Brevet FR2699093A1 — publié le 19940617

La présente invention concerne les dispositifs de broyage utilisés notamment dans le secteur agroalimentaire ; elle concerne plus précisément un broyeur particulièrement adapté au broyage de graines riches en matière grasse telles que les graines d'oléoprotéagineux du genre colza ou tournesol, ou plus généralement bien adapté au broyage de produits thermosensibles. L'invention concerne également l'installation de préparation d'aliments comportant un tel broyeur. Dans le domaine de la préparation d'aliments pour le bétail ou les volailles par exemple, le broyage des produits thermosensibles et en particulier des graines riches en matière grasse pose de grandes difficultés. En effet, étant donné leur structure, les broyeurs classiques, à boulets ou à marteaux notamment, génèrent des échauffements et des augmentations importantes de température à l'intérieur meme de la graine qui entraînent la fonte des matières grasses. Les produits broyés obtenus n1 ont pas une qualité optimale ; en outre, on peut très difficilement les stocker en l'état car ils se dégradent rapidement. Dans les installations courantes de préparation d'aliments on règle ces problèmes, soit en conservant les graines entières, soit en les broyant après mélange avec des graines ou des constituants moins gras. La présente invention a pour but de pallier à ces inconvénients en proposant un broyeur de structure originale, très simple, susceptible de broyer notamment des graines à haute teneur en matière grasse, sans altérer leur nature et en particulier sans provoquer la fonte des matières grasses constitutives. Ce broyeur est constitué - d'un rotor en forme de cage écureuil munie de barreaux faisant office de couteaux - et d'au moins un contre-couteau fixe, en forme de barreau longitudinal qui s 'étend sensiblement parallèlement auxdits couteaux. Une telle structure assure le broyage des graines par un simple choc qui réalise leur éclatement instantané. Le broyat obtenu est très rapidement expulsé après le choc, ce qui limite notablement le temps de traitement et la durée de frottement. L'élévation de température soumise à la matière est très minime et insuffisante pour entrainer la fonte des matières grasses constitutives. Selon une autre disposition, le broyeur comporte des moyens de réglage de la position du ou des contrecouteaux par rapport aux couteaux du rotor. Ces moyens permettent de régler de façon optimale le jeu entre les couteaux et contre-couteaux pour obtenir le broyage désiré ils permettent également les rattrapages d'usure. Selon un mode de réalisation préféré, ce système de réglage est constitué de vis solidaires du châssis du broyeur et dont les extrémités sont soudées sur le barreau longitudinal qui constitue le contre-couteau. Ce dernier est monté entre deux guides fixes qui forment une coulisse de support et de stabilisation. De préférence, le guide fixe supérieur se prolonge vers le haut pour former une rampe évasée destinée à diriger les produits vers le contre-couteau. Selon une autre disposition, le ou les contrecouteaux du broyeur sont disposés sensiblement au niveau de l'axe du rotor. Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit deux contre-couteaux disposés de part et d'autre du rotor, sensiblement au niveau de son axe, et le rotor est assujetti à des moyens d'entraînement qui permettent sa rotation dans les deux sens. On peut ainsi utiliser l'un ou l'autre contre-couteau, à volonté, en fonction du sens de rotation choisi. Le choix de ce sens de rotation peut être conditionné par l'état d'usure de l'un des contre-couteaux ; on peut également prévoir une alternance régulière du sens de rotation pour prolonger la durée de vie des deux contrecouteaux en vis à vis. L'invention concerne également les installations de préparation d'aliments qui comportent un tel broyeur. Ces installations peuvent etre du type comportant : - des cellules de stockage de matières premières dont une au moins sert au stockage de graines riches en matière grasse, du genre oléoprotéagineuses, - au moins un dispositif de pesée, - au moins un dispositif de mélange et - au moins un dispositif de broyage, pour l'obtention de mélanges alimentaires. Dans ce cas, et selon une caractéristique particulièrement intéressante, le broyeur selon l'invention est disposé à la sortie de chaque cellule de stockage des graines riches en matière grasse pour assurer le broyage de ces graines juste avant introduction dans le mélange en cours de pesée. Mais l'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté du broyeur selon l'invention, en coupe partielle - la figure 2 montre le broyeur, en deux demi-vues de dessus - la figure 3 est un diagramme d'installation qui montre les possibilités d'intégration du broyeur selon l'invention. Le broyeur représenté sur les figures 1 et 2 est constitué d'un châssis métallique 1 sensiblement parallélépipédique qui intègre un rotor 2 en forme de cage écureuil disposée