Brevet FR2807063A1 — publié le 20011005

La présente invention concerne les cuves de fermentation à fonctionnement automatique, notamment pour la vinification en rouge. L'invention concerne en particulier une cuve de fermentation du type comprenant cuve principale destinée à contenir le moût, une cuve supérieure superposée à la cuve principale et présentant en son fond une ouverture d'évacuation, des moyens pour alimenter périodiquement la cuve supérieure une partie du moût à partir du fond de la cuve principale, moyens à valve, définissant, par cette ouverture d'évacuation de la cuve supérieure, une ouverture d'écoulement de largeur variable entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, et permettant d'évacuer moût de la cuve supérieure vers la cuve principale de manière à asperger la couche de vinasse flottant sur le moût contenu dans la cuve principale, ainsi que des moyens actionneurs, associés à ces moyens à vanne, pour en condamner l'ouverture et la fermeture. Dans les cuves de fermentation connues, les moyens à vanne comprennent un obturateur à tige, pourvu d'un plateau et les moyens actionneurs comprennent un piston pneumatique conçu pour actionner l'obturateur suivant un mouvement linéaire alternatif, entre la position d'ouverture et la position de fermeture ou entre des positions prédéterminées d'ouverture. La presente invention se propose de perfectionner les cuves de fermentation connues, notamment afin d'améliorer l'aspersion du chapeau de vinasse au cours du processus de fermentation. L'invention a encore pour but de proposer une cuve de fermentation d'un coût de fabrication inférieur, en améliorant en même temps sa souplesse de fonctionnement, en permettant de modifier ou de moduler l'aspersion et le mouillage du chapeau, en fonction des conditions qui s'établissent au cours la fermentation. Pour atteindre ces buts, l'invention a pour objet une cuve fermentation type précité, caractérisée en ce que les moyens actionneurs comprennent un actionneur à commande électrique, une unité de contrôle et de commande étant prévue en option pour déterminer, par lesdits moyens actionneurs, la position et/ou la loi du mouvement d'ouverture/fermeture des moyens à vanne. L'actionneur à commande électrique peut comporter des dispositifs actionnés directement ou indirectement (par l'intermédiaire de transmissions mécaniques) par des moteurs à courant continu ou à courant alternatif, des solénoïdes, des électro-aimants ou autres dispositifs similaires. Dans forme de réalisation préférée, la cuve de fermentation comporte en outre un dispositif de détection de position ou encoder coopérant avec lesdits moyens actionneurs pour envoyer, à l'unité de contrôle et de commande, signal représentatif de la position desdits moyens à vanne et l'unité de contrôle et de commande est conçue pour commander lesdits moyens actionneurs en fonction du signal reçu. Grâce à l'utilisation d'un actionneur à commande électromagnétique, il est possible de déterminer avec précision la position d'ouverture des moyens à vanne et il est possible aussi de régler la vitesse de déplacement des moyens à vanne entre des positions prédéterminées d'ouverture ou entre la position d'ouverture maximale et la position de fermeture ; étant donné que la superficie de l'ouverture d'écoulement du liquide, de la cuve supérieure vers la cuve principale, varie en fonction de la position d'ouverture des moyens à vanne, il est possible de modifier en conséquence le débit et la conformation, notamment l'ampleur, du jet d'aspersion du chapeau de vinasse ; en outre, la hauteur de la charge de liquide dans la cuve supérieure varie en fonction la vitesse de la course d'ouverture des moyens à vanne, et il est donc possible de faire varier en conséquence aussi le débit d'aspersion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent à l'évidence de la description détaillée qui suit, faite par référence aux dessins annexés, dans lesquels - la 1 est une vue de face, en partie en coupe, d'une cuve de fermentation pour installations de vinification suivant l'invention ; et - la 2 est une vue en