Brevet FR2885764A1 — publié le 20061124

La présente invention se rapporte aux procédés de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait et aux cuves à lait munies de dispositifs de refroidissement. Dans le EP 1 251 732, on décrit un procédé de refroidissement de petites quantités de lait, qui consiste à prévoir des moyens de mesure de la quantité de lait dans un réservoir et un transducteur de température pour contrôler la température du lait dans le réservoir, à mettre en série dans le circuit de refroidissement un évaporateur relié à la partie de paroi intérieure du réservoir, un compresseur et un condenseur, à contrôler la température du réfrigérant dans l'évaporateur, en régulant la pression de vaporisation du réfrigérant de sorte que la température de la surface de refroidissement en contact avec le lait soit toujours au moins légèrement supérieure à 0[deg.]C, tandis que la température du réfrigérant dans l'évaporateur est inférieure à 0[deg.]C, lorsque le compresseur fonctionne, à contrôler par les moyens de mesure, la quantité de lait dans le réservoir et lorsque cette quantité de lait s'avère être insuffisante, à arrêter le fonctionnement de l'agitateur. Ce procédé serait susceptible de refroidir une petite quantité de lait, par exemple une mince couche de lait sur le fond de la cuve, sans danger de formation de glace dans le lait, qui porte atteinte à la qualité du lait, notamment dans le cas ou une agitation efficace du lait n'est pas possible. Ce procédé a trois inconvénients principaux. Il nécessite, en premier lieu, de déterminer la quantité de lait dans la cuve. Certes, il existe pratiquement, déjà dans toutes les cuves à lait, des moyens permettant de mesurer la quantité du lait contenu dans la cuve, mais dans de nombreux pays les services officiels de la métrologie refusent, pour exclure toute possibilité de fraude, que les dispositifs déjà présents de mesure de la quantité du lait qui assurent la sécurité des transactions commerciales, soient reliés à un autre dispositif de la cuve. Le procédé suivant le brevet européen mentionné ci-dessus, nécessite donc de doubler les moyens de mesure de la quantité de lait dans la cuve. Le deuxième inconvénient grave du procédé décrit dans le brevet européen mentionné ci-dessus, est qu'il dépend beaucoup de la température ambiante. Une cuve correctement réglée pour un fonctionnement en été, fonctionnera mal en hiver. La température de condensation du fluide dans le condenseur sera trop basse en hiver et en conséquence la température d'évaporation du fluide dans l'évaporateur sera plus basse. Le lait sera trop réfrigéré. Enfin, le procédé met en oeuvre un grand nombre de moyens de mesures et de contrôles, ce qui complique la fabrication, la régulation et l'entretien de la cuve. L'invention pallie tous ces inconvénients par un procédé de réglage du refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait, simple à fabriquer, à réguler et à entretenir, qui peut s'adapter automatiquement à la température ambiante et qui ne nécessite pas de mesurer la quantité du lait contenu dans la cuve, tout en permettant cependant, d'adapter le refroidissement à cette quantité d'une manière plus efficace, parce que plus précoce, que jusqu'ici. Dans le procédé suivant l'invention, on détermine la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve et on utilise cette vitesse comme variable de réglage du refroidissement. On peut utiliser cette vitesse pour arrêter le refroidissement lorsqu'elle dépasse un seuil donné ou pour diminuer la puissance d'un compresseur frigorifique, lorsque la vitesse dépasse un seuil donné. En utilisant maintenant comme variable, non plus la quantité de lait contenu dans la cuve, mais la vitesse de refroidissement du lait c'est-à-dire la variation de la température du lait en fonction du temps, on dispose d'une variable, qui s'affranchit complètement du besoin de mesurer la quantité de lait contenu dans la cuve, bien que cette variable en tienne compte de façon inhérente, et tienne compte aussi de manière inhérente, sans autre mesure particulière, de tous les autres facteurs pouvant influer sur le refroidissement du lait, y compris la température ambiante. Cette mesure de la vitesse de refroidissement peut s'effectuer très simplement. Il suffit d'une sonde de température, qui est déjà existante et qui, n'étant pas soumise au règlement de la sûreté des opérations de commerce, peut être reliée sans difficulté à un transducteur, qui