Brevet FR2745521A1 — publié le 19970905

La présente invention concerne un procédé et une installation de régulation pour une ligne d'extrusion-emballage d'un produit extrudé en continu comprenant un extrudeur de pâte à mâcher ou analogue en vue de la production d'un extrudat calibré en permanence à une valeur prédéterminée. Une ligne de production d'une matière extrudable telle que par exemple de la pâte à mâcher débute classiquement par un extrudeur simple ou multisorties alimentant en continu à travers un tunnel ou une armoire de refroidissement une chaine cinématique aval de conformation et d'individualisation de l'extrudat d'où sortent les produits finis sous forme de tablettes, dragées, pastilles ou autres. Les produits obtenus après un éventuel traitement de galetage, dragéification ou autre sont emballés individuellement avant d'être ensachés, prêts à être commercialisés. L'emballeuse est alimentée en continu en papier débité à partir de bobines qui se dévident à une vitesse imposée par la cadence d'emballage de celle-ci, couramment de l'ordre de 1000 à 1500 pièces de confiserie à la minute. A l'approche de la fin d'une bobine, un détecteur ou l'opérateur chargé de surveiller la ligne de production commande le début de la phase de changement de bobine. Ce changement d'une bobine de papier d'emballage vide à une nouvelle bobine pleine doit s'opérer automatiquement et en continu mais à vitesse réduite, couramment de moitié, de l'emballeuse, diminution de vitesse imposée par les opérations de raccordement de fin de bobine à la suivante. Pour éviter les pertes de produit et les risques de bourrage de l'emballeuse pendant le temps nécessaire au changement de bobine, on doit réduire dans les mêmes proportions la vitesse de progression de l'extrudat arrivant à l'entrée de la ou des conditionneuses-emballeuses en service. Un dispositif connu de régulation de la vitesse d'une emballeuse est basé sur la tension mécanique de l'extrudat. Le signal de début de phase de changement de bobine commande en premier lieu le ralentissement de l'extrudat dans le tunnel de refroidissement. Sous l'effet de cette décélération l'extrudat, repris à sa sortie du tunnel et à l'entrée de ltemballeuse par des paires de galets motorisés transversaux entre lesquels il passe, se tend et actionne un détecteur qui délivre un signal électrique proportionnel à la tension mécanique dudit extrudat à une unité de commande de la vitesse des organes moteurs de l'emballeuse. Celle-ci régule la vitesse en commandant alors le ralentissement des galets et de l'emballeuse pour que l'extrudat revienne à une tension permettant le changement de bobine. Inversement, à la fin de la phase de changement de bobine le tunnel, puis l'emballeuse, reviennent à leur vitesse de fonctionnement nominale. Ces modifications de vitesse et donc de tension mécanique de l'extrudat se répercutent sur l'extrudeur situé en amont et provoquent des variations dimensionnelles de l'extrudat à la sortie dudit extrudeur. En effet, pour des ralentissements de vitesse du tunnel de refroidissement et ceux corrélatifs de l'emballeuse propre à ce boudin, l'extrudat tend à s'enfler à la sortie de l'extrudeur, c'est-à-dire que la surface de sa section transversale tend à augmenter, et inversement à diminuer lors d'une accélération qui provoque l'étirement de l'extrudat. Or, il importe notamment pour des raisons de perte de matière, que les variations dimensionnelles du produit découpé prêt à l'emballage individuel soient les plus faibles possible de part et d'autre d'une valeur de référence. En effet, en raison des cadences élevées de production, la moindre variation en excès se traduit en quantités de matière en trop dans chaque emballage qui conduit à une perte significative de matière sur l'ensemble de la production. De plus, les pièces de confiserie doivent conserver un poids nominal rigoureusement constant pour des raisons légales. La longueur, c'est-à-dire l'intervalle de coupe entre deux portions successives restant constante, cette condition n'est vérifiée que si les dimensions de l'extrudat restent rigoureusement constantes. Une solution connue pour remédier à cet inconvénient se rapporte à un dispositif de contrôle du gabarit des pièces individuelles arrivant à l'entrée des emballeuses, commandant l'élimination des pièces ne satisfaisant pas aux critères de dimensions requis. Cette solution a pour mérite de garantir une régularité géométrique et donc de poids des pièces individuelles de confiserie, mais