ainsi obtenus entre ces parties de vis, la vis centrale 1 et le corps 4, de sorte que la pression roulante s'exerçant sur la pâte à pétrir diminue à ces endroits par rapport à la pression dans les parties filetées de la vis. Selon la longueur et le nombre des vis satellites 2 à parties cylindriques, il est ainsi possible de traiter spécifiquement et avec une très faible élévation de température la pâte à pétrir. La forme de réalisation selon figure 5 convient particulière- ment pour des produits alimentaires fluides, devant être pétris pour former une pâte. Les constituants à pétrir sont introduits dans l'orifice d'ali- mentation 9 et les palettes d'agitateur 11 fixées sur l'arbre 10 leur interdisent de former un pont. Les constituants sont pétris entre la vis centrale 1, les vis satellites 2 et la paroi du corps 4, puis sont transportés par les filets dans l'espace cylindrique 12, formé par le cylindre creux 14 et dans lequel tourne la vis d'évacuation 13. Un filetage de reflux 15, prévu à la partie inférieure du volume cylindrique 12, interdit le passage de constituants de la pâte et leur fixation dans le roulement 16. Une unité d'entraînement non représentée, attaquant le bout d'arbre 18 monté sur les roulements 16, met en rotation la vis d'évacuation 13, la vis centrale 1 et l'arbre 10 monté sur le rou- lement 17. Les constituants alimentaires désagrégés sont amenés sur une bande transporteuse 20 par l'orifice 19. La température du corps 4 représenté à la figure 5 peut en outre être réglée par des canaux 21 quand une température détermi- née de mise en oeuvre est souhaitée. Dans la machine selon figure 6, une vis d'alimentation 22 est disposée en amont du dispositif, dans le corps 24, pour exercer une légère pression sur les constitutions de la pâte, ce qui permet d'accroître le débit de la matière introduite dans la trémie 23, jusqu'à une limite fixée par la température maximale de mise en oeuvre des constituants alimentaires. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'hoemne de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour le pétrissage de pâtes destinées à la produc- tion de pains et de pâtisseries, et pour la désagrégation et l'homo- généisation à basse température des constituants alimentaires et additifs, ledit dispositif étant caractérisé en ce que: - il est constitué par une vis centrale (1) à un filet (la), des vis satellites (2) à un filet (2a) équidistantes autour de la vis centrale (1), un corps cylindrique creux (4) présentant un filet (4a) sur sa face intérieure et contenant les vis satellites (2), et un anneau d'usure (3) disposé du côté de la sortie du corps (4) et absorbant la force de réaction des vis satellites (2); et la vis centrale est entraînée et son filet (la) s'engage dans le filet (2a) des vis satellites (2). 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des vis satellites (2) diffère de celle de la vis centrale (1) du côté entrée de la matière. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que le filet (2a) des vis satellites (2) est partiellement supprimé, les parties correspondantes de la vis présentant alors une surface cylindrique (7). 4. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que le corps (4) du dispositif est horizontal et présente à sa partie supé- rieure un orifice et une trémie d'alimentation (5). 5. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que - le corps (4) du dispositif est vertical et réalisé à sa partie supérieure avec une trémie d'alimentation (9) correspondant à sa section libre; - des palettes d'agitateur (11) sont disposées dans la trémie d'alimentation et fixées sur un arbre (10) relié à la vis cen- trale (1); - une vis d'évacuation (13), reliée à la vis centrale (1), est montée en aval du dispositif; - un filetage de reflux (15) est disposé en aval de la vis d'évacuation (13); - le corps (14), dans lequel tourne la vis d'évacuation (13), présente un orifice (19) de sortie de la pâte; - la vis d'évacuation (13) et l'arbre des palettes d'agitateur sont montés sur des roulements (16, 17); et - la vis d'évacuation (13) est entraînée. 6. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que: - un corps cylindrique creux (24) de même diamètre intérieur que le corps (4) du dispositif est disposé en amont de ce dernier, sur lequel il est fixé par bride; et - une vis d'alimentation (22), entraînée et reliée à la vis cen- trale (1), est disposée dans le corps (24).