Brevet FR2636962A1 — publié le 19900330

"Procédé et dispositif de délevurage d'un vin". La présente invention concerne le délevurage d'un vin en sortie d'un fermenteur. Le délevurage est une opération qui consiste à séparer les solides, constitués essentiellement de levures, en suspension dans le milieu aqueux alcoolisé après la fermentation d'un moût. Cette opération industrielle permet la clarification du vin et ainsi facilite par exemple sa distillation ultérieure. Le délevurage s effectue en continu en faisant couler plus ou moins rapidement, à l'aide d'une vanne de réglage, le contenu d'un fermenteur dans une centrifugeuse et en régulant le temps du transit du vin dans la centrifugeuse. Ces paramètres d'utilisation d'un dispositif de délevurage de l'art antérieur sont régulés à partir des résultats d'analyses de la teneur en matière sèche de la boue de délevurage en sortie de centrifugeuse. Ces analyses sont encore actuellement effectuées manuellement par prélèvements d'échantillons dans des tubes à essai adaptés. Ceux-ci sont soumis à une ultra centrifugation au Laboratoire, et la teneur en matière sèche est déterminée en mesurant la hauteur du culot de matière solide par rapport à la hauteur totale de l'échantillon dans chaque tube à essai. Cette régulation de l'opération de délevurage est rendue nécessaire par le fait que le milieu aqueux alcoolisé qui sort du fermenteur n'est pas homogène pendant toute la durée de la centrifugation. En effet, il est important de trouver un juste milieu entre une durée de centrifugation trop importante et par conséquent. lente et couteuse en énergie et une centrifugation trop faible conduisant à une perte en vin et donc à une baisse de rendement de cette étape industrielle. Le procédé manuel de régulation de l'opération de délevurage n'est pas satisfaisant, car les analyses de laboratoires demandent un certain temps avant de pouvoir être répercutées sur la régulation de la vanne de réglage de l'écoulement du liquide en sortie du fermenteur. I1 en résult.e une non optimisation de cette opération industrielle. La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients succintement rappelés ci-dessus. Elle consiste en un procédé de régulation de la concentration en biomasse d'une houe de délevurage extraite d'un vin sortant de fermentation, par passage dans une centrifugeuse avec une vanne de réglage de débit et de durée de transit du vin dans cette centrifugeuse, où l'on prélève en continu de la boue en sortie de centrifugeuse, on fait pénétrer un faisceau lumineux incident dans la boue prélevée, on isole un faisceau diffusé par la houe à partir du faisceau incident par collimation, l'angle formé par les faisceaux incident et diffusé étant choisi en sorte que l'intensité du faisceau diffusé soit une fonction déterminée de la boue en biomasse, on canalise le faisceau diffusé sur un transducteur opto-électronique pour former un signal représentatif de l'intensité du faisceau diffusé, on compare le signal représentatif à un signal de consigne correspondant à une concentration choisie pour former un signal de comparaison, et on attaque un moyen de commande de la vanne de réglage par le signal de comparaison. Ce procédé est effectué d'une manière automatique et provoque une régulation asservie du délevurage à une valeur de consigne à l'aide du dispositif, selon l'invention, de régulation de la concentration en biomasse, d'une boue de délevurage d'un vin en sortie d'un fermenteur, comprenant une centrifugeuse avec un premier ajutage de sortie pour le vin délevuré, un second ajutage de sortie pour la boue de délevurage et une canalisation d'alimentation venant du fermenteur, munie d'un moyen de vanne pour ajuster la concentration de la boue par réglage des débits et durée de transit du vin dans la centrifugeuse, qui se caractérise par le fait qu'il comporte en outre un capteur de concentration alimenté en boue à partir du second ajutage où pénètre un faisceau lumineux incident et comprenant une extrémité, immergée dans la boue, d'une fibre optique constituant collimateur pour un faisceau diffusé à partir du faisceau incident