coupe d'une forme de réalisation des moyens à vanne associés à la cuve supérieure. Par référence aux dessins, 1 désigne dans son ensemble une cuve de fermentation du moût. La cuve 1, qui présente une section transversale circulaire, comprend une paroi latérale 3, un fond 4 pourvu d'une ouverture d'évacuation à laquelle est associée une trappe de fermeture et d'évacuation 5. La référence 6 désigne un moteur qui actionne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un bras d'extraction 7 interne pour le soutirage des fractions solides à l'achèvement du cycle de vinification. La référence 8 designe un élément séparateur, fixé à l'intérieur de la paroi supérieure de la cuve 1, qui subdivise la cuve en deux chambres, une chambre inférieure 9 constituant la cuve principale, et une chambre supérieure 10, superposée à cuve principale, avec un couvercle supérieur 11 et qui communique avec l'atmosphère par une cheminée 12. Le séparateur 8, qui constitue la paroi de fond de la cuve 10, communique avec la cuve principale 9 par un tube de trop-plein 13. Le liquide est alimenté à la cuve supérieure 10 depuis la cuve principale 9, par un conduit d'aspiration 14, lequel communique avec la partie inférieure de la cuve 9, et par un conduit d'arrivée 15 ; entre ceux-ci est montée une pompe 16, commandée par un temporisateur ou par une unité de contrôle et de commande 25. La cuve supérieure 10 est pourvue d'une vanne de fond avec un obturateur 17 qui ferme une ouverture centrale 18 du fond 8. Dans la forme de réalisation représentée, l'obturateur comprend une tige 19 coaxiale avec la cuve de fermentation 1 et un plateau 20 ou un organe de fermeture similaire qui s'étend dans la cuve principale 1, au-dessous du fond 8. Dans sa position ouverte, le plateau 20 définit, avec le fond de la cuve supérieure 10, une ouverture d'évacuation du liquide ; la tige 19 est reliée à sa partie supérieure à un actionneur à commande électromagnétique 21, qui est commandé par l'unité de contrôle et de commande 25 ; dans la forme de réalisation la plus simple, l'unité de contrôle et de commande 25 peut être un temporisateur. L'actionneur à commande électromagnétique 21 peut être un électro-cylindre motorisé à courant continu. L'actionneur 21 est conçu pour actionner l'obturateur suivant un mouvement alternatif rectiligne entre des positions prédéterminées de sa course, de manière à faire varier en conséquence la superficie de l'ouverture d'écoulement du liquide de la cuve supérieure 10 vers la cuve principale 9. De préférence, il peut être associé à l'actionneur 21 un dispositif de détection de position ou encoder, susceptible d'envoyer à l'unité 26 un signal représentatif de la position des moyens à vanne ; ce signal peut être envoyé à l'unité de contrôle et de commande 25 qui, à son tour, est conçue pour commander l'actionneur en fonction du signal reçu, suivant programme prédéterminé ou suivant une commande de l'opérateur. De préférence, il est associé à la cuve principale 9 indicateur de niveau 27 qui envoie, à l'unité de contrôle et de commande 25, un signal représentatif du niveau du moût et de son chapeau à l'intérieur de la cuve principale 9. II est ainsi possible de faire varier l'ampleur et le débit jet d'aspersion en parapluie du moût sur le chapeau, y compris en fonction du niveau du moût dans la cuve principale. L'unité de contrôle et de commande peut être conçue pour programmer le mouvement rectiligne de l'obturateur 17 de manière quelconque, de façon à adopter le processus de vinification qui convient le mieux dans chaque cas. II est possible d'exécuter des cycles de mouillage en pluie du chapeau, pour le rendre plus lourd, de faire varier l'ampleur du jet en le dirigeant sur les parois de la cuve principale 9 ou en concentrant le jet dans la section centrale du chapeau. L'impact du jet d'aspersion sur le chapeau peut être modifié par ailleurs en passant d'un mouvement rectiligne continu de l'obturateur à un mouvement discontinu, ou en faisant varier les temps d'exécution de chaque cycle d'ouverture et de fermeture, ou encore, lorsque l'actionneur électromagnétique