Brevet FR2690049A1 — publié le 19931022

Perfectionnements aux discositifs de srésaration de mais éclaté. La présente invention concerne un dispositif pour la cuisson du mais en grains, en vue de la préparation de mais éclaté, appelé communément "pop-corn". On sait que le mais éclaté est préparé à partir du mais en grains par cuisson de ce dernier, et en particulier on a déjà proposé (voir brevet US 4,178,943) un dispositif destiné à préparer du pop-corn, comprenant une enceinte où est acheminée une charge de mais en grains, et reliée à un conduit d'amenée d'air chaud, à sa partie inférieure, tandis que la partie supérieure de la chambre est reliée à une réserve de mais en grains. On connaît l'engouement du public pour ce type d'alimentation, qui de façon usuelle est préparée de façon domestique, par cuisson d'une dose de mais en grains en sachets individuels disposés dans un four de cuisson classique ou à micro-ondes, au domicile du consommateur. Le mais éclaté ou pop-corn est également consommé en grande quantité dans les lieux publics ou privés, à l'occasion de grands rassemblements de personnes, tels que manifestations sportives ou spectacles. Dans ces lieux de rassemblement sont prévus des magasins ou échoppes susceptibles de proposer à la vente des récipients, en forme de gobelets, définissant des doses unitaires de mais éclaté. Le dispositif connu mentionné ci-dessus est impropre que ce soit pour la préparation de mais éclaté dans un cadre domestique, ou que ce soit dans le cadre d'une préparation en gros ou demi-gros telle que mentionnée cidessus. On connaît également l'engouement du public pour les machines de distribution de doses unitaires, que ce soit de boissons ou d'aliments sous sachets. Ces machines permettent aux consommateurs de disposer d'une dose unitaire, dans un temps relativement court, et à un prix relativement modeste. La présente invention a pour but de proposer un perfectionnement aux dispositifs de préparation de mais éclaté, dans le cadre d'une machine de distribution automatique, telle qu'actionnée par une pièce et permettant de préparer et offrir à la vente une dose unitaire de mais éclaté ou pop-corn. Or cette distribution par de tels types de machines soulève des difficultés. Les machines de distribution automatique doivent par définition être capables de délivrer et d'offrir à la vente des mais de différentes qualités, pour le bien-être du consommateur qui se voit ainsi offrir le même éventail de choix que dans un magasin ou une échoppe, tout en conservant les avantages d'un distributeur automatique mentionné ci-dessus. Par ailleurs un distributeur automatique doit pouvoir fonctionner dans différentes conditions opérationnelles, tel que l'environnement et notamment la température extérieure. cependant, les conditions de cuisson du mais éclaté obéissent à des règles bien précises, tandis que ces appareils sont susceptibles d'être placés dans des environnements très différents, et même des environnements de température susceptible de varier dans une même journée, à savoir que la température du matin peut être différente de 10 voire 15. par rapport à celle du début de l'après-midi. De plus, lors de la première utilisation de la machine au début d'une journée, le premier client est en droit d'attendre du distributeur une livraison d'une dose de mais dans des conditions optimales, au moins égales à celles correspondant au dixième ou au vingtième client de la journée. Les températures de cuisson du mais, à l'intérieur de la chambre d'éclatement, doivent être de l'ordre de 200 à 300C. Ces températures sont bien supérieures aux températures ambiantes. On comprend donc que l'énergie nécessaire à chauffer l'air destiné à être introduit dans l'enceinte ou chambre d'éclatement est donc différente en fonction de la température extérieure d'une part, et d'autre part de la température initiale du four, dans le cas par exemple où plusieurs gobelets de mais sont demandés les uns à la suite des autres. Lorsque l'air est chauffé par une résistance électrique alimentée en courant alternatif, la puissance développée est proportionnelle au carré de la tension. Or l'alimentation en courant électrique des moyens de génération d'air chaud subit les fluctuations du réseau. Il n'est pas rare de constater des variations de l'ordre