et formant avec celui-ci un angle choisi et dont l'intensité est fonction de la concentration de la boue, l'autre extrémité de la fibre éclairant un transducteur opto-électronique qui émet en réponse un signal représentatif de l'intensité de faisceau diffusé, et des moyens d'asservissement couplant le transducteur opto-électronique audit moyen de vanne, sensibles à la différence entre le signal représentatif et un signal de consigne déterminé en correspondance avec une concentration de boue choisie. Le capteur de concentration en matière solide d'une boue, notamment d'une houe de délevurage d'un vin en sortie de fermenteur est un moyen essentiel de la présente invention. Selon un aspect préféré il comporte une cellule où est admise la boue, un laser He-Ne délivrant un faisceau incident à 632,8 nm qui pénètre dans la cellule, une fibre optique dont une première extrémité, à l'intérieur de la cellule, constitue collimateur pour un faisceau diffusé par la boueà partir du faisceau incident et formant avec celui-ci un angle réglé à une valeur choisie telle que l'intensité du faisceau diffusé soit fonction de la concentration de la boue en solides, tandis que l'autre extrémité de la fibre optique délivre le faisceau diffusé à un transducteur opto-électronique, qui émet en réponse un signal représentatif de l'intensité de faisceau diffusé, et un moyen de mesure du signal représentatif. L'utilisation d'un laser permet d'obtenir un. faisceau incident étroit. et non divergent de lumière monochromatique ; la loi de rétrodiffusion par les particules solides peut ainsi entre plus simple que Si la lumière était polycbromatique. Le laser He Ne est d'emploi commode d'un prix peu élevé et de fonctionnement fiable. La longueur d'onde de 632,8 nm est enfin peu absorbée par les particules de boue. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemples en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 montre un schéma d'un dispositif de régulation de la concentration en biomasse d'une boue de délevurage d'un vin en sortie d'un fermenteur, selon l'invention ;; la figure 2 montre d'une manière schématique la disposition relative d'un système optique comprenant un laser par rapport au capteur de concentration vu de dessus en coupe selon le plan II-II de la figure 1 la figure 3 montre une vue agrandie d'une section radiale, selon le plan II-JI de la figure 1, du capteur de concentration la figure 4 montre une vue partielle agrandie d'une section longitudinale, selon le plan IV-IV de la figure 1, du capteur de concentration Ainsi le dispositif de régulation dont une forme de réalisation est représentée d'une manière schématique à la figure 1 comporte un fermenteur 1 pour l'obtention d'un vin. Le contenu de ce fermenteur peut étre évacué par une canalisation d'alimentation 2 dans une centrifugeuse 3, à l'aide d'un moyen de vanne 4 électro-commandée en asservissement à un capteur 20 de la concentration de la boue en sortie de la centrifugeuse 3. La centrifugeuse 3 possède un premier ajutage 5 de sortie pour le vin délevurée et un second ajutage 6 de sortie de la boue de délevurage qui est recueillie dans un réservoir 7. Le second ajutage 6 est raccordé en dérivation par une canalisation 8 à une pompe aspirante refoulante 9 qui établit en fonctionnement une circulation secondaire de boue au travers du capteur 20 de concentration-de la boue. Ce capteur comporte une cellule 40 comprenant un segment de tube 10 cylindrique dont la paroi est transparente en partie ou en totalité à la lumière émise par un émetteur de lumière. Cet. émetteur de lumière est ici constitué par un laser He-Ne 11 émettant sur 632,8 nm un mince faisceau cylindrique de lumière 12 ce faisceau d'environ Imm de diamètre est réfléchi dans un miroir orientable 13 interposé entre le laser 11 et le capteur de concentration 20 et monté sur un système mobile à 3 axes de liberté sensiblement orthogonaux. Cette dernière disposit.ion permet d'orienter avec précision la position du faisceau incident 14, entrant a l'intérieur du segment de tube 10. Le segment de tube 10 est muni d'une fibre optique 15. Une première