Brevet FR2685963A1 — publié le 19930709

La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de l'humidité relative d'équilibre d'un produit, et s'applique en particulier à la surveillance des conditions de conservation de produits agro-alimentaires. On sait que la mesure de l'humidité relative d'équilibre d'un produit, qui se définit comme l'humidité relative de l'air en contact avec le produit, permet de déterminer les capacités de survie et de prolifération des organismes vivants dans ce produit, et par là d'éviter le développement de bactéries, levures ou moisissures pendant son stockage. Cette mesure permet également d'améliorer la répétabilité et le fonctionnement d'un procédé dans l'industrie agro- alimentaire et de mieux apprécier la qualité des produits fabriqués. Le dispositif selon la présente invention permet de mesurer l'humidité relative d'équilibre d'un produit (HRE) en mesurant la pression partielle de vapeur d'eau à l'intérieur dudit produit, qui peut se présenter sous forme solide, liquide, pulvérulente ou gazeuse. Le dispositif selon la présente invention comporte à cet effet un moyen de fixation des molécules d'eau en équilibre avec l'atmosphère confinée dans le dispositif, un générateur de champ appliquant un champ sur ledit moyen de fixation des molécules d'eau, et un moyen de mesure de la variation de ce champ en fonction de la quantité d'eau présente sur ledit moyen de fixation, ledit dispositif étant destiné à être immergé dans le produit à tester. Selon une caractéristique essentielle du dispositif selon l'invention, le moyen de fixation des molécules d'eau se trouve au contact immédiat d'une petite quantité d'air confinée entre ledit moyen de fixation et une membrane poreuse en contact avec l'extérieur. Conformément à l'invention, la petite quantité d'air confinée dans le dispositif selon l'invention peut consister soit en une lame d'air interposée entre ladite membrane poreuse et ledit moyen de fixation des molécules d'eau, soit en l'air emprisonné dans une couche d'un tissu tel que, par exemple, du polypropylène tissé. Toujours conformément à l'invention, le moyen de fixation des molécules d'eau est constitué d'un matériau susceptible d'adsorber l'eau, dont au moins une caractéristique physique varie de manière quasi linéaire avec le nombre de molécules d'eau absorbée sur ledit matériau, qui peut consister par exemple en une matière poreuse ou en un film de polyéthylène ou de polyamide. Encore conformément à l'invention, la membrane poreuse en contact avec l'extérieur est adaptée à laisser passer la vapeur d'eau contenue dans le produit à tester, et elle peut consister soit en une membrane céramique poreuse, soit en un tissu d'une matière plastique comme le téflon. Le champ émis par le générateur peut être un champ électrique, un champ électromagnétique ou un champ de pression. Dans le cas o le champ appliqué sur le moyen de fixation des molécules d'eau est un champ électrique, le dispositif comprend un réseau d'électrodes disposé sur ledit moyen de fixation et relié à un circuit électronique de mesure d'impédance, soit résistive, soit capacitive. Dans le cas o le champ appliqué sur le moyen de fixation des molécules d'eau est un champ électromagnétique, le dispositif comprend un émetteur, un récepteur et un guide d'ondes permettant d'effectuer sur ledit moyen de fixation la variation du champ due à la présence des molécules d'eau. Dans ce cas le champ électromagnétique peut être un champ d'hyperfréquences, d'infrarouges, d'ultra-sons, de micro-ondes ou tout autre champ d'ondes électromagnétiques susceptibles de donner lieu à un phénomène d'absorption par les molécules d'eau. Le dispositif selon l'invention étant destiné à être immergé dans le produit à tester, il est avantageusement mis en oeuvre dans un support tubulaire, l'ensemble du dispositif, à l'exception de la membrane poreuse, pouvant être immergé dans une résine ou fixé mécaniquement sur le support choisi. La description qui suit, faite en regard du dessin annexé dans un but explicatif et nullement limitatif, permettra de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention. Dans le dessin annexé la figure 1 représente un ensemble de courbes de sorption. la figure 2 représente une vue schématique, vue en coupe, d'un dispositif selon l'invention. la figure 3 représente une vue schématique, vue de face, de ce même dispositif. la figure 4 a représente une vue en coupe d'un tel dispositif placé dans un support tubulaire. la figure 4 b représente une vue de dessus de ce même dispositif. Si on se réfère d'abord à la figure 1, on y voit représentées quatre courbes Cl, C 2, C 3 et C 4 de sorption En