fait correspondre à la température, un signal électrique, notamment tension ou courant, qu'il est facile d'appliquer à une borne d'entrée d'un microcontrôleur à boucle, en sorte que celui-ci capte périodiquement le signal électrique. Cette périodicité de la capture donne le signal d'horloge, qui permet de déterminer aisément la variation de la température en fonction du temps. Enfin, la détermination de la vitesse peut s'effectuer précocement, ce qui permet de contrecarrer à temps, en dépit de l'inertie thermique, un refroidissement trop rapide. De préférence, on utilise comme variable de réglage du refroidissement, la vitesse de refroidissement du lait entre un instant où le lait est à une première température donnée et un instant où le lait est à une deuxième température inférieure à la première température donnée. La première température est de préférence, supérieure de quelques degrés, notamment de 1 à 3 degrés, à la deuxième température dite température maximale de conservation du lait, qui est la température maximale à laquelle on accepte que le lait puisse être porté, alors qu'il est stocké. En intervenant ainsi à l'avance, avant que cette température maximale de conservation du lait soit atteinte, on se laisse ainsi, suivant l'invention, le temps de réagir pour diminuer les frigories apportées au lait, afin que sa température ne s'abaisse sensiblement pas au-delà d'une température critique en dessous de laquelle on ne souhaite pas que le lait descende pour que sa qualité n'en pâtisse pas, température critique, qui est inférieure à la deuxième température. De préférence, la différence entre la première et la deuxième température est supérieure ou égale à trois dixièmes de degrés Celsius, de manière justement à ce que l'effet de l'arrêt ou de la diminution de la puissance du compresseur ait le temps de se faire sentir. En outre, cet écart tient compte de la précision, nécessairement approximative, du repérage de la température. L'invention vise enfin, une cuve à lait comprenant un équipement de refroidissement. Suivant l'invention, il est prévu des moyens de mesure de la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve et des moyens pour commander un dispositif de réglage de l'équipement de refroidissement, en fonction de la vitesse de refroidissement. Ce dispositif de réglage peut être aussi, au sens large, un dispositif d'arrêt ou seulement un dispositif de diminution de la puissance de refroidissement. Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, les moyens de mesure comprennent, une sonde de la température du lait dans la cuve, reliés à un transducteur donnant un signal électrique en fonction de la température et un microcontrôleur recevant périodiquement le signal électrique. La périodicité de la boucle du programme du microcontrôleur fournit automatiquement l'unité de temps nécessaire pour mesurer la vitesse de refroidissement, c'est-à-dire la variation de la température en fonction du temps. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples: la figure 1 est une vue schématique d'une cuve à lait suivant l'invention, tandis que les figures 2 et 3, sont deux graphiques illustrant la variation de la température du lait dans une cuve en fonction du temps, la figure 2 pour une cuve contenant une quantité normale de lait, et la figure 3 pour une cuve en contenant une petite quantité, ce qui, sans l'invention, aurait pu faire craindre une altération de la qualité du lait par congélation. La cuve à lait suivant l'invention, comprend une cuve 1 proprement dite ayant une ouverture 2 d'entrée et une ouverture 3 de vidange. Dans le bas de la cuve 1 est monté un évaporateur 4, qui communique par un conduit 5 avec un compresseur 6 actionné par un moteur 7. le fluide réfrigérant sortant du compresseur 6, va par un conduit 8 à un condenseur 9. De celui-ci, le fluide réfrigérant retourne par un conduit 10, avec interposition d'un détendeur 1 1 thermostatique, au bas de la cuve 1 , par un conduit 12. Au bas de la cuve 1 , est monté une sonde 13 de température reliée par une ligne 14 à un transducteur 15, qui transforme l'indication de température de la sonde en une tension électrique, laquelle est envoyée à un microcontrôleur 16, par l'intermédiaire d'une ligne 17. Le microcontrôleur 16, commande le fonctionnement du moteur 7, par l'intermédiaire de la ligne 18. Dans le microcontrôleur 16, est contenu un programme, qui permet de calculer la variation de température en fonction du temps, sur