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DISPOSITIF POUR LA PREPARATION DE BISCUITS DE CEREALES EXPANSEES ----------------------------------------------------------------
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11 est connu de longue date de fabriquer de tels produits au mogen d'une Presse manuelle dans laquelle sont months deux éléments d'un moule, l'un ayant l'allure d'un poinoDt I'aut're aant l*allm-e d'ur. e matrice.
Une certaine quantit de céréales est introduite entre les éléments du moule, suite A quoi ces céréales sont cuites sous pression pendant quelques secondes, après quoi la pression est relàchÅae par un mouvement brusque du bras de l'operateur sans que le moule ne s'ouvre entièrement,
Lors de cette dernière phase de la cuisson, dite Phase d'expansion, on obtient un produit alimentaire uniforme constitué de grains expansés intimement liés les uns aux autres, et pret ä la cansommation.
Avant 1973, divers dispositifs ont été expérimentés afin de réaliser ces produits de manière automatique, afin de réduire les couts de main d'oeuvre et d'obtenir un produit uniforme.
Ces dispositifs présentaient l'inconvénient de l'utilisation d'une came agissant directement sur le poinçon par l'intermédiaire d'un arbre coulissant axialement.
Afin de Pouvoir obtenir une vitesse d'expansion suffisantes la partie inférieure de cet arbre coulissant, et la transition sur la périphérie de la came correspondant au début de cette phase d'expansion devaient présenter des aretes vives se déteriorant très rapidement, suite a quoi la vitesse d'expansion devenait insuffisante, un glissement progressif se produisant le long de flancs arrondis.
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Le 09/05/1973, le--brevet Beige No 799316 a êté déposé concernant un dispositif dans lequel il a t remédié A cet inconvénient par un agencement permettant A la chaine entrainant la came d'etre libérée partiellement de ses moyens d'entrainement pendant l'expansion des céréales, ce qui permet
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une vitesse d'expansion importante malgré l'utilisation d'un organe de guidage du poinçon coopérant avec la came de forme arrondie. et d'une transition de la face de guidage de la came correspondant à l'expansion peu prononcée.
Cet agencement a permis une augmentation importante de la durée de vie des organes travaillants. Néanmoins, les dispositifs selon ce brevet doivent etre construits avec des matériaux à haute résistance et avec une haute précision pour
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UC-. e cjüganes atteindre une du,- e de vie aecePtable des ofoans oon',:roi s 115 sont de constvuction relativsment couteuse.
Un inconvenient est le fait que la came continue à tourner pendant le temp. de cuisson, phase durant laquelle les organes du moule sont quasiment immobiles, main soumis à une pression très importante, ce qui produit une usure importante et inutile de la came et de l'organe de guidage coopérant avec elle.
Le 22/06/1978. le brevet Beige No 868361 a été déposé, relatif b un dispositif pour la préparation de produits alimentaires à base de céréales expansées, dans lequel les mouvements du moule sont obtenus au moven de vérins, ce qui permet d'éviter l'usure des organes travaillants pendant la phase de cuisson des produits, et dans lequel, pour permettre une expansion rapide, et un arret brusque du moule, conditions difficiles à réaliser à l'aide de vérins, un mayen de butée est introduit pendant la phase de cuisson dans le trajet du poinÇon ou d'un organe d'entrainement du poinçon de faÇon ä arreter son mouvement d'ouverture brusque de manière précise et fiable.
Selon une forme particulière de réalisation du dispositif selon cette invention, le dispositif à vérins agit sur le moule par l'intermédiaire d'une genouillère. Ainsi, le vérin ne doit plus résister à l'augmentation de la pression dans le moule due aLt dégagement des vapeurs rsultant de la cuisson des produits.
Par rapport au dispositif A came, ce dispositif xi vérins se caractérise par l'obligation d'utiliser un dispositif d'asservissement et de controle relativement
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complexe. ncssitant de nombreux capteurs de mouverrfents. Ces dispositifsi qn6t"alem@nt pneumatiques ou lectroniques résistent maJ dans le milieu de vapeurs t graisses de cuisson, et au sei utilisé lors de la production des produits alimentaires, sans parler de l'eau savonneuse fréquemment utilisée lors du nettoyage des dispositifs.
