Brevet FR3033897A1 — publié le 20160923

L'invention concerne un dispositif de mesure de la fermeté d'un caillé de lait par l'appreciation de sa resistance au tranchage adapté pour être intégré sur une chaîne de fabrication de fromage. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre lors 5 de ce tranchage d'un tel dispositif, pour maîtriser la fermeté du caillé. L'invention se rapporte au domaine de la fromagerie, notamment industrielle, et plus particulièrement à l'opération de tranchage du caillé de lait. Lors du traitement du caillé de lait utilisé pour l'élaboration du fromage, on réalise communément un tranchage du caillé contenu dans des 10 bassines avec des outils de tranchage, afin de constituer un grand nombre de cubes qui augmentent la surface d'échange et favorisent l'exsudation du sérum. Pour constituer de tels cubes, ou dés, il est nécessaire de trancher le caillé dans trois directions plus ou moins perpendiculaires. 15 L'opération de tranchage est effectuée habituellement soit manuellement, soit sur un ou plusieurs postes mécanisés ou robotisés, à l'aide de deux types d'outils : un premier outil, par exemple à lames et fils croisés formant une « raquette » épousant le plus fidèlement possible le profil intérieur des parois de la bassine, et un deuxième outil à lames ou à lames et fils 20 parallèles. À titre indicatif, pour le tranchage en bassine, le procédé de tranchage habituellement utilisé est le suivant : - le premier outil est déplacé selon l'axe longitudinal de la bassine pour former des bandes de caillé s'étendant parallèlement à cet axe; 25 - le deuxième outil est ensuite déplacé transversalement à l'axe longitudinal pour trancher les bandes horizontales de caillé précédemment réalisées, formant ainsi des parallélépipèdes dont le nombre est fonction du nombre de lames et de fils du premier et du deuxième outil. Le tranchage du caillé est par exemple décrit dans les documents 30 FR-A-2766329 et FR-A-2922721. Pour obtenir un fromage répondant à un certain cahier des charges, le caillé de lait doit présenter une fermeté comprise dans une plage de valeurs déterminées. Autrement dit, le caillé ne doit être ni trop liquide, ni trop ferme. 35 La présente invention vise notamment à maîtriser la fermeté du caillé. 3033897 2 Dans ce but, l'invention propose un dispositif de mesure de la fermeté d'un caillé de lait, adapté pour être intégré sur une chaîne de fabrication de fromage, le dispositif comportant au moins : - une bassine destinée à contenir un volume de caillé, - un outil de tranchage qui est adapté pour trancher le caillé contenu dans la bassine, et - un bras d'entraînement qui est adapté pour entraîner l'outil de tranchage en mouvement pour trancher le caillé, et qui est mû par au moins un actionneur, caractérisé en ce que le bras d'entraînement est équipé d'au moins un capteur de force qui est conçu pour délivrer des données reflétant l'effort exercé par le bras d'entraînement au cours du tranchage du caillé, pour permettre d'évaluer la fermeté du caillé lors du tranchage du caillé. On constate que la force nécessaire au bras d'entraînement pour trancher le caillé est proportionnelle à la fermeté du caillé, les données 15 relatives à l'effort exercé par le bras d'entraînement permettent donc de déterminer si le caillé est trop ferme, correct ou pas assez ferme. Selon une autre caractéristique, le bras d'entraînement est un bras robotisé qui est articulé au moins autour d'un axe, et le capteur de force est conçu pour mesurer le couple appliqué sur ledit axe au cours du tranchage du 20 caillé. Cette caractéristique permet d'adapter l'invention à un bras d'entraînement du type robot. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le bras d'entraînement est un bras robotisé du type six axes, le capteur de force étant 25 agencé de façon à mesurer le couple appliqué sur l'axe le plus proche de l'outil de tranchage. On constate que la réalisation de la mesure du couple appliqué sur l'axe le plus proche de l'outil de tranchage donne les meilleurs résultats pour l'appréciation de la fermeté du caillé. 30 De plus, le dispositif comporte une unité de contrôle électronique qui coopère avec le capteur et qui permet de traiter et d'analyser les données délivrées par le capteur de force. L'unité de contrôle électronique, comme un ordinateur par exemple, permet d'exploiter les données délivrées par le capteur de force, notamment en 35 permettant l'affichage des données sur un écran et/ou en analysant les données au moyen d'un logiciel. 