Méthode de détection des changements d'états d'un milieu liquide ou gélifié et dispositif capteur pour la mise en oeuvre de cette méthodeMethod for detecting changes of state of a liquid or gelled medium and sensor device for implementing this method
La présente invention a pour objet une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié, par exemple les phénomènes de gélification d'un fluide liquide ou de liquéfaction d'un gel. L'invention concerne également un dispositif de détection des changements d'état d'un fluide liquide en voie de gélification ou de liquéfaction. Cette invention s'applique particulièrement aux industries alimentaires.The present invention relates to a method for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium, for example the phenomena of gelling of a liquid fluid or of liquefaction of a gel. The invention also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid fluid in the process of gelling or liquefaction. This invention is particularly applicable to the food industries.
On sait qu'un objectif de l'industrie laitière est d'optimiser le temps de décaillage, c'est-à-dire le moment où le coagulum, obtenu à partir d'un mélange de lait et d'agent coagulant, est séparé en d'une part, le caillé et d'autre part, le lactosérum. Cette optimisation peut être obtenue notamment en caractérisant les agents coagulants à partir d'un même lait (lait modèle).We know that an objective of the dairy industry is to optimize the time of shelling, that is to say the moment when the coagulum, obtained from a mixture of milk and coagulating agent, is separated on the one hand, the curd and on the other hand, the whey. This optimization can be obtained in particular by characterizing the coagulating agents from the same milk (model milk).
On peut utiliser la méthode de Berridge, (méthode normalisée J.O. du 20 Mars 1981) selon laquelle on place dans trois tubes différents un mélange identique de lait et d'agent coagulant, ces tubes étant disposés dans un bain-marie à 30*C et animés d'un mouvement de rotation de 3 t/mn. On observe alors, pour chaque tube, le moment où des flocons apparaissent sur les parois et on calcule ainsi un temps moyen qui est appelé temps de floculation visible (Tfv) .Berridge method may be used (standard method OG March 20, 1981) that are placed in three different tubes an identical mixture of milk and coagulant, these tubes being arranged in a water bath at 30 ° C and driven by a rotational movement of 3 rpm. We then observe, for each tube, the moment when flakes appear on the walls and we thus calculate an average time which is called visible flocculation time (Tfv).
Cette méthode repose sur l'acuité visuelle de l'expérimentateur et les industriels souhaitent disposer d'un appareil automatique.This method is based on the visual acuity of the experimenter and manufacturers want an automatic device.
Ainsi, dans le document EP-A-01 4443, on a décrit un procédé d'application du principe de 1'anémométrie à fil chaud pour suivre la coagulation du lait. Cette méthode permet de façon plus générale de suivre une transition liquide-gel dans des conditions isothermes. En fait, de l'énergie est apportée au milieu initialement liquide sous forme de chaleur au moyen d'un fil de platine qui est alimenté par un courant continu et constant, après quoi on réalise la mesure de la température de ce fil. Dans le milieu liquide, la convection naturelle
conduit à un équilibre des transferts thermiques entre le fil et le produit de sorte que la température du fil est stable, mais supérieure à celle du liquide. Si le milieu se coagule ou se gélifie, le changement de structure de ce milieu s'accompagne d'un changement de régime thermique avec passage de la convection naturelle à la conduction. Ceci se traduit par une augmentation de la température du fil de platine, ce qui correspond à une modification du coefficient de transfert de chaleur dans le milieu puisque la conductivite thermique de ce dernier reste constante.Thus, in document EP-A-01 4443, a process has been described for applying the principle of hot wire anemometry to monitor the coagulation of milk. This method allows more generally to follow a liquid-gel transition under isothermal conditions. In fact, energy is supplied to the initially liquid medium in the form of heat by means of a platinum wire which is supplied by a direct and constant current, after which the temperature of this wire is measured. In the liquid medium, natural convection leads to a balance of heat transfers between the wire and the product so that the temperature of the wire is stable, but higher than that of the liquid. If the medium coagulates or gels, the change in structure of this medium is accompanied by a change in thermal regime with passage from natural convection to conduction. This results in an increase in the temperature of the platinum wire, which corresponds to a modification of the heat transfer coefficient in the medium since the thermal conductivity of the latter remains constant.
La méthode et le dispositif décrits dans le document EP-A-0144443 détectent les changements d'état du milieu, grâce à la mesure des variations de la température du fil d'une sonde. Cette mesure est réalisée à partir de celle de la tension aux bornes du fil, ce fil étant alimenté par un courant continu constant. Le moment où intervient le changement d'état du milieu est associé à l'instant (Ti 9 ) correspondant au point d'inflexion de la courbe de température en fonction du temps. Une expérience a été réalisée en suivant la méthode deThe method and the device described in document EP-A-0144443 detect changes in the state of the medium, by measuring the variations in the temperature of the probe wire. This measurement is made from that of the voltage across the wire, this wire being supplied by a constant direct current. The moment when the change of state of the medium occurs is associated with the instant (Ti 9) corresponding to the inflection point of the temperature curve as a function of time. An experiment was carried out using the method of
Berridge décrite précédemment, une sonde similaire à celle décrite dans le document EP-0144443 étant placée dans un des trois tubes et animée du même mouvement de rotation que le tube de façon à éliminer tout mouvement relatif entre la sonde et le tube. Cette sonde étant alimentée par un courant continu, la courbe de réponse en température présente un point d'inflexion. On a pu constater que le moment (Ti θ ) auquel intervient le point d'inflexion correspond au temps de floculation visible (Tfv) déterminé à partir de l'observation des deux autres tubes.Berridge described above, a probe similar to that described in document EP-0144443 being placed in one of the three tubes and having the same rotational movement as the tube so as to eliminate any relative movement between the probe and the tube. This probe being supplied by a direct current, the temperature response curve presents an inflection point. It has been noted that the moment (Ti θ) at which the inflection point intervenes corresponds to the visible flocculation time (Tfv) determined from the observation of the other two tubes.
Cependant, on souhaite simplifier le dispositif en ne faisant plus tourner ni la sonde ni le tube. Dans ce cas, on constate que le temps de floculation visible (Tfv) se situe avant l'instant (Ti & ) associé au point d'inflexion de la courbe de température.
Il apparaît alors nécessaire, dans ce cas, de dispose d'une autre information permettant de déterminer, de faço plus précise, le temps de floculation visible, toujours pa l'intermédiaire d'un dispositif automatique. La méthode de détection de changements d'état selon l'invention utilise la mise en évidence d'un renseignement exploitable sur le temps de prise à partir de la mesure du déphasage de la réponse d'une sonde alimentée par un courant sinusoïdal basse fréquence. Il apparaît en effet que le moment où intervient le changement d'état du milieu correspond sensiblement à l'instant (TiR) associé au point d'inflexion de la courbe de déphasage ou de retard (R).However, we wish to simplify the device by no longer rotating either the probe or the tube. In this case, we see that the visible flocculation time (Tfv) is located before the instant (Ti &) associated with the inflection point of the temperature curve. It then appears necessary, in this case, to have other information making it possible to determine, in a more precise manner, the visible flocculation time, always by means of an automatic device. The method for detecting changes of state according to the invention uses the highlighting of exploitable information on the setting time from the measurement of the phase shift of the response of a probe supplied by a low frequency sinusoidal current. It appears in fact that the moment when the change of state of the medium takes place corresponds substantially to the instant (TiR) associated with the point of inflection of the phase shift or delay curve (R).
