Brevet FR2706322A1 — publié le 19941223

DISPOSITIF DE DÉRIVATION AUTOMATIQUE DE DISTILLATS La présente invention a pour objet un dispositif de dérivation automatique de distillats. On sait qu'une distillation d'un alcool, tel que le cognac, s'effectue en plusieurs étapes successives, chacune ayant pour résultat d'augmenter la teneur en alcool du liquide distillé. Les différentes étapes de distillation sont résalisées dans la même installation, compte tenu notamment du coût élevé de l'installation: en effet, une installation de distillation comprend essentiellement une cuve de distillation pouvant être chauffée, un condenseur, des canalisations, des vannes, différentes cuves recevant les différents distillats, le tout en cuivre. Dans le cas d'une distillation de cognac, la production comporte deux étapes successives définies ci-après. Une première étape consiste à chauffer dans la cuve de distillation un vin dont le degré d'alcool est de 7 à 8 degrés ; la condensation des vapeurs donne un premier distillat ou brouilly, dont le degré d'alcool est compris entre 28 et 32 degrés, pour autant qu'il a été prélevé après une opération dite d'étêtage et qu'on a stoppé sa récupération lorsque le degré d'alcool du distillat est tombé à 5 ; la distillation se poursuit jusqu'à ce que le distillat qui suit, désigné généralement par queues de distillation, atteigne un degré d'alcool nul; le chauffage de la cuve de distillation est alors coupé ; le marc restant au fond de ladite cuve est éliminé et la cuve est lavée, tandis que les queues de distillation sont retournées à la cuve de vin ; l'opération d'étêtage évoquée ci-dessus consiste à éliminer une fraction trop riche en éthers : cette élimination est réalisée au début de la distillation et, en général, un étêtage d'un volume de 3 litres environ élimine totalement la fraction indésirable. La deuxième étape consiste à distiller dans la même installation le brouilly obtenu à l'étape précédente; le brouilly, dont le degré d'alcool est de 28 à 32 degrés, est mis dans la cuve de distillation qui est chauffée ; le distillat obtenu est appelé "bonne chauffe" et constitue le cognac pour autant qu'il ait été prélevé, d'une part, après une opération d'étêtage et, d'autre part, tant que le degré d'alcool du distillat est supérieur ou égal à 60 degrés alcooliques; après cette phase d'obtention du cognac, lorsque le degré d'alcool du distillat a atteint 60 degrés, la distillation poursuivie produit des queues de brouilly qui sont retournées à la cuve de brouilly. On a déjà cherché à automatiser une telle opération de distillation; le degré d'alcool des différents distillats étant le critère de base permettant de les orienter dans leur cuve appropriée en commandant des électrovannes d'orientation, on utilise jusqu'ici un dispositif de dérivation comprenant un alcoomètre plongeant dans le distillat sortant du condenseur, ledit alcoomètre étant associé à un système à fibres optiques pilotant les électrovannes : un repère associé à la tige de l'alcoomètre intercepte, ou non, un faisceau lumineux dans l'intervalle ménagé entre les extrémités en regard de deux fibres optiques, intervalle dans lequel l'alcoomètre, flottant dans le distillat, se déplace verticalement; malheureusement, un tel système à fibres optiques n'est pas fiable en raison de salissures ou de la présence d'insectes qui perturbent son fonctionnement avec, pour conséquence, le détournement d'un distillat de la cuve dans laquelle il aurait dû être envoyé. La présente invention a pour objet un dispositif de dérivation automatique de distillats qui simplifie l'opération de distillation et dont le fonctionnement est indépendant de l'environnement (salissures, insectes) et donc d'une grande fiabilité. Ainsi, selon l'invention, un dispositif de dérivation automatique de distillats, destiné au pilotage d'une installation de distillation utilisable pour plusieurs étapes successives de distillation, ladite installation comportant une cuve de distillation contenant le liquide à distiller qui est chauffé par des moyens de chauffage, un condenseur, un bac à distillats comprenant un récipient à niveau constant recueillant le distillat à la sortie du condenseur et alimentant un réseau de distribution constitué de canalisations associées à des électrovannes, chaque canalisation conduisant le distillat à une cuve de recueil, ledit dispositif de