Brevet FR2806737A1 — publié le 20010928

i La présente invention concerne une cuve de fermentation, en particulier du type à fonctionnement automatique pour la vinification en rouge, comprenant une cuve principale, une cuve supérieure superposée à la cuve principale, un conduit de remontage apte à amener le liquide en cours de fermentation de la zone de fond de la cuve principale à la cuve supérieure, des moyens pour décharger ce liquide de la cuve supérieure vers la cuve principale de manière à baigner la couche de marc flottante contenue dans la cuve principale, et des moyens injecteurs, associés au conduit de remontage, capables d'injecter dans le liquide qui s'écoule à travers ce conduit un débit de gaz contenant de l'oxygène en une quantité adaptée pour son oxygénation. Au cours de la fermentation et en particulier dans la vinification en rouge, on connaît le besoin de veiller à l'oxygénation du moût lors de phases prédéterminées du processus de fermentation. En particulier, durant la vinification en rouge, I'oxygénation est utile pour le métabolisme des levures dans la mesure o elle facilite le début de la fermentation en favorisant la multiplication de la flore microbienne et dans la mesure o elle évite des arrêts de fermentation précoces. En outre, I'oxygénation du moût permet les réactions de condensation entre les tanins et les anthocyanes grâce à la formation de molécules plus complexes qui confèrent de la stabilité à la couleur. L'oxygénation évite en outre la formation de composés de réduction indésirables en favorisant le développement des arômes variétaux. La demande de brevet T097A000749 au nom de la demanderesse décrit une cuve de fermentation du type susmentionné, dans laquelle l'oxygénation du moût s'effectue par aspiration et mélange d'air ambiant dans le liquide qui s'écoule dans le conduit de remontage; en particulier, le conduit de remontage prélève le liquide de la zone de fond de la cuve principale et l'amène, à l'aide d'une pompe, dans la cuve supérieure, depuis laquelle le liquide oxygéné est périodiquement déchargé dans la cuve principale à travers un obturateur, associé au fond de la cuve supérieure qui, dans sa position ouverte, définit un jet d'irrigation du chapeau de marc flottant sur le moût/vin contenu dans la cuve principale. La présente invention a pour objet de fournir un perfectionnement dans le domaine des cuves de fermentation du type susmentionné, capable de donner un processus de fermentation amélioré. L'objet de l'invention est donc constitué par une cuve de fermentation ayant les caractéristiques énoncées dans la partie d'introduction de la présente description, caractérisée en ce que le conduit de remontage susmentionné présente une première ouverture d'écoulement qui amène le liquide dans la cuve supérieure et une deuxième ouverture d'écoulement qui amène le liquide à l'intérieur de la masse de liquide contenue dans la cuve principale, des moyens formant vanne étant prévus, associés au conduit de remontage, pour amener de manière sélective le liquide dans la cuve supérieure ou dans la cuve principale, à travers lesdites ouvertures d'écoulement, ou bien dans les deux. Grâce aux caractéristiques susmentionnées, il est possible, lors de phases prédéterminées du processus de fermentation, d'introduire le flux de liquide oxygéné de manière sélective dans la cuve supérieure pour ensuite baigner le chapeau de marc ou bien d'introduire ce liquide au coeur de la masse de liquide contenue dans la cuve principale, permettant ainsi d'obtenir une meilleure oxygénation de la masse de liquide et d'autres avantages qui apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée faite ci- apres. Sur les dessins joints, la figure 1 est une vue de face, partiellement en coupe, d'une cuve de fermentation destinée à des installations de vinification selon l'invention la figure 2 représente un détail agrandi de la figure 1; les figures 3 et 4 sont des illustrations schématiques d'une cuve de fermentation selon l'invention; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne comprise dans la cuve de fermentation de la figure 1; et la figure 6 est une vue en coupe transversale de la vanne de la figure 5 prise suivant le plan Vl-VI. En référence aux dessins, le numéro de référence 1 désigne, dans son ensemble, une