FR3039275B1 - Dispositif de surveillance d'un produit liquide generant un gaz - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de surveillance (1) d'un produit liquide (2) générant un gaz (3) comprend un capteur de mesure (4) permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide (2) et une unité de traitement (5) configurée pour élaborer, à partir de données issues du capteur de mesure (4), au moins une valeur représentative d'un dégagement dudit gaz (3) par le produit liquide (2).
Description
Dispositif de surveillance d’un produit liquide générant un gaz
Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine des liquides à génération de gaz, et plus particulièrement de la fermentation, notamment d’alcool. L'invention a pour objet plus particulièrement un dispositif de surveillance d’un produit liquide générant un gaz muni d’un capteur de mesure permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide. État de la technique
Il est usuel dans le domaine de la fermentation de contrôler différents paramètres en vue d’agir sur la fermentation pour en exacerber les résultats.
Le document FR2606514 décrit notamment un procédé utilisant un dispositif muni de capteurs permettant de déterminer la densité du milieu de fermentation et le volume de gaz carbonique produit par le milieu. Un tel dispositif nécessite de travailler avec une cuve fermée pour la détermination du volume de gaz carbonique généré par le milieu en utilisant un compteur volumétrique.
Le principal inconvénient de cette technique est que toute ouverture de la cuve provoque des pertes relatives au volume de gaz carbonique que l’on cherchait à déterminer.
Objet de l'invention
Le but de la présente invention est de proposer une solution qui remédie à tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus.
On tend vers ce but grâce à un dispositif de surveillance d’un produit liquide générant un gaz, et en ce qu’il comprend un capteur de mesure permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide et une unité de traitement configurée pour élaborer, à partir de données issues du capteur de mesure, au moins une valeur représentative d’un dégagement dudit gaz par le produit liquide.
Notamment, l’unité de traitement traite l’évolution desdites données issues du capteur de mesure au cours du temps, et comporte un élément d’identification d’instants caractéristiques au cours de ladite évolution correspondant à des instants de formation de bulles dudit gaz au niveau du capteur de mesure.
En particulier, le capteur de mesure comporte deux sondes dont les extrémités sont configurées pour être disposées à deux profondeurs distinctes dans le produit liquide.
Le dispositif peut comporter une configuration de fonctionnement dans laquelle : - les sondes comportent chacune une cavité remplie d’un fluide gazeux, - les extrémités des sondes sont plongées dans le produit liquide à deux profondeurs distinctes, - le dégagement de gaz par le produit liquide maintien constant le volume du fluide gazeux au sein des cavités desdites sondes.
Selon une réalisation, l’unité de traitement est configurée de sorte à élaborer, à partir desdites données issues du capteur de mesure, au moins une valeur de densité du produit liquide ou au moins une valeur de masse volumique du produit liquide. L’unité de traitement peut être configurée de sorte à appliquer une correction aux données issues du capteur de mesure en fonction d’une température mesurée. L’invention est aussi relative à une installation de traitement d’un produit liquide comportant une cuve comprenant un dispositif de surveillance tel que décrit.
En particulier, la cuve comprend une dimension définissant une hauteur de remplissage du produit liquide générant le gaz dans ladite cuve, et l’installation comprend une pluralité de dispositifs de surveillance (1) tels que décrits disposés de sorte à mesurer des données à des hauteurs différentes dans la cuve selon ladite hauteur de remplissage.
Selon une mise en œuvre, l’installation comporte un élément configuré de sorte à appliquer un traitement au produit liquide présent dans la cuve en fonction de résultats donnés par l’unité de traitement. L’invention est aussi relative à un procédé de surveillance d’un produit liquide générant un gaz, ledit procédé de surveillance comportant : - une étape de mesure par un capteur de mesure permettant de déterminer une pression différentielle dont au moins une partie de mesure est plongée dans le produit liquide, - une étape d’élaboration, à partir de données issues du capteur de mesure, d’au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz.
Notamment, l’étape d’élaboration de ladite au moins une valeur représentative du dégagement dudit gaz comporte une étape d’étude de révolution des données issues du capteur de mesure au cours du temps.