dérivation automatique comportant au moins un alcoomètre placé dans le bac à distillats et associé à au moins un premier capteur pour piloter le positionnement d'au moins une électrovanne, est caractérisé par le fait que ledit premier capteur est du type inductif, l'alcoomètre étant muni d'une pastille métallique. Avantageusement, il comporte deux alcoomètres munis chacun d'une pastille métallique, chacun des alcoomètres étant associé à un premier capteur pour piloter le positionnement d'au moins une électrovanne ; l'un des alcoomètres est associé à un deuxième capteur inductif pour piloter les moyens de chauffage ; l'alcoomètre se déplace dans un guide vertical tubulaire porté par le récipient. De préférence, le guide est coiffé d'un chapeau de forme tronconique dont au moins la paroi latérale intérieure est conique et dont le fond est percé d'une ouverture dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la tige d'extrémité de l'alcoomètre. Avantageusement, le dispositif de dérivation comprend une sonde de température mesurant la température du distillat présent dans le récipient et servant à piloter une circulation d'eau froide dans le condenseur. Avantageusement, le dispositif de dérivation comprend un capteur de niveau associé à une cuve d'étêtage ; le dispositif de dérivation comporte un tableau de surveillance et de commande de l'installation ; le tableau comprend, outre un interrupteur général, une visualisation de l'état du circuit de refroidissement, de la température préprogrammée du distillat à l'arrivée dans le récipient, de l'état des électrovannes ainsi qu'une commande manuelle des électrovannes et une commande manuelle du chauffage. Avantageusement, la pastille métallique est un capuchon en papier d'aluminium, coiffant l'extrémité de la tige de l'alcoomètre, de sorte qu'elle n'alourdit pas l'alcoomètre. Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif de dérivation est destiné au pilotage d'une installation de distillation pour la fabrication du cognac. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés. Sur ces dessins: - la figure 1 représente schématiquement partiellement une installation de distillation selon l'invention; - les figures 2 et 3 représentent schématiquement les différentes positions d'organes de la figure 1 au cours de la distillation divin; - la figure 4 est une vue partielle en coupe montrant un chapeau de guidage d'un alcoomètre; - la figure 5 est une vue partielle montrant la position relative de la tige d'un alcoomètre et du capteur associé; - la figure 6 montre un tableau de surveillance et de commandes de l'installation; - les figures 7 à 10 représentent schématiquement les différentes positions d'organes de l'installation au cours de la distillation du brouilly. Sur la figure 1, tous les éléments représentés ne sont pas à la même échelle pour faciliter la lecture du dessin. L'installation comprend essentiellement une cuve de distillation C contenant le liquide à distiller qui est chauffé par des moyens de chauffage 14, par exemple électriquement; les vapeurs qui en résultent sont dirigées par une canalisation 4 vers un condenseur 5 le condensat est acheminé vers l'entrée 2 d'un bac à distillats référencé 1 ; le bac à distillats 1 comprend une partie inférieure constituée par un récipient tubulaire 1A alimenté radialement au niveau de sa base par l'entrée 2 et une partie supérieure 1B constituant un manchon de section un peu plus grande que la section du récipient 1A, le manchon 1B étant raccordé au récipient tubulaire 1A par un fond 1C perpendiculaire à leur axe commun ; les parois latérales du récipient lA traversent le fond 1C du manchon 1B et s'arrêtent au dessus du niveau de ce fond de façon à constituer un trop-plein, le récipient 1A étant dès lors un récipient à niveau constant par débordement; la sortie 3 du bac à distillats 1 est disposée radialement au niveau du fond lC du manchon 1B. La sortie 3 est reliée par une tubulure 6 à un réseau de distribution des distillats ; ce réseau comprend des canalisations 7, 8, 9 et il ; les canalisations 7, 8 et 9 sont associées à des électrovannes 17, 18 et 19 respectivement ; les sorties 7A, 8A et 9A des électrovannes 17, 18 et 19 dirigent, en fonction de la position "ouverte" ou "fermée" de chacune des électrovannes, le distillat vers la cuve de recueil appropriée. Le piquage 10 de la canalisation 11 sur la