entraîne des pertes nonnégligeables de produit par l'élimination des pièces hors-gabarit. La présente invention a pour but de résoudre ces difficultés et d'autres encore en proposant un procédé et un bloc d'asservissement d'une dimension transversale d'un extrudat de pâte à mâcher ou analogue à la vitesse d'extrusion de l'extrudeur, asservissement permettant de garder à l'extrudat une dimension transversale sensiblement constante quelles que soient les variations de vitesse provenant des unités de la ligne de production situées en aval de l'extrudeur. Par le procédé selon l'invention, il devient possible de contrôler en continu une dimension transversale de l'extrudat à sa sortie de l'extrudeur, et de réguler le régime de production de l'extrudeur en fonction des variations dimensionnelles de l'extrudat détectées, de façon à permettre à l'extrudeur de fournir en permanence un extrudat calibré à la valeur souhaitée quelles que soient les variations de vitesse provenant des unités de la ligne de production situées en aval de l'extrudeur. Une forme d'exécution préférée du bloc d'asservissement se rapporte à une boucle de servomécanisme se refermant sur l'extrudeur et consistant en un détecteur-transmetteur des variations d'une dimension transversale de l'extrudat à la sortie de l'extrudeur à une unité de régulation commandant la vitesse d'extrusion de l'extrudeur. Dans le cas ou l'extrudat s'enfle sous l'effet du ralentissement des organes situés en aval de l'extrudeur, l'unité de régulation commande le ralentissement de celui-ci jusqu'à une vitesse moindre permettant à l'extrudat de retrouver sa section transversale de référence. De même, dans le cas où l'extrudat se tend suite à une accélération des organes aval, l'unité de régulation commande l'augmentation appropriée de vitesse de 1 'extrudeur. La présente invention permet donc avantageusement de limiter au maximum les fluctuations de la section transversale de l'extrudat de part et d'autre d'une valeur de consigne, et par conséquent d'abaisser sensiblement le taux de rebut en produits finis. Elle permet de ce fait une limitation sensible des pertes de matière et donc un gain de productivité, de même qu'elle offre aux consommateurs une garantie sur la régularité géométrique et donc de poids des produits qu'ils achètent. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention sont consignés dans la description qui suit effectuée sur un mode d'exécution préféré et non limitatif, en référence au dessin accompagnant sur lequel la figure 1 est une vue schématique de profil d'une ligne de production de pâte à mâcher . la figure 2 est une vue en plan de la ligne de production de la figure 1 la figure 3 est une vue de principe du bloc d'asservissement en boucle de l'alimentation en pâte d'une sortie d'extrudeur conforme à l'invention ; la figure 4 est une vue schématique d'une forme d'exécution de l'unité de régulation la figure 5 est une vue schématique sous forme de blocs fonctionnels de la ligne de production avec régulation de la vitesse de l'extrudeur la figure 6 est une vue de détail des galets d'entraînement de l'extrudat vers l'entrée de la conditionneuse-emballeuse et du dispositif associé de détection de la tension mécanique de l'extrudat. La présente invention procède de l'idée générale inventive qui, dans une ligne de production d'un produit extrudé en continu, consiste à contrôler la vitesse de l'extrudeur en fonction de la variation de vitesse d'une des unités aval détectée à partir des variations dimensionnelles à la sortie de l'extrudeur du produit extrudé. La présente invention est décrite à titre d'exemple seulement en référence à une ligne de production d'une matière extrudée en continu telle que en particulier de la pâte à mâcher, comportant un extrudeur simple pour une seule pâte à extruder. Il va néanmoins de soi que la présente invention peut également s'appliquer à un extrudeur monoboudin multisorties ou bien encore à un co-extrudeur simple ou multisorties pour au moins deux pâtes, par exemple deux couleurs, à co-extruder selon des formes coaxiales. La ligne de production de pâte à mâcher représentée dans son ensemble sur les figures 1 et 2 comprend classiquement un extrudeur 1 alimenté en pâte à extruder depuis une unité de préparation-cuisson 2. L'extrudeur 1 présente une sortie d'extrusion 3 équipée d'une filière d'où sort un extrudat ou boudin de pâte 4 conformé selon une forme de profil général par exemple circulaire. La progression de l'extrudat de