de 20%, la tensions passant de 220 volts à 180 voire 170 volts. Cette variation de tension se traduit par une variation de puissance portée au carré. Cette grande variation de puissance porte préjudice à la cuisson du mais à l'intérieur de la chambre d'éclatement. En effet, si la durée de cuisson est constante, comme dans les dispositifs connus, et si la tension d'alimentation varie, la puissance développée par la résistance chauffante va varier dans de grandes proportions, et donc la température de l'air chaud amené dans la chambre d'éclatement. Il en résultera une cuisson partielle du mais, et donc la livraison au consommateur de mais en grains mélangé au pop-corn, ce qui d'un point de vue commercial est extrêmement préjudiciable. Par ailleurs, on a constaté selon l'invention, que les différents mais, de goût salé et sucré respectivement, présentent des volumes différents. Or les dispositifs connus prévoient un dosage par volume. Ainsi, en fonction des produits alimentaires, salés ou sucrés ou de coloration, ajoutés aux grains de mais en vue de leur cuisson, ces grains subissent une augmentation ou une diminution de volume. Sont donc acheminées dans la chambre, de façon connue, des doses de mais de même volume. La présente invention remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus, et a pour objet un dispositif pour la préparation de mais éclaté ou pop-corn, notamment en doses individuelles, dans une machine du type distributeur automatique actionné par pièces ou jetons. A cette fin selon l'invention, le dispositif pour la préparation de mais éclaté est caractérisé en ce qu'il comprend: - une chambre d'éclatement du mais; - des moyens d'alimentation de mais en grains, comprenant une trémie unique pourvue d'une cloison mobile définissant deux compartiments de capacité variable, chaque compartiment étant relié à un moyen de dosage d'une charge unitaire de mais en grains, lesdits moyens de dosage étant reliés à ladite chambre d'éclatement. Avantageusement, les moyens de dosage comprennent deux tubes cylindriques, chaque tube étant relié à un compartiment de la trémie. De préférence, les tubes cylindriques sont de même longueur et de diamètres différents, afin de définir des volumes différents respectifs. Egalement, selon un autre aspect de l'invention, le dispositif pour la préparation de mais éclaté est caractérisé en ce qu'il comporte: - une chambre d'éclatement du mais; - des moyens de génération et d'introduction d'air chaud à la partie inférieure de ladite chambre; - des moyens de régulation de la température de l'air chaud, comprenant des moyens de mesure de la température de l'air chauffé, et des moyens propres à assurer l'interruption de l'alimentation des moyens de génération d'air chaud, reliés aux moyens de mesure de la température, lesdits moyens d'interruption étant aptes à activer et désactiver les moyens de génération d'air chaud de façon périodiques; ; - des moyens propres à activer les moyens interrupteurs dès que la température de l'air chaud, mesurée par des moyens de mesure appropriés, atteint une valeur de seuil, légèrement inférieure à la valeur de température de consigne. L'invention sera bien comprise à la lumière des dessins annexés, donnant un exemple illustratif mais non limitatif de réalisation de l'invention et dans lequel: La figure 1 est une vue en perspective de la machine de distribution automatique de mais éclaté; La figure 2 est une vue frontale du dispositif de cuisson et ses moyens d'alimentation associés, La figure 3 est une vue latérale du dispositif de la figure 2; Les figures 3A et 3B représentent la trémie respectivement en perspective et en coupe transversale; La figure 4 est une diagramme montrant les variations de la température de flair à l'entrée du four autour de la température de consigne, en fonction du temps; et La figure 5 montre les périodes de conduction de l'alimentation électrique des moyens de chauffage de l'air. La machine à distribuer le pop-corn (figure 1) comprend un corps 1 pourvu de deux compartiments respectivement inférieur 2 et supérieur 3. Le compartiment inférieur 2 est accessible par l'avant grâce à une porte 4 et contient une réserve de gobelets, ainsi que décrit dans la demande de brevet français n' 90 11970. Sur un côté du compartiment inférieur sont