La pratique a démontré qu'un écrasement trop rapide des grains de céréales diminue la qualité des produits obtenues.
11 semblerait que les grains ne peuvent etre complètement écrasés qu'après avoir atteint une certaine température pour permettre une Expansion optimale. D'autre part, une fermeture trop rapide des éléments du moule amène une inclusion d'air dans le milieu de cuisson, ce qui est néfastepourl'expansion.
Les dispositifs à came permettent d'imprimer une progressivité parfaite et constante au mouvement de fermeture des moules.
Cette caractdristique est totalement irréalisable avec des dispositifs à vérins pneumatiques, à cause de la
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compressibilité de lair et très difficile à réaliser hdraulique'frtont pav un sstme d'asservissement d'un pri > = : tel 'uil rendrait impossible la rentabilit6 du dispositif.
Une autre caractéristique très désirable est l'obtention d'une vitesse d'expansion la plus élevée possible.
Dans le brevet Beige 886895 on a décrit un dispositif selon lequel des vérins coopèrent avec des béquilles dont une extrémité roule sur une face plane. d'une fonction äquivalente àunegenouillère.
Selon ce brevet. il est prévu d'amener un tel levier en Position de pression contre une butée d'arret, suite ä qubi le vérin peut revenir dans sa Position intiale pendant la dur6e de la cuisson. A la fin de la cuisson, un autre vérin débloque le levier de sa position contre la butée d'arret, et le levier peut rvenir librement dans sa position première, sans etre freiné dans sa course par un mower d'entrainement tel un vérin, ce qui augmente la vitesse d'expansion.
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Ce dispositif est comp]exe < et difficile ä mettre en oeuvre.
Le brevet Bye) que 904631 a trait à un dispositif sirrtilaire au dispositif seien le brevet 868361, dans lequel la
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genouill & re est partiellement libre du vrin d'entrainement unique afin d'obtenir également l'avantage précité.
Ce dispositif, d'une apparente simplicité mécanique est en fait très difficile a mettre au point.
En effet. à la fin de la cuisson, la tige du
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cylindre dbloctue la enoui] le* au mosn dun ressort, e (ui sert, après le déblocage, de "moyen lanceur", accélérant l'expansion.
La force nécéssaire pour débloquer la genouillère varie suivant les variations de pression régnant dans le moule à la fin de la cuisson des céréales, variations découlant de variations du degré d'humidité des matières premières.
La tige du cylindre hydraulique, se déplaçant relativement lentement. doit en outre s'arreter dans une position précise, afin de faire office de butée à la genouillère. Mais au moment ou la genouillère est "lancée" par le ressort, et atteint une vitesse très importante, et ceci à un momet aléatoire à cause des variations de l'instant du
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- ------ déblocage, cette tige du cylindre est toujours en mouvement relativement lent, la vitesse de ce mouvement pouvant en outre varier avec les vatiations de la viscosité de l'huile selon des variations de la température ambiente.
11 est par conséquent très difficile de régler cet appareil, et encore plus difficile d'en obtenir des résultats constants
En outre. le choc important produit lors de l'expansion se répercute dans le cylindre, et l'incompressibilité de l'huile produit des éclatements de tubes, raccords, et l'endommagement des vannes de controle.
La difficult de réglage du cycle d'expansion conduit en outre à la nécéssité d'utiliser des appareils de commande des fonctions sophistiques et, par conséquent, couteux.
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D'autres brevets ont été déposés, relatifs à des dispositifs pour la préparation de produits alimentaires à
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base de céréales cuites et expansées. notamment les brevets Belges 893770 et 902360.
------------------------------------------AVANTAGES DU DtSPOSITIF SELON L'INVENTION : --------------------------------------------
Il s'agit d'un dispositif entièrement mécanique présentant les aventages suivants :
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Par rapport aux anciens dispositifs à came dont l'utilisation est maintenant abandonnée, l'originalité de la conception permet d'obtentr la meme pression leve iidcöst-*aire, tout en diminuant da manière très importante les contraintes mécaniques.
Par rapport à ces anciens dispositifs à came, l'expansion est réalisée de manière absolument précise et fiable, ceci indépendamment de la pression régant dant le moule < et susceptible de varier selon la qualité des céréales utilisées.