Ainsi, l'invention concerne une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié selon laquelle on mesure le déphasage entre un courant sinusoïdal basse fréquence redressé alimentant une sonde de résistance placée dans le milieu et le signal de sortie de ladite sonde pour délivrer une information indicative du changement d'état du milieu. L'invention est aussi relative à un dispositif de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié comprenant une sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un générateur, par un courant sinusoïdal basse fréquence redressé et une unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la sonde et d'autre part, à une unité de traitement électro-informatique.Thus, the invention relates to a method for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium according to which the phase difference between a rectified low frequency sinusoidal current supplying a resistance probe placed in the medium and the output signal of the medium is measured. said probe for delivering information indicative of the change in state of the medium. The invention also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium comprising a probe supplied, by means of a generator, by a rectified low frequency sinusoidal current and a measurement unit of the voltage connected on the one hand, to the terminals of the probe and on the other hand, to an electronic data processing unit.
Selon la présente invention, on utilise avantageusement une sonde à fil de platine.According to the present invention, a platinum wire probe is advantageously used.
Les essais réalisés avec une sonde placée dans un tube, la sonde et le tube étant fixes, ont permis de déduire que le temps de floculation visible (Tfv) se situait après l'instant associé au point d'inflexion de la courbe de déphasage (R) .The tests carried out with a probe placed in a tube, the probe and the tube being fixed, made it possible to deduce that the visible flocculation time (Tfv) was after the instant associated with the point of inflection of the phase shift curve ( R).
Il est donc apparu intéressant d'associer la méthode de détection de changements d'état selon l'invention à la
méthode décrite dans le document EP-A-0144443 pour déterminer de façon automatique deux valeurs se situant de part et d'autre du temps de floculation visible (Tfv) normalement détecté par un expérimentateur humain et obtenir ainsi une bonne approximation de sa valeur.It therefore appeared advantageous to associate the method for detecting changes of state according to the invention with the method described in document EP-A-0144443 for automatically determining two values lying on either side of the visible flocculation time (Tfv) normally detected by a human experimenter and thus obtaining a good approximation of its value.
L'invention est donc aussi relative à une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié selon laquelle on apporte de l'énergie sous forme de chaleur au milieu au moyen d'une première sonde, alimentée par un courant continu et constant, et qui délivre un signal indicatif de la température de cette première sonde, ce signal fournissant une première information indicative du changement d'état du milieu, caractérisée en ce qu'on mesure le déphasage entre un courant sinusoïdal basse fréquence redressé, alimentant une deuxième sonde et le signal de sortie de ladite deuxième sonde pour délivrer une deuxième information indicative du changement d'état du milieu, ces deux informations étant utilisées pour déterminer le moment où se produit le changement d'état du milieu. Ainsi, l'invention est aussi relative à un dispositif de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié comprenant une première sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un premier générateur, par un courant continu et constant, et une première unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la première sonde et d'autre part, à une unité de traitement électro¬ informatique, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une deuxième sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un deuxième générateur, par un courant alternatif basse fréquence redressé et une deuxième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de ladite deuxième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique.The invention therefore also relates to a method for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium according to which energy is supplied in the form of heat to the medium by means of a first probe, powered by a current continuous and constant, and which delivers a signal indicative of the temperature of this first probe, this signal providing first information indicative of the change in state of the medium, characterized in that the phase difference between a rectified low-frequency sinusoidal current is measured, supplying a second probe and the output signal of said second probe to deliver a second piece of information indicative of the change of state of the medium, these two pieces of information being used to determine the moment when the change of state of the medium occurs. Thus, the invention also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium comprising a first probe supplied, via a first generator, by a direct and constant current, and a first voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of the first probe and on the other hand, to an electro-computer processing unit, characterized in that it further comprises a second probe supplied by intermediary of a second generator, by a rectified low frequency alternating current and a second voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of said second probe and on the other hand, to said electro-computer processing unit .
Il est avantageux d'alimenter la première sonde, non pas par un courant continu et constant, mais par un courant alternatif haute fréquence. Ceci permet d'obtenir un filtrage
discriminatoire du signal délivré par la première sonde et assure une plus grande précision dans la mesure de la température. Ceci permet de plus de simplifier les opérations effectuées par l'unité de traitement. Ainsi, l'invention est aussi relative à une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié selon laquelle on apporte de l'énergie sous forme de chaleur au moyen d'une première sonde qui délivre un signal indicatif de la température de cette première sonde, ce signal fournissant une première information indicative du changement d'état du milieu, caractérisée en ce que ladite première sonde est alimentée par un courant alternatif haute fréquence et en ce qu'on mesure le déphasage entre un courant sinusoïdal basse fréquence redressé alimentant une deuxième sonde et le signal de sortie de ladite deuxième sonde pour délivrer une deuxième information indicative du changement d'état du milieu, ces deux informations étant utilisées pour déterminer le moment où se produit le changement d'état du milieu.It is advantageous to supply the first probe, not with a direct and constant current, but with a high frequency alternating current. This provides filtering discriminates the signal delivered by the first probe and ensures greater accuracy in temperature measurement. This further simplifies the operations performed by the processing unit. Thus, the invention also relates to a method of detecting changes in the state of a liquid or gelled medium according to which energy is supplied in the form of heat by means of a first probe which delivers a signal indicative of the temperature of this first probe, this signal providing first information indicative of the change in state of the medium, characterized in that said first probe is supplied by a high frequency alternating current and in that the phase difference between a sinusoidal current is measured rectified low frequency supplying a second probe and the output signal of said second probe to deliver a second piece of information indicative of the change of state of the medium, these two pieces of information being used to determine the moment when the change of state of the medium occurs.
L'invention est également relative à un dispositif de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié comprenant une première sonde alimentée en courant par l'intermédiaire d'un premier générateur, et une première unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la première sonde et d'autre part, aux bornes d'une unité de traitement électro-informatique, caractérisé en ce que ledit premier générateur délivre un courant alternatif haute fréquence et en ce que ledit dispositif comprend de plus une deuxième sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un deuxième générateur, par un courant alternatif basse fréquence redressé et une deuxième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de ladite deuxième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique.The invention also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium comprising a first probe supplied with current via a first generator, and a first connected voltage measurement unit on the one hand, at the terminals of the first probe and on the other hand, at the terminals of an electronic data processing unit, characterized in that said first generator delivers a high frequency alternating current and in that said device comprises plus a second probe supplied, via a second generator, by a rectified low frequency alternating current and a second voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of said second probe and on the other hand, to said electronic data processing unit.
