Brevet FR2687685A3 — publié le 19930827

FR 2687685 A3 19930827 FR 9202426 A 19920225 INSTALLATION DE FERMENTATION POUR LA PRODUCTION DE VINAIGRE. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux installations de fermentation aérobie utilisées pour la production de vinaigre. La production de vinaigre (acide acétique) est réalisée de nos jours sur des installations de fermentation permettant de réaliser, sous l'influence de micro-organismes (acétobacter) et en présence de l'oxygène de l'air, la transformation de l'éthanol en acide acétique et eau. De nos jours, une telle production est réalisée selon la technique dite "culture immergée" qui permet à l'acétification de se développer à l'intérieur même du liquide en injectant dans ce dernier de l'air, produisant des bulles qui permettent un excellent transfert d'oxygène nécessaire à une telle réaction. Le FR-A-73 14260 (publication : 2 329 154) illustre un type d'installation couramment utilisée pour réaliser une telle production de vinaigre. L'un des principaux problèmes qui se posent sur de telles installations est celui du contrôle de la teneur d'alcool du "bouillon" en fermentation, qui d'une part, ne doit pas être inférieur à 0,3 %, zone limite au-delà de laquelle les bactéries meurent et, d'autre part, détennine le moment où l'on peut réaliser l'opération de prélèvement du vinaigre produit (en général, on vidange la moitié du fermenteur), et celui de l'apport, en volume équivalent au volume prélevé d'un milieu riche en alcool, la fermentation étant ainsi répétée de cyde en cycle. A ce jour, la solution utilisée pour déterminer le moment où l'on peut effectuer un soutirage du vinaigre, consiste à effectuer un prélèvement du bouillon en fermentation et, par analyse, à effectuer un dosage chimique de l'éthanol. Une telle manière de procéder, bien que précise, est fastidieuse et coûteuse par le fait qu'elle implique l'immobilisation de personnel qualifié. Or on a trouvé, et ctest ce qui fait l'objet de la présente invention, qu'il était possible de résoudre ces problèmes par une simple adaptation des installations de fermentation utilisées pour la production de vinaigre et qui permet de réaliser un tel contrôle sur le site même, en cours de production. D'une manière générale, le perfectionnement conforme à l'invention consiste à monter, en dérivation sur le conduit permettant l'évacuation des gaz produits lors de la réaction, un ensemble permettant d'une part d'assurer le prélèvement d'une quantité prédéterminée de gaz ainsi produits, et d'effectuer une mesure en phase gazeuse de la teneur en alcool que contient ledit gaz, permettant de déterminer la concentration d'éthanol du bouillon en fermentation. Avantageusement, conformément à l'invention, l'opération de mesure sur le gaz prélevé, est réalisée au moyen d'un capteur comportant un système de mesure basé sur le contrôle du phénomène de l'absorption d'un faisceau de radiation infrarouge non dispersé. Pour la mise en oeuvre sur une installation conforme à l'invention, on utilisera des ensembles mesures du type dit "ethylomètre", de tels ensembles étant adaptés, notamment en ce qui concerne la structure de la cuve de mesure qu'ils comportent, pour résister aux acides, de tels ensembles fonctionnant avec une émission d'infrarouge dans une longueur d'onde de 9,3 , permettant d'obtenir une mesure du taux d'alcool contenu dans les vapeurs émises. Il convient de noter que le prélèvement de gaz sera effectué de manière à éviter tout phénomène de condensation à l'intérieur de l'ensemble de mesure, une telle possibilité étant obtenue en maintenant le gaz prélevé sur la cheminée d'évacuation à l'intérieur du conduit permettant de l'amener à la cellule de mesure à une température constante égale à celle des gaz évacués. Eventuellement, il peut être envisagé d'utiliser une pompe de prélèvement chauffante. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale, schématique, d'un ensemble de fermentation pouvant être adapté conformément à l'invention; - la figure 2 est une vue de détail montrant la manière dont est réalisé le prélèvement de gaz et la mesure de la concentration d'alcool éthylique dans ladite phase gazeuse. D'une manière générale, l'invention concerne, comme cela est illustré à la figure 1, un perfectionnement à partir de l'installation de fermentation utilisé pour la production de vinaigre. Un tel type d'installation se compose essentiellement d'un ensemble de fermentation, désigné par la référence générale (F) qui se compose essentiellement d'une cuve permettant de transformer, en présence de micro-organismes (acétobacter), de l'alcool en acide acétique, une telle production se développant et se reproduisant en maintenant le milieu acéto-alcoolique (bouillon) contenu à l'intérieur de la cuve en contact permanent avec l'air et à une température de l'ordre de 30"C. Pour obtenir une telle fermentation, le "bouillon" contenu à l'intérieur de la cuve (1) est aspiré au moyen d'une pompe (2) et est refoulé à l'intérieur de ladite cuve en passant au travers d'un ensemble de refroidissement (3) (échangeur de température multitubulaire) par l'intermédiaire d'une canalisation (4) où il est maintenu en aération. La dépression ainsi créée permet d'aspirer de l'air par l'intermédiaire de conduits (5,6), le débit d'air étant mesuré par l'intermédiaire d'un giromètre (7). Le mélange est finement divisé, l'air est distribué uniformément par l'intermédiaire des injecteurs (8) à la partie inférieure de la cuve (1), ce qui permet de remplir le fermenteur de microbulles. L'échangeur de chaleur (3) est un échangeur multitubulaire conventionnel utilisant de l'eau à une température de 25"C. Lorsqu'il y a élévation de température, un thermorégulateur provoque l'ouverture d'un robinet (9) permettant l'entrée d'eau de refroidissement. L'introduction de l'alcool à transformer en vinaigre est réalisée par une canalisation (10) reliée à un stock de matières premières (non représentée), et ce par l'intermédiaire d'un robinet électrique (il). Une telle introduction obtenue peut être réalisée sans utiliser de pompe d'introduction et sans interrompre le processus d'aération compte tenu de la dépression du système. Enfin, une telle installation comporte un ensemble, désigné par la référence générale (12), constitué de capteurs de fonctionnement et comprenant essentiellement un tube de niveau (13) adapté pour recevoir des capteurs amovibles (14a à 14e) permettant des réglages de volume, et qui contient un flotteur magnétique. Le déplacement du capteur (14c) est commandé électriquement à partir d'une armoire (15) et correspond au volume total du vinaigre en fermentation. Le capteur (14a) correspond au vinaigre restant dans la cuve pour la culture du cycle suivant. Le capteur (14b) correspond à la première introduction et les capteurs (14e) et (14d) sont des capteurs d'alarme de niveau mini-maxi. Conformément à l'invention, un tel ensemble de fermentation est adapté pour réaliser automatiquement un contrôle de la teneur en alcool du bouillon de fermentation et pour, à partir d'un tel contrôle, commander automatiquement l'opération de prélèvement du vinaigre produit et celui de l'apport, en volume équivalent au volume prélevé, d'un milieu riche en alcool, la fermentation étant ainsi répétée de cycle en cycle, une telle opération de prélèvement étant commandée dès que la teneur en alcool du bouillon de fermentation est voisine de 0,3 %. Pour ce faire, et conformément à l'invention, un ensemble, désigné par la référence générale (20) de contrôle et mesure, est monté en dérivation sur le conduit (21) permettant, en fonctionnement normal, l'évacuation des gaz produits lors de la réaction. Un tel ensemble de mesure et prélèvement (20) est simplement schématisé à la figure 1, un mode de réalisation étant représenté en détail à la figure 2.Il est conçu pour permettre, d'une part, d'assurer le prélèvement d'une quantité prédéterminée de gaz produit lors de la fermentation, le conduit d'évacuation (21) étant pendant cette phase de prélèvement, partiellement