extrémité 16 de cette fibre optique 15 est disposée à l'intérieur du segment de tube 10 où circule la boue, l'autre extrémité 17 est connecté à un transducteur opto-électronique 30 constitué ici par un photomultiplicateur 31 couplé à un amplificateur 32. Ce dernier délivre en réponse au flux lumineux provenant de la fibre optique un signal représentatif qui est traité par un moyen de mesure constitué ici par un amplificateur différentiel 33 qui se base sur une valeur de consigne produite par le potentiomètre 34. Cet amplificateur différentiel est.connecté à des moyens d'asservissements 35 du moyen de vanne 4. Les moyens d'asservissements comportent d'une manière classique un stator 36 et un rotor 37, ce dernier étant lié mécaniquement au moyen de vanne 4. La figure 2 montre un appareil d'orientation du faisceau laser comprenant le laser Il et le miroir mobile 13 montés tous deux sur un support 18 apte à coulisser par déplacement micrométrique à l'aide d'un bouton molleté 19 par rapport à un chassis 21. Le miroir mobile 13 peut pivoter autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au plan général moyen du support 18 & l'aide d'une vis micrométrique non représentée. Le troisième degré de liberté d'orientation du miroir 13 est donné par la liaison du châssis 21 à un système non représenté de coulissement micrométrique selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de rotation du miroir 13. Les figures 2, 3 et 4 montrent également en détail l'agencement de la fibre optique 15 dans le segment du tube 10 transparent. Par fibre optique il faut entendre un guide d'onde optique. La fibre optique 15 pénètre à l'intérieur du segment de tube grâce à un alésage 22 perpendiculaire à la paroi du tube et de-manière à ce que l'étanchéité soit assurée. On notera que la perpendicularité de l'alésage à la paroi du tube n'est pas essentielle, mais correspond à un optimum pour la collimation de la lumière diffusée, cette collimation se faisant normalement à l'axe de la cellule, et au plus près de l'emplacement où le faisceau incident coupe cet axe. La partie terminale de la fibre optique 15 située & proximité de son extrémité circulaire 16 a la forme sensiblement d'un cylindre de révolution de faible diamètre d'axe géométrique X-X. Cet axe intersecte l'axe de révolution Y-Y du segment de tube 10 en un point d'intersection 23. La fibre optique 15 est disposée à l'intérieur du segment de tube 10 de façon à ce que son extrémité circulaire 16 soit distante d'une longueur 1 de l'axe Y-Y. En fonctionnement, la position du faisceau laser incident 14 sera réglée de façon à passer par le point 23 et à être perpendiculaire à l'axe Y-Y. Par ailleurs, le rayon laser incident 14 forme avec l'axe X-X de la partie terminale de la fibre optique 15 un angle . Il faut remarquer que pour des raisons de symétrie l'enveloppe du faisceau lumineux diffusé collimaté par l'extrémité circulaire 16 de la fibre optique a un axe de symétrie confondu avec l'axe X-X et que l'angle entre les faisceaux incident. et diffusé est identique à l'angle ci Des expériences d'étalonnage du capteur de concentration de boue de délevurage ont montré que pour un angle N déterminé compris entre 45 et 90 le signal représentatif de l'intensité du faisceau diffusé variait en sens inverse de la concentration de la boue en matière sèche. Pour une valeur préférée de d'environ 75 , le signal représentatif variait d'une manière sensiblement monotone en fonction inverse de la concentration de la houe en matière sèche. REVENDTCATTONS 1. Dispositif de régulation de la concentration en biomasse, d'une boue de délevurage d'un vin en sortie d'un fermenteur (1), comprenant une centrifugeuse (3) avec un premier ajutage (5) de sortie pour le vin. délevuré, un second ajutage (6) de sortie pour la boue de délevurage, et une canalisation d'alimentation (2) venant du fermenteur (1), munie d'un moyen de vanne (4) pour ajuster la concentration de la boue par réglage des débit et durée de transit du vin dans la centrifugeuse (3), caractérisé en ce'qu'il comporte en outre un capteur de concentration (20) alimenté en boue à partir du