tubulure 6 est situé entre les piquages, sur cette même tubulure 6, des canalisations 7 et 8 ; la dérivation 11 comprend, depuis le piquage 10, une première portion qui s'étend verticalement au dessus de la tubulure 6. Dans le récipient 1A à niveau constant, deux guides tubulaires 12 et 13 reçoivent chacun un alcoomètre 22, 23 respectivement, qui "flotte" dans le distillat contenu dans le récipient 1A à une hauteur représentative du degré d'alcool du distillat, le récipient 1A étant à niveau constant. De façon connue, chaque alcoomètre est constitué d'une ampoule formant flotteur dont la base est raccordée à un lest et dont le sommet est surmonté d'une tige graduée, le niveau d'affleurement du liquide sur la tige permettant de lire sur la graduation le degré alcoolique du liquide. L'extrémité supérieure de la tige de chacun des alcoomètres 22, 23 porte une pastille de métal, respectivement 32, 33, qui peut être par exemple un capuchon en papier d'aluminium; la réalisation de la pastille sous forme d'un capuchon en papier d'aluminium évite d'alourdir l'alcoomètre et donc de dérégler l'alcoomètre par rapport à ses graduations d'origine ; les alcoomètres 22 et 23 sont associés à des capteurs inductifs 42, 43A et 43B, disposés de sorte que leur position en hauteur par rapport au bord supérieur des parois du récipient 1A définissant le trop-plein soit bien définie ; les guides 12 et 13 assurent le guidage des flotteurs des alcoomètres 22, 23 en sorte que la tige supérieure des alcoomètres est amenée à se déplacer à la verticale des capteurs inductifs ; pour parfaire ce guidage, il est possible, comme cela est montré sur la figure 4 à propos de l'alcoomètre 22, d'associer à chaque guide, le guide 12 sur la figure 4 considérée, un chapeau 15 de forme tronconique dont les parois latérales 16 et 21 sont coniques et dont le fond est percé d'une ouverture 20 ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige de l'alcoomètre 22 ; cette disposition assure le positionnement relatif correct de la pastille 32 par rapport au capteur 42, tel que montré à la figure 5. Le capteur 32 est associé à l'alcoomètre 22 et les capteurs 43A, 43B sont associés à l'alcoomètre 23 ; le passage de la pastille 32 au droit du capteur 42, et de la pastille 33 au droit du capteur 43A, change l'état "ouvert" ou "fermé" des électrovannes 17, 18, auxquelles les capteurs sont associés : le capteur 42 est associé à l'électrovanne 17, le capteur 43A à l'électrovanne 18 ; le capteur 43B est lui associé à la commande du chauffage 14. On va maintenant décrire le fonctionnement d'une teIle installation utilisée , par exemple, pour la fabrication du cognac. Sur les figures 1 à 3 et 7 à 10, qui représentent schématiquement différentes étapes de cette fabrication, les carrés symbolisant chacune des électrovannes 17, 18, 19 sont représentés avec leurs diagonales lorsque l'électrovanne est fermée et sans leurs diagonales lorsque l'électrovanne est ouverte ; en outre, Iorsqu'un distillat rejoint sa cuve de recueil appropriée par l'une des sorties 7A, 8A, 9A ou par la canalisation Il celle-ci est représentée par une flèche dirigée vers le bas. Il est à noter que l'installation n'étant pas sous pression, l'écoulement des distillats dans les diverses canalisations s'effectue par gravité. Dès lors, compte tenu de la disposition particulière de la canalisation 11, il n'est pas nécessaire de prévoir d'électrovanne sur cette canalisation; elle ne dérivera un distillat que lorsque les trois autres électrovannes seront fermées et ne débitera pas dès l'instant qu'une seule des électrovannes est ouverte. Pour cette application à la fabrication du cognac, I'alcoomètre 22 est réglé pour fonctionner dans une plage de 60 à 70 degrés d'alcool, tandis que l'alcoomètre 23 est réglé pour fonctionner dans une plage de 0 à 35 degrés d'alcool. Les capteurs utilisés, qui ont donné de bons résultats, sont des capteurs inductifs de la société TELEMECANIQUE, de référence SX4 P12 PA 340 ; ces capteurs sont excités par les capuchons en aluminium 32, 33 dès que ceux-ci en sont distants d'environ 4 millimètres; ils sont associés à des relais RHN 412B de la même société pour le pilotage des électrovannes. Dans une première étape, les électrovannes 17 et 19 sont fermées et l'électrovanne 18 est ouverte ; le vin est placé dans la cuve de distillation C qui est chauffée ; la condensation des vapeurs