Brevet FR2775344A1 — publié le 19990827

La présente invention concerne en premier lieu un procédé de mesure de concentration de certains types de molécules dans des produits notamment alimentaires tels que des fruits et légumes, et en particulier des mesures de taux de sucre dans les fruits. Cette invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre ledit procédé de mesure, ledit dispositif pouvant être inséré dans une chaîne de traitement, en particulier de tri ou de conditionnement. Pour répondre aux attentes des consommateurs de fruits et légumes, les distributeurs exigent des producteurs une homogénéité des lots de produits livrés allant croissante. Afin de satisfaire cette exigence, les producteurs de fruits et légumes doivent intégrer dans leurs chaînes de tri et de conditionnement des opérations de tri garantissant un haut niveau d'homogénéité des lots constitués. La solution consistant à effectuer ces opérations de façon manuelle présente le double inconvénient de limiter fortement les cadences des chaînes et de restreindre les critères de tri à des caractéristiques physiques externes du produit telles que la taille, le poids, la couleur ou la forme. Au-delà de ces paramètres purement physiques, il serait avantageux de déterminer de façon automatique certaines caractéristiques physico-chimiques des fruits, au premier rang desquelles la teneur en sucre. La plupart des techniques actuellement employées pour mesurer le taux de sucre des produits implique des opérations de prélèvement, de manutention et d'analyse hors chaîne, ces opérations présentant en outre les inconvénients majeurs de ne fournir qu'une analyse partielle de la production et d'endommager les fruits analysés. Un procédé décrit dans le certificat d'utilité FR 2 651 325 vise à déterminer des taux de sucre de fruits sur un convoyeur de tri par l'intermédiaire de mesures de caractéristiques électriques des fruits, mais ce procédé implique d'une part un fonctionnement fractionné du convoyeur, les fruits devant être à l'arrêt pour être analysés, et d'autre l'endommagement des fruits par le contact avec des aiguilles portant des électrodes La Demanderesse a découvert qu'une technique utilisée dans d'autres domaines, à savoir l'analyse spectro photoacoustique (SPA), mesurant la concentration de certaines molécules hétéro-atomiques (cest à dire comportant des atomes différents), pourrait permettre de déterminer de manière automatique le taux de fructose de fruits en mouvement sur un convoyeur sans affecter le mouvement des fruits et sans risque de déterioration pour ceux-ci. Plus particulièrement, des études ont permis de démontrer que la molécuke de fructose présentait des propriétés de résonance permettant d'évaluer assez finement sa concentration au sein d'un fruit. Ainsi la présente invention vise à proposer premièrement un procédé de mesure de concentration d'une molécule hétéro-atomique dans des produits, notamment alimentaires tels que des fruits, en mouvement sur un support tel qu'une chaîne de tri ou de conditionnement, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : a) exposer lesdits produits à un rayonnement infrarouge dont la longueur d'onde principale correspond à une fréquence de résonance de ladite molécule, ledit rayonnement infrarouge étant modulé selon une fréquence de modulation appartenant à la gamme sonore ou ultrasonore, b) recueillir la réponse des produits au rayonnement infrarouge avec un ou plusieurs transducteurs acoustiques sonores ou ultrasonores, c) déterminer la concentration de ladite molécule dans les produits à partir de l'amplitude de ladite réponse. Des aspects préférés, mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont les suivants - le procédé comprend en outre, pendant un intervalle de temps permettant de recueillir ladite réponse audit rayonnement infrarouge, l'étape consistant à déplacer le transducteur en correspondance avec le mouvement desdits produits, - l'étape (b) comprend la mise en contact du transducteur avec la surface du produit. Deuxièmement, la présente invention vise à proposer un dispositif de mesure de concentration d'une molécule hétéro-atomique dans des produits, notamment alimentaires tels que des fruits, en mouvement sur un support tel qu'une chaîne de tri ou de conditionnement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'émission de rayonnement infrarouge selon une fréquence d'émission donnée, incluant une source de rayonnement infrarouge et des moyens de modulation du rayonnement infrarouge selon une fréquence de modulation donnée et comprise dans la gamme sonore ou ultrasonore, des moyens d'acquisition de la réponse desdits produits audit rayonnement infrarouge et des moyens de traitement permettant de déduire de l'amplitude de ladite réponse ladite mesure de concentration. Des aspects préférés, mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants - les moyens d'émission comprennent un moyen de filtrage optique passe-bande, ledit moyen de filtrage assurant que le rayonnement émis par les moyens d'émission présente une longueur d'onde principale correspondant à une fréquence de résonance