Brevet FR2801676A1 — publié le 20010601

DENSIMETRE AUTOMATIQUE I1 est connu que le contrôle de la densité des moûts permet d'assurer d'une façon formelle la maîtrise de la vinification. /connu I1 est egalement que certains densimètres présentent est une précision suffisante pour réaliser une telle - trise, mais ces équipements sont coûteux, compte tenu /tel de la précision nécessaire des mesures, et un investis- sement 'est pas économiquement justifié, d'autant plus qu'il est nécessaire de disposer d'une voie de contrôle par cuve de vinification, . pour traiter ..des cuves de 100 à 250 hectolitres, correspondant à la capacité des cuves les plus couramment installées. Les systèmes les moins onéreux exigent toutefois une mise en place des capteurs positionnés avec une précision élevée, si l'on veut obtenir des mesures significatives, ce qui est peu compatibles avec les équipements rencontrés dans les chais . Le dispositif objet de l'invention résoud ces différentes difficultés, car n'exigeant aucune infra structure précise. I1 peut être installé dans des cuves de tous types et dimensions, et prend automa tiquement en compte la température du moût dans le quel il est immergé. Il est peu onéreux, et peut fonctionner avec tous les types de vins traités, rou ges, rosés et blancs. PRINCIPE Une enceinte préférentiellement isolée, en forme de cloche, est installée verticalement au sein d'une cuve. Pendant la vinification, le C02 dégagé au cours de la transformation en alcool du sucre contenu dans le moût, s'échappe librement par le col de la cuve, alors que le C02 dégagé par le moût emplissant l'en- ceinte immergée, s'accumule en partie haute de la cloche, refoulant le liquide vers l'ouverture libre de cette dernière, à la partie inferieure .Deux cap teurs de niveau - constitués par deux électrodes, suivant la description de l'invention, et non limitati- vement, et dénommés dans le texte ci-après sous le nom d'électrode - sont fixés sur une paroi de la cloche>l'.un en partie haute, l'autre en partie basse; lorsque le niveau du moût ainsi refoulé, atteint l'élec trode basse du système de détection des niveaux de fluide, le circuit résistant qui résulte ( les 2 électrodes se trouvant dans l'air), permet de déclen cher l'ouverture d'un dispositif, permettant l'évacua tion du C02 du haut de la cloche, tel qu'un système d'aspiration ou une électrovanne très faible perte de charge, dispositif à titre d'exemple, et non limita- tivement -. dénommé ci-après dans le texte sous le nom d'électro-vanne -, électrovanne placée au niveau du haut de la cloche, sur le tube reliant celle-ci à l'air libre- Le C02 s'échappe ainsi sous l'effet de la pression hydrostatique du moût, jusqu'à ce que le liquide atteigne l'électrode haute, bloquant le système d'évacuation du C02 (fermeture par exemple de l'électro-vanne),et arrêtant ainsi le remplissage de la cloche . Il est enregistré, dans l'appareillage, le temps néces saire, en secondeepar exemple, pour que la cloche se vide de son moût, remplacé par du C02. Ce sont les durées des cycles successifs qui sont significa tifs. En. effet ces durées sont d'autant plus courtes que le dégagement de C02 est important, donc que la fermen tation est active, et que la vitesse de transformation du sucre contenu dans le moût est élevée, et donc que la densité diminue plus rapidement. C'est la prise en compte de cette durée par la modélisation du phénomène, introduitcdans le logi ciel de l'ordinateur de pilotage de la cuve, que la température de celle-ci sera asservie à la programma tion de la variation de la densité dans le temps. SYSTEME MIS EN OEUVRE Pour ce faire, compte tenu du fait que pour une variation de densité imposée (se référer à la Fig.l; Pl.l), une variation de densité entre les points 1 et 2 ( sur la courbe a ), est plus faible qu'entre les points 4 et 5 ( sur la même courbe). La durée de remplissage par le C02, du volume défini par les deux électrodes de niveau dans l'enceinte fait que, le temps correspondant au segment 1-2, sur C3 (abscisse des temps)est plus long que le segment 4-5 sur la même abscisse. En conséquence, sur la courbe b - repré sentant l'évolution de la température agissant sur sur la vinification - les points 1 et 2 ( sur la courbe b) , correspondent à une fraction de la courbe de température représentant une variation plus lente que celle représentée par la fraction de courbe, points 4 et 5 de la courbe b. la même figure, les ordonnées a) et b), repré sentent respectivement : par (a), la densité, (varia- de 1000 à 900 ); et par b), la valeur des températures de 20 à 30 C, dans l'exemple représenté; l'abscisse C3 correspond aux durées de remplissage de l'enceinte par le-C02, aux températures variables pour un même volume de C02 émis . DESCRIPTION appareil comprend, selon une des formes préféren tielles et non limitative de l'invention - Fig.2; Pl. 1 - tel qu'il est installé dans une cuve de vinifi cation, la Fig. 3; P1.2 , représentant plus particuliè rement la cloche de mesure elle-même - Une enceinte (1) de mesure de la densité, sous forme d'une cloche (2), préférentiellement cylindrique, avec une ouverture libre à la partie inférieure, et présentant un fond par exemple hémisphérique la partie haute. La paroi de