Par rapport à ces anciens dispositifs à came, la consommationenénergiemotriceesttrèsfortementréduite.
Par rapoport aux dispositifs à vérins, le dispositif selon l'invention peut ne pas faire emploi d'éléments pneumatiques, hydraulique et electroniques susceptible d'etre détériorés par les effets du milieu dans lequel ce dispositif
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peut etre amené à travailler.
Par rapport à ces dispositifs à vérins, le début da la compression des produits peut etre d'une progressivité absolument constante et fiable, ce qui permet d'optimaliser la qualité.
Par rapport à ces ; dispositifs à vérins, le dispasitif selon l'invention ne nécéssite pas l'utilisation 'uncompressuredumédiumpneumatiqueouhydraulique extérieur au dispositif, ni des canalisations et de l'infrastructure nécéssaires.
Le dispositif selon l'invention peut ne pas produire d'échappement d'air comprim contenant en Suspension de
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1'huiJe de* qra]'5saqe des parois de cylindres, susceptible de < : onta) rtine'r Ips produits.
Par ra. pport au' dispositifs a vrins hdrauliques < le dispositif selon l'invention peut ne pas comporter le risque d'une fuite d'huile sous haute pression susceptible de contaminer les produits.
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Par rapport aux dispositifs vrins hdrauliques, le dispositif selon l'invention permet une réduction impotante des temps mats par l'action positivs dss carr. s, éventuellement employées, éliminant totalement les incertitudes de fonctionnement des vérins, causée par des variations de viscosité de l'huile hydraulique d'aprés la température ambiante, ou par la compressibilité de fair provoquant une préision aléatoire de la vitesse de translation des cylindres pnematiques.
par rapport aux dispositifs à came, le disPositif selon l'invention permet qalement une abduction des temps morts, parce-qu'il peut ne pas faire usage d'un galet suiveur de la came de forme arrondie lors de la phase d'expansion, et que l'absence de nécessité de réglage de l'accélération de la cama lors de l'expansion et d'incertitude quant A la durée de l'expansion permet de diminuer de façon important la temporisation lors de Touverture du moule, et avant le début du mouvement du dispositif d'éjection des produits cuits et d'introduction des céréales, et par là une diminution de la darde du cycle.
Un autre avantage important du dispositif selon l'invention est le fait qu'il soit possible de construire ce dispositif de telle façon que l'organe moteur, qui est avantageusement un groupe motoréducteur standard ne soit pas sollicita dans le sens de son entrainement par le choc résultant de la fin de l'expansion, ce qui autorise le choix d'un organe moteur de très faible puissance, et garanti-t une langue durée de vie.
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DESCRIPTION DU DISPOSITIF SELON L'INVENTION : ------------------------------------------ les figures 1, 2 et 3 représentent chacune une variante du dispositif selon l'invention.
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---------------------------Description de le figure 1 : ------------------------------- 'Jil bat] 1 5tOiTtmair'e) T < e)''t reprsnMt por'te la matrice 2 repräsentan en tran. parence d'un maule, dont le poinÇon 3, est mobile, et so]idaire dp l'arbre 4 guidé en translation dans 1. R palier 5 fixé au bati.
Une genouillère consitituée du bras 6 et des biellettes lli reliées à pivotement, portant sur l'axe de pivotement un galet 10 est reliée à pivotement à l'arbre 4 portant le poinÇon 3 d'une part. et au palier 12 solidaire du bati 1 d'autre part.
Un motoréducteur 19 fixé au bati 1 porte sur son arbre de sortie 18 une came dont le bossage 14 peut agir sur le galet 10, amenant la genouillère en butée contre la pièce B solidaire du bati 1, légèrement au dela de son point mort haut.
Un levier 7. solidaire du bras 6 de la genouillère peutcoopéreravecl'ergot16placésurlapéripériedela
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Cme. came.
Description de le figure 2 : "-----------------------------
Un bati 1, sommairement représenté, parte la matrice 2 représentée en transparence d'un moule, dont le poinçon 3, est mobile. et solidaire de l'arbre 4 guidé en translation dans le palier 5 fixé au bati,
Une genouillère constituée du bras 6 et des
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biellettes U, re] is pivotement, portant sur l'axe de pivotement un galet 10 est reliée à pivotement à l'arbre 4 portant le poinçon 3 d'une part, et au palier 12 solidaire du bati1d'autrepart.
