La présente invention se rapporte aux procédés de refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait et aux cuves à lait munies de dispositifs de refroidissement.
Dans le EP 1 251 732, on décrit un procédé de refroidissement de petites quantités de lait, qui consiste à prévoir des moyens de mesure de la quantité de lait dans un réservoir et un transducteur de température pour contrôler la température du lait dans le réservoir, à mettre en série dans le circuit de refroidissement un évaporateur relié à la partie de paroi intérieure du réservoir, un compresseur et un condenseur, à contrôler la température du réfrigérant dans l'évaporateur, en régulant la pression de vaporisation du réfrigérant de sorte que la température de la surface de refroidissement en contact avec le lait soit toujours au moins légèrement supérieure à 0[deg.]C, tandis que la température du réfrigérant dans l'évaporateur est inférieure à 0[deg.]C, lorsque le compresseur fonctionne, à contrôler par les moyens de mesure, la quantité de lait dans le réservoir et lorsque cette quantité de lait s'avère être insuffisante, à arrêter le fonctionnement de l'agitateur.
Ce procédé serait susceptible de refroidir une petite quantité de lait, par exemple une mince couche de lait sur le fond de la cuve, sans danger de formation de glace dans le lait, qui porte atteinte à la qualité du lait, notamment dans le cas ou une agitation efficace du lait n'est pas possible.
Ce procédé a trois inconvénients principaux. Il nécessite, en premier lieu, de déterminer la quantité de lait dans la cuve. Certes, il existe pratiquement, déjà dans toutes les cuves à lait, des moyens permettant de mesurer la quantité du lait contenu dans la cuve, mais dans de nombreux pays les services officiels de la métrologie refusent, pour exclure toute possibilité de fraude, que les dispositifs déjà présents de mesure de la quantité du lait qui assurent la sécurité des transactions commerciales, soient reliés à un autre dispositif de la cuve. Le procédé suivant le brevet européen mentionné ci-dessus, nécessite donc de doubler les moyens de mesure de la quantité de lait dans la cuve.
Le deuxième inconvénient grave du procédé décrit dans le brevet européen mentionné ci-dessus, est qu'il dépend beaucoup de la température ambiante. Une cuve correctement réglée pour un fonctionnement en été, fonctionnera mal en hiver. La température de condensation du fluide dans le condenseur sera trop basse en hiver et en conséquence la température d'évaporation du fluide dans l'évaporateur sera plus basse. Le lait sera trop réfrigéré.
Enfin, le procédé met en oeuvre un grand nombre de moyens de mesures et de contrôles, ce qui complique la fabrication, la régulation et l'entretien de la cuve.
L'invention pallie tous ces inconvénients par un procédé de réglage du refroidissement du lait contenu dans une cuve à lait, simple à fabriquer, à réguler et à entretenir, qui peut s'adapter automatiquement à la température ambiante et qui ne nécessite pas de mesurer la quantité du lait contenu dans la cuve, tout en permettant cependant, d'adapter le refroidissement à cette quantité d'une manière plus efficace, parce que plus précoce, que jusqu'ici.
Dans le procédé suivant l'invention, on détermine la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve et on utilise cette vitesse comme variable de réglage du refroidissement. On peut utiliser cette vitesse pour arrêter le refroidissement lorsqu'elle dépasse un seuil donné ou pour diminuer la puissance d'un compresseur frigorifique, lorsque la vitesse dépasse un seuil donné. En utilisant maintenant comme variable, non plus la quantité de lait contenu dans la cuve, mais la vitesse de refroidissement du lait c'est-à-dire la variation de la température du lait en fonction du temps, on dispose d'une variable, qui s'affranchit complètement du besoin de mesurer la quantité de lait contenu dans la cuve, bien que cette variable en tienne compte de façon inhérente, et tienne compte aussi de manière inhérente, sans autre mesure particulière, de tous les autres facteurs pouvant influer sur le refroidissement du lait, y compris la température ambiante. Cette mesure de la vitesse de refroidissement peut s'effectuer très simplement. Il suffit d'une sonde de température, qui est déjà existante et qui, n'étant pas soumise au règlement de la sûreté des opérations de commerce, peut être reliée sans difficulté à un transducteur, qui fait correspondre à la température, un signal électrique, notamment tension ou courant, qu'il est facile d'appliquer à une borne d'entrée d'un microcontrôleur à boucle, en sorte que celui-ci capte périodiquement le signal électrique. Cette périodicité de la capture donne le signal d'horloge, qui permet de déterminer aisément la variation de la température en fonction du temps. Enfin, la détermination de la vitesse peut s'effectuer précocement, ce qui permet de contrecarrer à temps, en dépit de l'inertie thermique, un refroidissement trop rapide.
