Brevet FR2734455A1 — publié le 19961129

PROCEDE ET DISPOSITIF D'EGRENAGE DE PRODUITS GRANULAIRES EN GRAPPES, NOTAMMENT DE POIVRE La présente invention concerne un procédé d'égrenage de produits granulaires en grappes. A titre d'exemple non limitatif on peut citer le poivre, 1' invention ayant été conçue pour cette application. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Les poivriers sont des arbustes cultivés dans de nombreux états du monde - Malaisie, Chine, Brésil par exemple - qui produisent du poivre sous forme de grappes, lesquelles sont généralement cueillies à la main. Ces grappes sont ensuite égrenées en vue de leur commercialisation, après traitement: séchage, lyophilisation, saumurage ou surgélation, notamment. Les grains de poivre ont une forme générale sphérique, d'un diamètre de l'ordre de 5 à 6mm. L'opération d'égrenage se fait directement sur les lieux de production. Dans certains pays elle est faite manuellement, ce qui est fastidieux et pénible pour le personnel. Il existe par ailleurs des dispositifs d'égrenage mécanique, du genre broyeur. En général ces dispositifs comportent un tambour rotatif dont la périphérie est munie d'aspérités, associé à une grille de tamisage en forme d'arc de cylindre disposée à proximité du tambour. Les grappes sont projetées entre le tambour rotatif et la grille fixe, et se trouvent éclatées en cette zone. A ce stade une partie des grains traversent la grille en se séparant les uns des autres. Ce type de dispositif possède une efficacité limitée et la séparation obtenue est souvent incomplète, si bien que l'opération doit être poursuivie et finie manuellement. De plus, et surtout, il se pose un problème d'éclatement et de meurtrissure des grains, dont un pourcentage important doit être classé en qualité inférieure après triage on remarquera en particulier que les grains abîmés ne peuvent pas être surgelés. L'invention a pour objectif de résoudre ces problèmes en proposant une technique d'égrenage, à savoir un procédé et un dispositif d'égrenage, qui permettent de réaliser à l'aide de moyens simples un égrenage très efficace, pratiquement sans agression des grains, et donc avec un taux de rebut faible. En outre, la technique objet de l'invention peut également s'appliquer à des grappes surgelées, ce qui n'était pas possible avec les techniques antérieures. Ces résultats sont atteints, dans le procédé selon l'invention, grâce au fait qu'on applique les grappes contre une surface mobile présentant une multitude de rainures juxtaposées dont la section transversale, perpendiculaire à la direction de déplacement de la surface, a sensiblement la forme d'un "U" et dont la largeur est voisine du diamètre des grains (légèrement plus grande que ce diamètre). Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, cette surface mobile est plane et animée d'un mouvement vibratoire. Selon un autre mode de mise en oeuvre possible, la surface mobile est cylindrique, et est animée d'un mouvement rotatif. Selon une variante du procédé, on mélange aux grappes à traiter des billes dont le diamètre est identique ou voisin de celui des grains, on récupère ces billes en fin d'opération en les séparant des produits, et on les recycle ensuite dans le processus en les incorporant aux nouvelles grappes à traiter. Selon un premier mode de réalisation du dispositif d'égrenage, celui-ci comprend: - une plaque approximativement horizontale (ou légèrement inclinée), dont la face supérieure est pourvue d'une pluralité de rainures parallèles, de forme sensiblement semi-cylindrique et dont la largeur est voisine du diamètre des grains; - un vibreur apte à faire vibrer la plaque selon une direction ayant une composante horizontale, parallèle auxdites rainures; - un moyen d'alimentation, tel qu'une trémie, apte à déverser les grappes à égrener sur la partie amont de la plaque vibrante; - un tapis sans fin mobile disposé au-dessus de la plaque et incliné de telle sorte que son brin inférieur converge d'amont vers l'aval de manière à former avec la surface