la base du signal de tension fourni par le transducteur 15 à chaque période du programme logiciel du microcontrôleur 16. La manière dont fonctionne le microcontrôleur est symbolisée par les graphiques des figures 2 et 3. A la figure 2, on en porté en abscisses le temps et en ordonnées la température. La droite I horizontale, correspond à tR, qui est la température maximale de conservation du lait, par exemple de 4[deg.]C. On ne souhaite pas que le lait, après qu'il a été refroidi, se réchauffe audelà de cette température. La droite II horizontale est la température à partir de laquelle le microcontrôleur 16 détermine la vitesse de refroidissement du lait. La droite III horizontale est la température tC critique en dessous de laquelle le lait ne doit pas s'abaisser, si l'on veut que sa qualité n'en pâtisse pas. C'est aussi la température, à laquelle, en fonctionnement normal à la figure 2, le microcontrôleur 16 arrête le fonctionnement du compresseur 6 au point A. On a tracé en traits mixtes, une courbe N de normalité, dont la pente indique la vitesse maximum de diminution de la température, que le microcontrôleur 16 considère comme normale ou admissible. La courbe en trait gras est une de ces courbes admissibles de refroidissement du lait. Le microcontrôleur 16 n'arrête le fonctionnement du compresseur 6 qu'au point A d'intersection de la courbe C avec la droite III. A partir du point A, le lait se réchauffe, jusqu'à atteindre le point B sur la droite 1 où le compresseur 6 est réenclenché pour refroidir à nouveau le lait. A la figure 3 en revanche, la courbe D de refroidissement du lait a une pente de décroissance de la température plus forte que la norme N. Dès que la courbe D coupe la droite II au point E, le microcontrôleur 16 commence à contrôler la vitesse de décroissance de la température. Si sur le tronçon de courbe allant du point E au point F d'intersection de la courbe D avec la droite I, le microcontrôleur 16 constate que la pente donnant la variation de la température est plus abrupte que la norme N, il arrête au point F, bien avant le point A, le fonctionnement du compresseur 6. le refroidissement se poursuit certes, par inertie, mais suivant un arc G plus doux, que ce qui se passerait si l'on avait attendu, pour arrêter le compresseur 6, et laisser la courbe D se prolonger jusqu'au point A. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait, caractérisé en ce que l'on détermine la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve et on utilise cette vitesse comme variable de réglage du refroidissement. 2. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on arrête le refroidissement lorsque la vitesse dépasse un seuil donné. 3. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme variable de réglage du refroidissement la vitesse de refroidissement du lait entre un instant où le lait est à une première température donnée et un instant où le lait est à une deuxième température inférieure à la première température donnée. 4. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième température est la température maximale de conservation du lait. 5. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la différence entre la première température et la deuxième température est supérieure ou égale à 3 dixièmes de degrés Celsius. 6. Procédé de réglage de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait suivant l'une des revendications 1 , 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on diminue la puissance d'un compresseur frigorifique lorsque la vitesse dépasse un seuil donné. 7. Cuve à lait comprenant un équipement (6, 9, 11 , 4) de refroidissement, caractérisée en ce que le dispositif comprend des moyens (13, 15, 16) de mesure de la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve (1) et des moyens (16, 18) pour commander un dispositif de réglage de l'équipement en fonction de la vitesse 5 de refroidissement. 8. Cuve suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif de réglage commande le fonctionnement d'un compresseur. o 9. Cuve suivant la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le dispositif de réglage est un dispositif d'arrêt. 10. Cuve suivant la revendication 7, 8 ou 9, caractérisée en ce que les moyens de mesure comprennent une sonde (13) de la température du lait dans la 5 cuve (1) reliée à un transducteur (15) donnant un signal électrique en fonction de la température et un microcontrôleur (16) recevant périodiquement le signal électrique.