Cependant, dans le domaine des industries alimentaires d'une part, la condition d'isothermie n'est jamais parfaitement réalisée et d'autre part, plusieurs cas de
gélification ou de coagulation sont associés à une variation de température, par exemple la gélification de la gélatine, des polysaccharides, et plus généralement la fabrication des sauces et des confitures, de même que la coagulation à chaud d'un lait emprésuré à froid et autres. Dans les cas exposés ci-dessus, les perturbations apportées par la variation de température ne permettent pas au dispositif décrit dans le document EP-0144443 de mettre en évidence le phénomène de coagulation. C'est pourquoi la demande de brevet FR-2626371 divulgue une méthode d'étude et de contrôle des phénomènes de gélification d'un fluide liquide ou de liquéfaction d'un gel ayant pour objet de prendre en compte les variations de température du milieu susceptible d'être coagulé ou gélifié et d'utiliser ces caractéristiques pour obtenir une information uniquement relative aux phénomènes de coagulation stricto- sensu.However, in the field of food industries on the one hand, the isothermal condition is never perfectly achieved and on the other hand, several cases of gelling or coagulation are associated with a temperature variation, for example the gelling of gelatin, polysaccharides, and more generally the manufacture of sauces and jams, as well as the hot coagulation of cold renneted milk and the like . In the cases described above, the disturbances brought about by the temperature variation do not allow the device described in document EP-0144443 to demonstrate the coagulation phenomenon. This is why patent application FR-2626371 discloses a method of studying and controlling the phenomena of gelling of a liquid fluid or of liquefaction of a gel, the purpose of which is to take into account the variations in temperature of the medium susceptible to be coagulated or gelled and to use these characteristics to obtain information solely relating to coagulation phenomena in the strict sense.
Selon cette méthode, on réalise la mesure de la température du milieu au moyen d'une première sonde délivrant un premier signal, tout en apportant audit milieu de l'énergie sous forme de chaleur au moyen d'une seconde sonde suffisamment éloignée de la première sonde pour ne pas perturber cette dernière par des variations de température, cette seconde sonde délivrant un signal correspondant à sa température, après quoi l'on traite après amplification et correction, les signaux émis par les sondes dans une unité de traitement électro-informatique en se servant du signal de mesure de la température du milieu pour corriger le signal fourni par la seconde sonde de grandeur thermique, de sorte que l'information contenue dans le signal soit relative aux phénomènes de coagulation stricto-sensu.According to this method, the temperature of the medium is measured by means of a first probe delivering a first signal, while providing said medium with energy in the form of heat by means of a second probe sufficiently distant from the first probe so as not to disturb the latter by variations in temperature, this second probe delivering a signal corresponding to its temperature, after which the signals emitted by the probes are processed after amplification and correction in an electronic data processing unit using the signal for measuring the temperature of the medium to correct the signal supplied by the second thermal quantity probe, so that the information contained in the signal relates to coagulation phenomena strictly speaking.
Le dispositif plus particulièrement destiné à la mise en oeuvre de la méthode précitée est caractérisé par l'association d'une première sonde assurant la mesure de la température du fluide liquide et d'une seconde sonde destinée à apporter l'énergie sous forme de chaleur au milieu. Ces deux
sondes sont alimentées par des courants continus et constants de faible valeur et délivrent des signaux qui sont transférés, après amplification et correction, à une unité de traitement électro-informatique. L'invention est donc aussi relative à une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié selon laquelle:The device more particularly intended for the implementation of the above method is characterized by the association of a first probe ensuring the measurement of the temperature of the liquid fluid and a second probe intended to supply energy in the form of heat between. These two probes are supplied by DC and constant currents of low value and deliver signals which are transferred, after amplification and correction, to an electronic data processing unit. The invention therefore also relates to a method for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium according to which:
- on mesure la température du milieu au moyen d'une première sonde, alimentée en courant continu constant, et délivrant un premier signal indicatif de la température de ce milieu,the temperature of the medium is measured by means of a first probe, supplied with constant direct current, and delivering a first signal indicative of the temperature of this medium,
- on apporte de l'énergie sous forme de chaleur au milieu au moyen d'une deuxième sonde, alimentée par un courant continu et constant et qui délivre un deuxième signal indicatif de la température de cette deuxième sonde,energy is supplied in the form of heat to the medium by means of a second probe, supplied by a direct and constant current and which delivers a second signal indicative of the temperature of this second probe,
- on combine les deux signaux précités dans un étage correcteur qui corrige le signal délivré par la deuxième sonde en tenant compte du signal délivré par la première sonde pour délivrer une première information, strictement indicative du changement d'état du milieu, caractérisée en ce que:- the two aforementioned signals are combined in a corrector stage which corrects the signal delivered by the second probe by taking into account the signal delivered by the first probe to deliver a first piece of information, strictly indicative of the change in state of the medium, characterized in that :
-on mesure le déphasage entre un courant sinusoïdal basse fréquence redressé, alimentant une troisième sonde et le signal de sortie de ladite troisième sonde, pour délivrer un troisième signal, - on combine lesdits premier et troisième signaux dans un étage correcteur pour délivrer une deuxième information strictement indicative du changement d'état du milieu, ces deux informations étant utilisées pour déterminer le moment où se produit le changement d'état du milieu. L'invention est donc aussi relative à un dispositif de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié comprenant:-measuring the phase shift between a rectified low frequency sinusoidal current, supplying a third probe and the output signal of said third probe, to deliver a third signal, - combining said first and third signals in a corrector stage to deliver second information strictly indicative of the change of state of the medium, these two pieces of information being used to determine the moment when the change of state of the medium occurs. The invention therefore also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium comprising:
- une première sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un premier générateur, par un courant continu et constant et une première unité de mesure de la tension connectée d'une
part, aux bornes de la première sonde et d'autre part, à une unité de traitement électro-informatique et- a first probe supplied, via a first generator, by a direct and constant current and a first unit for measuring the voltage connected to a on the one hand, at the terminals of the first probe and on the other hand, at an electronic data processing unit and
- une deuxième sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un deuxième générateur, par un courant continu et constant et une deuxième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la deuxième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une troisième sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un troisième générateur, par un courant alternatif basse fréquence redressé et une troisième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de ladite troisième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique, ladite unité de traitement combinant respectivement les signaux issus des deuxième et troisième sondes avec celui délivré par la première sonde dans un étage correcteur, pour déterminer le moment du changement d'état du milieu.a second probe supplied, via a second generator, by a direct and constant current and a second voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of the second probe and on the other hand, to said electronic data processing unit, characterized in that it further comprises a third probe supplied, by means of a third generator, by a rectified low frequency alternating current and a third unit for measuring the connected voltage d on the one hand, at the terminals of said third probe and on the other hand, at said electronic data processing unit, said processing unit respectively combining the signals coming from the second and third probes with that delivered by the first probe in a correcting stage , to determine the moment of change of state of the medium.
Comme indiqué précédemment, il est avantageux d'alimenter la deuxième sonde, qui délivre un signal indicatif de sa température, non pas par un courant continu constant, mais par un courant alternatif haute fréquence.As indicated above, it is advantageous to supply the second probe, which delivers a signal indicative of its temperature, not by a constant direct current, but by a high frequency alternating current.