horizontalement. L'arbre central 3 qui définit l'axe du rotor 2 est solidarisé au châssis 1, au niveau de ses extrémités, par l'intermédiaire de paliers 4. Cet arbre horizontal 3 supporte des disques verticaux 5, disposés aux extrémités du rotor 2 et, éventuellement, régulièrement répartis sur sa longueur. Ces disques 5 soutiennent, sur leur périphérie, des barreaux horizontaux 6 en acier, qui forment les couteaux du broyeur. Les barreaux 6 sont de préférence régulièrement répartis sur la périphérie des disques 5 ; dans le mode de réalisation représenté, ils sont au nombre de huit, mais ce nombre peut varier selon le cas. Leur section peut être carrée avec des dimensions de coté de l'ordre de 1 à 1,5 cm. Bien entendu, d'autres sections sont également possibles : rectangulaires, polygonales, circulaires Le rotor 2 définit un cylindre dont les dimensions sont adaptées à l'installation qu'il équipe. A titre indicatif, son diamètre peut être de l'ordre de 0,4 m et sa longueur de l'ordre de 0,6 m. Le rotor 2 est entraîné en rotation par une motorisation électrique 7 connectée en bout d'arbre 3 au moyen de courroies de transmission 8. La motorisation 7 permet l'entraînement du rotor 2 dans un sens ou dans l'autre, à une vitesse de l'ordre de 2 à 3000 tours/mn ou plus. Deux contre-couteaux 9 sont disposés de part et d'autre du rotor 2, sensiblement dans le même plan horizontal que son axe 3. Chaque contre-couteau fixe 9 consiste en un -barreau longitudinal en acier, disposé horizontalement et sensiblement tangentiellement audit rotor 2. La section de ce barreau peut être carrée avec des dimensions de côté de l'ordre de 1,5 cm. La position des contre-couteaux fixes 9 par rapport à la périphérie du rotor 2 est réglée par un jeu de vis 10. Ces vis 10 sont solidaires du châssis 1 et leurs extrémités sont soudées en 11 sur les contre-couteaux. La stabilité de ces derniers est assurée par des guides fixes inférieur 12 et supérieur 13 qui forment une glissière ou coulisse porteuse. Le guide inférieur 12 est en forme de simple plaque métallique soudée sur le châssis du broyeur. Le guide supérieur 13 est en forme de tôle pliée, également soudée sur le châssis et qui se prolonge vers le haut par une aile 14 prévue sur toute la longueur du rotor 2. Cette aile 14 forme une rampe évasée permettant de diriger la matière première à traiter vers le contre-couteau 9. La rampe 14 s'détend des angles supérieurs du châssis 1 jusqu'au barreau longitudinal 9 qui forme le contrecouteau. La partie supérieure du broyeur est équipée d'une ouverture d'alimentation 15 disposée sensiblement dans le plan vertical de l'arbre 3 du rotor. Cette ouverture longitudinale 15 s 'détend sur la majeure partie de la longueur du rotor ; elle peut être obturée, complètement ou par secteur, au moyen de trappes 16 à deux positions. Ces trappes 16 sont manoeuvrables manuellement et on peut les verrouiller en position au moyen de dispositifs à crochet 17. L'obturation de l'ouverture 15 peut être réalisée par des demi-trappes dont les deux positions, ouverte et fermée, sont respectivement représentées sur la gauche et sur la droite de la figure 1. L'évacuation du broyat s'effectue par gravité, à travers l'ouverture 18 prévue sous le rotor 2. Ce broyeur peut être utilisé pour fragmenter tout type de grain. De façon plus précise, il est particulièrement adapté au broyage de produits thermosensibles et notamment de graines ayant un taux important de matière grasse intrinsèque tels que les oléoprotéagineux du genre colza, tournesol Le broyage des graines est réalisé en mettant en oeuvre la motorisation 7 pour assurer la rotation du rotor 2 à une vitesse de l'ordre de 2000, 2500, voire même 3000 tours/mn. Le sens de rotation est choisi en fonction du contre-couteau que l'on désire utiliser ; la position de ce dernier est définie au préalable au moyen des vis de réglage 10 de façon à ce que l'écartement entre le contre-couteau 9 et les couteaux 6 qui défilent à grande vitesse soit de l'ordre du mm ou même moins.Cet écartement peut être réglé en fonction du type de graine traitée ou en fonction du broyage désiré, mais en règle générale, on le conservera constant et les vis de réglage 10 ne serviront qu'au rattrapage d'usure. Le grain qui pénètre dans le broyeur est dirigé par les barreaux 6 du rotor et par la rampe inclinée 14 vers le contre-couteau actif 9. L'action des couteaux mobiles 6 sur le contre-couteau 9 entraîne l'éclatement des grains en multiples fractions et leur expulsion instantanée vers l'orifice d'évacuation 18, sous le rotor 2. v Ce traitement très rapide limite le temps de contact du système de broyage 6, 9 sur la graine et le broyat. Un tel broyeur présente l'avantage de pouvoir être utilisé pour le traitement par broyage de graines d'oléoprotéagineux car l'échauffement qu'il génère est insuffisant pour faire fondre la matière grasse intrinsèque de ces graines. Quelle que soit la matière première traitée, le broyeur n'altère aucunement ses qualités