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Un moto)" < 4ducteur 19 fixé au bati 1 ports sur son arbre de sortie 18 une came dont le bossage 14 peut agir sur le galet 10, amenant la genouillère en butée contre la pièce 8 solidaire du bati 1, légèrement au delà de son p.m.h.
Un levier 7, solidaire du bras 6 de la genouillère
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peut coopB avec !'pQot 16 placé sur la périphérie de la f : ame.
Une des biellettes 11 comporte une extrmit 9 a, e VE sensiblerr. er.' ! : anulmre, suEcePtible de cooprer'et'vec la came 13, calée sur l'arbre 18.
- ----------------------------Desc : ription de Je figure 3 -----------------------------
Un bati 1, sommairement représentém, porte la matrice 2 représentée en transparence d'un moule, dont le poinçon 3, est mobile, et solidaire de l'arbre 4 guidé en translation dans le palier 5 fixf au bati.
Une genouillère constituée du bras 6 et des biellettes 11, reliés à pivotement, portant sur l'axe de pivotement un galet 10 est reliée à pivotement ä l'arbre 4 portant le poing-an 3 d'une part, et au palier 12 solidaire du bati 1 d'autre part.
Un motréducteur 19 fixé au bati 1 porte sur son arbre de sortie 18 une came dont le bossage 14 peut agir sur le galet 10.
Un ressort 20. solidaire du bati 1, agit sur la genouillère lorsque ses lments approchent de la position dans laguelle ceux-ci sont alignés les une par rapport aux autres.
Une des biellettes 11 comporte une extrémité 9 sensiblement angulaire, susceptible de coopérer avec la came 13, calée sur l'arbre 18. La come 13 comporte une échancrure sur sa périphérie au delà de l'arete vive 22.
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'"onctinnneront de la Variante selon la figure 1 : nt dEm jEk variante sL
Le galet 10 étant en contact avec le secteur 15 de la came ! las bras de la genouillère formant un angle prononcé, le poinçon 3 se trouvant dans sa position la plus basse, largement au dessous de la matrice 2, un dispositif accessoire non représenté introduit entre les éléments du mauls chauffez
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unc csttm ! ? unit de n'. tii'cr5 premies. nj--F-c-s le groupe moteur 10 tournant dans le sens de la flache, l'action du flanc 17 de la came sur le galet 10 amène le poinçon largement à l'intérieur de la matrice.
Le bossage 14 de la came produit une pression
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au < 3msntant pqessivemen.. iusau'a faire légèrement dépasser d4passer son point mort haut à la enoui]] re, qui vient alors en butée contre le bloc 3
Au motxont ou la cuisson sous pression des c : céréales est terminée, l'ergot 16 vient en contact avec le bras de levier 7, et fait repasser son point mort haut à la genouillère.
A ce moment, le galet 10 est dégagé du bossage 14, et, sous l'effet de la pression des gaz et vapeurs dégagés par la cuisson le poinçon est chassé vers le bas jusqu'au moment ou le galet 10 vient en ontact avec le secteur 21 de la came.
Après le temps nécessaire à la stabilisation du produit expansé. le galet revient par gravité en contact avec le secteur 15 de la came, et un nouveau cycle peut
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rec : : ommencer. recommencer Fonctionnement de la variante selon la figure 2 : ------------------------------------------------ le galet 10 tant en cantact avec le sec : teur 15 de la came. les bras de la genouillère formant un angle prononcé, le poinçon 3 se trouvant dans sa Position la plus basse, largement au dessous de la matrice 2, un dispositif accessoire non représenté introduit entre les éléments du moule chauffé unecertainequantitédematièrespremières.
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Le qroupe moteur 10 tournant dans le sens de la flche lacti. on du ftanc 17 de la came sur le galet 10 amène le poinCon larciODPTtt l'interieur de la matrice.
Le bossage 14 de la came produit une pression augmentant progressivement Jusqu' faire légèrement dépasser son point mort haut à la genouillère, qui vient alors en butée contre le bloc 8
Au moment ou la cuisson sous pression des céréales est teminée, l'ergot 16 vient en conttact avec le bras de levier 7, et fait repasser son point mort haut à la genouillère.