dispose de cette possibilité, en faisant varier la vitesse de la course de l'obturateur. D'une manière générale, la possibilité de moduler le ainsi que le degré de mouillage du chapeau, entraîne une production moindre de lies, avec une amélioration du processus d'extraction. Au cours de la première phase du cycle de fonctionnement, la cuve principale 9 est remplie jusqu'à un niveau prédéterminé de produit foulé, le chapeau de vinasse se formant dans la zone supérieure de cette cuve. Le gaz de fermentation qui se développe dans la cuve 9 peut s'échapper à travers le tube trop-plein 13 qui fait communiquer la cuve principale avec la cuve supérieure, et donc à travers la cheminée 12. cours d'une deuxième phase, la pompe électrique actionnée de manière programmée par l'unité de contrôle et de commande 25 ou par un temporisateur, aspire une partie du moût liquide depuis la partie inférieure de la cuve 9, a travers le conduit 14, et la transporte vers la conduite dans la cuve supérieure 10. En même temps, l'actionneur 21 est en mesure d'actionner l'obturateur 17 pour effectuer des cycles d'ouverture et de fermeture prédéterminés, sélectionnés par l'opérateur comme décrit précédemment. Cette phase est suivie de la fermeture complète de l'obturateur 17, tandis que la pompe de remontée 16 continue à transférer une partie du moût liquide dans la cuve supérieure 10. La durée de fonctionnement de la pompe est contrôlée l'unité de contrôle et de commande 25 qui peut être constituée par temporisateur. Au cours de cette phase, le tube de trop- plein 13 permet au moût de s'écouler à nouveau vers la cuve 9, dans le cas d'un réglage erroné du temporisateur. Lorsque l'unité de contrôle interrompt le fonctionnement de la pompe, l'obturateur 17 est actionné dans sa position totalement ouverte par l'actionneur électromagnétique 21, en permettant au moût recueilli dans la cuve supérieure 10 de s'écouler vers la cuve 9, de manière rapide et tumultueuse, en provoquant l'enfoncement de la fraction solide (chapeau) précédemment aspergée et l'homogénéisation de la masse. Dans sa forme de réalisation préférée, la tige 19 de l'obturateur 17 est constituée par un corps tubulaire qui présente, à son extrémité supérieure, l'ouverture 23 et qui communique, à son extrémité inférieure, avec une ouverture 22 du plateau 20. De cette façon, les gaz de fermentation peuvent s'échapper de la cuve principale 9, à travers les ouvertures 22 et 23, et pénétrer dans la cuve supérieure 10 qui communique avec l'atmosphère. Grâce à ces caractéristiques, on obtient une plus grande stabilité du jet d'aspersion qui est perturbé dans une moindre mesure par la surpression du gaz de fermentation contenu dans la cuve 9. L'ouverture 23 de la tige 19 étant positionnée à niveau inférieur, par rapport au niveau de l'ouverture du dispositif de trop plein 13, lorsque la cuve 10 est totalement remplie, on obtient une cascade axiale partielle qui concerne la partie centrale du chapeau de vinasse. La fig. 2 illustre une forme de réalisation plus évoluée des moyens à vanne associés au fond de la cuve supérieure, qui permet d'obtenir une section d'évacuation variable avec ouverture progressive en deux étapes ou plus, de manière à faire varier progressivement le débit et l'orientation du jet de moût. Dans cette forme de réalisation, les moyens à vanne comprennent un premier organe obturateur 28 de forme annulaire, pourvu d'une garniture annulaire 29 qui, dans la position de fermeture, ferme de manière étanche l'extrémité de la paroi du fond 8, en définissant l'ouverture d'évacuation 18 de la cuve supérieure 10 ; l'organe obturateur 28 présente une ouverture d'évacuation centrale 30 et il lui est associé au moins un organe d'arrêt 31, susceptible de coopérer avec la paroi de fond 8 de la cuve supérieure 10, pour déterminer la position de fin de course de l'obturateur 28. Un second organe obturateur 33 en forme de plateau 33a, relié à la tige 17, est pourvu d'une garniture d'étanchéité 32 annulaire qui, dans la position de fermeture, ferme l'ouverture centrale 30 de l'obturateur 28. Lorsque les moyens actionneurs