un interstice de passage de faible hauteur, légèrement supérieur au diamètre des grains;; - un crible disposé en aval de la plaque vibrante, apte à séparer les grains égrenés du reste des grappes. Selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses non limitatives: - la plaque a un mouvement vibratoire de direction oblique, orientée vers le haut et vers l'aval; - le tapis sans fin a une face externe rugueuse; - le brin inférieur du tapis se déplace dans le même sens que le sens d'avancement des grappes sur la plaque vibrante; - le crible consiste en une plaque perforée horizontale prolongeant la plaque vibrante et solidaire de celle-ci. Dans un second mode de réalisation du dispositif, celui-ci comprend: - une paire de rouleaux rotatifs juxtaposés d'axes parallèles horizontaux et sensiblement coplanaires, ces rouleaux ayant une forme générale cylindrique dont les génératrices en regard délimitent un passage de faible largeur, légèrement supérieur au diamètre des grains, la surface de l'un au moins des rouleaux présentant une pluralité de gorges circonférentielles de section en "U" dont la largeur est voisine du diamètre des grains; - des moyens d'entraînement des deux rouleaux en sens inverse, sensiblement à la même vitesse circonférentielle, de telle sorte que les surfaces en regard des rouleaux se déplacent de haut en bas; - un moyen d'alimentation, tel qu'une trémie, apte à déverser les grappes à égrener à l'aplomb du passage entre les deux rouleaux;; - un crible disposé en-dessous de ce passage, apte à séparer les grains égrenés du reste des grappes. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles, non limitatives: - les deux rouleaux ont le même diamètre; - les deux rouleaux possèdent des gorges de forme et de disposition identiques qui sont positionnées deux à deux en vis-à-vis. Enfin, l'installation étagée d'égrenage, qui fait également l'objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'elle est composée de plusieurs dispositifs tels que décrits ci-dessus qui travaillent à la suite l'une de l'autre, les grappes non égrenées, ou imparfaitement égrenées, par un dispositif étant transférées au dispositif suivant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en présentent des modes de réalisation préférés. - la figure 1 représente de manière schématique, vue de face et partielle ment coupée par un plan longitudinal vertical, une installation étagée d'égrenage, cette installation étant composée de deux dispositifs d'égrenage faisant l'objet d'un premier mode de réalisation; - la figure 2 est une vue partielle, en coupe, d'une partie du dispositif de la figure 1, le plan de coupe - vertical et transversal - étant repéré II-II sur la figure 1; - la figure 3 est une vue de face schématique d'une installation étagée équipée de deux dispositifs d'égrenage qui font l'objet d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est une vue de dessus partielle d'une paire de rouleaux équipant l'installation de la figure 3. En référence à la figure 1, on remarquera que l'installation qui y est représentée comprend deux dispositifs similaires superposés, et travaillant à la suite l'un de l'autre, en sens inverse. Pour ces deux dispositifs on a utilisé pour désigner des éléments identiques ou similaires les mêmes références, en affectant celles du dispositif inférieur de l'indice "prime". Le dispositif supérieur comprend un châssis sensiblement horizontal 2 qui supporte une plaque 31, également horizontale, dont une zone d'extrémité - à gauche de la figure - est surplombée par une trémie 1. L'autre extrémité de la plaque 31 se prolonge par une grille perforée, ou crible 5. Les ouvertures du crible ont des dimensions suffisantes pour autoriser le passage des grains. Le crible 5 surplombe un réceptacle 51 et son extrémité libre présente - audelà du réceptacle 51 - un rebord oblique 50, dirigé vers le bas. Le châssis 2 est supporté par des coussins élastiques 20, 21 et est solidaire d'un vibreur 22, de type connu, apte à générer un mouvement vibratoire