Brevet FR3127499A1 — publié le 20230331

La présente invention est destinée à une utilisation dans le cadre de la fabrication des boissons alcoolisées, et plus particulièrement lors des phases de vinification. Elle permet de réaliser automatiquement des opérations de pigeage en barrique ou en cuve, de façon homogène afin d’émietter le chapeau de marcs et d’éviter son assèchement entre autre. Figure pour l’abrégé : [Fig 14] Pigeur automatique La présente invention est destinée à une utilisation dans le cadre de la fabrication des boissons alcoolisées, et plus particulièrement lors des phases de vinification. A leur entrée dans le chai, les raisins sont foulés ou pressurés (plus spécifiquement pour les vins blancs), puis disposés en cuve ou en barrique pour la vinification, comprenant la macération et les fermentations alcoolique et malolactique dont la finalité est de conférer les propriétés organoleptiques et physico-chimiques spécifiques aux vins. Les techniques de vinification intégrale se démocratisent de plus en plus. Elles consistent à envoyer les raisins fraichement foulés directement en barrique, et laisser opérer les phases de macération, fermentation alcoolique et malolactique directement dans cette même barrique. La mise en contact dès le départ de la barrique et du jus qui se libère des baies et des parties solides du raisin (pellicules, pulpe, pépins…) permet d’intégrer très tôt le bois dans le cadre d’une vinification intégrale. La fermentation induit le dégagement de CO2 du moût, remontant à la surface en entrainant des parties solides. Ces parties solides forment alors ce que l’on appelle un « chapeau de marcs ». Pendant cette phase et dans un soucis d’amélioration de la vinification, il est préférable d’éviter l’assèchement de ce chapeau de marcs par sollicitation mécanique. Pour éviter ces défauts, on procède généralement à des opérations de pigeage. Ces opérations se font conventionnellement à l’aide d’un outil à main en exerçant des allers-retours dans la cuve ou barrique, afin d’émietter le chapeau de marcs. Le pigeage doit être le plus homogène possible, régulier et opéré suffisamment souvent afin d’éviter la densification des marcs, et la formation de canaux préférentiels. Cette opération manuelle est contraignante du fait de la nécessité de la réaliser relativement souvent (plusieurs fois par jour par exemple), et pénible car les efforts à générer peuvent être importants. Plusieurs systèmes ont déjà été étudiés afin d’automatiser l’opération ; certains complexes sont plutôt destinés au pigeage en cuve (EP0916723A1 par exemple) ; d’autres avec un système articulé permettant des mouvements oscillants de l’organe de pigeage (FR2614314A1, FR2778411A1, FR2952647A1, par exemple); d’autres avec un organe de pigeage simple (FR2979916A1, WO2016001906A1) ne permettant pas d’uniformité dans l’émiettage. La présente invention est un système permettant d’effectuer un pigeage automatisé dans des barriques ou cuves (appelées par la suite contenant). L’élément unitaire (appelé par la suite unité de pigeage) permet de traiter un contenant. Le système présenté peut être constitué de une ou plusieurs unités de pigeage, assemblées ou non de manière modulaire. Il se compose : D’un châssis porteur 100 qui peut être disposé sur roulettes ou sous la forme d’une structure qui permet de placer le ou les éléments de pigeage de manière adaptée (potence articulée, portique sur roues ou sur rails, structure fixe déplacée par un élément de levage ou autre) - une version alternative de l’invention consiste à avoir un châssis fixe sous lequel les contenants de vinification sont amenés pour les opérations de pigeage, D’une unité de pigeage 200 constituée : D’un actionneur électrique ou pneumatique 300 entre autre permettant de réaliser des montées-descentes de l’organe de pigeage, D’un organe de pigeage déployable 400, D’un système de rotation automatique 500, permettant de faire tourner l’organe de pigeage à chaque remontée - Le dit système pouvant être entre autre actionné mécaniquement, pneumatiquement ou électriquement, D’une interface de commande 600 dédiée à l’opérateur ou d’un système permettant la télé-opération de l’unité. Pour l’utilisation, l’opérateur vient positionner l’ensemble en vis-à-vis de ou du contenant à traiter, ou bien amène les contenants en vis-à-vis du système. Il déploie ensuite le ou les organe(s) de pigeage et verrouille ces derniers en ouverture. La présente étape manuelle correspond à la version de l’invention décrite ici. Une variante peut intégrer un actionneur de déploiement, ou un déploiement gravitaire. Le pigeage correspond à une succession de temps de mouvements, et de temps de repos (un mouvement continu et un temps de repos nul n’est pas exclu). Pendant les temps de mouvement, l’organe de pigeage descend dans le contenant suivant l’axe vertical, l’amplitude de mouvement peut être rendue aléatoire, ou au contraire correspondre à une ou des amplitudes prédéfinies. A l’approche de la position haute (mais non exclusivement : l’invention peut inclure une rotation continue ou non de l’organe de pigeage lors du cycle de montée-descente), l’organe de pigeage est mis en rotation automatiquement afin d’atteindre une position (prédéfinie ou quelconque). Il redescend à nouveau jusqu’à une nouvelle position, puis remonte en effectuant une nouvelle rotation. Le mouvement est ainsi répété pendant toute la durée du temps de mouvement. La vitesse