donne un brouilly qui remplit le récipient 1A puis s'écoule dans la tubulure 6 et rejoint une cuve de brouilly via la canalisation 8, l'électrovanne 18 et le conduit 8A; l'alcoomètre 22 est tout en haut, et l'alcoomètre 23 tout en bas ; ce fonctionnement est illustré par la figure 1. Tandis que l'opération se poursuit, le degré d'alcool du distillat diminue progressivement; lorsque ce degré atteint la valeur de 5, le capuchon 33 de l'alcoomètre 23 aborde le capteur 43A qui bascule l'électrovanne 18, qui dès lors est fermée, le distillat rejoignant, via la dérivation 11, la cuve de recueil de queues de distillation : ceci est illustré par la figure 2. Lorsque le degré d'alcool du distillat dans le récipient 1A atteint la valeur zéro, le capuchon 33 de l'alcoomètre 23 aborde le capteur 43B qui coupe le chauffage 14 de la cuve C et la distillation est stoppée; ceci correspond au schéma de la figure 3 ; le marc restant au fond de la cuve C est éliminé et la cuve lavée. Dans une deuxième étape, au départ les électrovannes sont dans la position montrée à la figure 7 : les électrovannes 17 et 19 sont ouvertes et l'électrovanne 18 est fermée; le brouilly, obtenu par l'étape précédente, est placé dans la cuve de distillation C qui est chauffée ; la condensation des vapeurs donne un distillat qui remplit le récipient 1A puis s'écoule dans la tubulure 6 et rejoint une cuve 44 dite d'étêtage via la canalisation 9, l'électrovanne 19 et le conduit 9A. Les deux alcoomètres 22 et 23 sont en position basse. Il est rappelé que cette première phase dite étêtage a pour but d'éliminer la première fraction 48 riche en éthers ; on sait par expérience que l'étêtage est terminé lorsqu'une certaine quantité de distillat a été atteinte ; dès lors, la cuve d'étêtage 44 a un volume prédéterminé et est associée à un détecteur de niveau 45 lui-même associé à un circuit de pilotage de l'électrovanne 19 de sorte que, lorsque le niveau désiré est atteint, l'électrovanne 19 bascule en position "fermé" et le distillat qui suit rejoint, via la canalisation 7, l'électrovanne 17 et le conduit 7A la cuve de recueil de "bonne-chauffe" ou cognac dont le degré d'alcool est, comme on le sait, compris entre 75 et 80 degrés. L'opération d'étêtage qui vient d'être décrite à propos de cette deuxième étape peut être bien entendu réalisée également en tête de la première étape décrite ci-dessus. Tandis que la distillation se poursuit, le degré d'alcool du distillat présent dans le récipient 1A diminue ; lorsqu'il atteint 70 degrés alcooliques, l'alcoomètre 22 amorce son ascension et, pour un degré de 60, son capuchon 32 atteint le niveau du capteur 42 qui bascule les électrovannes 17 et 18, l'électrovanne 17 passant en position "fermé" et l'électrovanne 18 en position "ouvert", de sorte que le distillat est orienté vers une cuve de brouilly via la canalisation 8, l'électrovanne 18 et le conduit 8A: ceci est montré à la figure 9. Le degré du distillat continuant à diminuer, lorsqu'il atteint la valeur 35 degrés, l'alcoomètre 23 excite le capteur 43A qui bascule l'électrovanne 18 en position "fermé" : le distillat est alors orienté via la canalisation 11 vers une cuve de recueil de queues de brouilly. Il est souhaitable que le distillat présent dans le récipient 1A soit à une température donnée ; cette température est mesurée par une sonde de température 82 qui pilote une circulation d'eau froide dans le condenseur 5 : lorsque la température du distillat est trop élevée, la circulation d'eau froide est assurée ; lorsque cette température est trop basse, la circulation d'eau froide est stoppée, la température remontant naturellement. Le fonctionnement de l'installation de distillation est surveillé depuis un tableau 24, montré à la figure 6, qui comporte également certaines commandes manuelles. La mise sous tension de l'installation est commandée par un interrupteur général 80 associé à un voyant lumineux 81 de répétition. Un voyant 34 visualise l'état du circuit de refroidissement du condenseur : il est allumé lorsque l'eau froide circule dans le condenseur. Une baie 35 concerne la température du distillat contenu dans Ie récipient 1A et comporte un affichage 36 de cette température préprogrammée par une commande 37. Les autres commandes du tableau 24 permettent d'initialiser l'étape choisie en sorte qu'en début d'étape les électrovannes, notamment, soient dans