cuve de fermentation du type à fonctionnement automatique destinée à des installations de vinification, comprenant une cuve principale 2 destinée à contenir la récolte foulée, et une cuve supérieure 4 superposée à la cuve principale et comportant un fond 6. La cuve supérieure 4 est munie d'un obturateur 14 qui vient en prise avec une ouverture centrale 16 du fond 6; l'obturateur 14 est actionné par un piston pneumatique ou à commande électrique 18 qui est mis en service par un temporisateur programmable ou par une unité de contrôle et de commande spéciale prévue pour gérer le cycle opérationnel de fermentation. Les moyens de remontage comprennent un conduit d'aspiration 8 qui communique avec la partie inférieure de la cuve 2 et un conduit de refoulement qui amène le liquide dans la cuve supérieure 4, une pompe 12 étant intercalée entre ces conduits. Dans la forme de réalisation illustrée sur les dessins, un injecteur 20, illustré plus en détail sur la figure 2, est associé au tube de refoulement 10 et prévu pour injecter dans le liquide qui s'écoule à travers le conduit de remontage un débit d'air ambiant adapté pour réaliser une oxygénation efficace. En aval de l'injecteur 20, sur le conduit de refoulement 10, est disposée une vanne 22 communiquant avec un conduit 24 qui introduit le liquide dans la cuve supérieure 4 et avec un conduit 26 capable d'introduire le liquide à l'intérieur de la masse de liquide en fermentation à travers une ouverture d'écoulement 40. La vanne 22 peut être une vanne manuelle ou de préférence une vanne automatique actionnée par un servomécanisme qui peut être commandée par une unité de contrôle et de commande prévue pour la gestion du processus de fermentation. La vanne 22 est typiquement une vanne à trois voies prévue pour amener le liquide de manière sélective dans la cuve 4 par l'intermédiaire du conduit 24 ou dans la cuve 2 par l'intermédiaire du conduit 26, ou pour fermer l'amenée de liquide à travers le conduit de remontage. Une forme de réalisation préférée de la vanne 22 est illustrée sur les figures 5 et 6; cette vanne est dotée d'un corps 51 en forme de cylindre creux, qui présente sur sa surface latérale 52 deux orifices circulaires de sortie 52a, 52b. De préférence, les axes radiaux perpendiculaires à l'axe de symétrie du corps 51 et passant par les centres des orifices circulaires 52a, 52b forment un angle égal à 90 . Sur la surface latérale 52, coaxialement à chaque orifice, sont soudées des bouches 62a, 62b, dotées à leur extrémité libre de brides filetées 63a, 63b capables de venir en prise avec des tubes. Les bouches 62a, 62b sont respectivement reliées par l'intermédiaire de ces brides au conduit 24 et au conduit 26. Le corps 51 présente en outre une extrémité fermée 51a, fermée par un couvercle 71 fixé au corps à l'aide de vis, et une extrémité ouverte 51b, qui prévoit une ouverture d'entrée 51 c. En correspondance avec l'ouverture d'entrée 51c est soudée une bouche d'entrée 72, ménagée à l'extrémité libre d'une bride filetée 72a, capable de venir en prise avec des tubes. La bouche d'entrée 72 est reliée par l'intermédiaire de cette bride au conduit de refoulement 10. A l'intérieur du corps 51 est logé un obturateur 80 de forme sensiblement cylindrique, coaxial avec le corps 51, disposé de telle sorte qu'il puisse tourner de manière hermétique dans ledit corps. L'obturateur 80 comprend une enveloppe cylindrique 81, ouverte en correspondance avec l'ouverture d'entrée 51c, et un élément de liaison 83. L'enveloppe 81 présente sur sa surface latérale un orifice traversant de sortie 82 et peut être tournée de telle sorte que l'orifice 82 puisse atteindre, de manière sélective, une position coaxiale avec l'un des orifices circulaires de sortie 52a, 52b. A l'intérieur de l'enveloppe 81 est disposé, de manière solidaire à celle-ci, un élément de liaison 83, de forme sensiblement cylindrique, dont la partie raccordée 83a est profilée de manière à réaliser un raccordement en forme de coude à 90 raccordant l'ouverture d'entrée 51c à une des ouvertures de sortie 52a, 52b. Avec un obturateur ainsi conçu, le liquide peut s'écouler à l'intérieur de la vanne de manière régulière sans que l'on observe de turbulences ou de stagnation excessives. La commande et le contrôle de la vanne 22 sont possibles grâce à une