pâte 4 le long de la ligne de production est assurée par l'intermédiaire d'une bande convoyeuse sans fin 5 sur laquelle celui-ci se dépose au fur et à mesure qu'il sort de l'extrudeur 1. A sa sortie de l'extrudeur 1, l'extrudat de pâte 4 passe d'abord dans un tunnel ou armoire de refroidissement 6 en vue d'un abaissement de sa température, puis est dirigé vers une unité de conformation-individualisation 7 pour sa conformation de finition et son individualisation en fonction de la forme recherchée des produits finis, par exemple tablettes, dragées, pastilles ou autres. Les produits individuels obtenus après un éventuel traitement de galetage ou dragéification sont ensuite emballés individuellement dans une emballeuse 8 disposée à la suite de l'unité de conformation-individualisation 7, puis repris par une ensacheuse 9 pour leur conditionnement par lots, prêts à être commercialisés. Comme représenté sur les figures, l'unité de conformation-individualisation 7 est disposée en oblique par rapport à la bande convoyeuse 5 qui s'étend rectilignement entre l'extrudeur 1 et un bac de récupération 10 des éventuelles pertes de matière. Lorsqu'il sort de l'armoire de refroidissement 6, l'extrudat de pâte 4 est dévié vers l'entrée de l'unité de conformation-individualisation 7. Des paires de galets motorisés transversaux tels que 11 entre lesquels passe l'extrudat l'entraînent (voir position en traits pleins sur la figure 6) vers la conditionneuse-emballeuse. L'emballeuse 8 est alimentée en continu en papier d'emballage par une bande continue enroulée sur des bobines telles que 12 qui se dévident à une vitesse imposée par la cadence de l'emballeuse 8. Comme déjà précisé plus haut, la substitution d'une bobine de papier d'emballage vide pour une bobine pleine s'opère à vitesse réduite, couramment de moitié, de la vitesse habituelle de travail permettant le raccordement bout à bout en continu des extrémités des fin et début de bandes. Il faut, pendant la phase complète couvrant l'opération de raccordement y compris les périodes transitoires de décélération puis d'accélération précédant et suivant le raccordement des bobines, réduire puis augmenter dans les mêmes proportions la vitesse de progression de l'extrudat 4 arrivant à l'entrée de l'unité de conformation-individualisation 7. A cette fin, un automate ou bien un opérateur chargé de surveiller la ligne de production commande le ralentissement de la vitesse de défilement de l'extrudat 4 dans le tunnel de refroidissement 6 pour préparer l'opération de raccordement, puis l'accélération vers la vitesse de fonctionnement permanent en fin de cycle de raccordement de bobine. Cette opération peut s'effectuer automatiquement par un automate de commande générale désigné par la référence alphabétique ACG générant après réception de l'emballeuse d'un signal de fin de bobine une rampe de décélération suivie d'une plage à allure réduite au cours de laquelle s'effectue le raccordement, puis d'une rampe d'accélération de retours vers la vitesse de fonctionnement permanent. Sous l'effet de cette décélération, l'extrudat de pâte 4 entraîné par les galets motorisés 11 se tend (voir position en traits interrompus sur la figure 6) et actionne un dispositif de régulation de vitesse RVIT, par exemple du genre bras palpeur 13, propre à l'emballeuse 8 qui transmet sous la forme d'un signal électrique VREGUL proportionnel la variation de tension mécanique de l'extrudat 4 à une unité de commande COM des organes moteurs MOTE de l'emballeuse 8 et des galets 11. Celle-ci provoque alors le ralentissement en chaîne des organes moteurs MOTE de l'emballeuse 8 et des galets motorisés 11 jusqu'à une vitesse où le raccordement des bandes en continu peut être effectué. Comme il ressort des figures 5 et 6, l'agencement général des fonctions dans la chaîne de production est conçu de sorte que le tunnel de refroidissement 6 est maître du fonctionnement général et les unités périphériques sont du type suiveuses. I1 pourrait en être autrement dans le cas où l'emballeuse serait maître du fonctionnement général de la ligne de production. Ainsi, l'automate de commande générale ACG agit directement et uniquement sur la vitesse du tunnel 6 quelles que soient les circonstances pouvant affecter la vitesse de la ligne de production, et en particulier celles correspondant au changement de bobine de l'emballeuse 8. L'emballeuse 8 possédant son propre dispositif de régulation RVIT lui permettant de suivre les variations de vitesse du tunnel 