3033897 3 L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre d'un dispositif mesure de la fermeté d'un caillé de lait décrit précédemment, procédé caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins : - une étape de tranchage du caillé au moyen du bras 5 d'entraînement équipé de l'outil de tranchage, - une étape de collecte des données reflétant l'effort exercé par le bras d'entraînement au cours du tranchage du caillé, au moyen du capteur de force, - une étape d'analyse des données relevées au cours de l'étape de 10 collecte, visant à déterminer si la fermeté du caillé est trop élevée, trop faible, ou correcte, en comparaison à au moins une valeur de référence, et - une étape d'action visant à améliorer la fermeté du caillé si nécessaire, en fonction de l'étape d'analyse précédente. Avantageusement, l'étape de collecte des données est effectuée 15 au cours d'un premier tranchage du caillé par l'outil de tranchage. En effet, les mesures effectuées au cours du premier tranchage sont les plus fiables pour déterminer la fermeté du caillé. Aussi, l'étape d'analyse consiste à analyser une succession de données reflétant l'effort exercé par le bras d'entraînement au cours du 20 tranchage d'une succession de caillés, pour déceler une dérive de la fermeté du caillé. Cette caractéristique permet de déceler une dérive de la fermeté des caillés pour anticiper des problèmes liés à la fermeté du caillé, par exemple en agissant sur la chaîne de fabrication du caillé. 25 Selon un exemple de mise en oeuvre, l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé, en diminuant ou en augmentant le temps de coagulation du caillé, suivant que la fermeté du caillé est trop élevée ou trop faible respectivement. Selon un autre exemple, l'étape d'action consiste à agir sur la 30 fabrication du caillé, en diminuant ou en augmentant le nombre de brassage du caillé, suivant que la fermeté du caillé est trop élevée ou trop faible respectivement. De même, l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé, en diminuant ou en augmentant le puisage de sérum, suivant que la 35 fermeté du caillé est trop élevée ou trop faible respectivement. 3033897 4 Aussi, l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé, en agissant sur l'emprésurage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle 5 on se reportera aux dessins annexés dans lesquels la figure unique est une vue en perspective qui illustre un dispositif de mesure de la fermeté d'un callé de lait selon l'invention. Dans la description et les revendications, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie 10 longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué à la figure unique. On a représenté à la figure unique un dispositif 10 de mesure de la fermeté d'un caillé 12 de lait, qui est adapté pour être intégré sur une chaîne de fabrication de fromage industrielle. Le dispositif 10 comporte une bassine 14 qui contient un volume de caillé 12 et qui présente une ouverture supérieure. De plus, le dispositif 10 comporte un bras 16 d'entraînement articulé. Selon un exemple de réalisation, le bras 16 d'entraînement est un 20 robot du type six axes, ou bras robotisé, c'est-à-dire que le bras 16 d'entraînement est articulé suivant six degrés de liberté. En référence à la figure unique, le bras 16 comporte successivement, depuis une partie proximale jusqu'à une partie distale, une embase 18 qui repose sur le sol, un arrière-bras 20 et un avant-bras 22. 25 L'avant-bras 22 comporte successivement un tronçon proximal 24 qui est relié sur l'arrière-bras 20, un tronçon intermédiaire 26 et un tronçon distal 28. Comme l'illustre les flèches à la figure unique, l'embase 18 est montée pivotante autour d'un axe Ai, l'arrière-bras 20 est pivotant autour d'un 30 axe A2 pour aider à l'extension du bras 16 d'avant en arrière, le tronçon proximal 24 de l'avant-bras 22 est pivotant autour d'un axe A3 pour permettre la montée et la descente de l'avant-bras 22, le tronçon intermédiaire 26 est pivotant autour d'un axe A4 pour permettre le roulis de l'avant-bras 22, le tronçon distal 28 est pivotant autour d'un axe A5 pour permettre le roulis de 35 l'avant-bras 22 et une extrémité libre 30 distale de l'avant-bras 22 est pivotante autour d'un axe A6 pour permettre le roulis de l'avant-bras 22. 3033897 5 Chaque partie pivotante du bras 16 est entraînée en déplacement au moyen d'un actionneur (non représenté), par exemple un servomoteur. L'extrémité libre 30 distale de l'avant-bras 22 forme un préhenseur qui est conçu pour la saisie, la dépose, et la manipulation des outils de 5 tranchage. Classiquement, le tranchage du caillé 12 est réalisé au moyen de deux types d'outils, un premier outil 32 à lames parallèles épousant le plus fidèlement possible le profil intérieur des parois de la bassine 14, et un deuxième outil 34 à lames parallèles. 