Brevet FR2859073A1 — publié le 20050304

La présente invention concerne un extracteur de pépins de raisin d'un produit constitué de raisins écrasés et égrappés préparés pour la fermentation en cuve lors de la fabrication du vin. La présence de pépins de raisin pendant la fermentation en s cuve pour la fabrication du vin transmet au vin issu de cette fermentation certaines caractéristiques finales de saveur et de parfum indésirables d'autant plus prononcées que la concentration en pépins est plus importante. L'enlèvement de tout ou partie des pépins présente un très grand intérêt pour l'amélioration de la qualité de certains grands crus et de certains vins courants. L'extraction de ces pépins est rendue difficile par le fait: -Que ces pépins ont sensiblement la même densité que le mélange environnant - Que pour certaines variétés de raisins la pulpe du fruit adhère 15 aux pépins et qu'il est impératif de réintégrer cette pulpe au mélange pour la fermentation - Que l'écrasement des grains de raisin avant introduction dans la cuve de fermentation doit être fait de façon à ne pas briser des pépins ce qui accroîtrait l'effet néfaste de leur présence. II en résulte qu'on ne peut pas dissocier complètement pulpe, peau de raisins, pépins pour effectuer facilement l'élimination de ces derniers. Les appareils actuellement utilisés pour extraire les pépins font appel à un principe général connu sous le nom de délestage. Il consiste pendant la phase de fermentation à soutirer périodiquement la partie liquide de la cuve, une petite quantité de pépins entraînés par le liquide est extraite, d'une part par tamisage, d'autre part par des grilles de piégeage en fond de cuve permettant d'en extraire une autre petite quantité. La majorité des pépins reste néanmoins prisonniers dans le substrat en fond de cuve. Diverses méthodes sont utilisées pour briser ce substrat avant ou pendant la réintroduction du liquide dans la cuve, soit par action mécanique sur ce substrat soit par effet hydraulique résultant de l'impact de la chute brutale de liquide ou d'un jet de liquide sur ce substrat. Ces opérations doivent être répétées une ou deux fois par jour pendant la phase de fermentation et sont une contrainte importante. L'extracteur de la présente invention s'intègre dans la chaîne de préparation et manutention du produit à fermenter avant son introduction dans la cuve de fermentation. Il donne un résultat suffisant pour certaines variétés de raisins. Pour d'autres variétés plus difficiles à traiter l'extracteur devra être utilisé après un début de fermentation qui aura davantage séparé pulpe et pépins, dans ce cas il sera nécessaire après soutirage du liquide d'extraire le substrat de la cuve pour lui faire subir le traitement par l'extracteur objet de la présente invention avant de le réintroduire dans la cuve pour continuer la fermentation, cette opération ne se fera néanmoins qu'une fois au plus dans la durée de la fermentation. L'extracteur reprend le flux de produits constitué des raisins issus de la vendange provenant des vignobles, traités dans une chaîne de préparation et manutention après l'écrasement des raisins et l'enlèvement des rafles (égrappage). L'extracteur groupe en un seul appareil la réalisation de deux phases successives de traitement égouttage et séparation présentant l'avantage d'introduire le produit et de le récupérer qu'une seule fois, le transit intérieur d'une phase à l'autre tirant avantage des vitesses et débit de produit à la sortie de la phase amont pour alimenter sans choc la phase suivante, la dégradation du produit très délicat traité dans ce cas s'en trouve réduite de façon très appréciable. L'extracteur comprend sur un même axe géométrique 20 légèrement incliné sur l'horizontale deux tambours tournants: - Un tambour égoutteur perforé tournant à grande vitesse pour débarrasser au maximum le produit de ses liquides. - Un tambour séparateur perforé qui extrait les pépins, ce tambour existe en deux versions rapidement interchangeables différentes seulement par la forme des perforations dépendant des caractéristiques du produit à traiter. Les figures 1/2 et 2/2 représentent