De préférence, on utilise comme variable de réglage du refroidissement, la vitesse de refroidissement du lait entre un instant où le lait est à une première température donnée et un instant où le lait est à une deuxième température inférieure à la première température donnée. La première température est de préférence, supérieure de quelques degrés, notamment de 1 à 3 degrés, à la deuxième température dite température maximale de conservation du lait, qui est la température maximale à laquelle on accepte que le lait puisse être porté, alors qu'il est stocké. En intervenant ainsi à l'avance, avant que cette température maximale de conservation du lait soit atteinte, on se laisse ainsi, suivant l'invention, le temps de réagir pour diminuer les frigories apportées au lait, afin que sa température ne s'abaisse sensiblement pas au-delà d'une température critique en dessous de laquelle on ne souhaite pas que le lait descende pour que sa qualité n'en pâtisse pas, température critique, qui est inférieure à la deuxième température.
De préférence, la différence entre la première et la deuxième température est supérieure ou égale à trois dixièmes de degrés Celsius, de manière justement à ce que l'effet de l'arrêt ou de la diminution de la puissance du compresseur ait le temps de se faire sentir. En outre, cet écart tient compte de la précision, nécessairement approximative, du repérage de la température.
L'invention vise enfin, une cuve à lait comprenant un équipement de refroidissement. Suivant l'invention, il est prévu des moyens de mesure de la vitesse de refroidissement du lait contenu dans la cuve et des moyens pour commander un dispositif de réglage de l'équipement de refroidissement, en fonction de la vitesse de refroidissement.
Ce dispositif de réglage peut être aussi, au sens large, un dispositif d'arrêt ou seulement un dispositif de diminution de la puissance de refroidissement.
Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, les moyens de mesure comprennent, une sonde de la température du lait dans la cuve, reliés à un transducteur donnant un signal électrique en fonction de la température et un microcontrôleur recevant périodiquement le signal électrique. La périodicité de la boucle du programme du microcontrôleur fournit automatiquement l'unité de temps nécessaire pour mesurer la vitesse de refroidissement, c'est-à-dire la variation de la température en fonction du temps. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples:
la figure 1 est une vue schématique d'une cuve à lait suivant l'invention, tandis que
les figures 2 et 3, sont deux graphiques illustrant la variation de la température du lait dans une cuve en fonction du temps,
la figure 2 pour une cuve contenant une quantité normale de lait, et
la figure 3 pour une cuve en contenant une petite quantité, ce qui, sans l'invention, aurait pu faire craindre une altération de la qualité du lait par congélation.
La cuve à lait suivant l'invention, comprend une cuve 1 proprement dite ayant une ouverture 2 d'entrée et une ouverture 3 de vidange. Dans le bas de la cuve 1 est monté un évaporateur 4, qui communique par un conduit 5 avec un compresseur 6 actionné par un moteur 7. le fluide réfrigérant sortant du compresseur 6, va par un conduit 8 à un condenseur 9. De celui-ci, le fluide réfrigérant retourne par un conduit 10, avec interposition d'un détendeur 1 1 thermostatique, au bas de la cuve 1 , par un conduit 12.
Au bas de la cuve 1 , est monté une sonde 13 de température reliée par une ligne 14 à un transducteur 15, qui transforme l'indication de température de la sonde en une tension électrique, laquelle est envoyée à un microcontrôleur 16, par l'intermédiaire d'une ligne 17. Le microcontrôleur 16, commande le fonctionnement du moteur 7, par l'intermédiaire de la ligne 18.
Dans le microcontrôleur 16, est contenu un programme, qui permet de calculer la variation de température en fonction du temps, sur la base du signal de tension fourni par le transducteur 15 à chaque période du programme logiciel du microcontrôleur 16.
La manière dont fonctionne le microcontrôleur est symbolisée par les graphiques des figures 2 et 3. A la figure 2, on en porté en abscisses le temps et en ordonnées la température. La droite I horizontale, correspond à tR, qui est la température maximale de conservation du lait, par exemple de 4[deg.]C. On ne souhaite pas que le lait, après qu'il a été refroidi, se réchauffe audelà de cette température. La droite II horizontale est la température à partir de laquelle le microcontrôleur 16 détermine la vitesse de refroidissement du lait. La droite III horizontale est la température tC critique en dessous de laquelle le lait ne doit pas s'abaisser, si l'on veut que sa qualité n'en pâtisse pas. C'est aussi la température, à laquelle, en fonctionnement normal à la figure 2, le microcontrôleur 16 arrête le fonctionnement du compresseur 6 au point A.