Ainsi, l'invention est aussi relative à une méthode de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié selon laquelle: - on mesure la température du milieu au moyen d'une première sonde, alimentée en courant continu constant, et délivrant un premier signal indicatif de la température de ce milieu,Thus, the invention also relates to a method for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium according to which: - the temperature of the medium is measured by means of a first probe, supplied with constant direct current, and delivering a first signal indicative of the temperature of this medium,
- on apporte de l'énergie sous forme de chaleur au milieu au moyen d'une deuxième sonde, qui délivre un deuxième signal indicatif de la température de cette deuxième sonde,energy is supplied in the form of heat to the medium by means of a second probe, which delivers a second signal indicative of the temperature of this second probe,
- on combine les deux signaux précités dans un étage correcteur qui corrige le signal délivré par la deuxième sonde en tenant compte du signal délivré par la première sonde pour délivrer une première information, strictement indicative du
changement d'état du milieu, caractérisée en ce que ladite deuxième sonde est alimentée par un courant alternatif haute fréquence et en ce que:- the two aforementioned signals are combined in a corrector stage which corrects the signal delivered by the second probe, taking into account the signal delivered by the first probe to deliver first information, strictly indicative of the change of state of the medium, characterized in that said second probe is supplied by a high frequency alternating current and in that:
- on mesure le déphasage entre un courant sinusoïdal basse fréquence redressé, alimentant une troisième sonde et le signal de sortie de ladite troisième sonde, pour délivrer un troisième signal,the phase shift between a rectified low frequency sinusoidal current, supplying a third probe and the output signal of said third probe, is measured to deliver a third signal,
- on combine lesdits premier et troisième signaux dans un étage correcteur pour délivrer une deuxième information strictement indicative du changement d'état du milieu, ces deux informations étant utilisées pour déterminer le moment où se produit le changement d'état du milieu.- Said first and third signals are combined in a correction stage to deliver a second item of information strictly indicative of the change in state of the medium, these two pieces of information being used to determine the moment when the change of state of the medium occurs.
L'invention est également relative à un dispositif de détection des changements d'état d'un milieu liquide ou gélifié comprenant:The invention also relates to a device for detecting changes in the state of a liquid or gelled medium comprising:
- une première sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un premier générateur, par un courant continu et constant et une première unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la première sonde et d'autre part, à une unité de traitement électro-informatique et une deuxième sonde alimentée en courant par l'intermédiaire d'un deuxième générateur et une deuxième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de la deuxième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique, caractérisé en ce que ledit deuxième générateur délivre un courant alternatif haute fréquence et en ce que ledit dispositif comprend de plus une troisième sonde alimentée, par l'intermédiaire d'un troisième générateur, par un courant alternatif .jse fréquence redressé et une troisième unité de mesure de la tension connectée d'une part, aux bornes de ladite troisième sonde et d'autre part, à ladite unité de traitement électro-informatique, ladite unité de traitement combinant respectivement les signaux issus des deuxième et troisième sondes avec celui délivré par la
première sonde, dans un étage correcteur, pour déterminer le moment du changement d'état du milieu.a first probe supplied, via a first generator, by a direct and constant current and a first voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of the first probe and on the other hand, to an electronic data processing unit and a second probe supplied with current via a second generator and a second voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of the second probe and on the other hand, to said electronic data processing unit, characterized in that said second generator delivers a high frequency alternating current and in that said device further comprises a third probe supplied, via a third generator, with alternating current .jse rectified frequency and a third voltage measurement unit connected on the one hand, to the terminals of said third probe and on the other hand, to said processing unit electro-computer, said processing unit, respectively, combining the signals from the second and third sensors with that delivered by the first probe, in a correction stage, to determine the moment of change of state of the medium.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture des exemples de réalisation non limitatifs décrits dans ce qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels:Other advantages and characteristics of the present invention will appear on reading the nonlimiting exemplary embodiments described in the following, with reference to the appended drawings in which:
La Figure 1 est une vue schématique d'un premier dispositif de détection selon la présente invention.Figure 1 is a schematic view of a first detection device according to the present invention.
La Figure 2 représente, pour une demi-période, la courbe (I) d'un exemple de courant sinusoïdal alimentant la sonde selon l'invention ainsi que la courbe ( ^ ) de température, correspondant au signal de réponse de la sonde.FIG. 2 represents, for a half-period, the curve (I) of an example of sinusoidal current supplying the probe according to the invention as well as the temperature curve (^), corresponding to the response signal of the probe.
La Figure 3 représente la courbe (R) du retard du signal de réponse de la sonde alimentée par un courant sinusoïdal de fréquence de 25 Hz en fonction du temps ainsi que la courbe ( & max) de température maximale en fonction du temps, correspondant à ce signal de réponse.FIG. 3 represents the curve (R) of the delay of the response signal of the probe supplied by a sinusoidal current of frequency 25 Hz as a function of time as well as the curve (& max ) of maximum temperature as a function of time, corresponding to this response signal.
La Figure 4 représente la courbe (R) du retard du signal de réponse d'une sonde alimentée par un courant sinusoïdal de fréquence de 50 mHz en fonction du temps ainsi que la courbe de température maximale (-^'max) en fonction du temps, correspondant à ce signal de réponse.Figure 4 represents the curve (R) of the delay of the response signal of a probe fed by a sinusoidal current of frequency of 50 mHz as a function of time as well as the maximum temperature curve ( - ^ ' max ) and n function of the time, corresponding to this response signal.
La Figure 5 représente la courbe (R) de retard du signal de réponse d'une sonde alimentée par un courant sinusoïdal de fréquence de 100 mHz en fonction du temps ainsi que la courbe de température maximale ( ^"max) en fonction du temps, correspondant à ce signal de réponse.FIG. 5 represents the curve (R) of delay of the response signal of a probe supplied by a sinusoidal current of frequency of 100 mHz as a function of time as well as the maximum temperature curve (^ " max ) as a function of time, corresponding to this response signal.
La Figure 6 représente une vue schématique d'un deuxième dispositif de détection selon l'invention. La Figure 7 représente une vue schématique d'un troisième dispositif de détection selon l'invention.Figure 6 shows a schematic view of a second detection device according to the invention. Figure 7 shows a schematic view of a third detection device according to the invention.
La Figure 8 représente une courbe d'évolution de la température maximale en fonction de l'extrait sec pour une fréquence de 100 mHz.
La Figure 9 représente la courbe d'évolution en fonction du temps du logarithme décimal de la température réduite d'une sonde alimentée par un courant échelon.FIG. 8 represents a curve of evolution of the maximum temperature as a function of the dry extract for a frequency of 100 mHz. Figure 9 represents the evolution curve as a function of time of the decimal logarithm of the reduced temperature of a probe fed by a step current.
La Figure 10 représente une courbe d'évolution de l'extrait sec en fonction de la température d'une sonde alimentée par un courant continu et constant.FIG. 10 represents a curve of evolution of the dry extract as a function of the temperature of a probe supplied with a direct and constant current.
Les éléments communs au différentes figures seront désignés par les mêmes références.The elements common to the different figures will be designated by the same references.