tige d'actionnement (non représentée). Cette tige traverse un orifice traversant 71a présent au centre du couvercle 71, et vient en prise dans un évidement d'encastrement adapté 81 a sur l'extrémité fermée de l'enveloppe 81, de telle manière qu'une rotation de la tige provoque une rotation de l'obturateur 80. La vanne 22 peut éventuellement présenter une autre position d'ouverture dans laquelle elle amène le liquide aux deux cuves 2 et 4. Une forme de réalisation préférée de l'injecteur 20 est illustrée sur la figure 2; cet injecteur comprend une tuyère 28 à l'intérieur du conduit de refoulement 10, ayant une section rétrécie 30. A proximité de la section rétrécie 30, le conduit 10 communique avec un conduit 32 pour l'aspiration de l'air. Au conduit 32 est associée une vanne manuelle ou actionnée par un servo- mécanisme 34, qui intercepte et régule le flux d'air aspiré. On a observé qu'un injecteur du type décrit sur la figure 2 permettait d'obtenir les meilleurs résultats en termes de débit d'aspiration de l'air, en évitant les risques d'engorgement dus à la présence de solides en suspension dans le liquide qui s'écoule dans le conduit de remontage. On comprend toutefois que l'invention ne doit en aucun cas être considérée comme limitée au type de moyens injecteurs illustrés ici. En effet, des moyens injecteurs du type Venturi pourront être utilisés, tels que ceux décrits dans la demande de brevet TO97A000749 au nom de la demanderesse ou tout type d'injecteur ou d'éjecteur ou pompe-injecteur capable de réaliser une oxygénation efficace du liquide au cours de la phase de remontage. On considère également comme incluse dans la portée de l'invention l'injection d'oxygène soit dans le conduit de refoulement 10, comme décrit, soit dans le conduit d'aspiration 8, soit par l'intermédiaire d'une ouverture d'aspiration dans la pompe 12. De préférence, l'injection d'oxygène s'effectue en amont des moyens formant vanne 22. De manière analogue, bien que sur le dessin illustré le conduit 26 soit réalisé sous la forme d'un tube tombant plongé dans le liquide contenu dans la cuve inférieure 2, on comprendra que l'invention ne se limite pas à cette forme de réalisation. Par exemple, I'introduction du liquide dans la cuve inférieure 2 pourra être réalisée à l'aide d'une tubulure qui s'insère latéralement dans la cuve, par exemple illustrée schématiquement sur les figures 3 et 4; on comprendra bien entendu, en se rapportant aux schémas des figures 3 et 4, que les moyens injecteurs, indiqués par la référence 20, devront être disposés dans le conduit de remontage. De préférence, la cuve de fermentation comprend des moyens capteurs 36 capables de surveiller dans la masse de liquide en fermentation un paramètre indicateur de l'état d'avancement de la fermentation ou du niveau d'oxygénation et d'émettre un signal représentatif dudit paramètre qui est délivré à une unité de contrôle et de commande 38, prévue pour actionner I'ouverture et la fermeture des moyens formant vanne 34 associés à l'injecteur, en fonction du signal reçu par les moyens capteurs. Ce paramètre indicateur de l'état d'avancement de la fermentation peut être la densité du liquide ou un dispositif de mesure du potentiel redox qui donne une mesure du niveau d'oxydation du milieu liquide. L'unité de contrôle et de commande 38 peut faire partie de l'unité générale de contrôle qui effectue le contrôle du cycle de vinification, incluant des fonctions de contrôle de température, d'activation des phases de remontage et des phases de déchargement du liquide de la cuve supérieure à la cuve inférieure, ainsi que la commande de l'électrovanne 22. Les caractéristiques de construction de la cuve de fermentation selon I'invention permettent d'améliorer sous divers aspects l'efficacité du processus de fermentation. Au début, dans les premières phases du cycle de fonctionnement, la cuve principale est remplie jusqu'à un niveau prédéterminé de récolte foulée; dans la zone supérieure de la cuve se forme ce que l'on appelle le "chapeau" de marc. Lors de ces phases initiales, la cuve de fermentation de l'invention permet d'entamer des cycles de remontage dans lesquels le liquide est prélevé du fond de la cuve 2, oxygéné par aspiration d'air ambiant puis réintroduit dans la cuve principale par l'intermédiaire du