Brevet FR3050103A1 — publié le 20171020

La présente invention se rapporte à une machine à glace et/ou pâtisserie du type indiqué dans le préambule de la première revendication ci-jointe. Les machines destinées au traitement d'un mélange alimentaire, comme par exemple celles utilisées pour la production de glaces ou de pâtisseries ou, plus généralement et 5 de manière équivalente, celles utilisées en gastronomie, sont reconnues comme des machines de pointe. Ces machines incluent au moins une cuve dans laquelle le mélange alimentaire à traiter est placé, par exemple, par mélange et/ou réchauffement et/ou refroidissement. 10 À cette fin, les machines comprennent un mixeur à l'intérieur de la cuve, un moteur d'activation du mixeur et un dispositif de réchauffement du mélange alimentaire dans la cuve. Normalement, les dispositifs de réchauffement prévoient l'utilisation de résistances électriques (d'habitude, en tôle ou blindées) qui, disposées de diverses façons 15 sur la cuve, en réchauffent le contenu (le mélange alimentaire) par effet Joule. Bien que l'utilisation traditionnelle des résistances électriques soit profondément enracinée dans le domaine technique et soit principalement lié à des raisons de simplicité, de robustesse et de fiabilité des machines, cette solution n'est pas exempte d'inconvénients. 20 En premier lieu, les machines traditionnelles présentent des pertes de chaleur relativement élevées, ce qui entraîne la nécessité d'utiliser des isolants pour limiter les effets négatifs de telles dispersions, par exemple une consommation d'énergie importante. Deuxièmement, le réglage de la température du mélange alimentaire n'est 25 pas simple et requiert le recours à des logiciels de contrôle relativement complexes. On connaît également les machines utilisant d'autres techniques connues pour le réchauffement, par exemple l'inversion du cycle réfrigérant ou l'utilisation d'une dérivation du gaz chaud à la sortie du condensateur du cycle réfrigérant : ces solutions requièrent toutefois la présence d'un dispositif de refroidissement à cycle réfrigérant qui 30 pourrait se montrer redondant dans certains types de machines. 3050103 -2- Une autre technique connue de réchauffement prévoit de réchauffer la cuve par immersion d'une partie de celle-ci dans une seconde cuve contenant du glycol et de l'eau (bain-marie) : cette solution complique trop la réalisation de la machine et n'est donc pas conseillée dans certains cas. De plus, il est très difficile de contrôler la température du produit. Un autre inconvénient qui survient - de façon plus ou moins variée - dans les solutions connues concerne la présence d'un niveau élevé d'incertitude dans le relevé de la température de l'élément chauffant, ce qui, en combinaison avec une inertie thermique difficile à gérer et avec l'inefficacité de la transmission de la chaleur, con- traint souvent à surestimer la puissance alimentée jusqu'à hauteur de la limite même de température pouvant être atteinte avant que l'élément chauffant ne soit endommagé. Le but général de la présente invention consiste donc à réaliser une machine à glace et / ou pâtisserie du type susmentionné qui soit relativement simple et peu 15 coûteuse, mais robuste et en en mesure de résoudre au moins une partie des inconvénients décrits plus haut. Un autre objectif est de mettre à disposition une machine et une méthode qui soient plus rentables au niveau énergétique. Un autre objectif est de mettre à disposition une machine (et une méthode) qui of-20 frent une inertie thermique limitée. Un autre objectif est de mettre à disposition une machine (et une méthode) qui présentent un contrôle ou un réglage relativement simple et très précis à réaliser. Un autre objectif est de mettre à disposition une machine (et une méthode) dans laquelle le mélange alimentaire peut atteindre une température élevée sans que cela ne 25 comporte le risque de défaillance ou de rupture inattendue. L'idée derrière l'invention consiste à réaliser une machine destinée au traitement d'un mélange alimentaire, en particulier une machine à glace et / ou à pâtisserie comprenant : 3050103 -3- Une cuve pour le traitement du mélange alimentaire un mixeur à l'intérieur de la cuve un moteur d'activation du mixeur un dispositif de réchauffement du mélange alimentaire dans la cuve dans 5 laquelle le dispositif de réchauffement est du type à induction électromagnétique. Cela permet d'obtenir, entre autres, une machine à rendement énergétique plus élevé parce que la dépense d'énergie pour réchauffer le mélange n'est pas gaspillée pour réchauffer inutilement des parties de la machine autres que celles nécessaires au réchauffement du mélange alimentaire. 