Le dispositif capteur représenté à la Figure 1 comporte une sonde 1 à résistance de platine de 100 ohms à 0°C et 138,5 ohms à 100°C, conditionnée en ampoule de verre, présentant par exemple une longueur de 20 mm, et un diamètre de 2 mm, cette sonde ayant une longueur de chauffe de 14 mm. Le fil de platine de la sonde est alimenté en courant sinusoïdal redressé à partir d'une source de courant 2. La sonde thermique est donc alimentée avec une intensité sinusoïdale de la forme i(t) = 1 + I maχ | sin (tlN(t)| avec Imaχ= 50 mA (1)The sensor device shown in Figure 1 comprises a platinum resistance probe 1 of 100 ohms at 0 ° C and 138.5 ohms at 100 ° C, packaged in a glass bulb, for example having a length of 20 mm, and a 2 mm diameter, this probe having a heating length of 14 mm. The platinum lead of the probe is supplied with sinusoidal current rectified from a current source 2. The thermal probe is therefore supplied with a sinusoidal intensity of the form i (t) = 1 + I maχ | sin (tlN (t) | with I maχ = 50 mA (1)
Cette valeur de lmax correspond à une intensité efficace I0 de 35 mA. Le courant d'alimentation de la sonde comprend donc une succession d'alternances positives.This value of l max corresponds to an effective intensity I 0 of 35 mA. The probe supply current therefore comprises a succession of positive half-waves.
Les courbes de réponse illustrées aux Figures 2 à 5 ont été obtenues en utilisant les produits et matériels qui vont être décrits. Dans un bêcher en inox de 10 ml présentant un diamètre de 20 mm, ont été placés 10 ml d'un lait modèle etThe response curves illustrated in Figures 2 to 5 were obtained using the products and materials which will be described. In a 10 ml stainless steel beaker with a diameter of 20 mm, 10 ml of a model milk were placed and
1 ml d'une solution enzymatique modèle, diluée au centième.1 ml of a model enzymatic solution, diluted to a hundredth.
Le lait modèle est reconstitué à partir d'une poudre de lait à raison de 100 g/kg, additionnée de 10 ml de chlorure de calcium (solution mère de 0,1 mol/1) et 1 ml de thiomersal (solution mère de 100 g/1) et en utilisant une température deThe model milk is reconstituted from a milk powder at the rate of 100 g / kg, supplemented with 10 ml of calcium chloride (stock solution of 0.1 mol / 1) and 1 ml of thiomersal (stock solution of 100 g / 1) and using a temperature of
45° pour diluer la poudre.45 ° to dilute the powder.
La présure modèle est sous la forme d'une solution préparée à partir de présure en poudre dont la composition est la suivante: 4438 mg de chy osine active et 63 mg de pepsine bovine par kg. On a retenu une concentration de 50 mg de
présure en poudre pour 1 kg de lait, soit 0,22 mg de chymosine active. La solution comprend du tampon acétate de sodium 0,05 mol/1 (pH d'environ 5,5-5,6) auquel est ajouté 0,1% de sérum albumine bovine. La concentration finale est de 5 % (m/v) de présure. Une sonde thermique est placée dans le bêcher et elle est alors alimentée par un courant sinusoïdal répondant à l'équation (1) ci-dessus, avec N=50 mHz, et généré par le générateur 2. Pour une demi-période, ce signal est illustré par la courbe I de la Figure 2. La tension aux bornes du fil est mesurée par une unité de mesure 3, à la sortie de laquelle est connectée une unité 4 de traitement électro-informatique. Celle-ci délivre le signal de réponse de la sonde, illustré par la courbe de cette même Figure 2. On constate que cette courbe de réponse, courbe de température, présente une valeur maximale ( φ maχ) et un retard (R) par rapport au courant sinusoïdal d'alimentation.The model rennet is in the form of a solution prepared from powdered rennet, the composition of which is as follows: 4438 mg of active chy osine and 63 mg of bovine pepsin per kg. A 50 mg concentration of rennet powder for 1 kg of milk, i.e. 0.22 mg of active chymosin. The solution comprises 0.05 mol / l sodium acetate buffer (pH approximately 5.5-5.6) to which 0.1% bovine serum albumin is added. The final concentration is 5% (m / v) of rennet. A thermal probe is placed in the beaker and it is then supplied by a sinusoidal current corresponding to equation (1) above, with N = 50 mHz, and generated by generator 2. For half a period, this signal is illustrated by curve I of FIG. 2. The voltage across the terminals of the wire is measured by a measurement unit 3, at the output of which is connected an electro-computer processing unit 4. This delivers the response signal from the probe, illustrated by the curve of this same Figure 2. It can be seen that this response curve, temperature curve, has a maximum value (φ maχ ) and a delay (R) with respect to to the sinusoidal supply current.
En utilisant les mêmes produits et les mêmes matériels, trois autres essais ont été effectués en alimentant la sonde avec un courant sinusoïdal répondant à l'équation (1) ci-dessus, la fréquence N prenant successivement les valeurs 25 mHz, 50 mHz et enfin 100 mHz, en relevant, pour chaque période, la température maximale ( θ"max) de la sonde et le retard (R) entre la température de la sonde et le courant sinusoïdal d'alimentation. Par l'intermédiaire de l'unité 4 de traitement électro-informatique, ont alors été obtenues les courbes représentées sur les Figures 3, 4 et 5. Les Figures 4 et 5 montrent que, pour des fréquences égales ou supérieures à 50 mHz, le retard (R) entre la température de la sonde et l'intensité n'évolue pas au cours de la coagulation.Using the same products and the same materials, three other tests were carried out by supplying the probe with a sinusoidal current corresponding to equation (1) above, the frequency N taking successively the values 25 mHz, 50 mHz and finally 100 mHz, taking, for each period, the maximum temperature (θ " max ) of the probe and the delay (R) between the temperature of the probe and the sinusoidal supply current. Via unit 4 of computer processing, the curves shown in Figures 3, 4 and 5 were then obtained. Figures 4 and 5 show that, for frequencies equal to or greater than 50 mHz, the delay (R) between the temperature of the probe and the intensity does not change during coagulation.
La Figure 3 montre que, pour une fréquence de 25 mHz, le signal de retard augmente brusquement avant d'atteindre un plateau. Il est alors possible d'associer le moment où le milieu change d'état au moment (TiR) du point d'inflexion de la courbe de retard de la réponse (R) .
En ce qui concerne les courbes de température maximales représentées sur les Figures 3 à 5, l'analyse de paramètres descriptifs de l'évolution de & maχ au cours d temps montre que ces courbes sont identiques quelle que soi la fréquence.Figure 3 shows that, for a frequency of 25 mHz, the delay signal increases suddenly before reaching a plateau. It is then possible to associate the moment when the medium changes state at the moment (TiR) of the inflection point of the delay curve of the response (R). With regard to the maximum temperature curves shown in Figures 3 to 5, the analysis of descriptive parameters of the evolution of & maχ over time shows that these curves are identical regardless of the frequency.
On peut ainsi se référer au Tableau 1 qui donne le valeurs moyennes ainsi que les coefficients de variation de paramètres
, A, Pjû ), caractéristiques des courbes d températures obtenues pour les trois fréquences, T^étant l temps associé au point d'inflexion de la courbe de températur maximale ( Q- max) , A l'amplitude entre le niveau bas (liquide et le niveau haut (gel) de la courbe de température maximal ( φmax) et Pi© étant la pente au point d'inflexion de l courbe ( 6>-max).We can thus refer to Table 1 which gives the mean values as well as the parameter variation coefficients , A, P j û), characteristics of the temperature curves obtained for the three frequencies, T ^ being the time associated with the inflection point of the maximum temperature curve (Q- max ), At the amplitude between the low level (liquid and high level (gel) of the maximum temperature curve (φ max ) and Pi © being the slope at the point of inflection of the curve (6> - max ).