conduit 26 qui débouche au coeur de la masse de liquide. On a observé que cette opération générait un effet de flottaison avantageux qui entraîne une séparation plus rapide du chapeau de marc. La turbulence générée par l'introduction de flux de liquide oxygéné dans la masse de liquide améliore sensiblement le rendement d'oxygénation et donne en outre un effet de stripping de l'anhydride carbonique qui commence à se dégager de la masse en fermentation. Grâce à la formation plus rapide du chapeau, on peut entamer plus rapidement la série de cycles initiaux de remontage, d'abord par oxygénation, o la vanne 22 est mise en communication avec le conduit 24, pour décharger le liquide oxygéné dans la cuve supérieure 4. Dans ces cycles initiaux de remontage, le liquide introduit dans la cuve supérieure 4 est déchargé à travers l'ouverture 16, I'obturateur 14 étant ouvert, pour former un jet d'irrigation du chapeau. Cette opération peut être suivie d'une période de macération, sans oxygénation, au cours de laquelle pourront être effectués les cycles de remontage et d'irrigation du chapeau nécessaires en maintenant fermée la vanne 34 qui intercepte le conduit d'aspiration 32 de l'injecteur 28. Les phases ultérieures d'oxygénation du moût peuvent être effectuées à la discrétion du technicien oenologue au cours des phases de fermentation tumultueuse et des phases finales. Il est en outre avantageux d'effectuer des opérations d'oxygénation supplémentaires, avec introduction du flux de liquide oxygéné à travers le conduit 26 au coeur de la masse contenue dans la cuve principale, au terme du processus de fermentation, lorsque se dissipe l'effet de séparation du chapeau généré par l'anhydride carbonique qui se dégage. Dans ces conditions, l'introduction d'un flux oxygéné de liquide par l'intermédiaire du conduit 26 permet de suspendre de nouveau le chapeau par flottaison, ce qui facilite l'opération de décuvage et permet d'obtenir en outre un meilleur rendement de moût en fleur. En général, I'opération d'oxygénation, effectuée par introduction du liquide oxygéné au coeur de la masse de liquide contenue dans la cuve principale 2, permet d'améliorer sensiblement le rendement d'oxygénation en augmentant le pourcentage d'oxygène contenu dans l'air aspiré qui se dissout dans la masse du moût, par rapport à ce que l'on observe lorsque le conduit de remontage amène le liquide proprement dit dans la cuve supérieure 4. Compte tenu des caractéristiques fonctionnelles décrites ci-dessus et des avantages qui en découlent, la présente invention a également pour objet un procédé de fermentation, en particulier de vinification en rouge, qui s'effectue dans une cuve de fermentation ayant les caractéristiques énoncées dans la description qui précède, et dans les revendications qui suivent, comprenant les opérations suivantes: effectuer des cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale par prélèvement de ce liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé avec réintroduction du liquide oxygéné dans la masse de liquide contenu dans la cuve principale et cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale par prélèvement de ce liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé, et réintroduction du liquide oxygéné dans la cuve supérieure puis déchargement de ce liquide de ladite cuve supérieure vers la cuve principale avec irrigation du chapeau de marc flottant sur le liquide contenu à l'intérieur. On comprendra que la mise en oeuvre de ces opérations peut être programmée par l'opérateur par programmation de l'unité de contrôle et de commande qui gère le fonctionnement automatique de la cuve de fermentation. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels l'homme du métier pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation tout en restant dans la portée de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Cuve de fermentation à fonctionnement automatique pour des installations de vinification, comprenant une cuve principale (2), une cuve supérieure (4) superposée à la cuve principale, un conduit de remontage (8, 12, 10, 24, 26) apte à amener le liquide soumis à fermentation de la zone de fond de la cuve principale à la cuve supérieure, des moyens pour décharger (16, 14, 18) ce liquide de la cuve supérieure vers la cuve principale