de façon schématique de face et de profil une réalisation de l'extracteur de pépins de la présente invention. En se référant à la fig. 1 /2 le tambour égoutteur 2 de forme tronconique est constitué d'une tôle perforée de trous ronds ou oblongs d'une largeur inférieure à 2 mm permettant le passage du liquide mélangé au produit, elle est enroulée en tronc de cône de section circulaire d'axe xx' sensiblement horizontal, l'angle total au sommet du cône étant de 16 à 20 degrés environ, coté petite base la tôle du cône est lisse non perforée sur une courte distance suivant les génératrices, le produit arrivant en 30 dans la goulotte 25 est poussé par la vis sans fin 32 à l'intérieur du tronc de cône du tambour egoutteur 2 sur la partie lisse coté petite base, tombe sur la paroi intérieure tournant à grande vitesse et sous l'effet du frottement sur la partie lisse va prendre progressivement la vitesse du tambour, sous l'effet combiné de la force centrifuge et de la conicité du tambour le produit va progresser vers la grande base du cône du tambour egoutteur 2. La partie lisse a pour but de faciliter le glissement du produit le long de la circonférence du tambour pour éviter son entraînement trop rapide en rotation diminuant ainsi sa détérioration, des bras 14 de supportage de ce tambour se trouvent en aval de la partie lisse, le produit va passer entre eux pour arriver dans la zone perforée, la force centrifuge va activer la séparation du liquide qui va s'évacuer à travers les perforations Afin de contrôler a la progression du produit vers la sortie, une vis sans fin 15 s'ajustant sur la paroi intérieure du cône du tambour égoutteur 2 tourne avec ce dernier à une vitesse légèrement inférieure de sorte qu'elle pousse le produit vers la grande base du cône du tambour. En agissant sur la différence de vitesse entre tambour egoutteur 2 et vis sans fin 15 on règle de façon non indépendante le débit de l'appareil et le taux d'égouttage. Les parties liquides sont recueillies en partie basse sous le tambour égoutteur 2 par un collecteur 24 et sont acheminées vers la sortie de l'appareil, un carter fixe en tôle non représenté enveloppe le tambour égoutteur 2 pour collecter les gouttelettes projetées par la force centrifuge et les laisse tomber à la partie inférieure dans le collecteur 24. Le tambour séparateur 1 est constitué d'une tôle perforée de trous cylindriques de 7 à 8,5 millimètres de diamètre, suivant les variétés de raisins ces trous sont soit ordinaires disposés en quinconce au pas de 11 mm environ pour les fruits à pulpe adhérente soit au même pas et percés de l'intérieur vers l'extérieur de façon à réaliser un chanfrein arrondi sur le bord intérieur et éventuellement une bavure à l'extérieur. ce tambour séparateur 1 a un diamètre légèrement supérieur à celui du tambour égoutteur 2 et le recouvre légèrement de façon à récupérer sans pertes le produit sortant du tambour égoutteur 2 projeté tangentiellement par rapport à sa circonférence par la force centrifuge. Afin de ne pas détériorer ce produit arrivant à grande vitesse la partie du tambour séparateur 1 dans cette zone de réception est lisse sans perforations sur une longueur de 0.15 à 0.30 mètres environ suivant les génératrices, le produit animé d'un mouvement tangentiel par rapport au tambour égoutteur 2 glisse en tournant sur la partie intérieure du tambour séparateur 1 tournant beaucoup moins vite et se ralentit par frottement sans se détériorer. L'axe xx' commun des tambours est légèrement incliné sur l'horizontale, sortie plus basse que l'entrée, ce fait est sans incidence notable sur le tambour égoutteur 2 vu sa grande vitesse, par contre dans le tambour séparateur 1 vu sa faible vitesse de rotation le produit ne reste pas collé à la paroi il glisse partiellement et retombe avant d'atteindre la partie haute du tambour, par effet s de tamis, les pépins passent à travers les trous du tambour séparateur 1, le reste du produit retenu à l'intérieur comprenant surtout la peau et pulpe des raisins s'évacue vers la partie basse d'autant plus vite que la pente est plus forte, en agissant sur cette pente on règle le temps de