Selon une mise en œuvre particulière, l’étape d’étude comporte une étape d’identification d’instants caractéristiques lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure au cours du temps, lesdits instants caractéristiques correspondant chacun à la formation d’une bulle de gaz au niveau du capteur de mesure. L’étape d’identification d’instants caractéristiques peut consister à identifier des pics associés à des fronts montants et/ou des fronts descendants lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure au cours du temps.
En particulier, les données mesurées par l’étape de mesure le sont de manière répétée à une fréquence comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz et/ou selon une résolution de l’ordre de 10pV.
Avantageusement, le procédé peut comporter une étape d’élaboration d’au moins une densité du produit liquide, ou d’au moins une masse volumique du produit liquide, à partir desdites données issues du capteur de mesure. L’invention est aussi relative à un procédé de traitement d’un produit liquide présent dans une cuve, ledit procédé de traitement comprenant : - une étape de surveillance mettant en œuvre le procédé de surveillance tel que décrit, - une étape de détermination d’un traitement à appliquer au produit liquide en fonction des résultats de l’étape de surveillance - une étape d’application du traitement déterminé.
Notamment, l’étape de détermination du traitement à appliquer comporte une étape d’étude de l’évolution au cours du temps de ladite au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz élaborée à partir desdites données issues du capteur de mesure pour déterminer un état du produit liquide, et en fonction de l’état déterminé, l’étape d’application du traitement déterminé consiste à réaliser une action pour traiter le produit liquide.
Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique représentant un dispositif de surveillance selon un mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 est une courbe de tension différentielle en fonction du temps issue de mesures de données à partir du capteur de mesure du dispositif de surveillance, - la figure 3 représente deux courbes de tension différentielle en fonction du temps issues de mesures de données à partir de deux dispositifs de surveillance, - la figure 4 illustre schématiquement différentes étapes d’un procédé de surveillance, - la figure 5 illustre les évolutions, lors d’une fermentation du produit liquide, de la tension différentielle en fonction du temps et de la masse volumique du produit liquide issues de mesures de données à partir du capteur de mesure du dispositif de surveillance, - la figure 6 illustre schématiquement différentes étapes d’un procédé de traitement mettant en œuvre le procédé de surveillance, - la figure 7 illustre schématiquement ce que l’on peut obtenir comme profils de courbe en traitant les données issues du capteur de mesure.
Description de modes préférentiels de l'invention
Le dispositif, l’installation et les procédés décrits ci-après utilisent un capteur permettant de déterminer une pression différentielle pour élaborer une valeur représentative du dégagement d’un gaz par un produit liquide, notamment en fermentation, à surveiller. Le capteur de mesure peut aussi être utilisé pour déterminer une densité du liquide. L’utilisation d’un tel capteur de mesure permet de déterminer la valeur représentative du dégagement dudit gaz par un liquide placé dans une cuve ouverte ou fermée.
Préférentiellement, dans la présente description, on entend par « capteur de mesure permettant de déterminer une pression différentielle >> soit que ledit capteur peut fournir en sortie directement une valeur indiquant la pression différentielle, soit que ledit capteur peut fournir en sortie un différentiel de tension qui permet, en utilisant un abaque, d’obtenir une pression différentielle.
Ainsi, des « données issues du capteur de mesure >> peuvent être des tensions différentielles ou des pressions différentielles. Ces données peuvent être celles mesurées.
En ce sens, la figure 1 illustre un dispositif de surveillance 1 d’un produit liquide 2 générant un gaz 3. Ce dispositif de surveillance 1 comporte un capteur de mesure 4 permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide 2 et une unité de traitement 5 configurée pour élaborer, à partir de données issues du capteur de mesure 4, une ou plusieurs valeur(s) représentative(s) d’un dégagement dudit gaz 3 par le produit liquide 2, ainsi que, le cas échéant, une ou plusieurs valeur(s)de la variation de densité, ou de la masse volumique, du produit liquide 2.
Par « pression différentielle du produit liquide 2 », on entend une différence de pression entre deux profondeurs au sein du produit liquide 2.