10 De plus, une machine construite conformément à l'invention (et la méthode relative) présente une inertie thermique limitée, tout à l'avantage de la précision du réglage de température. La machine (et la méthode) de l'invention permet par ailleurs au mélange alimentaire d'atteindre une température même élevée sans que cela ne comporte de 15 risque de dommages ou de ruptures inattendus. De plus, on a également pu observer que le coût énergétique de la cuisson s'abaissait dans son ensemble, outre le fait que la réduction des pertes thermiques comportait une augmentation importante de la vitesse de réchauffement et un contrôle bien défini de la température au moyen d'une variation discrète de la puissance 20 fournie. Selon un aspect de l'invention, dépendant ou non des autres aspects, le dispositif de réchauffement à induction comprend : - une couche de matériau ferromagnétique couplé à un fond de cuve, ou directement une cuve en matériau ferromagnétique. 25 - un inducteur électromagnétique avec un premier côté faisant au moins par- tiellement face à la couche de matériau ferromagnétique. Selon un aspect de l'invention dépendant du précédent, la machine comprend une couche isolante entre l'inducteur électromagnétique et la couche de matériau ferromagnétique. 3050103 -4- La présence de la couche isolante thermique entre l'inducteur et le matériau ferromagnétique est utile pour protéger l'inducteur même de la chaleur à laquelle la cuve peut arriver. De plus, dans le cas où la cuve est dotée d'un système de refroidissement, 5 cela évite que la condensation éventuelle ne retombe directement sur l'élément d'induction. Selon un aspect de l'invention, dépendant ou non des autres aspects, la machine comprend un blindage électromagnétique placé au moins en correspondance d'un deuxième côté de l'inducteur électromagnétique, ledit deuxième côté étant à 10 l'opposé du premier. Cela permet d'éviter que l'énergie magnétique produite par l'inducteur n'affecte les parties de la machine autres que la cuve et, donc, ne limite les pertes. Selon un aspect de l'invention, dépendant ou non des autres aspects, le dispositif de réchauffement à induction comprend : - un générateur à induction réglable opérationnellement lié à l'inducteur élec- tromagnétique pour l'alimenter électriquement ; - un capteur de température capable de prendre des mesures de température sur le mélange alimentaire dans la cuve ; - une unité de commande capable de recevoir au moins les mesures de température en provenance du capteur et de régler le générateur à induction en fonction des mesures de température et d'au moins une température de référence préréglée. De la sorte, il est possible de régler de façon très précise le réchauffement et / ou la température à laquelle le mélange alimentaire en cours d'élaboration est 25 porté / maintenu dans la cuve, tout à l'avantage de la bonne réalisation du processus d'élaboration lui-même. Selon un aspect de l'invention, dépendant ou non des autres aspects, la machine comprend un dispositif de refroidissement du mélange alimentaire dans la cuve, ce qui est utile quand, par exemple, il faut réaliser des opérations qui prévoient 30 l'abaissement de la température du mélange alimentaire lui-même. 3050103 -5- Selon un aspect de l'invention, dépendant ou non des autres aspects, la cuve est réalisée avec un premier métal et la machine comprend une caisse qui contient au moins ses composants fonctionnels principaux (par ex., la cuve avec le mixeur, le moteur et le dispositif de réchauffement) ; la caisse est réalisée en un deuxième 5 métal, différent du premier : cela permet de limiter davantage encore les pertes d'énergie magnétique, tout à l'avantage de l'économie opératoire, de la précision du travail et de l'économie de fabrication, des blindages moins coûteux pouvant être utilisés. Conformément à ce qui précède, un aspect de l'invention porte sur une mé10 thode pour réchauffer un mélange alimentaire, en particulier une machine à glace et / ou à pâtisserie, comprenant une phase pour réchauffer au moins partiellement la cuve par induction magnétique. Les objectifs énumérés ci-dessus sont par conséquent atteints, conformément à l'invention, par une machine et une méthode comme définies dans les revendications 15 principales et