intrinsèques et de constitution ; en outre, étant donné sa structure, les altérations et encrassages des systèmes mécaniques sont notablement limités. Les caractéristiques de ce broyeur permettent son intégration avantageuse dans une installation de préparation de mélanges alimentaires, du type représentée sur le diagramme schématique de la figure 3. Les installations classiques sont constituées d'une pluralité de cellules 20, 21, 22, 23, 24 dans lesquelles on stocke chaque type de matière première. Les graines d'oléoprotéagineux du genre colza, tournesol ou autres, stockées par exemple dans les cellules 20 et 21, sont à l'état de graines entières étant donné leur risque de dégradabilité rapide après broyage. Les autres graines ou produits, par exemple stockés dans les cellules 22, 23 et 24, se présentent, soit sous la forme de graines entières, soit sous une forme fragmentaire. Dans ce dernier cas, elles ont été traitées au préalable par un broyeur 25. Pour la préparation des mélanges, les rations de matière première sont prélevées dans la cellule 20, 21, 22, 23, 24 choisie ; leur poids est évalué par le dispositif de pesée 26 et le mélange des différentes fractions prélevées s'effectue dans un mélangeur adapté 27. Si on n'utilise pas de dispositif de broyage 25 en amont des cellules de stockage, ou dans le cas où le mélange alimentaire contient un oléoprotéagineux, le dispositif de pesée 26 peut être suivi d'un prémélangeur 28 et d'un dispositif de broyage 29 destiné à fragmenter le mélange alimentaire avant homogénéisation finale. Etant donné la capacité du broyeur précédemment décrit à traiter des oléoprotéagineux, on peut de façon très avantageuse prévoir son intégration dans une telle installation, en sortie de chaque cellule de stockage 20, 21 correspondante. Ce broyeur 30 est utilisé lorsque le mélange prévu intègre un oléoprotéagineux et on évite le stockage ultérieur de tels produits broyè's. Le broyat des matières premières riches en matière grasse est déversé dans le dispositif de pesée 26 avec les rations choisies des autres matières premières, broyées ou non ; l'ensemble est ensuite mélangé dans la mélangeuse 27 après avoir éventuellement subi un traitement de prémélange et de broyage ultime dans les dispositifs 28 et 29 précités. Les différents broyeurs 25, 29 et 30, prévus dans ce diagramme original d'installation de préparations alimentaires pour bétail ou volailles, ont une structure qui est adaptée à leur localisation et en particulier au type de matière première qu'ils sont susceptibles de traiter. A noter que les cellules 20 et 21 destinées au stockage de produits riches en matière grasse peuvent être associées à d'autres types de broyeurs si les qualités du broyat obtenu conviennent à la suite des opérations. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Broyeur, notamment pour graines d'oléoprotéagineux du genre colza ou tournesol ou pour produits thermosensibles, caractérisé en ce qu'il est constitué - d'un rotor (2) en forme de cage écureuil munie de barreaux (6) faisant office de couteaux, - et d'au moins un contre-couteau (9), fixe, en forme de barreau longitudinal qui s 'étend sensiblement parallèlement auxdits couteaux (6). 2.- Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la position du ou des contre-couteaux (9) par rapport au couteaux (6) du rotor. 3.- Broyeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage en forme de vis (10) solidaires du châssis (1) et dont les extrémités sont soudées sur le barreau longitudinal (9) constituant le contre-couteau, ce dernier étant monté entre deux guides fixes (12 et 13) qui forment coulisse. 4.- Broyeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le guide fix-e supérieur (13) se prolonge vers le haut pour former une rampe évasée (14) destinée à diriger les produits vers le contre-couteau (9). 5.- Broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un contrecouteau (9) disposé sensiblement au niveau de l'axe (3) du rotor (2). 6.- Broyeur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte deux contre-couteaux (9) disposés de part et d'autre du rotor (2), sensiblement au niveau de l'axe (3) de ce dernier, ledit rotor (2) étant assujetti à des moyens d'entrainement (7, 8) qui permettent sa rotation dans les deux sens. 7.- Installation de préparation d'aliments, caractérisée en ce qu'elle comporte un broyeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8.- Installation selon la revendication 7, du type comportant - des cellules (20, 21, 22, 23, 24) de stockage de matières premières, dont une au moins sert au stockage de graines riches en matières grasses, du genre oléoprotéagineuses, - au moins un dispositif de pesée (26), - au moins un dispositif de mélange (27) et au moins un dispositif de broyage (25, 29, 30), pour l'obtention de mélanges alimentaires, caractérisée en ce qu'elle comporte un broyeur (30) disposé à la sortie de chaque cellule (20, 21) de stockage des graines riches en matières grasses.