Par « capteur de mesure 4 permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide >>, on entend que le capteur de mesure 4 doit être au moins en partie plongé dans le produit liquide 2 pour que la pression différentielle déterminée soit celle sous la surface dudit produit liquide, notamment entre différentes profondeurs. On comprend alors que la partie du capteur de mesure 4 plongée dans le produit liquide 2 peut être au moins une sonde de mesure du capteur de mesure 4.
Sur la figure 1, le produit liquide 2 est disposé dans une cuve 6, le gaz est représenté par les bulles 3.
De manière préférée, le capteur de mesure 4 comporte deux sondes 7a, 7b dont les extrémités 8a, 8b sont configurées pour être disposées à deux profondeurs distinctes dans le produit liquide 2. Autrement dit, la pression différentielle est celle entre les deux extrémités 8a, 8b desdites deux sondes 7a, 7b. La sensibilité des mesures est liée à la différence de hauteur entre les extrémités 8a, 8b des deux sondes 7a, 7b du capteur de mesure 4. L’homme du métier sera à même de choisir la différence de hauteur en fonction de l’application. En effet, la différence de hauteur va dépendre de la gamme de mesure du capteur de mesure 4. Généralement, la différence de hauteur peut aller de 20 cm à 3m.
Selon une mise en œuvre les deux sondes 7a, 7b comportent chacune un tube creux rempli d’un fluide se présentant notamment sous forme de gaz.
Le capteur de mesure 4 visé dans la présente description comporte généralement une membrane piezorésistive qui se déforme sous l’effet de la différence de pression. La valeur de tension de sortie du pont diviseur associé varie avec de résistance de la membrane piezorésistive. C’est à partir de cette valeur de tension de sortie alors représentative de la différence de pression qu’il est possible d’élaborer ladite au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz 3 par le produit liquide, et le cas échéant de déterminer la densité du produit liquide 2.
De manière inattendue, il s’est avéré que la génération de bulles de gaz au niveau des sondes du capteur de mesure 4 avait une influence sur les données mesurées. Ainsi, les données mesurées ont été finement analysées pour comprendre le phénomène et permettre d’élaborer ladite au moins une valeur représentative de dégagement du gaz. En fait, après immersion des tubes dans le produit liquide 2, on observe l’apparition de bulles de CO2 à leurs extrémités, l’analyse a permis de mettre en avant que lorsque les bulles se décrochent, le capteur de mesure 4 (lorsqu’il est alimenté) génère un pic de tension associé à un front montant ou un front descendant.
La figure 2 illustre schématiquement la variation d’une tension différentielle, représentant les données mesurées par une unité de capture 9 du capteur de mesure 4. C’est cette tension différentielle qui peut être utilisée pour déterminer une valeur de pression différentielle, par exemple par calcul ou par utilisation d’abaques (certains capteurs étant déjà calibrés). Comme évoqué ci-dessus, l’analyse concomitante de révolution de la tension différentielle avec la surveillance de l’apparition de bulles dans la cuve 6 a permis de mettre en avant que l’apparition d’un pic 10 coïncide avec l’apparition d’une bulle de gaz au niveau de l’extrémité de mesure 8a, 8b d’une des sondes 7a, 7b. En particulier, l’apparition d’un pic sur un front montant d’amplitude dépassant un certain seuil correspond à l’apparition d’une bulle au niveau de l’une des deux sondes 7a, 7b et l’apparition d’un pic sur un front descendant d’amplitude dépassant un certain seuil correspond à l’apparition d’une bulle au niveau de l’autre des deux sondes 7a, 7b. Ainsi, il est possible de discerner les bulles apparaissant sur chacun des tubes/sondes et donc à deux profondeurs différentes en distinguant les fronts montants des fronts descendants.