disposés les moyens électroniques de l'appareil et la porte 4 contient des moyens électroniques d'animation lumineuse et/ou auditive. Sur la porte 4 est prévue une platine sur laquelle sont disposés les moyens électroniques de l'appareil. Le compartiment supérieur 3 comporte les moyens de cuisson du four et ses moyens d'alimentation en mais associés, ces moyens étant solidaires d'une façade avant 5, et montés sur rails de façon à pouvoir être extraits par translation vers l'avant de la machine de distribution. La façade avant du compartiment supérieur 3 comprend des animations lumineuses, et des organes de commande liés à la distribution et au paiement de la dose de mais, ainsi qu'un compartiment 10 recevant le gobelet dans lequel sera déversé la dose de mais éclaté. Le compartiment supérieur 3 est représenté sur la figure 1 en position ouverte et laisse apparaître un ventilateur 31 du four de cuisson. Le four de cuisson du mais, portant la référence générale 20 est décrit ci-après en liaison avec les figures 2 et 3. Le four 20 prend la forme d'une caisson métallique de section triangulaire présentant une paroi supérieure horizontale 21, une paroi frontale verticale 22 et deux joues latérales verticales dont une est représentée sur la figure 3 (référence 23). Ces parois sont fixes, et le four comporte également une paroi de fond 25, disposée en diagonale et montée articulée autour d'un axe horizontal 26 disposé près du coin supérieur du caisson, de sorte que le paroi de fond 25 peut se déplacer entre une position de fermeture, telle que représentée en traits pointillés sur la figure 3, et une position d'ouverture et de versement (non représentée). La paroi de fond diagonale 25 est associée à une bielle 8 reliée à des moyens moteurs 60 connus en spi, permettant le passage d'une position ouverte à une position fermée de la paroi de fond 25. Une conduite de soufflage 30 est disposée à la base de la chambre de cuisson 20, et est reliée à un ventilateur ou turbine 31 associé à une résistance chauffante 32. La conduite 30 envoie l'air chauffé dans la chambre de cuisson 20 au travers d'une grille inclinée disposée à la base de la chambre de cuisson 20. Une sonde de température 34 est reliée à un régulateur 35 lui-même relié (par une connexion non représentée) à la résistance chauffante 32, afin de commander et contrôler la température de l'air chauffé envoyé dans la chambre de cuisson 20. La paroi supérieure 21 comporte deux ouvertures 41 (figure 3) chacune reliée à un conduit cylindrique 43 dont le sommet est relié à la base d'une trémie 47 susceptible de contenir une réserve de mais en grains (non soufflé).Chaque conduit 43 constitue un tube doseur vertical, de volume défini correspondant à une dose volumique unitaire de mais en grains, qui elle-même, une fois soumise à la cuisson, constituera une dose unitaire de mais soufflé ou pop-corn. La base de chaque tube doseur 43, au niveau de l'ouverture 41 de la chambre de cuisson 20, est susceptible d'être obturée par un clapet 48 monté à rotation selon un axe horizontal, monté sur le bâti supportant la chambre de cuisson. L'ouverture et la fermeture du clapet 48 est commandée par un dispositif connu en lui-même qui actionne le clapet 48 de manière à l'amener dans une position d'ouverture du tube doseur 43, tandis qu'un ressort de rappel 15, lorsque les moyens de mise en ouverture du clapet 48 sont inactifs, ramène le clapet 48 en position de fermeture du tube doseur 43.Le sommet des tubes doseurs 43 communique avec la trémie 47 par l'intermédiaire d'ouvertures 44 prévues à la base de la trémie 47. Ces ouvertures sont susceptibles d'être obturées de façon temporaire, et selon un cycle déterminé décrit ci-après, par un coulisseau 62 susceptible d'être translaté entre une position de fermeture et une position d'ouverture des deux orifices circulaires du fond de la trémie 47, par l'intermédiaire d'un mécanisme de bras articulé et de renvoi liés à la paroi oblique mobile 25 de la chambre de cuisson 20. En particulier, l'arbre de rotation 26 de la paroi oblique 25 est solidaire d'un bras 27 à une extrémité de ce dernier, tandis que l'autre extrémité du bras 27 est reliée par un joint universel à l'extrémité libre du coulisseau horizontal 62.Seul un tube doseur 43 est représenté sur la figure 3, mais en