second ajutage (6) où pénètre un faisceau lumineux incident (14) et comprenant une extrémité (16), immergée dans la boue, d'une fibre optique (15) constituant collimateur pour un faisceau diffusé à partir du faisceau incident (14) et formant avec celui-ci un angle choisi OL et dont l'intensité est fonction de la concentration de.la boue, l'autre extrémité (17) de la fibre (15) éclairant un transducteur opto-électronique (30) qui émet en réponse un signal représentatif de l'intensité de faisceau diffusé, et des moyens d'asservissement (35) couplant le transducteur (30) opto-électronique audit moyen de vanne (4), sensibles à la différence entre le signal représentatif et un signal de consigne déterminé en correspondance avec une concentration de boue choisie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau incident est issu d'un laser He-Ne (11) émettant sur 632,8 nm. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un miroir orientable (13) est interposé entre le laser (11) et le capteur de concentration (20). 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle entre les faisceaux incident et diffusé est choisi entre 45 et 90.. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle entre les faisceaux incident et réfléchi est choisi à 75 environ. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit transducteur optoélectronique (30) comporte un photo-multiplicateur (31). 7. Capteur de concentration en matière solide d'une boue, notamment. boue de délevurage d'un vin en sortie de fermenteur (1), caractérisé en ce qu'il comporte une cellule (40) où est admise la boue, un laser He-Ne (11) délivrant un faisceau incident à 632,8 nm qui pénètre dans la cellule (40), une fibre optique (15) dont une premiere extrémité (16), à l'intérieur de la cellule (40), constitue collimateur pour un faisceau diffusé par la boue à partir du faisceau incident (14) et formant avec celui-ci un angles réglé à une valeur choisie telle que l'intensité du faisceau diffusé soit fonction de la concentration de la boue en solides, tandis que l'autre extrémité (17) de la fibre optique (15) délivre le faisceau diffusé à un transducteur opto-électronique (30), qui émet en réponse un signal représentatif de l'intensité du faisceau diffusé, et un moyen de mésure du signal représentatif. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit transducteur opto-électronique (30) comporte un photo-multiplicateur (31). 9. Procédé de régulation de la concentration en biomasse d'une boue de délevurage extraite d'un vin sortant de fermentation, par passage dans une centrifugeuse (3) avec un moyen de vanne (4) de réglage de débit et de durée de transit du vin dans cette centrifugeuse (3), caractérisé en ce que l'on prélève en continu de la boue en sortie de centrifugeuse (3), on fait pénétrer un faisceau lumineux incident (14) dans la boue prélevée, on isole un faisceau diffusé par la boue à partir du faisceau incident par collimation, l'anglet formé par les faisceaux incident et diffusé étant choisi en sorte que l'intensité du faisceau diffusé soit une fonction déterminée de la concentration de la houe en biomasse, on canalise le faisceau diffusé sur un transducteur opto-électronique (30) pour former un signal représentatif de l'intensité du faisceau diffusé, on compare le signal représentatif à un signal de consigne correspondant à une concentration choisie pour former un signal de comparaison, et on attaque un moyen de commande du moyen de vanne (4) de réglage par le signal de comparaison. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'on forme le faisceau incident avec un laser He-Ne (11) à 632,8 nm 11. Procédé suivant la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que l'angle formé par les faisceaux incident et diffusé est compris entre 45 et 90'. 12. Procédé suivant la revendication 11, Caractérisé en ce que l'angleK formé par les faisceaux incident et diffusé est. d'environ 75-. 13. Procédé suivant une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'on canalise le faisceau diffusé de la cellule (40) autransducteur opto-électronique (30) par une fibre optique (15).