Ladite au moins une valeur représentative du dégagement dudit gaz peut alors correspondre à un comptage de pics (sur fronts montant et/ou sur front descendants) sur une durée prédéterminée (par exemple une heure) ou par l’intervalle de temps entre l’apparition de deux bulles. En connaissant la zone surveillée dans la cuve 6 et les caractéristiques du capteur de mesure 4, il est ensuite possible d’extrapoler un comportement sur l’ensemble de la cuve 6 si l’on considère que le phénomène de génération du gaz est homogène dans toute la cuve 6. Pour une mesure plus fine, il est aussi possible de disposer plusieurs capteurs de mesure 4 dans la cuve 6, ceci permettant aussi d’extrapoler un comportement sur l’ensemble de la cuve 6 si l’on considère que le phénomène de génération du gaz est inhomogène dans toute la cuve 6.
Selon un exemple particulier, il peut être utilisé une fenêtre glissante pour déterminer le nombre de pics par demi-journée au cours du temps à partir du début du dégazage (le cas échéant du début de la fermentation du produit liquide).
Ainsi, l’unité de traitement 5 peut traiter l’évolution desdites données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps, et comporter un élément d’identification 5a d’instants caractéristiques au cours de ladite évolution correspondant à des instants de formation de bulles dudit gaz 3 au niveau du capteur de mesure 4. Par « traiter l’évolution >>, on entend que l’unité de traitement 5 peut comporter un élément de génération 5b d’une courbe (C1 à la figure 2) représentant l’évolution desdites données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps. Dès lors, ces instants caractéristiques correspondent aux pics décrits ci-dessus. L’élément d’identification des instants caractéristiques peut comporter un filtre analogique ou mettre en œuvre une détection numérique de pics.
En complément, les données issues du capteur de mesure 4 peuvent aussi être utilisées pour déterminer au moins une valeur de la densité du produit liquide 2 ou au moins une valeur de la masse volumique du produit liquide 2. Autrement dit, l’unité de traitement 5 peut être configurée de sorte à élaborer, à partir desdites données issues du capteur de mesure 4, au moins une valeur de densité du produit liquide 2 ou au moins une valeur de masse volumique du produit liquide 2. En particulier, l’unité de traitement 5 peut comprendre un module de calcul appliquant la formule suivante ΔΡ = p*g*h où ΔΡ est égale à la pression différentielle déterminée à partir des données issues du capteur de mesure 4 à un instant t, p la masse volumique du produit liquide 2 au niveau desdites deux sondes à l’instant t, g la gravité (environ 9.81m.s'2) et h la hauteur de séparation entre les deux extrémités 8a, 8b desdites deux sondes 7a, 7b. Le module de calcul peut donc permettre de déterminer l’évolution de la masse volumique du produit liquide 2 au cours du temps. Pour obtenir une évolution de la densité du produit liquide 2 au cours du temps, le module de calcul peut diviser les valeurs de masse volumique du produit liquide 2 par une masse volumique d’un produit de référence comme l’eau (dont la masse volumique de référence est égale à 1000kg/m3).
On comprend de ce qui a été dit précédemment que l’invention est aussi relative à une installation de traitement d’un produit liquide 2 comportant une cuve 6 munie au moins un dispositif de surveillance 1 tel que décrit. Le traitement du produit liquide 2 dans la cuve 6 peut être sa fermentation.
La figure 3 représente schématiquement deux courbes C1, C2 montrant l’évolution de la tension différentielle à partir de deux capteurs de mesure 4 identiques au cours du temps. Chaque courbe est associée à un dispositif de surveillance interagissant avec le même produit liquide 2 mais à des profondeurs différentes dans le produit liquide 2. On constate ici que les apparitions de bulles de gaz sont différentes en fonction de la profondeur dans le produit liquide 2. En ce sens, il peut être intéressant pour étudier le phénomène de dégazage de placer plusieurs dispositifs de surveillance à différentes profondeurs dans la cuve 6. Autrement dit, la cuve 6 peut comprendre une dimension d1 (figure 1) définissant une hauteur de remplissage du produit liquide 2 générant le gaz 3 dans ladite cuve 6, et l’installation peut comprendre une pluralité de dispositifs de surveillance 1 tels que décrits disposés de sorte à mesurer des données (par les capteurs de mesure 4 respectifs des dispositifs de surveillance) à des hauteurs différentes dans la cuve 6 selon ladite hauteur de remplissage. Dans l’exemple de la figure 1, deux dispositifs de surveillance peuvent partager une même unité de traitement 5. Alternativement, chaque dispositif de surveillance 1 peut comporter sa propre unité de traitement 5.