symbolisé par la double flèche V. Comme on le voit plus clairement à la figure 2, la face supérieure 3 de la plaque 31 est rainurée ; elle présente une série de canaux (gouttières) semi-cylindriques 30, de section en forme générale de "U", qui s'étendent parallèlement les uns aux autres, suivant la direction longitudinale. La plaque rainurée 31 est de préférence en matériau synthétique, par exemple en P.T.F.E. (Polytétrafluoréthylène). La largeur de ces rainures 30 est légèrement supérieure au diamètre moyen des grains, dont certains sont représentés et référencés G à la figure 2. Si on a affaire à du poivre, la largeur sera donc, de préférence, de l'ordre de 6 à 8mm. Des cloisons latérales verticales 32 solidaires de la plaque 31 empêchent l'échappement intempestif du produit vers l'extérieur de la plaque. Les zones de matière séparant les rainures ont une largeur très limitée. Au-dessus de la surface 3 est installé un tapis sans fin 4, qui passe sur une paire de rouleaux 42, dont l'un au moins est moteur. Le tapis est une bande de matériau souple et flexible de faible épaisseur, par exemple en matériau plastique. Les organes de réglage appropriés, référencés 43 - par exemple des systèmes vis/écrou - sont prévus qui permettent de régler le positionnement en hauteur de chacun des deux rouleaux de renvoi 42. Les brins inférieur et supérieur du tapis sans fin 4 sont référencés respectivement 40 et 41. Le positionnement des rouleaux 42 est tel que ce tapis est incliné vers le bas et vers l'aval (vers la droite de la figure 1) d'un angle aigu Q. A titre indicatif cet angle est compris entre 10 et 200. Le rouleau aval vient affleurer la surface 3, à une faible distance, référencée i. Le sens de rotation du tapis 4 est tel que son brin inférieur 40 se déplace vers le haut et vers l'aval du dispositif, comme symbolisé par la flèche F. il est entraîné par un motoréducteur électrique non représenté, à une vitesse continue et uniforme qui, à titre indicatif, est de l'ordre de 0,1 à 0,5m/s. De préférence, cette vitesse est réglable. Le vibreur 22 génère des mouvements ayant une amplitude de 2 à 8mm et une fréquence de l'ordre de 15 à 35 Hz. La direction des vibrations comprend une composante principale longitudinale horizontale, et une composante dirigée vers le haut, la résultante ayant donc une direction oblique (vers l'aval) comme le montre la double flèche V. Cette direction du mouvement vibratoire a pour effet de déplacer progressivement les produits d'amont vers l'aval, c'est-à-dire de la gauche vers la droite de la figure 1. La hauteur d'intervalle i entre la surface 3 et le tapis 4 est choisie de telle manière que des grappes ou des amas de produits ne puissent pas y passer. La face externe du tapis présente une rugosité, référencée 44 à la figure 2. Elle peut consister en des stries croisées, des picots ou autres reliefs, des nervures transversales, par exemple. Sa fonction est de favoriser l'accrochage du produit et, par conséquent, de réduire les glissements. Le dispositif d'égrenage inférieur (dont les références sont affectées de l'indice "prime") est analogue au dispositif qui vient d'être décrit. Toutefois, de préférence, la hauteur de passage j entre le tapis 4' et la surface 3' est légèrement plus faible que le jeu i défini plus haut. Ce dispositif est inversé par rapport au dispositif supérieur, son extrémité amont étant située à la droite de la figure. Le rebord 50 surplombe la zone amont de la surface 3'. Le crible 5', situé du côté aval, présente un rebord similaire 50' qui surplombe un réceptacle 52 destiné à recueillir les déchets (tiges de grappes, et grains non séparés). Cette installation fonctionne comme expliqué ci-après. Les vibreurs 22, 22' et les tapis 4, 4' étant mis en marche, les grappes de poivre - frais ou surgelé - sont déversées de la trémie 1, à travers une trappe appropriée (non représentée) sur la zone amont de la plaque 31 (flèche Ao). Elles sont acheminées régulièrement, à la queue leu leu, vers l'aval, sous l'effet de la vibration V (flèche