10 En référence à la figure unique, le premier outil 32 est représenté monté sur le bras 16 et le second outil 34 est représenté rangé dans un bac 36 de rangement et de lavage des outils de tranchage. Le bras 16 est programmé pour effectuer une première étape de tranchage du caillé 12 au moyen du premier outil 32, suivant une direction 15 longitudinale, et une seconde étape de tranchage du caillé au moyen du second outil 34, suivant une direction transversale. Pour entraîner le premier outil 32 de tranchage en déplacement longitudinal dans la bassine 14, au cours de la première étape de tranchage, le bras 16 est articulé autour des axes Ai, A3 et A5 qui sont ici parallèles et 20 transversaux. A titre non limitatif, pour entraîner le premier outil 32 de tranchage en déplacement dans la bassine 14, au cours de la première étape de tranchage, le bras 16 peut être articulé autour de seulement deux axes, voire un seul axe. 25 Conformément à l'invention, le bras 16 d'entraînement est équipé d'un capteur 38 de force qui est conçu pour délivrer des données reflétant l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours du tranchage du caillé 12, pour permettre d'évaluer la fermeté du caillé 12 lors du tranchage du caillé 12. De préférence, le capteur 38 de force est conçu pour mesurer le 30 couple appliqué autour de l'axe A5 qui permet le roulis de l'avant-bras 22, c'est-à-dire autour de l'axe de pivotement qui est le plus proche de l'outil de tranchage 32, parmi les axes sollicités pour l'entraînement en déplacement de l'outil de tranchage 32. Selon un exemple préféré, le capteur 38 de force est équipé d'au 35 moins une jauge de contrainte qui est agencée pour mesurer le couple appliqué par le tronçon distal 28 du bras-avant 22, autour d'un axe A7 3033897 6 transversal selon la figure unique, c'est-à-dire un axe perpendiculaire à la direction longitudinale de déplacement de l'outil 32 de tranchage. Le capteur 38 de force est relié sur une unité de traitement (non représentée), par l'intermédiaire d'une carte d'acquisition, qui permet de traiter 5 les données délivrées par le capteur 38 de force. Selon l'exemple décrit ici, l'unité de traitement est un ordinateur qui met en oeuvre un programme informatique conçu pour traiter les données fournies par le capteur 38 et permettre l'affichage de ces données sous un terminal sous forme de courbe ou de point indiquant le couple développé par 10 l'outil de tranchage pendant le tranchage du caillé 12. Les données traitées par l'unité de traitement, propres à chaque caillé 12 tranché, sont comparées à des valeurs de référence, cette comparaison permettant de déterminer si la fermeté du caillé 12 est satisfaisante, trop élevée, ou trop faible. 15 Cette comparaison peut être réalisée visuellement par un opérateur et/ou de façon automatique par l'unité de traitement. L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif 10 de mesure décrit précédemment. Le procédé comporte une étape de tranchage du caillé 12 au moyen du bras 16 d'entraînement, qui consiste successivement à trancher le caillé 12 longitudinalement une première fois au moyen du premier outil 32 au cours d'un premier passage, à trancher le caillé 12 longitudinalement une seconde fois au moyen du premier outil 32 au cours d'un second passage et à trancher le caille 12 transversalement une troisième fois au moyen du second outil 34 au cours d'un troisième passage, pour obtenir des cubes de caillé. A la suite de l'étape de tranchage, le procédé comporte une étape de collecte des données fournies par le capteur 38 de force, qui reflètent l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours de l'étape de tranchage du caillé 12. De préférence, l'étape de collecte consiste à collecter les infirmations reflétant l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours du premier passage du premier outil 32 de tranchage, pour obtenir des données les plus représentatives possibles de la fermeté du caillé 12. L'étape de tranchage est suivie d'une étape d'analyse des données 35 visant à déterminer, au moyen de l'unité de traitement et du programme 3033897 7 associé, si la fermeté du caillé est trop élevée, trop faible, ou correcte, en comparaison à une valeur de référence ou une plage de valeurs de références. L'étape d'analyse permet par exemple d'obtenir une courbe formée d'une succession de mesures du couple exercé par le bras 16 pour trancher le 5 caillé 12 au cours de l'étape de tranchage, cette courbe de mesure étant comparée à une courbe de référence. Aussi, l'étape d'analyse permet de déceler une tendance, ou une dérive, en comparant les données effectuées successivement sur plusieurs caillés 12, au cours d'une succession d'étapes de tranchage. 10 L'étape d'analyse peut également être réalisée tout ou partie par un opérateur qui examine les données, sous forme de courbe ou de tableau, qui sont affichées à cet effet sur un écran. De plus, l'étape d'analyse peut être suivie par une étape d'action visant à améliorer la fermeté du caillé 12 si nécessaire, en fonction de l'étape 15 d'analyse précédente. Par exemple, si l'étape d'analyse détermine que la fermeté du caillé 12 est trop élevée, l'étape d'action peut consister à agir sur la fabrication du caillé 12, en diminuant le temps de coagulation du caillé, ce qui est faisable en accélérant la cadence de la chaîne de production et/ou en déplaçant le 20 dispositif 10 de mesure plus en amont sur la chaîne de production. De même, l'étape d'action peut consister à limiter le nombre de brassages et/ou le temps de brassage du caillé 12 pour freiner la rétractation du caillé 12, ou diminuer le puisage sérum pour maintenir une certaine humidité du caillé. 