En outre, l’installation peut comporter un élément 11 configuré de sorte à appliquer un traitement au produit liquide 2 présent dans la cuve 6 en fonction des résultats donnés par l’unité de traitement (par exemple en fonction de ladite au moins une densité et/ou de ladite au moins une valeur représentative du dégagement dudit gaz). Cet élément 11 permet par exemple de chauffer la cuve, de brasser le produit liquide ou encore de rajouter des levures ou d’autres produits œnologiques (activateurs, bactéries, enzymes, stabilisateurs,...) si le produit liquide est en fermentation.
Il résulte de ce qui a été dit précédemment que l’invention est aussi relative à un procédé de surveillance d’un produit liquide 2 générant un gaz 3. Ce procédé de surveillance comporte (figure 4) une étape de mesure E1 par le capteur de mesure 4 dont au moins une partie de mesure est plongée dans le produit liquide 2. En particulier, cette partie de mesure correspond aux deux extrémités 8a, 8b des deux sondes 7a, 7b évoquées précédemment. En outre, le procédé de surveillance comprend une étape d’élaboration E2, à partir de données issues du capteur de mesure 4, de ladite au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz 3.
On comprend que le procédé de surveillance peut utiliser le dispositif de surveillance tel que décrit. L’étape de mesure est alors réalisée par le capteur de mesure 4 et l’étape d’élaboration peut être réalisée par l’unité de traitement 5.
En particulier, l’étape d’élaboration E2 de ladite au moins une valeur représentative du dégagement dudit gaz comporte une étape d’étude de révolution des données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps.
Avantageusement, l’étape d’étude comporte une étape d’identification d’instants caractéristiques lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps, lesdits instants caractéristiques correspondant chacun à la formation d’une bulle de gaz 3 au niveau du capteur de mesure 4.
Notamment, l’étape d’identification d’instants caractéristiques consiste à identifier des pics 10 associés à des fronts montants et/ou des fronts descendants lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps. Notamment, les pics 10, associés aux fronts montants et/ou aux fronts descendants correspondant à la formation et à la libération de bulles de gaz dans le produit liquide 2, ont des valeurs sensiblement constantes, ce qui permet de les identifier facilement après un étalonnage.
En vue d’optimiser le procédé, et notamment l’identification des pics, les données mesurées par l’étape de mesure E1 le sont de manière répétée à une fréquence comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz et/ou selon une résolution de l’ordre de 10pV. On comprend alors que dans le cadre du dispositif pris seul, le capteur de mesure 4 peut être piloté de sorte à acquérir des données à une fréquence comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz et/ou selon une résolution de l’ordre de 10pV. Préférentiellement, le capteur de mesure 4 est capable de mesurer une tension différentielle à une fréquence comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz et/ou selon une résolution de l’ordre de 10pV. En particulier, c’est cette résolution qui permet l’exploitation d’un capteur de mesure 4 de pression différentielle pour déterminer le dégazage du produit liquide 2. Autrement dit, le capteur de mesure 4 peut être configuré de sorte à acquérir des données représentatives de pressions différentielles (notamment des tensions différentielles) à une fréquence et une résolution de mesure permettant de générer une courbe présentant des pics coïncidant avec l’apparition de bulles de gaz au niveau dudit capteur de mesure 4 (notamment au niveau des sondes 7a, 7b de mesure du capteur de mesure 4).
Bien entendu, le procédé peut aussi comporter une étape d’élaboration E3 d’au moins une densité du produit liquide 2, ou d’au moins une masse volumique du produit liquide à partir desdites données issues du capteur de mesure 4. Ceci peut être réalisé en utilisant la formule ΔΡ donnée ci-dessus, et pour la densité en utilisant une valeur de masse volumique de référence. Sur la figure 2, l’évolution de la valeur moyenne de la courbe C1 est représentative de l’évolution de la densité. En ce sens, avant de déterminer la densité du produit liquide, les données mesurées seront moyennées en fonction du temps (ceci permettant notamment de lisser les pics représentant l’apparition des bulles de gaz), puis à partir de cette moyenne il est possible de déterminer le ΔΡ correspondant avant d’appliquer la formule évoquée précédemment pour extraire la densité.