Au ). Lorsqu'elles rencontrent le brin de tapis descendant 40, elles sont déplacées de manière forcée par suite des déplacements conjugués, et dans le même sens, de la surface 3 et du tapis. Ce mouvement s'accompagne d'une diminution de l'espace de passage disponible au-dessus du tapis, due à la convergence (d'angle a) de la surface 3 et du brin 40. Ainsi, le produit se trouve appliqué contre la surface 3, ce qui a pour effet de chasser les différents grains de poivre G vers les rainures réceptrices 30 et de les y insérer individuellement, en les séparant les uns des autres, et en les séparant des tiges formant le squelette de la grappe. Les grains ne sont ni déformés, ni meurtris. Une fois cette séparation effectuée, les différents éléments constitutifs des grappes ont une hauteur suffisamment faible pour passer dans l'interstice de hauteur minimale i qui, au niveau du rouleau aval 42, sépare le tapis de la surface rainurée 3. Ils passent donc de l'autre côté de cet intervalle (flèche A2), les grains séparés se trouvant contenus et guidés dans les rainures 30. L'avance du produit se poursuivant, il arrive sur le crible 5. Les grains de poivre individuels traversent alors ce dernier (flèche A4) et sont recueillis dans le réceptacle 51, tandis que les autres parties de grappe (squelettes et grains encore agglomérés) continuent leur trajet (flèche A3). Arrivés à l'extrémité du crible, ils sont guidés par le rebord 50 et tombent sur la surface 3' du second dispositif d'égrenage. Une opération similaire se déroule dans celui-ci (flèches A6 et A7). Les grains résiduels sont détachés et recueillis dans le réceptacle 51' (flèche As). Les "squelettes" des grappes et les impuretés éventuelles sont réceptionnés dans le réceptacle à déchets 52 (flèches A8 et Alo). Il va de soi que des convoyeurs appropriés pourraient être substitués aux réceptacles 51 et 51', afin de transférer les grains résultant des deux étapes d'égrenage successives à un poste de réception commun. De même, en bout d'installation, les déchets pourraient être évacués par un convoyeur. L'installation des figures 3 et 4 est composée de deux dispositifs d'égrenage similaires entre eux, mais différents de ceux qui viennent d'être décrits. Comme précédemment, les références du dispositif inférieur ont été affectés de l'indice "prime". A la figure 3 on a désigné par la référence 60 le bâti de l'installation, et par la référence 6 la trémie d'alimentation. Juste au-dessous de cette dernière se trouvent une paire de rouleaux rotatifs juxtaposés 71a, 71b, d'axes horizontaux parallèles XA et, respectivement, XH. Ils ont le même diamètre. A titre indicatif, celui-ci est de l'ordre de 150mm. Les rouleaux ont une longueur de 500mm par exemple. Chaque rouleau 71a, 71b possède une surface généralement cylindrique, creusée d'une série de gorges annulaires juxtaposées 70a, 70b, de section en similaires aux rainures 30 du premier mode de réalisation (voir figure 4). Chaque gorge 70a se trouve en regard d'une gorge 70b. L'espacement minimal k entre les deux rouleaux - qui se situe au niveau du plan horizontal contenant les axes XA, XB - est trop faible pour autoriser le libre passage des grappes. Il est un peu plus grand que le diamètre des grains. Cet interstice de largeur minimale se trouve juste à l'aplomb (en-dessous) de l'orifice de sortie de la trémie 6. De préférence l'un au moins des rouleaux est ajustable transversalement, afin de permettre le réglage du jeu k, pour l'adapter au diamètre des grains. Sous les rouleaux 71a, 71b, est disposée une grille (crible) 8 - fixe ou vibrante - dont les ouvertures autorisent le passage des grains de poivre, mais interdisent celui du reste des grappes. Le crible 8 est incliné pour permettre la progression des produits par gravité. Son extrémité aval surplombe une plaque de guidage inclinée en sens inverse 81. Sous le crible 8 est placée une plaque 80 récupératrice des grains, également inclinée, et débouchant dans un réceptacle 9. Dans l'exemple illustré, le crible 8 et la plaque 80 