la position adéquate. Ainsi, un interrupteur 59 à deux positions permet d'imposer le positionnement initial de l'électrovanne 19 ; de même, les interrupteurs 57, 58 permettent de commander respectivement les électrovannes 17 et 18 les interrupteurs 57 et 58 sont associés à des voyants répétiteurs, respectivement 67 et 68, par exemple de couleur verte correspondant à l'ouverture des électrovannes et 77, 78, de couleur rouge, correspondant à leur fermeture. Un interrupteur 53 concerne le chauffage 14 de la cuve de distillation C : il est également associé à des voyants de répétition vert 63 (chauffage coupé) et rouge 73 (chauffage en cours), et peut être court-circuité par le capteur 43B comme on l'a vu dans la phase de distillation illustrée par la figure 3. Comme on le voit, le dispositif de dérivation automatique de distillats suivant l'invention simplifie l'opération de distillation qui se trouve en outre conduite avec une grande fiabilité. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de dérivation automatique de distillats, destiné au pilotage d'une installation de distillation utilisable pour plusieurs étapes successives de distillation, ladite installation comportant une cuve de distillation (C) contenant le liquide à distiller qui est chauffé par des moyens de chauffage (14), un condenseur (5), un bac à distillats (I) comprenant un récipient (1A) à niveau constant recueillant le distillat à la sortie du condenseur (5) et alimentant un réseau de distribution constitué de canalisations (7, 8, 9, 11) associées à des électrovannes (17, 18, 19), chaque canalisation conduisant le distillat à une cuve de recueil, ledit dispositif de dérivation automatique comportant au moins un alcoomètre (22, 23) placé dans le bac à distillats (1) et associé à au moins un premier capteur (42, 43A) pour piloter le positionnement d'au moins une électrovanne (17, 18, 19), caractérisé par le fait que ledit premier capteur (42, 43A) est du type inductif, l'alcoomètre (22, 23) étant muni d'une pastille (32, 33) métallique. 2 - Dispositif de dérivation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux alcoomètres (22, 23) munis chacun d'une pastille (32, 33) métallique, chacun des alcoomètres étant associé à un premier capteur (42, 43A) pour piloter le positionnement d'au moins une électrovanne (17, 18, 19). 3 - Dispositif de dérivation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'un des alcoomètres (23) est associé à un deuxième capteur inductif (43B) pour piloter les moyens de chauffage (14). 4 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'alcoomètre (22, 23) se déplace dans un guide vertical tubulaire (12, 13) porté par le récipient (1A). 5 - Dispositif de dérivation selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le guide (12, 13) est coiffé d'un chapeau (15) de forme tronconique dont au moins la paroi latérale intérieure (16) est conique et dont le fond est percé d'une ouverture (20) dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la tige d'extrémité de l'alcoomètre (22, 23). 6 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une sonde de température (82) mesurant la température du distillat présent dans le récipient (1A) et servant à piloter une circulation d'eau froide dans le condenseur (5). 7 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur de niveau (45) associé à une cuve (44) d'étêtage. 8 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte un tableau (24) de surveillance et de commande de l'installation. 9 - Dispositif de dérivation selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le tableau (24) comprend, outre un interrupteur général (80), une visualisation de l'état du circuit de refroidissement (34), de la température préprogrammée (36) du distillat à l'arrivée dans le récipient (1A), de l'état des électrovannes (67, 68, 77, 78) ainsi qu'une commande manuelle (57, 58, 59) des électrovannes (17, 18, 19) et une commande manuelle (53) du chauffage (14). 10 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la pastille (32, 33) métallique est un capuchon en papier d'aluminium, coiffant l'extrémité de la tige de l'alcoomètre (22, 23), de sorte qu'elle n'alourdit pas l'alcoomètre (22, 23). 11 - Dispositif de dérivation selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il est destiné au pilotage d'une installation de distillation pour la fabrication du cognac.