subsidiaires ci-jointes qui sont à considérer comme faisant partie de la présente description et qui décrivent les aspects secondaires et / ou optionnels. Les caractéristiques structurelles et fonctionnelles de l'invention, et ses avantages par rapport au type connu, seront clairement compréhensibles d'après la description suivante, par référence aux dessins en annexe qui montrent diverses formes 20 possibles de réalisation selon les principes innovants de l'invention. Dans les dessins : - la figure 1 présente une vue en section d'un exemple de machine selon l'invention ; - la figure 2 présente un détail agrandi de la fig. 1; - la figure 3 présente un diagramme schématique des parties de la machine de la fig. 1 25 et des informations échangées entre les parties. En ce qui concerne les fig. 1 et 2, un exemple sous la forme de la machine 1 est présenté pour le traitement d'un mélange alimentaire conforme à l'invention. Dans cet exemple, la machine 1 est dotée d'un dispositif de refroidissement comprenant, par exemple et à titre indicatif seulement, un circuit réfrigérant de type 3050103 -6- traditionnel et un serpentin de refroidissement 29 disposés de façon à refroidir le mélange alimentaire dans la cuve, par exemple en refroidissant la cuve en question. Ces machines peuvent être, par exemple, des machines à glace et / ou à pâtisserie, ou des machines pour mets gastronomiques. 5 Dans d'autres variantes, cependant, la machine 1 est dénuée d'un tel dispositif de refroidissement (par exemple, pour un dispositif de cuisson de crème). Dans ses caractéristiques générales, la machine 1 comprend une cuve 2 pour le traitement du mélange alimentaire. La cuve 2, généralement métallique, présente un ciel ouvert en correspon- 10 dance de laquelle un couvercle de fermeture 28 est prévu en option : la fonction principale du couvercle 28 est de limiter l'accès à l'opérateur pendant le fonctionnement pour des raisons de sécurité - et de fermer, à ce moment, l'intérieur de la cuve afin de faciliter le traitement du mélange alimentaire. À l'intérieur de la cuve 2, on trouve un mixeur (ou mélangeur) 3 actionné 15 par un moteur 7 d'actionnement, par exemple un moteur électrique dont l'arbre est rattaché au mixeur 3 par une chaîne cinématique. Ce dernier peut être réalisé en diverses variantes et doté de lames mobiles (non illustrées) pour agiter le mélange alimentaire dans la cuve 2 : nous ne nous étendrons pas davantage ici sur les spécificités du mixeur parce que celles-ci varient en 20 fonction du traitement à exécuter sur le mélange alimentaire lui-même. Indépendamment de la présence ou non du dispositif de refroidissement de la cuve 2 et du type de machine (à glace ou pâtisserie, gastronomique), la machine 1 comprend un dispositif de réchauffement 4 du mélange alimentaire dans la cuve 2 qui, conformément à la présente invention, est du type à induction électromagnétique. Le réchauffement par induction est, en soi, bien connu des techniciens, mais il vaut la peine d'en mentionner quelques aspects. On notera, en particulier par référence à la fig. 2, que le dispositif de réchauffement à induction 4 comprend une couche de matériau ferromagnétique 41 couplé à un fond 21 de la cuve 2 et un inducteur électromagnétique 42 avec un pre- 3050103 -7- mier côté tourné au moins partiellement vers la couche de matériau ferromagnétique 41. En général, une couche de matériau ferromagnétique 41 est prévue au moins en correspondance d'un fond 21 de la cuve (2), par exemple par accouplement. 5 L'expression « matériau ferromagnétique 41 est prévue au moins en correspondance d'un fond 21 de la cuve 2 », on entend donc indiquer, dans la présente description et dans les revendications qui suivront, soit le cas dans lequel le matériau ferromagnétique 41 est une pièce distincte de la cuve 2 appliqué à celle-ci (par exemple, collée ou vissée), soit le cas dans lequel le matériau ferromagnétique 41 est en un seul bloc avec 10 la cuve 2, le tout étant réalisé de façon monolithique avec un seul et même matériau. Il devient important de noter que, dans le premier cas, le matériau ferromagnétique 41 pourrait être appliqué non seulement sur le fond de la cuve 2, mais aussi, partiellement au moins, sur ses parties latérales de façon à avoir un réchauffement homogène. 