Lors de différents tests, il est apparu que la température du capteur de mesure 4, notamment le cas échéant au niveau de la membrane piézoélectrique, avait une influence sur les données mesurées par ledit capteur de mesure 4. En ce sens, l’unité de traitement 5 est avantageusement configurée de sorte à appliquer une correction aux données mesurées/données issues du capteur de mesure 4 en fonction d’une température mesurée, notamment représentative de la température du capteur de mesure 4.
En outre, lorsque le produit liquide 2 est un produit auquel on cherche à appliquer une fermentation, il a été déterminé que la fréquence d’apparition des bulles de gaz 3 permettait de déterminer dans quelle phase de fermentation le produit liquide 2 se trouvait. En ce sens, la figure 5 représentant l’évolution de la tension différentielle au cours du temps pour une fermentation et permettant de déduire que la fréquence d’apparition des pics 10 autorise le discernement une phase de multiplication des levures d’une phase de début de fermentation, d’une phase de fermentation, d’une phase de fin de fermentation. Plus particulièrement, au cours de l’étude du dégazage réalisé par le produit liquide 2, l’homme du métier est à même d’identifier en utilisant ses connaissances ladite phase courante dans laquelle se trouve le produit liquide. En fonction de la phase déterminée, il est possible d’appliquer un traitement thermique au produit liquide 2, d’ajouter des levures ou autres produits œnologiques (activateurs, bactéries, enzymes, stabilisateurs,...), etc. Autrement dit, l’invention est aussi relative à un procédé de traitement d’un produit liquide 2 présent dans une cuve 6 (figure 1). Ce procédé de traitement comprend (figure 6) : une étape de surveillance E100 mettant en œuvre le procédé de surveillance tel que décrit ; une étape de détermination E101 d’un traitement à appliquer au produit liquide 2 en fonction des résultats de l’étape de surveillance ; une étape E103 d’application du traitement déterminé. En particulier, l’étape de détermination E101 du traitement à appliquer comporte une étape d’étude de l’évolution au cours du temps de ladite au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz élaborée à partir desdites données issues du capteur de mesure 4 pour déterminer un état du produit liquide 2. En fonction de l’état déterminé, l’étape d’application du traitement déterminé consiste à réaliser une action pour traiter le produit liquide 2. Cette action peut être du type de celles listées par la fonction de l’élément 11 destiné à appliquer un traitement comme décrit ci-avant notamment un traitement sur des produits œnologiques (activateurs, bactéries, enzymes, stabilisateurs,...).
On comprend de ce qui a été dit ci-dessus que les domaines d’application du dispositif de surveillance 1, de la cuve 6 et du procédé décrits sont vastes. En particulier le produit liquide 2 est un produit en fermentation destiné à former du vin, du cidre, de la bière, etc. que l’on cherche à caractériser au cours du temps pour maîtriser la fermentation et obtenir un produit de qualité au terme de la fermentation. En particulier, le produit liquide comporte du ou des sucre(s) et des levures dont la réaction conduit à former de l’alcool, un dégagement de CO2 et de l’énergie. La formule de la fermentation du produit liquide 2 peut s’écrire de la manière suivante : 1 (C6Hi2O6) — Levures 2(CH3CH2OH) + 2(CO2)
De manière générale, le dispositif de surveillance 1 permet de suivre au cours du temps l’évolution de la masse volumique du produit liquide (en déterminant par exemple sa densité à partir du capteur de mesure de pression différentielle), du débit de dégagement du gaz (en utilisant les valeurs représentatives du dégagement du gaz) et de la température du produit liquide (dans ce cas, le dispositif de surveillance peut comporter un capteur de température plongé dans le produit liquide). L’unité de traitement 5 est à prendre au sens large, elle peut, par exemple, comporter un ordinateur apte à effectuer les traitements souhaités à partir d’algorithmes correspondants. Elle peut aussi comprendre une carte d’acquisition reliée au capteur de mesure 4 pour acquérir des données au cours du temps. Cette unité de traitement 5 peut être locale à la mesure (c’est-à-dire se situer à proximité de la cuve) ou distante (c’est-à-dire se situer dans une autre pièce ou un autre bâtiment que la cuve).