A ce moment, le qalet 10 est dégagé du bassage 14, et, sous l'effet de la pression des gaz et vapeurs dégagés par la cuisson le poinçon est chassé vers le bas jusqu'au moment ou l'extrémité sensiblement angulaire 9 de la biellette 11 vient an contact avec La came 13
Après le temps nécéssaire à la stabilisation du produit expansé, la biellette 11 étant dégagée de la came 13, le galet revient par gravité en contact avec le secteur 15 de la came, et un nouveau cycle peut recommencer.
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------------------------ 7----------------------Fonctionnernent de la variante selon la figure 3: --------------------------------------------------- la galet 10 étant en contact avec le secteur 15 de la came, les bras de la genouillére formant un angle pronocé, le poinÇon 3 se trouvant dans sa Position la plus basse, largement au dessous de la matrice 2, un dispositif accessoire non représenté introduit entre les éléments du moule chauffé une certaine quantité de matières premières. Le groupe moteur
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10 tournant dans le sens de la flache, l'action du flanc 17 de la came sur le galet 10 amène le poinçon largement à l'intérieurdelamatrice.
Le bossage 14 de la came produit une pression
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augmentant pOQressi. vement jusqu' faire lgrement dpasser son point mort haut la genouillère. Le galet 10 reste maintenu par l'action du ressort 20 en contact avec le secteur 14 de La came..
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Vers la fin de la cuisson, l'action de mainient du secteur 14 de t a came est reprise par la came 13 agissant sur l'extrémité angulaire de la biellete 11, et le galet 10 est dégagé.
Au moment ou la cuisson sous pression des céréales
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est termin < ss < 'a)"sst-o 22 de 1 came 13 ayant dpass l'entrnit anquiaire 9 de la biellette Hi laction libre du ressort 20 fait recasser son point mort haut A la c) u SC1\. l''äffet de la pression des gaz et vapeurs dégagées par la cuisson le poinçon est chassé vers le bas Jusc (uau moment ou l*6' > : : trfrtit sensiblen'tent angulaie 9 de la biellette 11 vienne en contact avec le fond de l'échancrure de lapériphériedelacame13.
Aprèsletempsnécéssaireàlastabilisationdu produit expansé, la biellette 11 étant dégagée de la came 13t le galet revient par gravité en contact avec le secteur 15 de la came-t et un nouveau cycle peut recommecer.
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----------REMARQUES : ----------- 11 est jn') K"3)"tant de noter c (ue < dans les tois cas c'est principalerf < ent 1e dblocage de la genouillre au moment ou elle quitte son point mart haut, et la valeur très élevée de la pression régnant dans le moule en fin de cuisson agissant sur elle. qui permettent une expansion très rapide.
C'est la Variante de la figure 2 qui présente le plus d'avantages, par la réduction de frottements et de possibilités de ruptures par chocs, et la plus forte réduction
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de temps morts
11 est évident que le dispositif comme représenté doit comporter au moins deux cames 13, placées de part et d'ütve de la came principale afin d'éviter des torsions de la
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genouille. Ceci n'a pas t6 reprsent afin de simplifier le dessin.
).. e Jevier 7, quant a luj. sera avantageusement montf ä coulisse-ment dans des palies solidaires du bati, et muni de
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tenons capables de cooprer avec l'ergot 16 de la carne, aitisi < u'avH'c u. n dejms ergot plac sur le levier 6, ou tout autre élêment de 1. : 1 genmdllère. Ainst, l'ensernble de pièces sn mouvement lDr dA)'expansion est all8é.
Jl est ament evident quil est très avantageux de supporter l'extrémité libre de l'arbre 19 par un palier.
Tout-autre a'ssemblage de leviers ayant la propriété de se bloctuer en fin de course pourra1t etre employé en conJor. cHon avac des cmss sfin de ralissr d'autrss dispositifs selon l'invention, mais c'est la genouillère qui présente le plus d'avantaqes, par =a simplicit de construction. et à cause du fait que les points d'articulations peuvst etre facilement rendus étanches, ce qui auqtT'e'nte foment Jeur dre de vie.