vibrent en bloc, dans un plan transversal horizontal (flèche W). La plaque de guidage 81 débouche au-dessus des rouleaux 71'a, 71'b qui équipent le dispositif d'égrenage inférieur. Le crible 8' de ce dernier débouche au-dessus d'un réceptacle 90 de réception des déchets. De préférence le jeu séparant les deux rouleaux inférieurs 71'a, 71'b est légèrement plus faible que le jeu k des rouleaux supérieurs 71a, 71b. Des moyens d'entraînement appropriés (non représentés) sont prévus, qui permettent d'entraîner chacun des rouleaux en rotation, comme symbolisé par les flèches RA, RB et R A. R B Les deux rouleaux d'une même paire sont entraînés en continu, en sens inverse et à la même vitesse, de telle sorte que leurs surfaces en regard (au niveau de l'interstice de passage) se déplacent du haut vers le bas. A titre indicatif, leur vitesse de rotation est de l'ordre de 0,5 à 2 tours/seconde. Cette installation fonctionne comme suit. Les grappes de poivre descendent dans la trémie et s'en échappent (flèche Bo) pour tomber entre les rouleaux rotatifs 71a, 71b. Chassés à l'intérieur des rainures 70a, 70b, une grande partie des grains se détache du reste des grappes. L'ensemble des produits est déversé sur le crible 8 (flèche B1). Les grains ne sont pas écrasés, ni agressés en surface. Les grains individuels traversent le crible (flèche B3) et, guidés par la plaque 80, sont transférées dans le réceptacle 9. Les parties de grappes non égrenées poursuivent leur trajet (flèches B2 et B4) pour être soumises à une nouvelle opération dans le dispositif inférieur. Ce dernier parfait et termine le travail (flèche B5). Les grains individuels traversent le crible 8' (flèche B7) et sont recueillis dans le réceptacle 90. Les déchets (flèches B6 et B8) sont recueillis dans le réceptacle 90. Les deux installations représentées sont à deux étages. Il va de soi que pour certaines applications, on pourrait faire usage d'un dispositif d'égrenage unique. Pour d'autres, au contraire, on pourrait en utiliser plus de deux. Enfin, dans une même installation on pourrait associer un ou plusieurs dispositifs à châssis vibrant (premier mode de réalisation) avec un ou plusieurs dispositifs à rouleaux rotatifs (second mode de réalisation). Pour améliorer encore l'efficacité de l'égrenage, il serait possible d'incorporer aux grappes à traiter une multitude de billes métalliques, en matériau ferromagnétique, favorisant - par effet de coin - la séparation des grains en cours de traitement. Au moyen d'un champ magnétique approprié, par exemple en mettant en oeuvre un convoyeur à tapis aimanté, il serait possible de séparer après l'égrenage ces billes des grains de poivre (non magnétiques), pour les recycler ensuite dans le processus. Dans une variante, les billes sont des billes en matière plastique dure, dont la densité est inférieure à celle du produit. Leur séparation des grains de produit peut se faire alors par flottaison, après égrenage, par exemple au cours du lavage des grains égrenés. Les billes en plastique sont ensuite recyclées dans le dispositif. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, la plaque vibrante 31 est horizontale. Elle pourrait être légèrement inclinée (vers le bas et vers l'aval) pour favoriser l'avance du produit. L'angle de cette inclinaison est avantageusement réglable. On pourrait associer à une même plaque vibrante 31 deux tapis sans fin successifs similaires au tapis 4, la hauteur de passage i du second étant plus faible que celle du premier. Une zone de la plaque, située entre les deux tapis, pourrait alors consister en un crible permettant d'évacuer les grains ayant été égrenés au passage du premier tapis. Bien que l'invention ait été décrite pour le traitement du poivre, elle s'applique au traitement de divers produits granulaires réunis en grappes ou en amas. A titre d'exemple d'une autre application on peut citer l'égrenage de raisins en grappes surgelés. REVENDICATIONS 1. Procédé d'égrenage de produits granulaires en grappes, notamment de poivre, selon lequel on applique les grappes contre une surface mobile (3, 7) présentant une multitude de rainures juxtaposées (30, 70) dont la section transversale, perpendiculaire à la direction de déplacement de la surface (3, 7), a sensiblement la forme d'un "U" et dont la largeur est voisine du diamètre des grains (G). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite surface mobile (3) est plane et animée d'un mouvement vibratoire (V). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite surface mobile (7) est cylindrique, et animée d'un mouvement rotatif (R). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on mélange aux grappes à traiter des billes, dont le diamètre est voisin de celui des grains, que l'on récupère en fin d'opération en les séparant des produits, et qu'on recycle ensuite dans le processus. 5 . Dispositif d'égrenage, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une plaque (31) approximativement horizontale, dont la face supérieure est pourvue d'une pluralité de rainures parallèles, de forme sensiblement semi-cylindrique et dont la largeur est voisine du diamètre des grains - un vibreur (22) apte à faire vibrer la plaque (31) selon une direction ayant une composante horizontale, parallèle auxdites rainures; - un moyen d'alimentation, tel qu'une trémie (1) apte à déverser les grappes à égrener sur la partie amont de la plaque vibrante (31);; - un tapis sans fin mobile (4) disposé au-dessus de la plaque (31) et incliné de telle sorte que son brin inférieur converge d'amont vers l'aval de manière à former avec la surface (3) un interstice de passage de faible hauteur (j), légèrement supérieur au diamètre des grains; - un crible (5) disposé en aval de la plaque vibrante (31), apte à séparer les grains égrenés du reste des grappes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la plaque a un mouvement vibratoire (V) de direction oblique, orientée vers le haut et vers l'aval. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que ledit tapis sans fin (4) a une face externe rugueuse. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le brin inférieur (40) du tapis se déplace dans le même sens que le sens d'avancement des grappes sur la plaque vibrante (31). 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que le crible (5) consiste en une plaque perforée horizontale prolongeant la plaque vibrante (31) et solidaire de celle-ci. 10. Dispositif d'égrenage pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une paire de rouleaux rotatifs juxtaposés (71a, 71b) d'axes parallèles (XA, XB) horizontaux et sensiblement coplanaires, ces rouleaux ayant une forme générale cylindrique dont les génératrices en regard délimitent un passage de faible largeur (k), légèrement supérieur au diamètre des grains, la surface de l'un au moins des rouleaux (71a, 71b) présentant une pluralité de gorges circonférentielles (70) de section en dont la largeur est voisine du diamètre des grains; - des moyens d'entraînement des deux rouleaux (71a, 71b) en sens inverse, sensiblement à la même vitesse circonférentielle, de telle sorte que les surfaces en regard des rouleaux se déplacent de haut en bas;; - un moyen d'alimentation, tel qu'une trémie (6) apte à déverser les grappes à égrener à l'aplomb du passage entre les deux rouleaux (71a, 71b) - un crible (8) disposé en-dessous de ce passage, apte à séparer les grains égrenés du reste des grappes. 1 1. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les deux rouleaux (71a, 71b) ont le même diamètre. 1 2. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé par le fait que les deux rouleaux (71a, 71b) possèdent des gorges de forme et de disposition identiques (70a, 70b) qui sont positionnées deux à deux en vis-à-vis. 1 3. Installation étagée d'égrenage de produits en grappes, et notamment de poivre, composée de plusieurs dispositifs conformes à l'une des revendications 5 à 12 et travaillant à la suite l'une de l'autre, les grappes non égrenées, ou imparfaitement égrenées, par un dispositif étant transférées au dispositif suivant.