commandent la descente de la tige 17, ils provoquent l'ouverture de l'obturateur 28 avec un jet d'aspersion à large rayon ; lorsqu'à la suite de la descente de l'obturateur 28, l'organe d'arrêt 31 vient en contact avec les parois de la cuve supérieure 10, atteignant ainsi sa position de fin de course, la poursuite de la descente de l'obturateur 33 provoque un second jet d'aspersion de rayon plus petit. II est ainsi possible de déterminer l'ouverture/fermeture sélective ou simultanée du premier et du second obturateurs. Il est bien entendu que le premier obturateur, qui sur les dessins présente une ouverture d'évacuation centrale, pourra être doté d'ouvertures d'évacuation, disposées par exemple en secteur et susceptibles d'être engagées et fermées par le second obturateur 33. Le principe de construction décrit ci-dessus, relatif à des moyens à vanne avec deux organes obturateurs ou plus et ouverture séquentielle, pourra naturellement être appliqué aussi à une cuve de fermentation dans laquelle les moyens actionneurs qui commandent les moyens à vanne ne sont pas à commande électrique, mais sont par exemple à commande oléodynamique, pneumatique ou en général mécanique. A la cuve de fermentation, on pourra en outre associer un dispositif d'indication ou de détection de niveau maximal du chapeau de vinasse dans la cuve inférieure ; ce dispositif de détection peut être par exemple associé à l'organe obturateur 20 ou 33 et peut être susceptible d'envoyer un signal à une unité de contrôle et de commande, pour activer la pompe de remontée 16 en cas d'augmentation excessive du volume de la masse en fermentation, afin d'éviter des poussées à partir du bas l'élément séparateur 8. Bien que l'invention ait été decrite ici par référence à des formes spécifiques de réalisation de la vanne de fond et de son obturateur, et en combinaison avec l'utilisation d'un actionneur électromagnétique linéaire, il est bien entendu que le principe de construction sur lequel se fonde l'invention pourra être appliqué de même à des cuves de fermentation, dans lesquelles les moyens à vanne et leurs moyens actionneurs à commande électromagnétique présentent une structure de construction différente. REVENDICATIONS 1. Cuve de fermentation, notamment pour installations de vinification en rouge, comportant une cuve principale (9) destinée à contenir moût, une cuve supérieure (10) superposée à la cuve principale (9) et présentant en son fond une ouverture d'évacuation (18), des moyens (14, 15, 16) pour alimenter périodiquement la cuve supérieure (10) en une partie du moût à partir du fond de la cuve principale (9), des moyens à valve (17) définissant par cette ouverture d'évacuation (18) de la cuve supérieure (10), une ouverture d'écoulement (18) de largeur variable entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, et permettant d'évacuer le moût de la cuve supérieure (10) vers la cuve principale (9) de manière à mouiller la couche de vinasse flottant sur le moût contenu dans la cuve principale (9), ainsi que des moyens actionneurs (21), associés à ces moyens à vanne (17), pour en condamner l'ouverture et la fermeture, caractérisée en ce que les moyens actionneurs (21) comprennent un actionneur à commande électrique, une unité de contrôle et de commande (25) étant prévue en option pour déterminer, par lesdits moyens actionneurs (21), la position et/ou la loi du mouvement d'ouverture/fermeture des moyens à vanne. 2. Cuve de fermentation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de détection de position (26) coopérant avec lesdits moyens actionneurs (21) pour envoyer, à l'unité de contrôle et de commande (25), un signal représentatif de la position desdits moyens à vanne (17), et l'unité de contrôle et de commande (25) est conçue pour commander lesdits moyens actionneurs (21) en fonction du signal reçu. 3. Cuve de fermentation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'indication de niveau (27) conçus pour envoyer à l'unité de contrôle et de commande (25) un signal représentatif du niveau du moût et/ou de son chapeau dans la cuve principale (9). 