15 L'inducteur électromagnétique 42, par exemple, est une bobine (ou plu- sieurs) dans laquelle on fait circuler un courant électrique alterné - ou plus généralement variable dans le temps. Le courant électrique est fourni par un générateur à induction 48 visible dans le schéma de la fig. 3, réglable sur le plan opérationnel et raccordé à l'inducteur 20 électromagnétique 42 pour assurer l'alimentation électrique ; on notera que, dans la fig. 3, l'inducteur électromagnétique 42 n'est montré à distance du fond de la cuve 2 que pour les exigences de clarté de la représentation ; en fait, il sera toujours tourné contre le matériau ferromagnétique 41 afin d'assurer le fonctionnement. Le courant électrique qui circule dans l'inducteur électromagnétique 42 pro- 25 duit un champ magnétique variable dans le temps, comme le courant qui le produit ; en bref, cette variation produit (selon la loi de Faraday) une force électromotrice induite qui donne naissance à des courants électriques induits circulant dans le matériau ferromagnétique 41 et, par effet Joule, dissipant l'énergie sous forme de chaleur causant le réchauffement de la cuve 2 et, en dernière analyse, du contenu tout entier, ou du mélange alimentaire de ce dernier. 3050103 -8- Selon une caractéristique très utile, une couche isolante 43 est présente entre l'inducteur électromagnétique 42 et la couche de matériau ferromagnétique 41. Si possible, mais non nécessairement, la couche isolante est réalisée au moyen d'une couche de mica ou de matériau en céramique. 5 Si possible, la couche de matériau ferromagnétique 41 est un acier au car- bone ou un inox martensitique, par exemple, acier AISI 430. Dans certaines formes, toute la cuve 2 est réalisée en acier AISI 430. Si possible, l'inducteur électromagnétique 42 est à spirale plane ou conique, selon la forme de la cuve, en particulier de son fond. 10 La spirale peut être ronde ou elliptique. Dans certaines formes d'exécution, plusieurs inducteurs électromagnétiques 42 sont prévus, chacun étant si possible commandé par un dispositif autonome. Comme on notera dans le détail de la fig. 2, dans cette forme d'exécution, le fond de la cuve 21 n'est pas plat, mais profilé, ou légèrement conique (avec le sommet 15 du cône tourné vers l'intérieur de la cuve 2) ; l'épaisseur du matériau isolant 43 varie donc dans le sens radial (la cuve est essentiellement cylindrique), de façon décroissante du centre vers le bord périphérique. Cela permet de donner à l'inducteur électromagnétique 42 une plaque d'extension. 20 La machine 1 comprend également, de façon bien utile, un blindage électro- magnétique 44 disposé au moins en correspondance d'un deuxième côté de l'inducteur électromagnétique 42, ou sur le côté dit opposé au premier côté. Si possible, le blindage électromagnétique 44 est en fer doux. Le blindage 44 a pour fonction principale d'éviter que le champ magnétique 25 produit par l'inducteur 43 n'influence les autres parties de la machine, lesquelles pourraient dont se réchauffer d'une façon indésirable. À cette fin, le blindage 44 s'étend essentiellement au moins sur toute l'extension sur plan de l'inducteur 43 lorsqu'elle est montée, comme dans les figures. 3050103 -9- La machine 1 comprend utilement un capteur de température 49, visible dans le schéma de la fig. 3, capable de mesurer la température du mélange alimentaire dans la cuve 2. Le capteur 49 peut être entièrement immergé dans la cuve ou à l'extérieur 5 de ladite cuve. Dans le premier cas, on obtient une mesure directe de la température du mélange alimentaire ; dans le deuxième cas, on obtient une mesure indirecte, par exemple en inférant la température du mélange à partir de celle de la cuve 2. La machine 1 comprend également une unité de commande 49 capable de 10 recevoir au moins les mesures de température en provenance du capteur et de régler le générateur à induction 48 en fonction des mesures de température et d'au moins une température de référence préréglée 50. La température de référence prédéfinie de 50 est, par exemple, une température relative à une recette préchargée dans une unité de mémoire de contrôle 15 49 et destinée à la fabrication du mélange dans la cuve 2 afin d'obtenir un certain produit déterminé, par exemple une crème anglaise ou similaire. Si possible, l'unité de commande 49 a chargé à cette fin, dans une unité de mémoire, un logiciel exécutable vérifiant à tout moment les températures, l'agitation et les puissances nécessaires à la réalisation de la recette. 