On a tracé en traits mixtes, une courbe N de normalité, dont la pente indique la vitesse maximum de diminution de la température, que le microcontrôleur 16 considère comme normale ou admissible. La courbe en trait gras est une de ces courbes admissibles de refroidissement du lait. Le microcontrôleur 16 n'arrête le fonctionnement du compresseur 6 qu'au point A d'intersection de la courbe C avec la droite III. A partir du point A, le lait se réchauffe, jusqu'à atteindre le point B sur la droite 1 où le compresseur 6 est réenclenché pour refroidir à nouveau le lait.
A la figure 3 en revanche, la courbe D de refroidissement du lait a une pente de décroissance de la température plus forte que la norme N. Dès que la courbe D coupe la droite II au point E, le microcontrôleur 16 commence à contrôler la vitesse de décroissance de la température. Si sur le tronçon de courbe allant du point E au point F d'intersection de la courbe D avec la droite I, le microcontrôleur 16 constate que la pente donnant la variation de la température est plus abrupte que la norme N, il arrête au point F, bien avant le point A, le fonctionnement du compresseur 6. le refroidissement se poursuit certes, par inertie, mais suivant un arc G plus doux, que ce qui se passerait si l'on avait attendu, pour arrêter le compresseur 6, et laisser la courbe D se prolonger jusqu'au point A.The present invention relates to methods for cooling milk contained in a milk tank and milk tanks equipped with cooling devices.
EP 1 251 732 describes a method for cooling small quantities of milk, which consists in providing means for measuring the quantity of milk in a tank and a temperature transducer for controlling the temperature of the milk in the tank, to put in series in the cooling circuit an evaporator connected to the inner wall portion of the tank, a compressor and a condenser, to control the temperature of the refrigerant in the evaporator, by regulating the vaporization pressure of the refrigerant so that the the temperature of the cooling surface in contact with the milk is always at least slightly greater than 0 [deg.] C, whereas the temperature of the refrigerant in the evaporator is less than 0 [deg.] C, when the compressor is running, to control by the means of measurement, the quantity of milk in the tank and when this quantity of milk proves to be insufficient, to stop the operation of the agitator.
This process is likely to cool a small amount of milk, for example a thin layer of milk on the bottom of the tank, without danger of ice formation in the milk, which affects the quality of the milk, especially in the case where effective agitation of the milk is not possible.
This process has three main disadvantages. It requires, first, to determine the amount of milk in the tank. Of course, there are already, in all the milk tanks, means for measuring the quantity of milk contained in the tank, but in many countries the official metrology services refuse, to exclude any possibility of fraud, that existing devices for measuring the quantity of milk that ensure the safety of commercial transactions, are connected to another device in the tank. The method according to the European patent mentioned above, therefore requires to double the means for measuring the amount of milk in the tank.
The second serious disadvantage of the process described in the European patent mentioned above is that it depends a lot on the ambient temperature. A tank properly set for summer operation will work poorly in winter. The condensation temperature of the fluid in the condenser will be too low in winter and consequently the evaporation temperature of the fluid in the evaporator will be lower. The milk will be too chilled.
Finally, the method uses a large number of measuring and control means, which complicates the manufacture, regulation and maintenance of the tank.
The invention overcomes all these disadvantages by a method of adjusting the cooling of the milk contained in a milk tank, simple to manufacture, to regulate and maintain, which can adapt automatically to the ambient temperature and which does not require measuring the quantity of the milk contained in the tank, while allowing, however, to adapt the cooling to this quantity in a more efficient way, because earlier, than until now.
In the process according to the invention, the rate of cooling of the milk contained in the tank is determined and this speed is used as a cooling adjustment variable. This speed can be used to stop the cooling when it exceeds a given threshold or to reduce the power of a refrigeration compressor, when the speed exceeds a given threshold. By using now as a variable, no longer the quantity of milk contained in the tank, but the rate of cooling of the milk, that is to say the variation of the temperature of the milk as a function of time, we have a variable, completely free from the need to measure the amount of milk contained in the tank, although this variable inherently takes into account this, and also inherently takes into account, without any other special measure, all other factors that may affect cooling of the milk, including the ambient temperature. This measurement of the cooling rate can be done very simply. It suffices for a temperature probe, which is already existing and which, not being subject to the regulation of the safety of commercial operations, can be connected without difficulty to a transducer, which corresponds to the temperature, an electrical signal , in particular voltage or current, that it is easy to apply to an input terminal of a microcontroller loop, so that it periodically captures the electrical signal. This periodicity of the capture gives the clock signal, which makes it possible to easily determine the variation of the temperature as a function of time. Finally, the determination of the speed can be carried out early, which makes it possible to counteract in time, in spite of the thermal inertia, a cooling too fast.