l'enceinte est préférentiellement isolée (par exemple, double paroi en matériau plastique alimen taire, garnie d'une mousse isolante, formant barrière thermique), afin que pendant la durée de chaque cycle la mesure soit effectuée à une température stable (température du moût garnissant l'enceinte du densimè- tre), alors que la température du moût emplissant la cuve entière (17) est régulée à partir de l'échan geur (3), piloté par la sonde (4); le régulateur, est logé dans le boîtier électronique du densimètre (5) en connection avec le micro-ordinateur (6), l'échangeur (3) alimenté par l'actionneur (18), en fluide chaud ou froid (générateur (19) ). La/c2gcést maintenue dans la cuve par un tube-support (7), muni d'un tuyau dans lequel s'effectue l'échappe ment du C02, en (8), échappement contrôlé par l'élec- perte tro-vanne très faible /de charge (9), placée à l'air libre . Le tube d'échappement (8) est à sa partie inférieure solidaire du sommet de la cloche, protégé par un filtre (Jp), évitant que des particules en suspension dans le moût ne viennent perturber le bon fonctionnement de l'électro-vanne . Les électrodes de détection de niveau du mout dans la cloche sont fixées les unes au dessus des autres; au moins deux d'entre elles définissent 2 niveaux, les électrodes (11) et (13), en liaison avec le boîtier électronique (5). L'électrode (11) correspond au niveau haut de remplis sage de la cloche. Le refoulement du liquide (moût) du niveau (11), électrode haute, au niveau (13), élec trode basse, correspondant au remplissage -volume V3, de la cloche par le C02. La durée de remplissage est prise en compte dans la modélisation densité/tempé- rature pour l'exploitation de l'instrument. Les élec- trodes (15) et (16) placées entre les électrodes (11) et (13), définissent des volumes réduits, tels Vl pour l'une et V2 pour l'autre, par rapport V3; elles sont utilisées pour exécuter des mesures, avec des durées enregistrées peu-différentes du début à la fin de la vinification, malgré la variation de vitesse des débits. Dès que le niveau (13) est atteint, le volume V3 étant défini, le temps de remplissage en C02 de la la cloche est enregistré, et l'électro-vanne (9) est ouverte. Elle restera ouverte jusqu'à la détection du moût par l'électrode (11), correspondant à un nou veau remplissage de la cloche, pour démarrer un nouveau cycle . Un perfectionnement consiste en l'utilisation d'une cinquième électrode en (12), très proche , ou en des sous de l'électrode (13) définissant le volume V3. La mesure de remplissage en C02 de la cloche est toujours définie dans cette disposition , par les temps passes lors du refoulement du moût entre les électrodes (11) et (13); mais l'ouverture de l'électro vanne (9), n'est déclenchée qu'à partir de la détection d'une résistance élevée entre les points (11) et (12) Ce temps latence, permet d'assurer qu'une perturba tion locale ne viendra pas fausser la mesure par un déclenchement trop rapide de l'électro-vanne. Corrélativement, l'évolution du taux de sucre trans formé alcool, par l'action des levures ( présentes sur la peau des raisins ou directement dans le moût), correspond à une variation connue de la densité du liquide, avec la génétration de C02, durant toute cette période. Elle constitue le moyen de contrôler la vinification, par la densité, en asservissant la régulation thermique de la cuve de vinification, à la programmation de l'évolution de la densité du moût dans le temps, le dégagement de C02 étant mesu ré. Pour s'assurer que, durant tout le temps de la vini fication programmée, le moût est suffisamment chargé en oxygène dissous, l'appareillage suivant l'invention associe avantageusement à un densimètre tel que décrit, un ensemble comprenant une pompe de remontage (14) du moût, de bas en haut, et un diffuseur de ce moût en (20), qui distribue une demi-sphère de liquide (21) sur le chapeau présent dans la cuve. Sur la tubulure de remontage (22), un venturi absorbe de l'air par le jeu du différentiel de pression dans le venturi; cette quantité d'air aspiré, et donc ox- zygène (pour 1/5e de ce volume d'air) est modulée par une électrovanne (23). L'action de cette dernière est pilotée par un oxymètre, dont le capteur sensible est disposé sur la tubulure de remontage, proche venturi, en (24); l'électronique associée est incorpo- au boîtier de régulation (5). Le même dispositif de densimétrie, constitue un appareil autonome pour la mesure de la densité des moûts, utilisable pour des mesures en laboratoires, dans les cuveries . L'appareillage comprend, logé en un coffret (26), Fig. 4, Pl. 3 - la cuve . (17) dans laquelle est introduit le moût, la cloche (2), de volume réduit, incluse dans la cuvé , et les capteùrs de niveaux, (11) et (13); - les circuits hydrauliques, electro-vanne (9) et filtre (10); - la mesure et la régulation de température, pilotées par la sonde (4), disposée dans la cuve . Les volumes traités sont réduits à quelques litres, et la température est fixée à une valeur telle qu'il soit possible d'effectuer rapidement plusieurs cycles de remplissages et vidages de la cloche . L'appareil peut être relié à une imprimante (25). REVENDICATIONS 1/ Le système de mesure de densité des moûts en cours de vinification, utilise le dioxyde de carbone (C02), produit durant la vinification comme élément mesure, ainsi que de moteur dans l'appareillage de mesure et de régulation par densité . 