fermée au moyen d'une vanne (22) disposée en aval de la dérivation (23) de l'ensemble (20) qui est conçu pour permettre d'effectuer une mesure en phase gazeuse de la teneur en alcool que contient le gaz d'échappement, permettant de déterminer, en appliquant la Loi d'Henri, les concentrations d'alcool dans la phase aqueuse (bouillon contenu à l'intérieur de la cuve (1)). Selon une forme préférentielle de réalisation conforme à l'invention, l'opération de mesure sur le gaz prélevé est réalisée au moyen d'un capteur comportant un système de mesure basé sur le contrôle du phénomène de l'absorption d'un faisceau de radiation infrarouge non dispersé. Un tel ensemble comporte, comme cela est représenté en détail à la figure 2, une cuve de mesure proprement dite (24) à l'intérieur de laquelle est introduit, par l'intermédiaire d'un débitmètre (25) et d'une électrovanne (26), les gaz à prélever à l'intérieur du conduit d'évacuation (21).Outre un ensemble électronique (non représenté), il comporte un ensemble optique comprenant essentiellement une source infra-rouge (35), un modulateur (36), un filtre interférentiel (27), un détecteur pyroélectrique et un circuit de tuyauterie, comprenant essentiellement des conduits d'évacuation (28,29), une pompe à air (30) permettant de vider la cuve (24) après chaque mesure. n est réalisé de manière à pouvoir résister aux acides, la cuve de mesure étant de préférence en verre. L'émission d'infra-rouge est réalisée dans une longueur de 9,3 R permettant d'obtenir une mesure du taux d'alcool contenu dans les vapeurs introduites à l'intérieur de la cuve (24). En fonction du taux d'alcool déterminé lors de la mesure, par l'intermédiaire d'un circuit de commande approprié, on déclenche, par exemple lorsque le taux atteint une valeur de l'ordre de 0,3% d'alcool, d'une part l'ouverture automatique du robinet de vidange (4) permettant d'assurer le prélèvement d'une quantité (en général la moitié de la cuve) du bouillon contenu à l'intérieur de celle-ci et, d'autre part, l'apport, par l'intermédiaire du conduit d'alimentation (10) d'une quantité équivalente d'alcool. Un tel type d'installation permet, par rapport aux solutions antérieures, d'obtenir non seulement une production parfaitement fiable du vinaigre, mais également des conditions optimale de production, et ce sans avoir à effectuer des dosages chimiques par prélèvement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. REVENDICATIONS 1/ Installation de fermentation pour la production de vinaigre comprenant une cuve (1) permettant de transformer, en présence de micro-organismes (acétobacter), de l'alcool en acide acétique, caractérisée en ce qu'elle comporte, monté en dérivation sur le conduit (21) permettant l'évacuation des gaz produits lors de la réaction, un ensemble (20) permettant, d'une part, d'assurer le prélèvement d'une quantité prédéterminée de gaz ainsi produit, et d'effectuer une mesure en phase gazeuse de la teneur en alcool que contient ledit gaz, permettant ainsi de déterminer la concentration d'éthanol du bouillon en fermentation à l'intérieur de la cuve. 2/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'opération de mesure sur le gaz prélevé est réalisée au moyen d'un capteur (20) comportant un système de mesure basé sur le contrôle du phénomène de l'absorption d'un faisceau de radiation infra-rouge non dispersé, un tel ensemble fonctionnant avec une émission d'infra-rouge dans une longueur d'onde de 9,3 ,. 3/ Installation de fermentation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle permet de réaliser autormatiquement un contrôle de la teneur en alcool du bouillon de fermentation et, à partir d'un tel contrôle, commande automatiquement l'opération de prélèvement du vinaigre produit et celui de l'apport, en volume équivalent au volume prélevé, d'un milieu riche en alcool, la fermentation étant ainsi répétée de cycle en cycle, une telle opération de prélèvement étant commandée dès que la teneur en alcool du bouillon de fermentation est voisine de 0,3 %.