abscisse est indiquée l'humidité relative de l'air en état d'équilibre thermodynamique avec le produit, HRE, exprimée en pourcentage, zéro pour-cent représentant un air parfaitement sec et cent pour-cent une atmosphère saturée en vapeur d'eau. En ordonnée est indiquée la teneur en eau du produit, en pourcentage de poids d'eau par rapport au poids du produit humide. Les courbes Cl, C 2, C 3 et C 4 sont fournies à titre d'exemple pour du maïs La courbe Cl représente la sorption (hydratation) du maïs à 200 C, la courbe C 2 la désorption (déshydratation) du maïs à 200 C, tandis que la courbe C 3 représente la sorption du maïs à une température supérieure à 200 C et la courbe C 4 sa désorption à la même température. On voit que l'équilibre entre le produit et l'atmosphère environnante comporte un facteur d'hystérésis, les courbes Cl et C 2 n'étant pas superposées On voit, par ailleurs, qu'un accroissement de température entraîne un accroissement de l'humidité relative d'équilibre, à teneur en eau égale. Le dispositif selon l'invention comporte un moyen de fixation de molécules d'eau présentant de la même manière une courbe de sorption croissante en fonction de l'humidité relative. L'examen de la figure 1 permet de constater que la mesure de l'humidité relative d'équilibre, associée à la mesure de température, permet de connaître la teneur en eau du produit, ces mesures permettant de prévoir le développement d'organismes vivants dans le produit considéré. Si on se réfère aux figures 2 et 3 on voit que le dispositif selon l'invention comprend successivement une membrane poreuse 1, une lame d'air 2, un film sensible à l'humidité 3, un réseau d'électrodes 4 fixé sur un support isolant 5 et relié à un circuit électronique de mesure d'impédance 6. La membrane poreuse 1 est adaptée à laisser passer la vapeur d'eau contenue dans le produit à tester de manière qu'elle atteigne le film sensible à l'humidité 3 Elle constitue, par ailleurs, une protection contre l'abrasion et une isolation vis à vis des champs électromagnétiques Le film sensible à l'humidité 3 possède une impédance variable en fonction de la quantité d'eau qu'il retient Le réseau d'électrodes 4 comporte deux électrodes en forme de peigne qui peuvent être identiques aux électrodes des photo-résistances. Ces électrodes sont au contact du film sensible à l'humidité 3 et fixées sur le support isolant 5 L'impédance de la partie du film sensible çà l'humidité 3 placée entre les électrodes 4 est mesurée par le circuit électronique de mesure d'impédance 6 Ce circuit 6 peut être constitué d'un ohmmètre, ou d'un impédance-mètre, à titre d'exemple, et il peut être relié à un afficheur et éventuellement, à un circuit de traitement. Si on se réfère maintenant aux figures 4 a et 4 b, on voit que le dispositif 7 selon l'invention peut être placé à l'extrémité d'un support tubulaire 8 partiellement sectionné d'une certaine longueur et obturé partiellement par une résine 9 qui lui sert de support, un câble 10 servant de liaison avec le dispositif d'alimentation et de mesure, non représenté. REVENDICATIONS 1) Dispositif de mesure de l'humidité relative d'équilibre d'un produit, destiné à être immergé dans ledit produit, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de fixation ( 3) des molécules d'eau en équilibre avec l'atmosphère confinée dans ledit dispositif, un générateur de champ ( 4) appliquant un champ sur ledit moyen de fixation de molécules d'eau ( 3), et un moyen de mesure ( 6) de la variation de ce champ due aux molécules d'eau présentes sur ledit moyen de fixation ( 3). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère qui s'y trouve confinée consiste en une lame d'air ( 2) disposée entre le moyen de fixation ( 3) des molécules d'eau et une face d'une membrane poreuse ( 1) dont l'autre face est en contact avec l'extérieur. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère qui s'y trouve confinée consiste en la quantité d'air emprisonnée dans une couche d'un tissu disposé entre le moyen de fixation ( 3) des molécules d'eau et une membrane poreuse ( 1) en contact avec l'extérieur. 4) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le champ est un champ électrique et en ce que le moyen de mesure ( 6) détermine l'impédance du moyen de fixation ( 3). ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ est un champ de radiations électromagnétiques. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le champ électromagnétique est un champ d'hyperfréquences, d'infra-rouges, d'ultra-sons ou de micro-ondes. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit à tester se présente sous forme solide, liquide, pulvérulente ou gazeuse.