Selon une réalisation, les gaz initialement contenus dans les tubes destinés à plonger dans le produit liquide 2, se présentant préférentiellement sous la forme d’un moult en fermentation, peuvent se dissoudre dans le produit liquide 2 lorsque la fermentation n’est pas suffisante et/ou lorsque les tubes sont plongés dans le produit liquide la hauteur de produit liquide à l’intérieur des tubes peut varier et générer une variation de la valeur moyenne de la pression différentielle qui ne refléterait pas la variation de densité. Dans le cas de la fermentation active, c’est-à-dire quand la réaction de fermentation est lancée, l’apport de CO2 permet de maintenir un volume de gaz constant à l’intérieur des tubes. Autrement dit, les procédés décrits ci-avant peuvent comporter une étape d’initialisation dans laquelle on va attendre que le volume de gaz se stabilise dans les tubes du capteur de mesure 4. Cette étape d’initialisation permet d’assurer, qu’au moment du suivi de l’évolution du produit liquide (par exemple au cours d’une phase de régime permanent au cours de laquelle on va chercher à déterminer ladite au moins une valeur de dégagement du gaz et/ou ladite au moins une densité du produit liquide pour caractériser le produit liquide - c’est-à-dire au cours de la mise en œuvre du procédé de surveillance), que le volume de gaz présent dans des tubes des sondes 7a, 7b du capteur de mesure 4 soit sensiblement constant. En fait, en conséquence de l’immersion des sondes/tubes dans le produit liquide 2, la pression dans les tubes va varier jusqu’à stabilisation. La stabilisation est atteinte lorsque l’on peut distinguer les pics (fronts montants et/ou descendants) évoqués précédemment. Au moment où l’on détecte la stabilisation, il est possible d’opérer une calibration, notamment automatique, en calculant un coefficient correcteur à partir du rapport entre une valeur initiale de densité du produit liquide 2 entrée par l’utilisateur (la valeur initiale est connue car le produit liquide est au tout début de sa fermentation) et la valeur déterminée à partir des données issues du capteur de mesure 4. En régime permanent, les seules variations de volume que l’on peut observer sont liées à l’apparition et au décrochage des bulles. Ces variations peuvent facilement être corrigées par traitement du signal. Lorsque la fermentation s’arrête, on observe l’absence de discontinuité et une dérive de la densité du produit liquide. Il est donc assez simple de détecter un arrêt de fermentation par l’absence de discontinuités sur une période définie.
Il résulte de ce qui a été dit ci-dessus que le dispositif de surveillance peut comporter une configuration de fonctionnement dans laquelle : les sondes comportent chacune une cavité remplie d’un fluide gazeux ; les extrémités des sondes sont plongées dans le produit liquide 2 à deux profondeurs distinctes ; le dégagement de gaz par le produit liquide 2 maintien constant le volume du fluide gazeux au sein des cavités desdites sondes 7a, 7b.
Le procédé de surveillance peut utiliser un filtre adaptatif pour surveiller l’apparition de pics sur une fenêtre qui est prédéterminée à l’avance. Cette fenêtre peut être calculée à partir de la fréquence d’apparition des pics antérieurement à son calcul afin d’optimiser les paramètres de filtrage de façon à obtenir une meilleure précision de la mesure de densité sur toute la durée du procédé. On comprend que ce filtre adaptatif peut être implémenté dans l’unité de traitement 5.
La figure 7 résume comment peuvent être utilisées les données issues du capteur de mesure 4. Ainsi, on comprend de la figure 7 que les données issues du capteur de mesure 4 peuvent être utilisées par l’unité de traitement 5, et que cette unité de traitement 5 permet, à partir de l’identification de pics dans les données issues du capteur de mesure 4 au cours du temps, de déduire une valeur de dégagement de gaz, notamment de CO2 au cours du temps. Par ailleurs, l’utilisation d’un filtre passe bas appliqué aux données issues du capteur de mesure permet de calculer l’évolution de la densité au cours du temps, notamment à partir de la formule donnant le ΔΡ.