séjour dans ce tambour séparateur 1 et o également le débit et le taux de pépins extraits. Pour les faibles débits ou les variétés faciles à traiter la longueur utile de partie perforée du tambour séparateur 1 est réduite en tapissant la paroi intérieure de ce tambour coté sortie par une tôle fine et lisse cylindrique amovible, la longueur de ce cylindre amovible étant adaptée en fonction de la longueur de partie perforée à laisser découverte et fonctionnelle, ce cylindre amovible est formé par une tôle rectangulaire enroulée et non soudée de sorte que lorsqu'elle est déposée du tambour séparateur1 elle reprend sa forme plane primitive et est moins encombrante, un jeu de plusieurs tôles est ainsi constitué pour donner des longueurs de cylindre amovible différentes, elles sont fixées à l'intérieur du tambour séparateur 1 par quelques boulons utilisant les perforations du tambour, cette méthode évite dans ces derniers cas signalés d'incliner exagérément l'axe des tambours et de laisser frotter et détériorer inutilement le produit suffisamment traité sur les parties perforées du tambour séparateur 1.Pour tous les tambours séparateurs 1 les séparations entre parties perforées et lisse y compris pour la tôle amovible se situent dans des plans perpendiculaires à l'axe commun des tambours. Une chicane 10 constituée par une lame d'une hauteur d'environ 3 à 5 cm disposée sur champ suivant une génératrice du tambour séparateur 1 à l'intérieur de ce dernier et dans sa partie perforée, d'une part accroche une partie du produit lors de son passage à la position basse l'entraîne plus haut au cours de la rotation avant qu'il ne retombe en chute libre ce qui le désagrège périodiquement au lieu de le laisser continuellement glisser contre la paroi, d'autre part elle empêche que le produit ne s'agglomère en un tortillon tournant dans la partie basse du tambour séparateur 1 ce qui troublerait le fonctionnement. Un carter fixe non représenté enveloppe la partie cylindrique du tambour séparateur 1 pour récupérer les pépins en partie basse, ils sont évacués par un système classique à vis sans fin 4 vers l'extérieur de l'extracteur en 6. D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description d'une réalisation particulière ci-après. En référence aux dessins fig.1 et fig.2, le tambour égoutteur 2 est constitué par une tôle d'épaisseur 1.5mm, perforée de trous de 2 mm de diamètre roulée pour former un tronc de cône creux d'une longueur d'un mètre et de 0.80 m pour le grand diamètre et 0.50 m pour le petit, coté petit diamètre la tôle n'est pas perforée sur 0.15 m suivant les génératrices du cône, il est supporté par un arbre 11 tournant creux de diamètre extérieur 90mm entraîné lui-même par: - le moteur 19 à vitesse réglable solidaire du châssis A, - le jeu de poulies réductrices 20 et 22 - une courroie trapézoïdale reliant les poulies ci-dessus L'arbre 11 est supporté par les paliers 13 solidaires du châssis général A, trois bras 14 situés dans un plan perpendiculaire à l'arbre 11 relient ce dernier au tronc de cône du tambour égoutteur 2, ils sont boulonnés sur un anneau métallique circulaire fixé à l'extérieur du tambour égoutteur 2 au niveau de la transition partie lisse/partie perforée, coté grand diamètre le tambour égoutteur 2 est supporté par trois galets disposés radialement à 120 par rapport à l'axe du tambour égoutteur 2 et solidaires du châssis A, ils roulent sur un anneau fait d'un fer plat 6 x 40 roulé sur plat avec un diamètre intérieur de 0.80m soudé à l'extrémité grand diamètre de la paroi perforée tronconique du tambour égoutteur 2, la face extérieure est la bande de roulement des galets ci-dessus. La vis sans fin 15 est constituée par un fer plat de section 5 x 80 mm cintré sur champ en 5 spires épousant l'intérieur du cône du tambour égoutteur 2 avec un jeu de 1 mm, enroulée de façon que si elle tourne en sens inverse du tambour 2 elle pousse les produits emprisonnés entre ses spires vers la grande base de ce tambour, elle est reliée par des bras à l'arbre 12 concentrique avec l'arbre 11, elle est entraînée en rotation par le moteur 19 et le jeu de poulies réductrices 