de ladite molécule, - les moyens d'acquisition comprennent une roue pivotant à l'aplomb de la trajectoire desdits produits de manière synchronisée avec le déplacement desdits produits et portant à sa périphérie des transducteurs sonores ou ultrasonores, - au moins pendant un intervalle de temps permettant de recueillir ladite réponse audit rayonnement infrarouge, lesdits transducteurs sont animés d'un mouvement correspondant au mouvement desdits produits, - des moyens de sollicitation sont prévus entre ladite roue et lesdits transducteurs pour mettre les transducteurs en contact avec la surface desdits produits, - le dispositif comprend des moyens de détection d'irrégularités de la surface des produits et des moyens de correction de la position du produit en fonction de signaux délivrés par les moyens de détection, - les moyens de modulation comprennent un obturateur rotatif actionné par un moteur, - les moyens de modulation sont des moyens électroniques, - les moyens d'émission comprennent un moyen pour mesurer la fréquence de modulation du faisceau issu des moyens de modulation, - l'information délivrée par ledit moyen de mesure de fréquence est utilisée par lesdits moyens de traitement pour effectuer une détection synchrone du signal sonore ou ultrasonore émis par lesdits produits. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue schématique en vue de dessus de la chaîne de tri ou de conditionnement, des moyens d'émission de rayonnement infrarouge 10 et des moyens de traitement 50, la figure 2 est une représentation schématique des moyens d'émission 10 selon un mode de réalisation, la figure 3 est une vue schématique en élévation latérale de la chaîne de tri ou de conditionnement, des moyens de détection 20, des moyens de correction 30, des moyens d'acquisition 40 et des moyens de traitement 50, la figure 4 est une vue schématique détaillée en coupe dans le plan A-A' d'un transducteur 42 monté sur un organe 43, la figure 5 est une représentation schématique de la chaîne de tri ou de conditionnement, des moyens d'émission 10, des moyens d'acquisition 40 et des moyens de traitement 50. La figure 1 représente schématiquement une chaîne sur laquelle les produits, en l'espèce des fruits, ont été régulièrement espacés, et convoyant ceux-ci. Des moyens d'émission infrarouge 10 sont positionnés de façon à émettre en direction des fruits. Ils sont constitués d'une source infrarouge 11 dont le rayonnement traverse un filtre passe-bande 12 ne laissant passer que le rayonnement selon une fréquence égale à la fréquence de résonance de la molécule dont on veut déterminer la concentration (ici le fructose). Des moyens de modulation 15 dont un mode de réalisation est représenté sur la figure 2 permettent de moduler le rayonnement infrarouge selon une fréquence de modulation comprise dans le spectre sonore ou ultrasonore. Ces moyens de modulation 15 peuvent être soit de nature mécanique, un mode de réalisation présenté en figure 2 étant un disque perforé 16 dont la rotation est commandée par un moteur 17, soit réalisés de manière différente, par exemple par un circuit électronique placé en amont de la source infrarouge 11 et commandant l'excitation de celle-ci. Lors de leur passage au droit desdits moyens d'émission, les fruits sont exposés au rayonnement infrarouge modulé qui excite les molécules de fructose, celles-ci étant alors animées d'un mouvement de rotation ou de vibration qui provoque un échauffement et donc une variation périodique de pression dans le fruit. La fréquence de cette variation de pression étant égale à la fréquence de modulation sonore ou ultrasonore, il est donc possible de recueillir la réponse des molécules de fructose au rayonnement infrarouge modulé. Le dispositif d'acquisition de ladite réponse est schématiquement décrit sur les figures 3 et 4. Cette acquisition se fait par l'intermédiaire de transducteurs acoustiques 42 fonctionnant autour de la fréquence de modulation et montés sur une roue pivotante ou un barillet 41 par l'intermédiaire de moyens de sollicitation tels que des soufflets à air comprimé 43. La synchronisation de la rotation de la roue avec le déroulement de la chaîne, l'espacement régulier des fruits ainsi que l'espacement angulaire correspondant des transducteurs 42 garantissent que chaque fruit se trouvera en contact avec un transducteur lors de son passage au droit de la roue. La fonction des soufflets à air comprimé est d'assurer un contact suffisant entre le fruit et le transducteur pour que ce dernier puisse recueillir la réponse des molécules de fructose. Certains fruits peuvent arriver sur la chaîne dans une position faisant que la partie de leur surface regardant le transducteur soit irrégulière (par sa forme propre ou par la présence d'un pédoncule), compromettant ainsi la qualité du contact entre le fruit et le transducteur. Pour remédier à cet inconvénient, il est prévu des moyens de détection 20 des irrégularités de la partie de surface du fruit devant se trouver en regard du transducteur tels qu'une cellule photoélectrique, lesdits moyens de détection commandant, dans le cas où ils détectent une