Preferably, the cooling rate of cooling of the milk is used between a time when the milk is at a first given temperature and a time when the milk is at a second temperature below the first given temperature. The first temperature is preferably greater by a few degrees, in particular by 1 to 3 degrees, at the second temperature, called the maximum temperature of storage of the milk, which is the maximum temperature at which it is accepted that the milk can be carried, whereas it is stored. By intervening thus in advance, before this maximum temperature of preservation of the milk is reached, it is thus allowed, according to the invention, the time to react to reduce the frigories made to the milk, so that its temperature does not lower not substantially beyond a critical temperature below which it is not desired that the milk down so that its quality does not suffer, critical temperature, which is lower than the second temperature.
Preferably, the difference between the first and the second temperature is greater than or equal to three tenths of a degree Celsius, precisely so that the effect of stopping or reducing the power of the compressor has the time to make you feel. In addition, this difference takes into account the precision, necessarily approximate, of the identification of the temperature.
Finally, the invention relates to a milk tank comprising a cooling equipment. According to the invention, there are provided means for measuring the rate of cooling of the milk contained in the tank and means for controlling a device for adjusting the cooling equipment, as a function of the cooling rate.
This adjustment device can also be, in the broad sense, a stop device or only a device for reducing the cooling power.
According to a particularly preferred embodiment, the measuring means comprise, a probe of the temperature of the milk in the tank, connected to a transducer giving an electrical signal as a function of the temperature and a microcontroller periodically receiving the electrical signal. The periodicity of the microcontroller program loop automatically provides the unit of time required to measure the cooling rate, i.e., the temperature change over time. In the attached drawings, given solely as examples:
FIG. 1 is a schematic view of a milk tank according to the invention, while
FIGS. 2 and 3 are two graphs illustrating the variation of the temperature of the milk in a tank as a function of time,
Figure 2 for a tank containing a normal amount of milk, and
Figure 3 for a tank containing a small amount, which, without the invention, could have feared an alteration of the quality of the milk by freezing.
The milk tank according to the invention comprises a tank 1 itself having an inlet opening 2 and a drain opening 3. In the bottom of the tank 1 is mounted an evaporator 4, which communicates via a duct 5 with a compressor 6 actuated by a motor 7. the refrigerant leaving the compressor 6, goes through a duct 8 to a condenser 9. ci, the refrigerant returns via a conduit 10, with the interposition of a thermostatic expansion valve 1 1, at the bottom of the tank 1, by a conduit 12.
At the bottom of the tank 1, is mounted a temperature probe 13 connected by a line 14 to a transducer 15, which transforms the temperature indication of the probe into an electrical voltage, which is sent to a microcontroller 16, by the The microcontroller 16 controls the operation of the motor 7 via the line 18.
In the microcontroller 16 is contained a program, which makes it possible to calculate the variation of temperature as a function of time, on the basis of the voltage signal supplied by the transducer 15 at each period of the software program of the microcontroller 16.
The way in which the microcontroller operates is symbolized by the graphs of FIGS. 2 and 3. In FIG. 2, the temperature is plotted on the abscissa and the ordinate on the ordinate. The horizontal line I corresponds to tR, which is the maximum storage temperature of the milk, for example 4 ° C. We do not want the milk, after it has cooled, to warm up above this temperature. The horizontal line II is the temperature from which the microcontroller 16 determines the rate of cooling of the milk. The horizontal line III is the critical temperature tC below which the milk must not be lowered if its quality is not to suffer. This is also the temperature at which, in normal operation in FIG. 2, the microcontroller 16 stops the operation of the compressor 6 at point A.
A curve N of normality has been drawn in phantom, the slope of which indicates the maximum rate of decrease in temperature, which the microcontroller 16 considers normal or admissible. The bold line curve is one of those permissible milk cooling curves. The microcontroller 16 stops the operation of the compressor 6 only at point A of intersection of the curve C with the line III. From point A, the milk heats up until it reaches the point B on the line 1 where the compressor 6 is re-engaged to cool the milk again.
In FIG. 3, on the other hand, the milk cooling curve D has a steeper temperature decrease slope than the norm N. As soon as the curve D intersects the line II at the point E, the microcontroller 16 begins to control the speed decreasing temperature. If on the section of the curve going from the point E to the point F of intersection of the curve D with the line I, the microcontroller 16 finds that the slope giving the variation of the temperature is more abrupt than the norm N, it stops at the point F, well before point A, the operation of the compressor 6. the cooling continues certainly by inertia, but following a G arc softer than what would happen if we had waited, to stop the compressor 6, and let curve D extend to point A.