2/ Le densimètre selon la revendication 1 est caracté risé en ce que la mesure de la densité des mouts en cours de vinification, s'effectue en fonction du temps nécessaire pour obtenir un volume déterminé de C02, le temps pour obtenir ce volume étant d'autant plus court, que la variation de densité résultant de la transformation du sucre en alcool , est rapide . 3/Le densimètre, suivant les revendications 1 et 2, est caractérisé en ce qu'une cloche (2), verticalement disposee dans une cuve de vinification (17) présentant son ouverture libre vers le bas, constitue l'enceinte du régulateur de densité. La cloche définit un volume, rempli au départ d'un cycle de mesure, par du moût, et en de cycle par un volume de C02 accumulé dans la partie supérieure de cette cloche, le moût ayant été refoulé, au fur et à mesure de sa production, le dit volume étant matérialisé par la position de 2 capteurs dans la cloche (2). 4/ Densimètre suivant les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la cloche (2) est munie de cap teurs de niveau, tels que (11), (12) et (13); ces capteurs sont constitués par des électrodes, fixées à l'intérieur de la cloche, détectant entre 2 d'entre elles, une brusque variation de résistivité: celle- ci, passant à une valeur pratiquement nulle, lorsque les 2 électrodes sont immergées dans le moût, et à une valeur très élevée lorsqu'au moins une d'entre elles est dans l'air; cette variation brusque de résis tivité est détectée par le circuit électronique asso- commandant l'ouverture et la fermeture du disposi tif d'évacuation du C02 produit (9). 5/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions, caractérisé en ce qu'un compteur électronique, mesure la durée nécessaire pour que le C02 dégagé, refoule le niveau du moût de l'électrode (11), haut de cloche, jusqu'au niveau de l'électrode (13), bas dé cloche; cette durée est d'autant plus courte que le dégagement de C02 est élevé, et donc que la diminu tion de la densité s'accélère . 6/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions, caractérisé en ce que l'évacuation du C02 dégagé dans la cloche du densimètre est réaliséz.du fait de la pression hydrostatique du moût du bas de cloche, dès que 1e dispositif d'évacuation, telle une électro- vanne à très faible perte de charge (9), placée en haut de la cloche, est ouverte par l'action du circuit électronique, lié à l'électrode basse (13). 7/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions, caractérisé en ce que la cloche du densimètre (2), est munie d'un filtre (10), au niveau de l'orifice par où s'écoule le C02 produit dans la cloche, dès le déclenchement du dispositif d'évacuation (9) . 8/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions caractérisé en ce qu'une sonde de température (4), est placée dans la cuve (17), au niveau de la cloche du densimètre (2) ; cette sonde permet la lecture de la température du moût, et sert de capteur pour la régulation de cette température . 9/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions, caractérisé en ce que la cloche (2) du densimè- trè comporte plusieurs points de détection des niveaux --électrodes (15) et (16) - permettant de disposer pour la mesure de la densité, de durées de cycles (remplissage et vidage de la cloche) liées à la vitesse du débit de C02 au fur et à mesure de sa formation, sem b lables ceci, afin d'obtenir des mesures de durées sensiblement/ du début, en cours ou à la fin de la vinification, afin de maintenir la précision des mesures, tout en réduisant les temps nécessaires pour celles-ci. 10/ Densimètre suivant l'une quelconque des revendica tions, caractérisé en ce que l'appareil de mesure de la densité est associé au dispositif d'oxygénation du moût au moyen d'un venturi disposé sur la tubulure de refoulement de la pompe (14) de remontage, l'intro duction dans le moût de l'air traversant le venturi étant modulé en quantité par une électrovanne (23), piacee sur la tubulure d'aspiration du venturi (22); sa commande est déclenchée par la sonde (24) d'un oxymetre mesurant le taux de l'oxygène dissous . 11/ densimètre suivant l'une quelconque des revendi cations, caractérisé en ce que ce système permet la programmation de l'évolution de la densite du moût pendant la vinification, par l'asservissement de programmation de la régulation en température du moût, grâce à la possibilité de modélisation mathé matique des valeurs de température par rapport aux densités recherchées . 12/ ]Densimètre suivant l'une quelconque revendica tions, caractérisé en ce que le dispositif décrit permet de constituer un appareil autonome mesures densimétriques, spécialement adapté aux laboratoires et cuveries . Les eléments caractéristiques du système compren nent : une enceinte pour recevoir le moût ), la clo che mesure (2), et ses détecteurs de niveaux (11), (13) l'électro-vanne (9) et le filtre en haut de cloche (10) pour l'évacuation du C02, ainsi que le boîtier électronique comprenant les différents circuits / ils de regulation et de mesures sont logés dans un bâti constituant le corps de l'appareillage .