réalité, le dispositif comporte deux tubes doseurs verticaux 43 et 43 parallèles. Le coulisseau 62 comprend deux languettes coplanaires aptes à obturer l'extrémité supérieure des tubes doseurs 43 et 43', du côté des ouvertures 44 et 44' correspondantes. Les languettes du coulisseau 62 sont biseautés afin d'éviter audit coulisseau de rester bloqué ou de ne pas atteindre sa position de fermeture du fait de la présence de grains de mais de grande taille qui pourraient être bloqués au niveau de l'ouverture supérieure de chaque tube doseur 43 et 43'. Selon une particularité de l'invention, afin d'éviter tout blocage du coulisseau 62, tout en assurant une séparation adéquate entre le tube ouvert 43 et la trémie 47, les extrémités circulaires du coulisseau 44 sont dimensionnées de manière à laisser, en position de fermeture de l'extrémité supérieure des tubes doseurs 43 et 43', une lumière de forme de croissant annulaire entre le bord du coulis seau et le bord des tubes doseurs 43 et 43' à la base de la trémie 47. Cette lumière de petite taille présente par exemple une largeur d'environ 1 à 2 mm. Egalement, selon l'invention, la trémie 47 est formée d'une pièce unique dont le fond est relié par l'intermédiaire d'ouvertures 44 et 44' prévues à sa base aux deux tubes doseurs 43 et 43', ainsi qu'il sera décrit en liaison avec les figures 3A et 3B. La trémie 47 est en forme de tronc de pyramide dont la petite base 48 constitue le fond de ladite trémie pourvue d'une première ouverture 44 et d'une seconde ouverture 44', lesdites ouvertures débouchant respectivement dans les tubes doseurs 43 et 43'. La grande base du tronc de pyramide formé par la trémie 47 est ouverte afin de permettre l'alimentation en mais en grains, destiné à être cuit et soufflé. La trémie 47 comprend une cloison mobile 49 articulée sur le fond 48 de la trémie, sensiblement en une position médiane dudit fond. La cloison mobile 49 est de forme complémentaire à la trémie 47 de manière à définir deux compartiments 50 et 51 à l'intérieur de cette dernière.Ainsi, selon une première position de la cloison 49 (représentée en trait plein), le compartiment 51 est de volume inférieur au compartiment 50, tandis que pour la seconde position de la cloison 49 (représentée en pointillés portant la référence 49'), le compartiment 50 est de volume inférieur au compartiment 51. Ainsi, il est possible, selon l'invention de disposer de deux réserves distinctes, de volumes différents, et qui pourront correspondre à des qualités de mais en grains différentes. Par exemple, les grains peuvent être différents selon leur nature, leur origine, ou selon le type d'additif (parfum) ou enrobage (salé ou sucré). Pour des raisons de clarté, les moyens de fermeture amovibles des ouvertures supérieures 44 et 44', et inférieures 41 et 41', respectivement, de chacun des tubes doseurs 43 et 43', n'ont pas été représentés, sur les figures 3A et 3B. Selon une autre caractéristique de l'invention, le clapet 48 de fermeture de l'ouverture inférieure 41 du doseur 43 est constitué d'une plaque unique en matériau isolant thermiquement (tel qu'un matériau synthétique rigide), et de forme complémentaire à l'ouverture 41. Ceci permet d'éviter le passage intempestif de grains de mais depuis le tube doseur 43 vers la chambre de cuisson 20, en position de fermeture du clapet 48. Egalement, cette configuration permet, non seulement la fermeture de l'ouverture 41, mais également l'isolation thermique entre la dose de mais en grains, en attente dans le tube doseur 43, et la chambre de cuisson 20 où règne une température très élevée (de l'ordre de 220 à 270'C). L'invention concerne également des moyens de commande et de contrôle de la température et de la durée de cuisson du mais à l'intérieur de la chambre de cuisson 20. Ces moyens sont constitués de préférence d'un bus de liaison synchrone entre processeurs (disposés sur une carte), et les moyens mécaniques et électroniques de fonctionnement de la chambre de cuisson et de ses accessoires. En référence à la figure 2, les moyens symbolisés par le bloc 35 reçoivent des données de la sonde de température 34 et d'une seconde sonde de température 55, susceptible de mesurer la température ambiante. Le bloc de commande 35 est relié également à la résistance chauffante 32 par une liaison