TABLEAU 1TABLE 1
Les valeurs regroupées dans ce tableau montrent que le point d'inflexion n'est pas influencé par la fréquence et qu'il en est de même pour l'amplitude. Le coefficient de variation élevé obtenu pour le paramètre Pi - est dû au temps de saisie trop important (compris entre et 10 et 40 secondes suivant les fréquences), ce qui influe sur la précision.The values grouped in this table show that the inflection point is not influenced by the frequency and that the same is true for the amplitude. The high coefficient of variation obtained for the parameter Pi - is due to the excessive input time (between and 10 and 40 seconds depending on the frequencies), which influences the precision.
Ainsi, quelle que soit la fréquence utilisée, la courbe de température maximale correspond à la courbe de température qui serait obtenue avec une sonde alimentée par un courant continu constant.Thus, whatever the frequency used, the maximum temperature curve corresponds to the temperature curve which would be obtained with a probe supplied by a constant direct current.
Le fait d'alimenter une sonde par un courant sinusoïdal à basse fréquence permet d'obtenir une information
sur le moment de la coagulation, lequel est associé au moment (TiR) correspondant au point d'inflexion de la courbe de retard (R) .Supplying a probe with a low frequency sinusoidal current provides information on the coagulation moment, which is associated with the moment (TiR) corresponding to the inflection point of the delay curve (R).
La Figure 3 montre que l'instant (TiR) lié au point d'inflexion de la courbe de retard (R) se situe avant celui (Ti ^ ) du point d'inflexion de la courbe de température maximale ( max) • Ceci montre que le temps de floculation visible (Tfv) se situe entre l'instant (TiR) associé au point d'inflexion de la courbe de retard (R) et l'instant (Ti σ ) associé au point d'inflexion de la courbe de température.Figure 3 shows that the instant (TiR) linked to the inflection point of the delay curve (R) is before that (Ti ^) of the inflection point of the maximum temperature curve ( max ) • This shows that the visible flocculation time (Tfv) is between the instant (TiR) associated with the point of inflection of the delay curve (R) and the instant (Ti σ) associated with the point of inflection of the curve of temperature.
La détermination de la fréquence optimale est soumise à deux contraintes: avoir un temps de saisie relativement court et donc une fréquence relativement élevée ainsi qu'un déphasage relativement important pour déterminer facilement le point d'inflexion de la courbe de retard (R) et donc une fréquence relativement basse. Les différentes mesures effectuées montrent que cette fréquence optimale est comprise entre 10 et 50 mHz. II apparaît alors intéressant d'associer la méthode de détection qui vient d'être décrite à celle du document EP- 01444443 qui vient d'être rappelée. Cette deuxième méthode selon l'invention sera décrite en référence à la Figure 6.The determination of the optimal frequency is subject to two constraints: having a relatively short input time and therefore a relatively high frequency as well as a relatively large phase shift to easily determine the inflection point of the delay curve (R) and therefore a relatively low frequency. The various measurements carried out show that this optimal frequency is between 10 and 50 mHz. It then appears interesting to associate the detection method which has just been described with that of document EP-01444443 which has just been recalled. This second method according to the invention will be described with reference to Figure 6.
La Figure 6 représente un deuxième dispositif de détection de changements d'état selon l'invention comprenant une première sonde 5, à résistance de platine, alimentée par un courant continu et constant, par exemple de 35 mA, par l'intermédiaire d'un premier générateur 6. La tension aux bornes de cette première sonde 5 est mesurée par une unité de mesure 7 dont la sortie est connectée à une unité 4 de traitement électro-informatique. Celle-ci établit la courbe de réponse de la sonde alimentée en courant continu, courbe de température en fonction du temps et peut déterminer le moment (Ti& ) où intervient le point d'inflexion de la courbe de température.
Ce deuxième dispositif comprend de plus une deuxième sonde 1, à résistance de platine, alimentée par un courant sinusoïdal redressé répondant à l'équation (1), avec par exemple Imax = 50 mA, par l'intermédiaire d'un deuxième générateur 2. La tension aux bornes de cette deuxième sonde 1 est mesurée, comme dans le premier dispositif selon l'invention, par une unité de mesure 3 dont la sortie est reliée à l'unité 4 de traitement électro-informatique. Comme précédemment, l'unité 4 établit la courbe (R) du retard du signal de réponse de la deuxième sonde alimentée en courant alternatif, ainsi que la courbe ( φ max-1 °e température maximale, correspondant à ce signal de réponse. L'unité 4 peut alors déterminer l'instant (TiR) correspondant au point d'inflexion de la courbe de retard. Elle peut enfin, en fonction des valeurs de Ti Ç* st TiR, donner une valeur améliorée du temps de floculation visible (Tfv) et ainsi une information précise sur le moment où se produit le changement d'état du milieu.FIG. 6 represents a second device for detecting changes of state according to the invention comprising a first probe 5, with platinum resistance, supplied by a direct and constant current, for example of 35 mA, via a first generator 6. The voltage at the terminals of this first probe 5 is measured by a measurement unit 7 the output of which is connected to a unit 4 of electronic data processing. This establishes the response curve of the probe supplied with direct current, temperature curve as a function of time and can determine the moment (Ti &) when the inflection point of the temperature curve occurs. This second device further comprises a second probe 1, with platinum resistance, supplied by a rectified sinusoidal current corresponding to equation (1), for example with I max = 50 mA, via a second generator 2 The voltage at the terminals of this second probe 1 is measured, as in the first device according to the invention, by a measurement unit 3, the output of which is connected to the computer processing unit 4. As before, unit 4 establishes the curve (R) of the delay of the response signal from the second probe supplied with alternating current, as well as the curve (φ max- 1 ° th maximum temperature, corresponding to this response signal. L unit 4 can then determine the instant (TiR) corresponding to the point of inflection of the delay curve. It can finally, according to the values of Ti Ç * st TiR, give an improved value of the visible flocculation time (Tfv ) and thus precise information on the moment when the change of state of the environment occurs.
L'unité 4 peut également déterminer, à partir de la courbe ( & max-1 *e température maximale, une valeur de l'instant correspondant au point d'inflexion de la courbe φ- max« Comme nous l'avons vu précédemment, cette information n'est pas directement exploitable mais peut être utilisée concurremment avec celle obtenue par l'analyse de la courbe de température ( Θ~ ) de la première sonde 5 alimentée en courant continu.The unit 4 can also determine, from the curve (& max- 1 * th maximum temperature, a value of the instant corresponding to the inflection point of the curve φ- max "As we saw previously, this information is not directly usable but can be used concurrently with that obtained by analyzing the temperature curve (Θ ~) of the first probe 5 supplied with direct current.