20 Les mesures correctives pour maintenir / atteindre la température du mé- lange à partir de la température relevée sont généralement générée par l'unité 49 qui règle le générateur 48, si possible en faisant varier la puissance d'alimentation de l'inducteur, par exemple au moyen d'un algorithme de commande de type PID (proportionnel-intégral-dérivé), permettant ainsi d'obtenir une gestion très fine des tem- 25 pératures de cuisson. Sous sa forme d'exécution évoluée, la machine 1 comprend une cuve 2 réalisée avec un premier métal et une caisse externe 10 de confinement dans un deuxième métal. La caisse 10 abrite au moins la cuve 2 avec le mixeur 3, le moteur 7 et le 30 dispositif de réchauffement 4 ; si d'autres composants étaient présents, eux aussi se- 3050103 -10- raient de préférence logés dans la caisse 10, laquelle présente au moins une fenêtre supérieure pour accéder par le haut à l'embouchure de la cuve 2 qui pourrait ensuite être fermée au moyen du couvercle susmentionné. Afin d'éviter toute perte d'énergie et de limiter les influences du champ ma- 5 gnétique, et également de réduire les épaisseurs éventuelles et le coût des protections de l'inducteur 43, il est utilement prévu de réaliser la machine 1 avec des métaux différents pour la couche de matériel ferromagnétique et la caisse 10 afin de rendre l'inducteur et la caisse « non accordés » entre eux. « Accordé » signifie ici la recherche de la résonance parfaite (idéale) du 10 champ électromagnétique sur la géométrie de la cuve pour multiplier la puissance transmise. Conformément à ce qui précède, la méthode pour réchauffer un mélange alimentaire dans une cuve 2 d'une machine 1 pour le traitement d'un mélange alimentaire selon l'invention comprend la phase de réchauffement au moins partiel de la 15 cuve 2 par induction magnétique. Les objectifs susmentionnés sont ainsi atteints. Le cadre de protection de l'invention est défini par les revendications sui- vantes. REVENDICATIONS1. Machine (1) pour le traitement d'un mélange alimentaire, en particulier une machine à glace et / ou pâtisserie, comprenant : - une cuve (2) pour le traitement du mélange alimentaire - un mixeur (3) à l'intérieur de la cuve (2) - un moteur (7) d'activation du mixeur (3) - un dispositif de réchauffement (4) du mélange alimentaire dans la cuve (2) caractérisée par le fait que le dispositif de réchauffement (4) est du type à induction électromagnétique. 2. La machine (1) selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif de réchauffement à induction (4) comprend : une couche de matériau ferromagnétique (41) au moins en correspondance d'un fond (21) de la cuve (2), un inducteur électromagnétique (42) avec un premier côté faisant au moins partiellement face à la couche de matériau ferromagnétique (41) 3. La machine (1) selon la revendication 2, comprenant une couche isolante (43) entre l'inducteur électromagnétique (42) et la couche de matériau ferromagnétique (41). 4. La machine (1) selon la revendication 2 ou 3, qui comprend un blindage électromagnétique (44) situé au moins en correspondance d'un deuxième inducteur électromagnétique (42), dit le deuxième côté opposé audit premier côté. 5. La machine (1) selon une ou plusieurs des revendications de 2 à 4, comprenant : 3050103 Franco Martegani -16- - un générateur à induction (48) réglable opérationnellement lié à l'inducteur électromagnétique (42) pour l'alimenter électriquement ; - un capteur de température capable de prendre des mesures de température sur le mélange alimentaire dans la cuve (2) ; - une unité de commande (49) capable de recevoir au moins les mesures de température en provenance du capteur et de régler le générateur à induction (48) en fonction des mesures de température et d'au moins une température de référence préréglée. 6. La machine (1) dans une ou plusieurs des revendications précédentes, comprenant un dispositif de refroidissement du mélange alimentaire dans la cuve (2). 7. La machine (1) selon une ou plusieurs des revendications précédentes, dans laquelle la couche de matériau ferromagnétique est faite avec un premier métal et la machine (1) comprenant une caisse de confinement abritant au moins la cuve (2) avec le mixeur (3), le moteur (7) et le dispositif de réchauffement (4), ladite caisse de confinement étant réaliaée en un deuxième métal différent du premier métal. 8. Méthode pour réchauffer un mélange alimentaire dans une cuve (2) d'une machine (1) pour le traitement d'un mélange alimentaire selon l'une des revendications 1 à 7, en particulier une machine à glace et / ou pâtisserie, la méthode comprenant la phase de réchauffement au moins partiel de la cuve (2) par induction magnétique.