représentée symboliquement sur la figure 2. Le bus de liaison synchrone est du type I2C, multitaches, c'est-à-dire susceptible de contrôler ses sorties considérées comme esclaves, et les microprocesseurs étant les maîtres. Le bloc de commande électronique 35 est également relié, outre aux résistances de chauffage 32, d'une part aux moyens d'actionnement du clapet 48, et d'autre part aux moyens 60 de déplacement de la paroi mobile oblique 25 de la chambre de cuisson 20. Comme indiqué dans le préambule de la présente demande, il est important que le mais soumis à la cuisson, dans la chambre 20, soit soumis à une température sensiblement constante et pour une durée sensiblement constante, quelles que soient les conditions extérieures de température d'une part et les conditions d'origine, juste avant la cuisson de la charge de mais, de la température de la chambre de cuisson. Afin de s'affranchir de ces conditions extérieures et afin de permettre de délivrer au consommateur une charge de mais éclaté dans de bonnes conditions, et surtout une charge de mais ayant subi une cuisson complète pour ltensemble des grains, selon l'invention, le bloc de commande électronique 35 reçoit les informations de température extérieure et la température du four et, en fonction de la comparaison entre ces températures réelles et des températures dites de consigne, le bloc de commande agit sur le circuit d'alimentation de la résistance chauffante 32 afin d'assurer l'alimentation de cette dernière en courant uniquement pour une partie du cycle. La figure 5 représente schématiquement les périodes de conduction en fonction des périodes sinusoidales de la tension d'alimentation.Cette conduction par "tranches" de temps discontinues à l'intérieur du cycle sinusoïdal, est réalisée une fois que la température réelle de la chambre de cuisson atteint une valeur légèrement inférieure (environ 95%) de la température de consigne de cuisson. Cette température de consigne est de l'ordre, à titre d'exemple, de 220 à 280 C. Comme montré sur la figure 4, une fois atteint cette température (95% de la température de consigne) le circuit d'alimentation de la résistance 32 n'est alimenté qu'une partie de la durée de chaque sinusoïde de la tension d'alimentation (figure 5). Lorsque la température réelle de la chambre de cuisson dépasse (figure 4) la température de cuisson, l'alimentation de la résistance 32 est coupée puis réactivée dès lors que la température effective prend une valeur inférieure à la température de consigne.On assiste alors à une oscillation amortie (figure 4) de la variation de la température de l'air chauffé amené à l'intérieur de la chambre de cuisson. Le dispositif selon l'invention permet d'une part d'obtenir une montée en température extrêmement rapide, à savoir une pente très élevée de la partie linéaire de la courbe de température de l'air en fonction du temps, et d'autre part des oscillations en fonction du temps, de la température réelle de part et d'autre de la température de consigne, qui s'amortissent très rapidement avec le temps. En outre, le bloc de commande 35 est susceptible de modifier le temps de cuisson moyen du mais (typiquement de l'ordre de 100 secondes). En effet, lorsque une dose de mais est prête à être soumise à la cuisson, le four peut être déjà à une température relativement élevée, du fait par exemple que le four vient juste de terminer la cuisson d'une charge précédente pour le consommateur précédent. Cependant, lorsque les charges de cuisson sont espacées dans le temps, par exemple du fait que les consommateurs se présentent de façon espacée dans le temps, entre chaque cuisson, la chambre de cuisson a le temps de refroidir en-dessous d'une température dite de seuil.Cette température de seuil est arbitrairement fixée aux environs de 60C. Lorsque la température effective de la chambre de cuisson est inférieure à 60'C, le bloc de commande émet un signal vers le circuit d'alimentation de la résistance 32 afin d'allonger le temps de cuisson, afin de permettre la cuisson complète des grains de mais. Ceci est important surtout lors de la première ou des premières commandes en début de journée, au moment où le four est à une température proche de la température extérieure, qui plus est, peut être relativement basse de l'ordre de quelques