6, l'invention permet à l'extrudeur 1 de fournir en permanence un extrudat 4 calibré à la valeur souhaitée. En effet, en amont de l'armoire ou du tunnel de refroidissement 6, le ralentissement de l'extrudat 4 provoque l'enflement de celui-ci à sa sortie de l'extrudeur 1. Ceci provoquerait une perte significative de production dans la mesure où l'intervalle de coupe entre deux portions successives restant constant, les portions individuelles ainsi produites affecteraient un poids supérieur au poids nominal inscrit sur l'emballage. Inversement, lors du retour de l'emballeuse 8 à sa vitesse de fonctionnement nominale en fin de cycle de changement de bobine, l'accélération correspondante de la bande convoyeuse 5 provoque l'étirement de l'extrudat 4 à sa sortie de l'extrudeur 1, d'où il pourrait résulter des pièces de confiserie d'un poids inférieur au poids nominal et qui devraient de ce fait être éliminées car non légalement convenable. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient et propose dans ce but d'équiper l'extrudeur 1 d'un bloc d'asservissement ASSERV d'une dimension géométrique transversale 14 au moins de l'extrudat 4 au régime du moteur de l'extrudeur. Ce bloc est une boucle fermée sur l'extrudeur 1, formée d'une chaîne d'asservissement qui comprend successivement (figure 3) un détecteurtransmetteur DETEC de la dimension transversale 14 de l'extrudat 4, un comparateur COMP et une unité de régulation REGUL commandant par l'intermédiaire d'un dispositif de variation électronique VARIAT la vitesse d'un moteur d'entraînement MOTR des vis de compression (non représentées) de l'extrudeur 1. Conformément au procédé selon l'invention, le dispositif de détection-transmission DETEC est apte à mesurer en continu la dimension géométrique transversale 14 de l'extrudat 4 et à produire à sa sortie un signal électrique VMES rendant compte de cette mesure. Ce signal de mesure VMES varie dans le temps proportionnellement aux différences dimensionnelles de l'extrudat 4 de part et d'autre d'une valeur de consigne VREF représentative de la dimension de référence de l'extrudat 4 à laquelle le comparateur COMP la compare en permanence. Le différentiel de mesure VMES~VREF est ensuite exploité en intensité et en signe par l'unité de régulation REGUL qui, par l'intermédiaire du variateur électronique VARIAT, commande selon le cas le ralentissement ou bien l'accélération du moteur MOTR de l'extrudeur 1, de façon à ramener VMES à sa valeur de consigne VREF, c'est-à-dire à annuler le différentiel VMES~VREF. On comprend aisément que lorsque l'égalité entre VMES et VREF est réalisée, la vitesse de compression de l'extrudeur 1 est telle que l'extrudat 4 se trouve en sortie d'extrusion calibré à la valeur souhaitée. Une forme d'exécution préférée et non limitative du détecteur-transmetteur DETEC est représentée de façon schématique sur la figure 4. Elle consiste en un détecteur optique 15 générant à partir d'une source laser 16 un faisceau 17 transformé en un faisceau en nappe du type rideau laser 18 tombant transversalement sur l'extrudat 4 dont l'ombre 19 se projette sur un détecteur photosensible 20. L'extrudat 4 est par exemple du genre boudin cylindrique, dont l'ombre projetée 19 représentant son diamètre correspond également à son épaisseur. Par conséquent, la mesure en continu de la seule épaisseur du boudin cylindrique 4 et de ses fluctuations dimensionnelles suffit au contrôle des variations de la dimension transversale dudit boudin. L'inventeur a constaté qu'en fonction des variations de vitesse qui peuvent affecter les organes de la ligne de production, l'extrudat 4 s'enfle ou se rétracte homothétiquement, c'est-à-dire que sa section transversale varie de façon identique et simultanée quelque soit la direction particulière du plan de la section que l'on considère. Les fluctuations par exemple de l'épaisseur de l'extrudat de pâte sont par conséquent représentatives des variations qui affectent la section transversale du boudin. Le détecteur photosensible 20 est par exemple constitué d'une succession de capteurs photosensibles tels que 21 produisant un signal électrique proportionnel à l'intensité lumineuse qui les éclaire, de sorte que ledit détecteur 20 délivre à travers un circuit de traitement TRAIT le signal électrique de mesure VMES représentatif des fluctuations de l'épaisseur et donc d'une des dimensions transversales de l'extrudat 4. Ce signal VMES est ensuite transmis à l'unité de régulation REGUL de la vitesse d'extrusion de