de manière à baigner la couche de marc flottante contenue dans la cuve principale, et des moyens injecteurs (20, 32), associés au conduit de remontage, capables d'injecter dans le liquide qui s'écoule à travers ce conduit un débit de gaz contenant de l'oxygène, caractérisée en ce que le conduit de remontage présente une première ouverture d'écoulement (24) qui amène le liquide dans la cuve supérieure (4) et une deuxième ouverture d'écoulement (40) qui amène le liquide à l'intérieur de la masse de liquide contenue dans la cuve principale, des moyens formant vanne de sélection (22) étant prévus, associés au conduit de remontage, pour amener de manière sélective le liquide dans la cuve supérieure ou dans la cuve principale, ou bien dans les deux, à travers lesdites ouvertures d'écoulement. 2. Cuve de fermentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens injecteurs (28, 32) comprennent une tuyère (28) dotée d'une ouverture rétrécie (30) et un conduit latéral (32), adjacent à la bouche de ladite tuyère pour l'aspiration d'air ambiant, des moyens formant vanne d'interception (4) étant prévus, capables d'intercepter le flux d'aspiration d'air à travers ledit conduit d'aspiration (32). 3. Cuve de fermentation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens formant vanne de sélection (22) comprennent un corps de vanne (51) en forme de cylindre creux, au moins deux ouvertures de sortie (52a, 52b) présentes sur la surface latérale dudit corps de vanne, une ouverture d'entrée (51 c) présente sur une des extrémités dudit corps de vanne, et un obturateur (80) de forme sensiblement cylindrique disposé de manière à pouvoir tourner à l'intérieur dudit corps coaxialement à celui-ci et profilé de manière à réaliser un raccordement en forme de coude à 90 raccordant ladite ouverture d'entrée à une desdites ouvertures de sortie. 4. Cuve de fermentation selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens injecteurs (28, 32) sont disposés sur le conduit de remontage en amont desdits moyens formant vanne de sélection (22). 5. Cuve de fermentation selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens injecteurs (28, 32) sont disposés sur le conduit de remontage en aval desdits moyens formant vanne de sélection (22) et sur au moins un des conduits (24, 26) sortant desdits moyens formant vanne (22) qui amènent le liquide dans la cuve supérieure et/ou dans la cuve principale. 6. Cuve de fermentation selon les revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de contrôle et de commande (38) qui coopère avec lesdits moyens formant vanne de sélection (22), associés au conduit de remontage et prévue pour effectuer: des cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale (2) par prélèvement du liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé, et réintroduction du liquide oxygéné dans la masse de liquide contenu dans la cuve principale; et des cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale (2) par prélèvement de ce liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé, et réintroduction du liquide oxygéné dans la cuve supérieure (4) et déchargement de ce liquide de la cuve supérieure à la cuve principale avec irrigation du chapeau de marc flottant sur le moût. 7. Procédé de fermentation, en particulier de vinification en rouge, réalisé dans une cuve de fermentation selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: a) effectuer des cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale (2) par prélèvement de ce liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé, et réintroduction du liquide oxygéné dans la masse de liquide contenu dans la cuve principale et b) cycles d'oxygénation du liquide contenu dans la cuve principale (2) par prélèvement de ce liquide au fond de ladite cuve et aspiration et mélange d'air ambiant dans le flux de liquide prélevé, et réintroduction du liquide oxygéné dans la cuve supérieure et déchargement de ce liquide de la cuve supérieure vers la cuve principale avec irrigation du chapeau de marc flottant sur le liquide contenu à l'intérieur. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite opération a) est effectuée au début du processus de fermentation et/ou à la fin du processus de fermentation pour favoriser la flottaison et la séparation du chapeau de marc.