Brevet FR2641865A1 — publié le 19900720

PROCEDE DE CONTROLE DE PRODUITS EN COURS DE TRANSFORMATION FERMENTAIRE La présente invention a pour objet un procédé de contrôle de produits en cours de transformation de leur masse volumique par action physique, chimique, biologique ou autre, par mesure de paramètres physiques sélectionnés, destiné en particulier, mais non exclusivement, au contrôle de la fermentation alcoolique du vin à l'intérieur d'une cuve, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. On sait que dans le cas de la fermentation alcoolique, les ferments agissent sur le sucre pour le transformer et donner de l'alcool avec dégagement de gaz carbonique C02. I1 est connu de contrôler l'évolution de la réaction en mesurant la température à l'intérieur de la cuve. Mais, au cours de cette transformation, la masse volumique du produit introduit dans la cuve varie. Afin de gérer et de maîtriser au mieux les phénomènes qui régissent les transformations des produits en cours de fermentation, il est devenu nécessaire d'automatiser un grand nombre d'opérations telles que le remplissage des cuves (notamment par assemblage de différents crus pour les vins), le refroidissement ou le réchauffement desdites cuves, l'oxygénation, etc... Ces opérations peuvent être programmées et gérées dans le temps par un automate programmable, mais il est nécessaire que cet automate reçoive les informations nécessaires à l'exécution du programme et, en particulier, le degré d'évolution des pressions. La présente invention repose sur l'idée qu'il est possible de contrôler, d'une manière continue, la masse volumique du produit à l'intérieur de la cuve, par des mesures de pression. Selon la présente invention, le procédé de contrôle de produits en cours de transformation à l'intérieur d'une cuve, incluant un relevé des températures, est caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la pression, en au moins un endroit déterminé de la cuve, et à en déduire en continu l'évolution de la masse volumique du produit et du niveau. De préférence, on mesure la pression en deux endroits déterminés et, à partir de ces deux mesures, on déduit le niveau dans la cuve et l'évolution de la masse volumique au cours du processus. La présente invention vise également un dispositif de mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs piézoélectriques de pression, disposés l'un au-dessus de l'autre, et reliés à l'automate ou au microprocesseur. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des sondes thermométriques disposées au voisinage des capteurs de pression, sont reliées au microprocesseur. Celui-ci peut alors, en fonction d'un programme déterminé, calculer les corrections des mesures de pression en fonction des températures relevées, ce qui évite d'utiliser des capteurs de pression compensés en température qui sont d'un coût plus élevé. Le procédé selon l'invention peut être adapté à tout type de cuves existantes, puisqu'il suffit de réaliser quelques piquages en paroi. Dans le cas où des sondes thermométriques sont prévues, le micro-ordinateur est employé pour effectuer les opérations de réajustement des mesures en tenant compte des déviations liées à la température. Il est ainsi possible, à un coût modéré, de gérer avec un seul micro-ordinateur, l'ensemble des cuves d'une cuverie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent - la figure 1, une vue schématique de mise en oeuvre du procédé, dans une cuve à pression atmosphérique - la figure 2, le meme schéma dans le cas d'une cuve sous pression - la figure 3, un dispositif mobile de calcul de la masse volumique, incluant un capteur de pression et un détecteur optique. Sur la figure 1, on distingue deux capteurs piézoélectriques de paroi 2 et 3, reliés par des connexions 8 à un micro-processeur, calculateur ou centrale de mesure 11. Les deux capteurs sont séparés par une hauteur H. Comme celà sera expliqué ultérieurement, la différence de niveaux entre les capteurs 2 et 3 est un des éléments essentiels - du procédé selon l'invention. On a représenté également sur la figure 1, deux capteurs ou sondes thermométriques 4, disposées au voisinage des capteurs 2 et 3, et reliées au microprocesseur 11 par des connexions 9. La partie inférieure de la cuve 1 présente un plan incliné 5 permettant l'évacuation des bourbes ou autres impuretés. Le capteur 2 est disposé dans un point bas de la paroi, mais au-dessus du niveau des bourbes.Plus la distance entre les capteurs est grande, plus grande est l'étendue de la mesure, d'où il résulte une meilleure précision du calcul de la masse volumique. Par contre, la mesure de niveau, avec correction de masse volumique, ne peut s'effectuer qu'après immersion du capteur 3. Dans certains cas, des particules solides partiellement immergées, peuvent fausser les mesures, si le capteur 3 est placé trop haut, notamment dans le cas des fermentations avec chapeau flottant de pulpe et râfle de raisin pour les vins rouges. Dans le domaine d'application visé, il est utile de connaître les variations de masses volumiques en cuve pleine, et de préférence, la différence H de niveau entre les capteurs 2 et 3 est d'au moins 1 mètre, et la différence H' de niveau entre le niveau supérieur du liquide et- le capteur 3 est également d'l mètre au minimum. Avant toute opération, un certain nombre d'informations sont entrées dans une mémoire de l'ordinateur 11. Il s'agit notamment du volume mort qui correspond au volume compris entre le fond de la cuve et le capteur 2, de la distance verticale H séparant les capteurs 2 et 3, distance qui est connue par construction, du diamètre intérieur de la cuve permettant de déduire un volume à partir de la mesure de niveau dans le cas de cuves de formes autres que les cuves cylindriques verticales. Si les capteurs 2 et 3 ont été fixés aux parois de façon peu précise, l'ordinateur 11 peut déterminer cette cote de façon précise, en effectuant un premier remplissage avec un