25 Aussi, l'étape d'action peut consister à freiner la maturation biologique pour ralentir l'acidification donc la capacité de rétraction du caillé 12, et/ou diminuer légèrement la température d'emprésurage pour ralentir la coagulation du caillé 12. A l'inverse, si l'étape d'analyse détermine que la fermeté du caillé 30 12 est trop faible, l'étape d'action peut consister à agir sur la fabrication du caillé, en augmentant le temps de coagulation du caillé, ce qui est faisable en ralentissant la cadence de la chaîne de production et/ou en déplaçant le dispositif 10 de mesure plus en aval dans la chaîne de production. De même, l'étape d'action peut consister à augmenter le nombre 35 de brassages et/ou le temps de brassage du caillé 12 pour accélérer la 3033897 8 rétractation du caillé 12, ou augementer le puisage sérum pour « sécher » le caillé. Aussi, l'étape d'action peut consister à accélérer la maturation biologique pour accélérer l'acidification du caillé, et/ou augmenter légèrement 5 la température d'emprésurage pour accélérer la coagulation du caillé. La présente description de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif. On comprendra notamment que le bras d'entraînement n'est pas limitée à un bras du type robot, le bras d'entraînement pouvant être constitué 10 par un bras mécanique mû par tout type d'actionneur, au moins suivant un mouvement rectiligne permettant le tranchage du caillé. REVENDICATIONS1. Dispositif 10 de mesure de la fermeté d'un caillé de lait, adapté pour être intégré sur une chaîne de fabrication de fromage, le dispositif 10 5 comportant au moins : - une bassine 14 destinée à contenir un volume de caillé 12, - un outil 32 de tranchage qui est adapté pour trancher le caillé 12 contenu dans la bassine 14, - un bras 16 d'entraînement qui est adapté pour entraîner l'outil 32 10 de tranchage en mouvement pour trancher le caillé 12, et qui est mû par au moins un actionneur, caractérisé en ce que le bras 16 d'entraînement est équipé d'au moins un capteur (38) de force qui est conçu pour délivrer des données reflétant l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours du tranchage du 15 caillé 12, pour permettre d'évaluer la fermeté du caillé 12 lors du tranchage du caillé. 2. Dispositif 10 selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras 16 d'entraînement est un bras 16 robotisé qui est articulé au moins autour d'un axe (Ai, A2, A3, A4, A5, A6), et en ce que le capteur (38) de force est 20 conçu pour mesurer le couple appliqué sur ledit axe au cours du tranchage du caillé 12. 3. Dispositif 10 selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras 16 d'entraînement est un bras 16 robotisé du type six axes, le capteur (38) de force étant agencé de façon à 25 mesurer le couple appliqué sur l'axe le plus proche de l'outil 32 de tranchage. 4. Dispositif 10 selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de contrôle électronique qui coopère avec le capteur (38) et qui permet de traiter et d'analyser les données délivrées par le capteur (38) de force. 30 5. Procédé pour la mise en oeuvre d'un dispositif 10 de mesure de la fermeté d'un caillé de lait selon l'une quelconque des revendications précédentes, procédé caractérisé en ce qu'il comporte successivement au moins : - une étape de tranchage du caillé 12 au moyen du bras 16 35 d'entraînement équipé de l'outil 32 de tranchage, 3033897 10 - une étape de collecte des données reflétant l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours du tranchage du caillé 12, au moyen du capteur (38) de force, - une étape d'analyse des données relevées au cours de l'étape de 5 collecte, visant à déterminer si la fermeté du caillé 12 est trop élevée, trop faible, ou correcte, en comparaison à au moins une valeur de référence, et - une étape d'action visant à améliorer la fermeté du caillé 12 si nécessaire, en fonction de l'étape d'analyse précédente. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape 10 de collecte des données est effectuée au cours d'un premier tranchage du caillé 12 par l'outil 32 de tranchage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'étape d'analyse consiste à analyser une succession de données reflétant l'effort exercé par le bras 16 d'entraînement au cours du 15 tranchage d'une succession de caillés 12, pour déceler une dérive de la fermeté desdits caillés 12. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé 12, en diminuant ou en augmentant le temps de coagulation du caillé 12, 20 suivant que la fermeté du caillé 12 est trop élevée ou trop faible respectivement. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé 12, en diminuant ou en augmentant le nombre de brassage du caillé 12, 25 suivant que la fermeté du caillé 12 est trop élevée ou trop faible respectivement. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé 12, en diminuant ou en augmentant le puisage de sérum, suivant que la 30 fermeté du caillé 12 est trop élevée ou trop faible respectivement. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'étape d'action consiste à agir sur la fabrication du caillé 12, en agissant sur l'emprésurage.