irrégularité, des moyens de correction 30 de la position des fruits sur la chaîne, ces moyens de correction étant par ailleurs connus. La modulation du signal infrarouge sur une fréquence bien précise permet de s'affranchir des bruits ambiants qui pourraient perturber les mesures des transducteurs 42. Pour améliorer encore la réjection du bruit, une cellule photoélectrique 13 est comprise dans les moyens d'émission 10 afin de recueillir la fréquence qui module effectivement l'émission du faisceau infrarouge. L'information issue de cette cellule est ensuite utilisée pour démoduler le signal recueilli par les transducteurs 42 dans des moyens de traitement 50 et déduire de l'amplitude de ladite réponse la concentration de fructose dans le fruit. La figure 5 représente schématiquement les connexions entre les moyens 10, 40 et 50. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit dans les figures et l'homme du métier saura mettre en application le dispositif décrit dans le présent document selon des modes de réalisation différents. En particulier, le nombre des transducteurs et leur mode d'application sur les produits peuvent être choisis en fonction de la configuration de la chaîne convoyant les produits. REVENDICATIONS 1 - Procédé de mesure de concentration d'une molécule hétéro-atomique dans des produits, notamment alimentaires tels que des fruits, en mouvement sur un support tel qu' une chaîne de tri ou de conditionnement, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : a) exposer. lesdits produits à un rayonnement infrarouge dont la longueur d'onde principale correspond à une fréquence de résonance de ladite molécule, ledit rayonnement infrarouge étant modulé selon une fréquence de modulation appartenant à la gamme sonore ou ultrasonore, b) recueillir la réponse des produits au rayonnement infrarouge avec un ou plusieurs transducteurs acoustiques sonores ou ultrasonores (42), c) déterminer la concentration de ladite molécule dans les produits à partir de l'amplitude de ladite réponse. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pendant un intervalle de temps permettant de recueillir ladite réponse audit rayonnement infrarouge, l'étape consistant à déplacer le transducteur en correspondance avec le mouvement desdits produits. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape (b) comprend la mise en contact du transducteur avec la surface du produit. 4 - Dispositif de mesure de concentration d'une molécule hétéro-atomique dans des produits, notamment alimentaires tels que des fruits, en mouvement sur un support tel qu'une chaîne de tri ou de conditionnement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'émission de rayonnement infrarouge (10) selon une fréquence d'émission donnée, incluant une source de rayonnement infrarouge (11) et des moyens de modulation (15) du rayonnement infrarouge selon une fréquence de modulation donnée et comprise dans la gamme sonore ou ultrasonore, des moyens d'acquisition (40) de la réponse desdits produits audit rayonnement infrarouge et des moyens de traitement (50) permettant de déduire de l'amplitude de ladite réponse ladite mesure de concentration. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'émission (10) comprennent un moyen de filtrage optique passe-bande (12), ledit moyen de filtrage assurant que le rayonnement émis par les moyens d'émission (10) présente une longueur d'onde principale correspondant à une fréquence de résonance de ladite molécule. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition (40) comprennent une roue (41) pivotant à l'aplomb de la trajectoire desdits produits de manière synchronisée avec le déplacement desdits produits et portant à sa périphérie des transducteurs sonores ou ultrasonores (42). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, au moins pendant un intervalle de temps permettant de recueillir ladite réponse audit rayonnement infrarouge, lesdits transducteurs sont animés d'un mouvement correspondant au mouvement desdits produits. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens (43) de sollicitation sont prévus entre ladite roue et lesdits transducteurs pour mettre les transducteurs en contact avec la surface desdits produits. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (20) d'irrégularités de la surface des produits et des moyens de correction (30) de la position du produit en fonction de signaux délivrés par les moyens de détection. 10 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de modulation (15) comprennent un obturateur rotatif (16) actionné par un moteur (17). 11 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de modulation (15) sont des moyens électroniques. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens d'émission (10) comprennent un moyen (13) pour mesurer la fréquence de modulation du faisceau issu des moyens de modulation (15). 13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'information délivrée par ledit moyen de mesure de fréquence est utilisée par lesdits moyens de traitement pour effectuer une détection synchrone du signal sonore ou ultrasonore émis par lesdits produits.