23 identique à 22 et 21 cette dernière ayant un écartement de flasques réglable donnent un rapport de réduction légèrement plus grand que celui du jeu de poulies 20 22, cet arbre 12 est supporté par le palier 17 solidaire du châssis général A et par le palier 18 situé entre l'arbre 12 et l'intérieur de l'arbrel 1. Ce tambour égoutteur 2 est alimenté par la goulotte 25 pénétrant 40 légèrement à l'intérieur de ce tambour coté petite base, cette goulotte comporte en fond une vis sans fin 32 pour gaver le tambour égoutteur 2 et est solidaire du châssis général A, un carter fixe non représenté solidaire du châssis A entoure le tambour égoutteur 2 pour collecter les fragments de liquide extraits par ce tambour et les fait s'écouler dans le collecteur 24, ce dernier est fait d'une tôle entourant extérieurement la moitié inférieure du tambour 2 avec un espace de 0.10m entre les deux il comporte un rebord intérieur coté grand diamètre pour arrêter les liquides collectés il est fixé sur le châssis A et comporte à sa partie la plus base une tubulure horizontale transversale pour l'évacuation des liquides recueillis dans le collecteur de reprise 7 vers l'aval de l'extracteur. Le tambour séparateur 1 est constitué d'une tôle d'épaisseur 1 mm perforée de trous évasés à l'intérieur se rétrécissant vers l'extérieur d'un diamètre de 8 mm roulée pour constituer un cylindre de 0.90 mètres de diamètre et de 2 mètres de long, il comporte un rebord intérieur circulaire de 20 mm à l'extrémité entrée attenant à une partie lisse sans trous sur 0.15 mètres de longueur suivant les génératrices se prolongeant par la partie perforée jusqu'à l'autre extrémité qui sera le coté sortie. A l'intérieur la chicane est constituée par un fer plat de section 10 x 35 mm fixé sur champ suivant une génératrice du cylindre couvrant la partie perforée active du tambour séparateur 1. A l'extérieur le cylindre perforé est renforcé par 2 anneaux circulaires 26 en fer plat de 10 x 40 mm d'un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du cylindre et fixés par points de soudure sur ce dernier perpendiculairement aux génératrices et à 0.40 mètres de chacune des extrémités. Ces anneaux sont utilisés pour supporter le tambour et l'entraîner en rotation à la vitesse de 17 tours / minute. Un deuxième tambour 1 identique est fabriqué mais avec une tôle perforée de trous ordinaires de 8mm de diamètre et non évasés 30 comme dans le tambour précédent. Le tambour séparateur 1 repose sur 4 galets 9 de diamètre 0.12 mètres par les anneaux 26 (2 galets par anneau) chaque galet 9 comporte une gorge en forme de U de 12 mm de large dans laquelle circule un anneau 26; Ces galets 9 sont fixés par deux sur un arbre 27 de diamètre 25 mm tournant sur des paliers solidaires du châssis A et entraînés par un moteur 8. Deux arbres 27 identiques sont fixés sur le châssis A de sorte que les anneaux 26 s'engagent dans les gorges en U des galets 9, ces arbres parallèles aux génératrices situées en partie basse du tambour séparateur 1 sont vus sous un angle de 90 degrés l'un de l'autre depuis l'axe commun des tambours, l'anneau 26 coté entrée est garni sur sa circonférence médiane d'environ 97 axes 3 cylindriques diamètre 10 mm longueur 40mm parallèles aux génératrices du tambour séparateur 1 régulièrement répartis pour avoir un pas de 31.75mm et dépassant également de part et d'autre de l'anneau correspondant, chacune des deux joues de l'un des galets 9 de chaque arbre 27 comporte des dents taillées de façon à former un pignon denté venant s'engrener dans les axes 3 pour améliorer l'entraînement du tambour séparateur 1, un troisième arbre 28 identique sans moteur est positionné à la génératrice supérieure du tambour séparateur 1 pour terminer le guidage par un galet supplémentaire non représenté sur chaque anneau 26. Un carter 29 en tôle d'épaisseur 1 mm enveloppe l'ensemble sur la longueur correspondant à la partie perforée du tambour séparateur 1, ce carter 29 et les paliers de l'arbre 28 sont supportés ensemble par deux portiques boulonnés sur le châssis A afin de faciliter l'échange des tambours séparateur 1 en fonction des variétés de raisin