On peut également envisager d'alimenter la première sonde 5 par un courant alternatif haute fréquence. Ce courant peut par exemple être choisi de façon à ce que l'intensité efficace soit de 35 A. Ceci est très avantageux car on obtient ainsi un filtrage discriminatoire assurant une plus grande précision dans la mesure de la température du fil. Ceci permet aussi de simplifier le traitement du signal délivré par cette première sonde 5, traitement effectué par l'unité 4. Le dispositif selon l'invention correspondant est semblable au
deuxième dispositif décrit en référence à la Figure 6, la principale différence concerne le premier générateur 6 qui doit pouvoir délivrer un courant alternatif haute fréquence.It is also possible to envisage supplying the first probe 5 with a high frequency alternating current. This current can for example be chosen so that the effective intensity is 35 A. This is very advantageous since a discriminatory filtering is thus obtained ensuring greater precision in the measurement of the temperature of the wire. This also makes it possible to simplify the processing of the signal delivered by this first probe 5, processing carried out by the unit 4. The device according to the corresponding invention is similar to the second device described with reference to Figure 6, the main difference concerns the first generator 6 which must be able to deliver high frequency alternating current.
On choisit de préférence une fréquence supérieure à 200 mHz. 'A frequency higher than 200 mHz is preferably chosen. '
Comme cela a été exposé précédemment, il est parfois nécessaire de s'affranchir des perturbations apportées par la variation de la température du milieu, notamment lorsque la condition d'isothermie n'est pas réalisée ou dans le cas de gélification ou de coagulation associée à une variation de température. C'est pourquoi l'invention est relative à une troisième méthode de détection des changements d'état qui va être décrite en référence à la Figure 7.As explained above, it is sometimes necessary to overcome the disturbances brought about by the variation of the temperature of the medium, in particular when the isothermal condition is not achieved or in the case of gelling or coagulation associated with a variation in temperature. This is why the invention relates to a third method for detecting changes in state which will be described with reference to FIG. 7.
Le troisième dispositif de détection représenté à la Figure 7 comprend, en sus du deuxième dispositif de détection selon l'invention, une autre sonde 10 alimentée, par l'intermédiaire d'un autre générateur, par un courant continu constant, par exemple de 1 mA. Cette sonde est constituée par une sonde à résistance de platine. La tension aux bornes de cette sonde est mesurée par une unité de mesure 9 dont la sortie est connectée à l'unité 4 de traitement électro¬ informatique.The third detection device represented in FIG. 7 comprises, in addition to the second detection device according to the invention, another probe 10 supplied, by means of another generator, by a constant direct current, for example of 1 my. This probe consists of a platinum resistance probe. The voltage across this probe is measured by a measurement unit 9, the output of which is connected to the computer processing unit 4.
Ainsi, l'unité 4 détermine:Thus, unit 4 determines:
- le signal de réponse de la première sonde 10 qui est alimentée par un courant continu, ce signal étant indicatif de la température du milieu,the response signal from the first probe 10 which is supplied by a direct current, this signal being indicative of the temperature of the medium,
- le signal de réponse de la deuxième sonde 5, qui est alimentée par un courant continu, ce signal étant indicatif de la température de cette sonde, et - le signal de déphasage entre le courant sinusoïdal basse fréquence redressé, alimentant une troisième sonde et le signal de sortie de ladite sonde.- the response signal from the second probe 5, which is supplied by a direct current, this signal being indicative of the temperature of this probe, and - the phase shift signal between the rectified low frequency sinusoidal current, supplying a third probe and the signal output from said probe.
L'unité combine ces trois signaux dans un étage correcteur, lequel corrige les signaux de réponse des deuxième et troisième sondes 5 et 1, en tenant compte du signal délivré
par la première sonde pour délivrer une valeur améliorée d Tfv qui soit strictement indicative du changement d'état d milieu.The unit combines these three signals in a correction stage, which corrects the response signals of the second and third probes 5 and 1, taking into account the signal delivered by the first probe to deliver an improved value of Tfv which is strictly indicative of the change of state of the environment.
Comme précédemment, on peut envisager d'alimenter la sonde alimentée en courant continu et qui délivre un signal indicatif de la température de cette sonde, c'est-à-dire ici la deuxième sonde 5, par un courant alternatif haute fréquence. Ceci entraîne les avantages qui ont été décrits dans le cadre du deuxième dispositif. Le dispositif selon l'invention est dans ce cas encore, semblable au troisième dispositif décrit en référence à la Figure 7, la différence entre ces deux dispositifs concerne le générateur 6 qui doit pouvoir délivrer un courant alternatif haute fréquence. Cette fréquence est, de préférence, supérieure à 200 mHz.As before, it is possible to envisage supplying the probe supplied with direct current and which delivers a signal indicative of the temperature of this probe, that is to say here the second probe 5, by a high frequency alternating current. This brings about the advantages which have been described in the context of the second device. The device according to the invention is again in this case, similar to the third device described with reference to Figure 7, the difference between these two devices concerns the generator 6 which must be able to deliver a high frequency alternating current. This frequency is preferably greater than 200 mHz.
Le troisième dispositif qui vient d'être décrit en référence à la Figure 7, présente un intérêt particulier pour la détermination de l'extrait sec d'un lait.The third device which has just been described with reference to FIG. 7, is of particular interest for the determination of the dry extract of a milk.
On sait que l'extrait sec d'un lait est en moyenne de 12,5%. Les industriels laitiers souhaitent disposer d'un appareil automatique qui leur permette de déterminer de façon précise l'extrait sec d'un lait quelconque pour détecter les laits "anormaux", c'est-à-dire dont l'extrait est, soit inférieur à la valeur moyenne de 12,5% (lait mouillé), soit supérieur à celle-ci (dans le cas par exemple de lait infecté) .Les fromagers souhaitent aussi standardiser les laits de façon à obtenir un pourcentage constant de matière grasse de l'extrait sec d'un type donné de fromage. La détermination de l'extrait sec de lait permet alors d'ajuster celui-ci en fonction du résultat final souhaité dans le fromage.We know that the dry extract of milk is on average 12.5%. Dairy manufacturers wish to have an automatic device which allows them to precisely determine the dry extract of any milk to detect "abnormal" milks, that is to say whose extract is either less at the average value of 12.5% (wet milk), or higher than this (in the case of infected milk, for example). Cheese makers also wish to standardize milks so as to obtain a constant percentage of fat content dry extract of a given type of cheese. The determination of the dry milk extract then makes it possible to adjust it as a function of the desired final result in the cheese.
Le dispositif décrit en référence à la Figure 7 permet d'obtenir quatre informations sur l'extrait sec du lait testé en effectuant quatre étalonnages différents à partir de lait écrémé en procédant de la façon suivante.
La sonde 10 est alimentée par un courant constant de 1 mA et délivre un signal donnant la température U M du milieu.The device described with reference to FIG. 7 makes it possible to obtain four information on the dry extract of the milk tested by carrying out four different calibrations from skimmed milk by proceeding as follows. The probe 10 is supplied by a constant current of 1 mA and delivers a signal giving the temperature U M of the medium.