liquide de densité connue, un volucompteur étalonné donnant alors le volume exact entre les capteurs A et B, l'ordinateur calculant exactement la distance H, à partir du diamètre connu de la cuve. Le volume de la cuve proprement dite est connu ou peut être calculé aisément, tant dans la forme cylindrique verticale, que dans les formes différentes. I1 est ainsi possible de calculer le niveau de remplissage d'une cuve par le principe de Pascal, selon lequel la pression en un point donné, par exemple la pression du capteur 2, est égale à la hauteur du liquide au-dessus du niveau du capteur multiplié par la masse volumique et multipliée par g. Ainsi, la hauteur du liquide à l'intérieur de la cuve, au-dessus du capteur 2 est donnée par la formule H(m) = P e s dans lesquels, P est la pression mesurée par le capteur 2, et e , la masse volumique du liquide. Dans le cas de la cuve représentée sur la figure 1, la distance H est connue, et la masse volumique est égale à Llp H.g H étant la différence de niveau entre les capteurs 2 et 3 P, la différence des pressions mesurées sur les capteurs 2, et 3, la masse volumique étant exprimée en kilogrammes par mètre cube. Dans le cas de la figure 2, une pression Px est appliquée à l'intérieur de la cuve, la pression étant supérieure à la pression atmosphérique PO. La masse volumique e est donnée par la même formule que précédemment, la surpression Px s'éliminant dans les calculs. L'ordinateur reçoit en permanence, ou périodiquement, les informations des capteurs de pression et, éventuellement, les températures et, à l'aide d'un logiciel adapté, il permet de connaStre les niveaux et les masses volumiques du contenu des cuves. Le choix de deux capteurs identiques permet d'annuler les effets parasites physiques éventuels (pression extérieure, température, léger effet d'entartrage), car les deux capteurs ont le même environnement. Dans le cas d'un milieu non homogène, par exemple dans le cas de la fermentation de vin rouge, il peut être utile de disposer à l'intérieur de la cuve plus de deux sondes de mesure de température. La procédure de mesure automatique réalisée par le dispositif est le suivant Dès l'immersion du capteur 2, il y a mesure précise du niveau pour les liquides de densité connue, l'ordinateur prenant "1", par défaut. Le niveau à l'intérieur de la cuve augmentant, le deuxième capteur 3 se trouve ensuite immergé, et les capteurs 2 et 3 transmettent les informations à l'ordinateur qui calcule en permanence la masse volumique selon la formule 1 donnée ci-dessus. La masse volumique précise étant alors connue, la mesure de niveau et de volume est corrigée dès qu'une variation de densité est enregistrée. Bien entendu, la précision des mesures est dépendante du niveau H' dans la cuve au-dessus du capteur 3 et l'ordinateur peut être programmé-pour donner une précision de mesure en pourcentage en fonction de la hauteur du liquide au-dessus du capteur 3. L'ordinateur garde en mémoire la valeur finale de la densité, et calcule le niveau avec cette valeur, même si ce niveau descend au-dessous du capteur,3. Lorsque la cuve est vidée, et avant un nouveau remplissage, le logiciel effectue une réinitialisation automatique des capteurs au point "O", avant remplissage, en cas de dérive ou de rémanence du capteur. La mesure de température permet de réaliser les compensations de température de capteurs de pression par le logiciel, et donc d'avoir des composants moins chers. Elle permet également d'intégrer la température dans les calculs pour tenir compte des dilatations linéaires et volumiques. Dans les exemples décrits, on a utilisé des capteurs de parois à membrane en acier inoxydable affleurant, mais il est également possible d'utiliser des capteurs immergés, non solidaires de la paroi. Une variante du procédé selon l'invention est représentée sur la figure 3. Dans cette variante, la mesure est effectuée au moyen d'un dispositif mobile comprenant une canne 6, à l'extrémité inférieure de laquelle est monté le capteur 2. A une distance K, au-dessus du capteur 2, se trouve un détecteur optique de niveau 7 sur lequel la mousse est sans effet. L'opérateur introduit la canne verticalement Jusqu'à ce que le niveau optique bascule, ce qui se traduit par exemple par l'allumage d'un voyant de détection de niveau 13. Le capteur étant immergé sur une grandeur de K, la lecture de la pression du capteur est traduite directement en densité selon le principe de Pascal. Bien entendu, la distance K est choisie le plus grand possible, pour obtenir une mesure précise. Dans le cas de cette mesure "manuelle", un afficheur 12 permet de suivre les variations de masse volumique. I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle d'un produit en cours de transformation physique, chimique et/ou biologique, à l'intérieur d'une cuve, incluant un relevé de température, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la pression en au moins un point déterminé de la cuve, et à en déduire en continu, à l'aide d'un calculateur, l'évolution du niveau de la masse volumique du produit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer deux capteurs piézoélectriques (2, 3) l'un au-dessus de l'autre dans la paroi de la cuve (1). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans la cuve une canne (6) portant à son extrémité inférieure un capteur piézoélectrique (2), et au voisinage de sa partie supérieure, un détecteur optique (7). 4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur (il) électriquement connecté à deux capteurs piézoélectriques (2, 3). 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une canne (6) portant un capteur (2) et un détecteur optique de niveau (7), connectés à un voyant (13), reliés à un calculateur (11) et un afficheur (12). 6. Cuve de fermentation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisée en ce que sa paroi comprend des piquages dans au moins l'un desquels est inclus au moins un capteur piézoélectrique (2, 3).