degrés C. Il est donc important que le premier client, même si la température extérieure est relativement basse, puisse bénéficier d'une charge de mais entièrement cuite et de façon satisfaisante. La durée de cuisson effective, lorsque la température de la chambre de cuisson est inférieure à la température de seuil, est allongée automatiquement part le circuit de commande, en fonction de la température effective de la chambre de cuisson au démarrage du cycle de cuisson. Le bloc de commande 35 selon l'invention permet de s'affranchir des variations de tension d'alimentation du réseau, qui peut varier entre 170 volts et 220 volts en cours de cuisson. Par ailleurs, la température de consigne (figure 4) est réglable par l'opérateur à partir d'un boîtier de réglage associé au bloc de commande 35. Par ailleurs, le bloc de commande 35 comprend des moyens susceptibles de permettre, lorsque la température effective de la chambre de cuisson 20 est inférieure à 20 C, de corriger automatiquement la température de consigne en élevant cette dernière. En effet, ceci permet de tenir compte des amplitudes thermiques dans lesquelles l'appareil est susceptible de fonctionner, selon que ce dernier est installé dans un climat froid ou un climat chaud, et également lors du fonctionnement le matin et en début d'après-midi d'une même journée. Ces éléments sont extrêmement importants puisqu'ils permettent d'adapter le fonctionnement du distributeur aux contraintes extérieures de température, tout en assurant une cuisson complète et adéquate de la charge de mais, et ce pour une durée qui ne doit pas dépasser une à deux minutes, pour des raisons commerciales. En effet, il est relativement difficile d'exiger du consommateur une attente supérieure à cette durée. Par ailleurs le distributeur selon l'invention, grâce aux moyens aux décrits et revendiqués dans la présente demande, permet d'assurer cette cuisson dans les meilleures conditions tout en conservant l'avantage d'un distributeur automatique, c'est-à-dire la livraison d'une dose unitaire de pop-corn fraichement cuit ou soufflé, pour un prix relativement modéré. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais au contraire englobe toutes les variantes contenues dans les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la préparation de mais éclaté, caractérisé en ce qu'il comporte: - une chambre d'éclatement du mais; - des moyens de génération et d'introduction d'air chaud à la partie inférieure de ladite chambre; - des moyens de régulation de la température de l'air chaud, comprenant des moyens de mesure de la température de l'air chauffé; - des moyens propres à assurer l'interruption de l'alimentation des moyens de génération d'air chaud, reliés aux moyens de mesure de la température, lesdits moyens d'interruption étant aptes à activer et désactiver les moyens de génération d'air chaud de façon périodique; et - des moyens propres à activer les moyens interrupteurs dès que la température de l'air chaud, mesurée par des moyens appropriés, atteint une valeur de seuil, légèrement inférieure à la valeur de température de consigne. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de température de seuil est comprise entre 90 et 98% de ladite 'valeur de température de consigne. 3 - Dispositif selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que les moyens interrupteurs sont aptes à activer et désactiver cycliquement les moyens de génération d'air chaud selon une période comprise entre 20 milliseconde et 10 centièmes de seconde, et de préférence entre 10 millisecondes et 130 centièmes de seconde 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de réglage de ladite température de consigne. 5- - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens automatiques de correction de la température de consigne en fonction de la température ambiante, extérieure à la chambre d'éclatement. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen propre à augmenter la durée de cuisson du mais dans la chambre d'éclatement, lorsque la température à l'intérieur de la chambre d'éclatement est inférieure à une valeur déterminée. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble desdits moyens de régulation et d'interruption sont réalisés sous forme d'un logiciel contenu dans une mémoire du type EPROM.