d’oscillation suivant l’axe vertical autant que la vitesse de rotation peuvent être réglées. Lorsque le temps de mouvement est écoulé, les mouvements sont potentiellement arrêtés durant un temps de repos. A la fin de ce temps de repos, le cycle de mouvements est relancé. Le châssis est une structure porteuse réalisée sur mesure, permettant de soutenir les organes mécaniques, pneumatiques et électriques et autres. La structure repose sur des roulettes par exemple, permettant à l’opérateur de la manipuler afin de disposer le système sur différents contenants. Ce châssis porteur peut également être fixe, et éventuellement manutentionné à l’aide de systèmes tels que potence articulée, portique sur roues ou rails, ou autre élément de levage et manutention. L’unité de pigeage peut également être rapportée sur une structure fixe, sous laquelle les contenants de vinification sont amenés pour les opérations de pigeage. L’unité de pigeage est fixée mécaniquement au châssis porteur à l’aide d’une interface mécanique 01 par exemple. L’utilisation d’un vérin pneumatique 02 (par exemple) est privilégiée à l’hydraulique car elle permet d’éviter tout risque de pollution du vin en cas de fuite notamment. Cette actionneur permet d’assurer les mouvements verticaux de montée et descente de l’organe de pigeage. Une alternative à l’actionnement pneumatique peut être envisagée sous la forme d’une actionneur électromécanique, vis à billes ou trapézoïdale, bielle manivelle, courroie ou autre. L’extrémité de tige de vérin peut comporter un système de rotation automatisée 03, avec un ensemble de galets 04 disposés en étoile. Lors de la remontée du vérin, et plus précisément à l’atteinte de la position haute, un percuteur 05 fixé entre l’extrémité de tige de vérin et le système de rotation automatisé vient en contact avec une barre de liaison 06 d’un bras articulé 07 en liaison pivot avec l’interface mécanique. Ce bras pivote sous l’action du contact, et entraine en rotation l’étoile de galets 04. Ce système permet une rotation automatique de l’organe de pigeage, sans actionneur complémentaire, tout en amenant l’organe de pigeage à une position angulaire aléatoire. Cette rotation pourrait être également réalisée via un actionneur indépendant (vérin rotatif, courroie, motoréducteur, jeu d’engrenages, cette liste n’est pas limitative). En partie basse du système de rotation automatisé est disposé un emmanchement 08 permettant de venir positionner la canne de l’organe de pigeage, et l’immobiliser à l’aide d’une goupille 09. Une alternative à la configuration serait un accouplement par vis-écrou, arbre cannelé, baïonnette, bague de serrage ou autre moyen d’accouplement mécanique. Le vérin pneumatique est piloté par un système de distributeur relié à un contrôleur logique. Le programme établi et les temps réglés par l’opérateur permettent de piger jusqu’à des hauteurs prédéfinies ou aléatoires. L’amplitude de mouvement du vérin est donc variable. Le même effet pourrait être obtenu en exploitant un microcontrôleur (ou tout autre équipement de contrôle : ordinateur, automate, cette liste n’est pas limitative) générant des amplitudes de mouvements aléatoires ou variables (autant pour les oscillations suivant l’axe vertical principal que pour les rotations de l’organe de pigeage) dans le cadre des actionneurs cités ci-dessus. La variation des amplitudes de mouvement et la position angulaire aléatoire de l’organe de pigeage participent pleinement à l’homogénéisation du pigeage. L’organe de pigeage se présente sous la forme d’un ensemble déployable (partiellement ou complétement) à plusieurs bras 10 répartis sur au moins un niveau. La version illustrée ici présente des bras répartis sur deux niveaux. Une alternative consisterait à une répartition hélicoïdale autour de l’axe de l’organe de pigeage. Sa compacité en position repliée permet de le laisser passer au travers d’une bonde d’un diamètre relativement faible en tête du contenant. Ceci est un avantage car réduire le diamètre de bonde limite les échanges avec l’air ambiant, et limite donc l’oxydation du vin. Un dispositif permettant d’isoler le contenu du contenant de l’air ambiant peut être implémenté, de même qu’un dispositif d’inertage du contenant permettant d’injecter un gaz tel que du CO 2 par exemple. Une fois introduit dans le contenant, il peut être déplié. Pour cela, l’opérateur fait coulisser le tube extérieur 11 vers le bas. Le mouvement de translation du tube extérieur sur le tube intérieur 12 induit la manœuvre des bielles 13 faisant tourner les bras en pivot à la base du tube intérieur. Les bras ainsi déployés, le pigeage est d’autant mieux réparti sur la surface quasi entière du chapeau de marcs. Les positions pliées et dépliées sont à bloquer par l’opérateur par une goupille 14 ou autre. La configuration décrite n’est pas limitative, un déploiement par un système de came, un système vis-écrou, ou un pantographe à losanges déformables (cette liste n’est pas limitative) peut être envisagé, que l’actuation soit manuelle ou assistée (électro-pneumatiquement, électro-mécaniquement ou autre). Cette configuration de l’organe de pigeage peut être munie d’éléments complémentaires souples 20 permettant de relier les bras entre eux, ce qui permet d’obtenir une sollicitation mécanique plus important des marcs, et donc d’améliorer la qualité du pigeage tout en conservant la capacité à replier l’organe de pigeage. Les bras de cette organe