à traiter. Le carter 29 à la partie inférieure se déverse dans une goulotte avec vis sans fin parallèle à l'axe des tambours pour évacuer les pépins à l'extérieur en 6, la partie inférieure de cette goulotte comporte des perforations pour laisser passer les liquides résiduels récupérés par le collecteur 5, le carter 29 comporte à sa partie inférieure des parois inclinées à 45 degrés pour se raccorder à l'auget de la goulotte. A la sortie 16 du tambour séparateur 1 une goulotte 7 avec vis sans fin reçoit le produit traité appauvri en pépins pour le réintégrer en 31 dans la chaîne de traitement conventionnelle, cette goulotte récolte également les écoulements liquides des collecteurs 24 et 5. Le châssis A supportant l'ensemble ci- dessus repose sur un autre châssis B posé au sol. Les châssis A et B sont articulés autour d'un arbre S dont l'axe coté sortie du tambour séparateur 1 est perpendiculaire à l'axe de ce tambour. Coté opposé à l'arbre S le châssis A est soulevé ou abaissé par rapport au châssis B pare un vérin V permettant ainsi de régler l'inclinaison de l'axe commun de rotation des tambours 1 et 2 pour contrôler le débit et le taux d'extraction de pépins du tambour séparateur 1. L'extracteur est utilisable pour la fabrication du vin pour en améliorer la qualité et diminuer les manutentions. REVENDICATIONS 1)Extracteur de pépins de raisins pour enlever de façon continue les pépins contenus dans le produit constitué de raisins écrasés destinés à la fermentation pour la fabrication du vin, caractérisé en ce qu'il comprend en entrée un tambour égoutteur 2 tronconique perforé d'axe sensiblement horizontal tournant à grande vitesse pour extraire par centrifugation les parties liquides du produit, une vis sans fin contrôle la progression du produit à l'intérieur de ce tambour égoutteur et l'évacue dans un tambour séparateur 1 perforé de même axe que le tambour égoutteur 2, tournant à faible vitesse, les pépins passent à travers les perforations tombent dans la goulotte 4 et s'évacuent en 6, le produit traité retenu à l'intérieur du tambour séparateur 1 sort en 16 à l'extrémité opposée à l'entrée. 2)Extracteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un vérin V qui modifie l'inclinaison de l'axe géométrique 20 du tambour séparateur 1 pour ajuster le temps de traitement et le taux d'extraction de pépins. 3) Extracteur suivant les revendications 1 caractérisé par la présence d'une zone lisse à l'entrée du tambour séparateur 1 pour recueillir et freiner sans dommages le produit à traiter arrivant à grande vitesse. 4)Extracteur suivant les revendications 1 ou 3 caractérisé par le fait que les trous de la tôle perforée du tambour séparateur 1 sont évasés sur la partie intérieure du tambour se rétrécissant vers l'extérieur ou ils forment une bavure. 5) Extracteur suivant la revendication 1 caractérisé par une zone lisse sur la partie intérieure d'entrée du tambour égoutteur 2 tournant à grande vitesse pour recevoir le produit sans vitesse initiale et l'amener sans dommages ni chocs à la grande vitesse de régime de la partie aval perforée de ce tambour. 6) Extracteur suivant la revendication 1 et 5 caractérisé par une vis sans fin épousant la forme intérieure du tambour égoutteur 2 et tournant à une vitesse légèrement différente de celle du tambour égoutteur 2 pour expulser régulièrement le produit. 7) Extracteur suivant la revendication 6 caractérisé par un système de poulies 20, 22 et 23 fixe et 21 à diamètre variable réglant la différentielle de vitesse entre tambour égoutteur 2 et vis sans fin 15 pour agir sur le débit de produit. 8) Extracteur suivant les revendications 1 à 4 caractérisé par un jeu de tôles lisses cylindriques amovibles tapissant la paroi intérieure perforée du tambour séparateur pour ajuster la longueur de partie perforée aux caractéristiques du produit à traiter. 9) Extracteur suivant la revendication 1 caractérisé par une chicane intérieure au tambour séparateur 1 suivant une génératrice de ce tambour et sur la partie perforée qui désagrège périodiquement le produit pour faciliter la libération des pépins et éviter la mise en rouleau du produit.