La sonde 1 est alimentée en un courant alternatif basse fréquence. L'unité 4 détermine la courbe (R) de retard et la courbe ( ©"max) de température maximale et tient compte du signal - M délivré par la sonde 10 pour délivrer des informations strictement indicatives de la composition du milieu. Un étalonnage est effectué entre l'extrait sec et la température maximale Max' corrigée par la température du milieu θ* M, pour une fréquence déterminée. Un exemple d'étalonnage est indiqué à la Figure 8 pour une fréquence deThe probe 1 is supplied with a low frequency alternating current. Unit 4 determines the delay curve (R) and the maximum temperature curve (© " max ) and takes account of the signal - M delivered by the probe 10 to deliver information strictly indicative of the composition of the medium. A calibration is performed between the dry extract and the maximum temperature Max 'corrected by the temperature of the medium θ * M , for a determined frequency An example of calibration is shown in Figure 8 for a frequency of
100 mHz. L'étalonnage peut être réalisé pour d'autres fréquences.100 mHz. Calibration can be performed for other frequencies.
On peut de même effectuer un étalonnage entre l'extrait sec et la courbe de retard (R) pour une basse fréquence.It is also possible to carry out a calibration between the dry extract and the delay curve (R) for a low frequency.
La sonde 5 est alimentée par un courant continu d'une valeur de 1 mA pendant un intervalle de temps donné,le courant passant alors brusquement à une valeur de 35 mA. On désigne par &" F la température de la sonde lorsqu'elle est alimentée par un courant de 35 mA.The probe 5 is supplied with a direct current of a value of 1 mA during a given time interval, the current then suddenly passing to a value of 35 mA. The temperature of the probe is designated by &" F when it is supplied with a current of 35 mA.
On désigne par ©• R, la température réduite de la sonde qui s'exprime sous la forme:Designate by © • R, the reduced temperature of the probe which is expressed in the form:
d F- d F-
En référence à la Figure 9, l'évolution du logarithme décimal de la température réduite ( " R) fait apparaître quatre parties distinctes.With reference to Figure 9, the evolution of the decimal logarithm of the reduced temperature ("R) shows four distinct parts.
La première portion de la courbe correspond à la première partie de l'essai où la sonde est alimentée par un courant de 1 mA. Q- vaut en moyenne CT M/ (y- R est très proche de 1, et a un logarithme décimal nul. Lors de
l'alimentation de la sonde par une intensité de 35 A, (mis en route réelle de la sonde), le flux de chaleur fourni pa effet Joule (Rtl2) se dissipe d'abord dans la sonde (fil de platine et corps cylindrique en verre) provoquant sa montée en température. Cette dissipation est due au fait que la sonde possède une certaine chaleur massique, elle n'échange pas encore avec le milieu environnant. Ce phénomène, qui correspond à la seconde portion de la courbe, est inférieur à 13 s. Il apparaît ensuite un gradient sonde-lait qui a pour effet de stimuler un échange conductif entre ces deux derniers. Le flux total se divise entre la sonde et le lait. La température de la sonde augmentant, la proportion de flux fourni au lait s'accroît, ce qui a pour effet de ralentir la montée en température de la sonde. Ceci se traduit par un brusque changement de pente, qui correspond au début de la troisième portion de la courbe. Ainsi, le film de lait près de la sonde subit un accroissement de sa température donc une diminution de sa masse volumique et il se trouve soumis à une force ascendante. Il apparaît alors un régime de convection libre. C'est la fin de la troisième portion de la courbe. Enfin, la température de la sonde se stabilise autour de F et R oscille autour d'une valeur faible. C'est la quatrième et dernière portion de la courbe, où l'échange de chaleur par convection libre est stationnaire. La pente de la troisième portion de la courbe peut être reliée à la conductivite du milieu environnant. Il existe une corrélation entre la conductivite thermique et l'extrait sec. On peut à ce propos se référer à l'Article de AKTONINI et al. intitulé "Sonde de mesure in situ de la conductivite thermique dans les suspensions solide/liquide concentrées" paru dans la Revue Générale de Thermique n° 279, Mars 1985, pp. 247 à 251. Il suffit alors d'étalonner les valeurs des pentes avec les extraits secs des produits.The first portion of the curve corresponds to the first part of the test where the probe is supplied with a current of 1 mA. Q- is worth on average CT M / (y- R is very close to 1, and has a zero decimal logarithm. supplying the probe with an intensity of 35 A, (actual start of the probe), the heat flow supplied by the Joule effect (Rtl 2 ) dissipates first in the probe (platinum wire and cylindrical body glass) causing it to heat up. This dissipation is due to the fact that the probe has a certain specific heat, it does not yet exchange with the surrounding medium. This phenomenon, which corresponds to the second portion of the curve, is less than 13 s. A milk-probe gradient then appears which has the effect of stimulating a conductive exchange between the latter two. The total flow is divided between the probe and the milk. As the temperature of the probe increases, the proportion of flow supplied to the milk increases, which has the effect of slowing down the temperature rise of the probe. This results in a sudden change in slope, which corresponds to the start of the third portion of the curve. Thus, the film of milk near the probe undergoes an increase in its temperature therefore a decrease in its density and it is subjected to an upward force. A free convection regime then appears. This is the end of the third portion of the curve. Finally, the temperature of the probe stabilizes around F and R oscillates around a low value. It is the fourth and last portion of the curve, where the exchange of heat by free convection is stationary. The slope of the third portion of the curve can be related to the conductivity of the surrounding medium. There is a correlation between thermal conductivity and dry extract. In this regard, we can refer to the article by AKTONINI et al. entitled "Probe for in situ measurement of thermal conductivity in concentrated solid / liquid suspensions" published in Revue Générale de Thermique n ° 279, March 1985, pp. 247 to 251. It then suffices to calibrate the values of the slopes with the dry extracts of the products.
Lorsque la sonde 5 est alimentée par un courant continu et constant de 35 mA en phase stationnaire, il est
également possible d'effectuer un étalonnage entre le signal de température ( Δθ' ) délivré par l'unité 4, qui a été corrigé par le signal φ* M délivré par la sonde 10, et la valeur de l'extrait sec. La Figure 10 illustre un exemple d'étalonnage à partir d'un échantillon comportant 0 à 300g/l de poudre de lait écrémé.When the probe 5 is supplied with a continuous and constant current of 35 mA in stationary phase, it is It is also possible to carry out a calibration between the temperature signal (Δθ ') delivered by the unit 4, which has been corrected by the signal φ * M delivered by the probe 10, and the value of the dry extract. Figure 10 illustrates an example of calibration from a sample containing 0 to 300g / l of skim milk powder.
On peut donc ainsi, grâce au dispositif décrit en référence à la Figure 7, obtenir une valeur de l'extrait sec à partir de quatre valeurs obtenues par des étalonnages effectués différemment.It is therefore possible, using the device described with reference to Figure 7, to obtain a value of the dry extract from four values obtained by calibrations carried out differently.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques énoncées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne peuvent avoir en aucun cas pour effet de limiter l'invention aux modes particuliers de réalisation qui viennent d'être décrits.
The reference signs inserted after the technical characteristics set out in the claims, have the sole purpose of facilitating the understanding of the latter and can in no way have the effect of limiting the invention to the particular embodiments which have just been described .