de pigeage peuvent être soit rigides, ou soit réalisés en matériau souple. De même ils pourraient être articulés par rapport au moyeu via des ressorts. Une interface homme-machine peut compléter le dispositif. Une autre solution consiste à la télé-opération (via un contrôle filaire ou radiofréquence entre autre) depuis une unité de contrôle pilotant un ou plusieurs module de pigeage. Dans l’idée de compléter la description qui est faite et afin d’aider à une meilleure compréhension des caractéristiques de l’invention, un ensemble de dessins de façon illustrative et non limitative est accompagné comme partie intégrante de cette description. Ce qu’ils représentent est comme il suit : est une présentation du système en version 1 unité – Il permet le traitement d’un seul contenant. Le châssis porteur vient se présenter sur le contenant, et supporte en partie haute l’ensemble pneumatique. est une présentation du système en version 4 unités – Il permet le traitement de 4 contenants. Le châssis porteur vient se positionner sur un lot de 4 contenants. Il se présente sous la forme d’un enjambeur, ce qui permet de le bouger ensuite afin d’aller traiter un nouveau lot de contenants. est une présentation de l’unité de pigeage représentée tige rentrée (position haute), et organe de pigeage plié. est une présentation de l’unité de pigeage représentée tige rentrée (position haute), et organe de pigeage déplié. est une présentation de l’unité de pigeage représenté tige sortie (position basse), et organe de pigeage déplié. est une vue de l’emmanchement entre le système de rotation et la cane de l’organe de pigeage est une vue isométrique de l’unité de pigeage, tige rentrée (position haute), et organe de pigeage déplié. est une vue isométrique de l’unité, tige rentrée (position haute), et organe de pigeage plié. est une vue de dessus de l’organe de pigeage en position dépliée. est une vue de l’étoile de galets et du percuteur 05 montés entre l’extrémité de tige de vérin et l’organe de pigeage. est une vue de l’étoile de galets permettant la rotation automatique avant la phase de rotation (approche de la position haute). Le percuteur est en contact avec la barre de liaison 06. Le bras articulé 07 n’a pas encore basculé. est une vue de l’étoile de galets permettant la rotation automatique en fin de phase de rotation (position haute atteinte). Le percuteur est en contact avec la barre de liaison. Le bras articulé a entrainé l’étoile de galets 04 en rotation. est une illustration d’une alternative à l’organe de pigeage avec des éléments complémentaires souples 20 permettant de relier les bras entre eux. est une vue isométrique de la machine avec le contenant représenté en coupe. Cette invention est destinée à réaliser des opérations de pigeage automatisé dans des contenants lors de l’élaboration de boissons alcoolisées. Système de pigeage, pour émietter les marcs dans un contenant de type cuve ou barrique, caractérisé en ce qu’il comprend : Un châssis porteur fixe ou mobile (100), Une unité de pigeage (200) contenant : un actionneur électrique ou pneumatique (300) entre autre permettant de réaliser des montées-descentes de l’organe de pigeage, Un organe de pigeage déployable (400) composé de plusieurs bras (10), Un actionneur de rotation (500), permettant de faire tourner l’organe de pigeage, Une interface de commande dédiée à l’opérateur ou un système permettant la télé-opération de l’unité. Système de pigeage, selon la revendication 01, composé de une ou plusieurs unités de pigeage (200) et d’une structure associée permettant de supporter ces unités de pigeage (200). Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que l’organe de pigeage se présente sous la forme d’un organe de pigeage déployable (400), permettant de répartir les efforts de pigeage. L’ouverture manuelle, ou entrainée par un actionneur de cet organe de pigeage déployable (400) peut s’effectuer en faisant coulisser les tubes (11 et 12). Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que les mouvements de pigeage se déroulent jusqu’à des hauteurs aléatoires, permettant ainsi de varier les mouvements de l’organe de pigeage déployable (400) sur l’amplitude de la course de l’actionneur (500). Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que le système intègre une rotation de l’organe de pigeage (400), permettant de faire varier mécaniquement la position de l’organe de pigeage, et ainsi traiter le chapeau de marcs. La rotation peut être assurée par un système (03) comprenant des galets (04) disposés en étoile entrainés en rotation par un bras articulé (07). Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que le système intègre une rotation de l’organe de pigeage déployable (400) actionnée par un actionneur pneumatique, ou électromécanique. Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que l’organe de pigeage déployable (400) intègre des éléments complémentaires souples (20) permettant de relier les bras (10) entre eux. Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que des bras de l’organe de pigeage déployable (400) sont disposées de manière hélicoïdale autour de l’axe. Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce que des bras de l’organe de pigeage déployable (400) soient réalisés en matériau souple. Système de pigeage, selon la revendication 01 ou 02, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif permettant d’inerter le contenant par injection de gaz par exemple.