4. Cuve de fermentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens actionneurs (21) sont constitués par un électro-cylindre motorisé à courant continu, associé à des moyens vanne, comprenant un obturateur (17), déplaçable entre une position de fermeture dans laquelle il ferme cette ouverture (18) du fond de la cuve supérieure, et une position ouverte dans laquelle il définit, avec ladite ouverture (18), une ouverture d'écoulement, et l'unité de contrôle et de commande (25) est conçue pour conférer à l'organe obturateur (1 un mouvement de va-et-vient entre deux positions prédéterminées de sa course d'ouverture. 5. Cuve de fermentation selon l'une quelconque des revendications à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens à vanne comprennent - des premiers moyens obturateurs (28) qui, dans leur position de fermeture, ferment de manière étanche l'ouverture d'évacuation (18) du fond de la cuve superieure (10) et qui présentent au moins une ouverture d'évacuation (30) ; - des seconds moyens obturateurs (33) qui, dans leur position de fermeture, ferment de manière étanche l'ouverture d'évacuation (30) desdits premiers moyens obturateurs (28), les moyens actionneurs (21) pouvant déterminer l'ouverturella fermeture sélective ou simultanée des premiers moyens (28) et des seconds moyens (32) d'obturation. 6. Cuve de fermentation, notamment pour installations de vinification en rouge, comportant une cuve principale (9) destinée à contenir le mout, une cuve supérieure (10) superposée à la cuve principale (9) et présentant en son fond une ouverture d'évacuation (18), des moyens (14, 15, 16) pour alimenter périodiquement la cuve supérieure (10) en une partie du moût à partir du fond de la cuve principale (9), des moyens à valve (17) définissant, par cette ouverture d'évacuation (18) de la cuve supérieure (10), une ouverture d'écoulement (18) de largeur variable entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, et permettant d'évacuer le moût de la cuve supérieure (10) vers la cuve principale (9) de manière à asperger la couche de vinasse flottant sur le moût contenu dans la cuve principale (9), ainsi que des moyens actionneurs (21), associés à ces moyens à vanne (17), pour en condamner l'ouverture et la fermeture, caractérisée en ce que lesdits moyens à vanne comprennent - des premiers moyens obturateurs (28) qui, dans leur position de fermeture, ferment de manière étanche l'ouverture d'évacuation (18) du fond de la cuve supérieure (10) et qui présentent au moins une ouverture d'évacuation (30) ; - des seconds moyens obturateurs (33) qui, dans leur position de fermeture, ferment de manière étanche l'ouverture d'évacuation (30) desdits premiers moyens obturateurs (28), les moyens actionneurs (21) pouvant déterminer l'ouverturella fermeture sélective ou simultanée des premiers moyens (28) et des seconds moyens (32) d'obturation. 7. Cuve de fermentation selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits premiers moyens obturateurs (28) comprennent un premier obturateur annulaire (28) présentant au moins une ouverture d'évacuation (30) et un siège de vanne annulaire (29) qui, dans la position de fermeture, ferme de manière étanche les parois de fond (8) de la cuve supérieure (10) et qui est déplaçable entre ladite position de fermeture et une position d'ouverture maximale définie par des moyens d'arrêt (31), associés audit obturateur annulaire (28) et coopérant avec les parois de la cuve supérieure (10), et comprennent un second organe obturateur (33) avec une tige (17) associée à des moyens actionneurs (21) et un plateau (30a) susceptible de fermer l'ouverture d'évacuation (30) dudit premier obturateur (28). 8. Cuve de fermentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un dispositif de détection du niveau maximal du liquide/chapeau de la cuve inférieure (9), associé en option à l'organe obturateur (28, 33) et susceptible d'envoyer à l'unité de commande un signal d'activation de la remontée du liquide, de la cuve inférieure vers la cuve supérieure (10), en cas d'augmentation excessive du volume de la masse de fermentation.