l'extrudeur 1 selon les modalités décrites précédemment. Il est bien entendu qu'au delà des moyens décrits, diverses modifications évidentes et variantes simples entrent dans le cadre de la présente invention. On prévoit, notamment dans le cas d'un groupe d'extrusion à sorties multiples, d'équiper une seule des sorties d'extrusion du groupe du bloc conforme à l'invention, et d'asservir les vitesses d'alimentation en pâte des autres sorties à celle-ci. Par ailleurs, il va de soi que la présente invention peut s'appliquer au calibrage d'un extrudat 4 de forme générale extérieure quelconque, par exemple à section transversale carrée ou rectangulaire, dont il suffira de contrôler une dimension transversale convenablement choisie, notamment l'épaisseur, pour s'assurer que l'extrudeur fournit un extrudat à section transversale constante. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la vitesse de production d'une ligne d'extrusion-emballage d'un produit extrudé en continu comprenant un extrudeur (1), au moins une unité de refroidissement (6) et des unités périphériques (7,8,9) de conformation-emballage dont un groupe d'emballage, ligne dans laquelle l'unité de refroidissement (6) ou bien l'une des unités périphériques (7,8,9) est maître du fonctionnement général, procédé caractérisé en ce que pour une perturbation en vitesse d'une des unités de la ligne de production on modifie la vitesse de production de l'extrudeur (1). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on modifie la vitesse de production de l'extrudeur (1) de telle façon qu'il fournisse en permanence un extrudat (4) calibré à une valeur prédéterminée de référence. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on détecte la variation de vitesse d'une des unités de la ligne par les variations dimensionnelles de l'extrudat (4). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que l'on modifie la vitesse de production de l'extrudeur (1) en fonction de la variation de vitesse d'une des unités périphériques (6,7,8,9) détectée à partir des variations dimensionnelles de l'extrudat (4) à la sortie de l'extrudeur (1), en ce que l'on régule la vitesse de l'extrudeur (1) de façon à ce que le produit extrudé reste en permanence calibré à sa valeur de référence. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on contrôle en permanence l'une au moins des dimensions géométriques transversales (14) du produit extrudé. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on contrôle en permanence l'épaisseur du produit extrudé à la sortie de l'extrudeur (1). 7. Installation de régulation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste en une chaîne d'asservissement ASSERV des variations dimensionnelles à la sortie de l'extrudeur (1) du produit extrudé au régime du moteur MOTR de l'extrudeur (1). 8. Installation de régulation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chaîne d'asservissement ASSERV est une boucle fermée sur l'extrudeur (1) et comprend un détecteur-transmetteur DETEC de la dimension transversale (14) de l'extrudat (4) à une module de régulation REGUL commandant la vitesse de l'extrudeur (1). 9. Installation de régulation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de détection-transmission DETEC mesure en permanence la dimension transversale (14) de l'extrudat (4) et produit à sa sortie un signal électrique VMES rendant compte de cette mesure, ce signal étant ensuite transmis à un comparateur COMP qui le compare à une valeur de consigne VREF représentative de la valeur de consigne de la dimension transversale (14) dudit extrudat (4), le différentiel de mesure VMES-VREF étant ensuite exploité par l'unité de régulation REGUL qui commande par l'intermédiaire d'un comparateur COMP la vitesse de lextrudeur (1) de façon à annuler le différentiel VUES BREF 10. Installation de régulation selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif de transmission DETEC est constitué d'un détecteur optique (15) générant un faisceau laser en rideau (16) tombant transversalement sur l'extrudat (4) dont l'ombre (19) projetée sur un détecteur photosensible (20) fourni un signal de détection exploité par le comparateur COMP et en ce que le détecteur photosensible (20) comprend des capteurs photosensibles (21) produisant un signal électrique VMES proportionnel à la dimension transversale (14) de l'extrudat (4), signal qui est transmis à travers un circuit de traitement TRAIT à l'unité de régulation REGUL de la vitesse d'extrusion de l'extrudeur (1).