Dans la présente description, la référence à une masse volumique, une densité ou encore un dégagement de gaz peut être associée à la valeur prise par cette référence.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de surveillance (1) d’un produit liquide (2) générant un gaz (3), caractérisé en ce qu’il comprend un capteur de mesure (4) permettant de déterminer une pression différentielle du produit liquide (2) et une unité de traitement (5) configurée pour élaborer, à partir de données issues du capteur de mesure (4), au moins une valeur représentative d’un dégagement dudit gaz (3) par le produit liquide (2), et caractérisé en ce que l’unité de traitement (5) traite l’évolution desdites données issues du capteur de mesure (4) au cours du temps, et comporte un élément d’identification d’instants caractéristiques au cours de ladite évolution correspondant à des instants de formation de bulles dudit gaz (3) au niveau du capteur de mesure (4).
- 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur de mesure (4) comporte deux sondes (7a, 7b) dont les extrémités (8a, 8b) sont configurées pour être disposées à deux profondeurs distinctes dans le produit liquide (2).
- 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une configuration de fonctionnement dans laquelle : - les sondes comportent chacune une cavité remplie d’un fluide gazeux, - les extrémités des sondes sont plongées dans le produit liquide (2) à deux profondeurs distinctes, - le dégagement de gaz par le produit liquide (2) maintien constant le volume du fluide gazeux au sein des cavités desdites sondes (7a, 7b).
- 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de traitement (5) est configurée de sorte à élaborer, à partir desdites données issues du capteur de mesure (4), au moins une valeur de densité du produit liquide (2) ou au moins une valeur de masse volumique du produit liquide (2).
- 5. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de traitement (5) est configurée de sorte à appliquer une correction aux données issues du capteur de mesure (4) en fonction d’une température mesurée.
- 6. Installation de traitement d’un produit liquide (2), caractérisée en ce qu’elle comporte une cuve (6) comprenant un dispositif de surveillance (1) selon l’une des revendications précédentes.
- 7. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la cuve (6) comprend une dimension (d1) définissant une hauteur de remplissage du produit liquide (2) générant le gaz (3) dans ladite cuve (6), et en ce que l’installation comprend une pluralité de dispositifs de surveillance (1) selon l’une des revendications 1 à 6 disposés de sorte à mesurer des données à des hauteurs différentes dans la cuve (6) selon ladite hauteur de remplissage.
- 8. Installation selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce qu’elle comporte un élément (11) configuré de sorte à appliquer un traitement au produit liquide (2) présent dans la cuve (6) en fonction de résultats donnés par l’unité de traitement (5).
- 9. Procédé de surveillance d’un produit liquide (2) générant un gaz (3), caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape de mesure (E1) par un capteur de mesure (4) permettant de déterminer une pression différentielle dont au moins une partie de mesure est plongée dans le produit liquide (2), - une étape d’élaboration (E2), à partir de données issues du capteur de mesure (4), d’au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz (3), cette étape d’élaboration (E2) comportant une étape d’étude de l’évolution des données issues du capteur de mesure (4) au cours du temps, cette étape d’étude comportant une étape d’identification d’instants caractéristiques lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure (4) au cours du temps, lesdits instants caractéristiques correspondant chacun à la formation d’une bulle de gaz (3) au niveau du capteur de mesure (4).
- 10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape d’identification d’instants caractéristiques consiste à identifier des pics (10) associés à des fronts montants et/ou des fronts descendants lors de l’évolution des données issues du capteur de mesure (4) au cours du temps.
- 11. Procédé selon l’une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les données mesurées par l’étape de mesure (E1) le sont de manière répétée à une fréquence comprise entre 0,01 hertz et 10 hertz et/ou selon une résolution de l’ordre de 10pV.
- 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte une étape d’élaboration (E3) d’au moins une densité du produit liquide (2), ou d’au moins une masse volumique du produit liquide (2), à partir desdites données issues du capteur de mesure (4).
- 13. Procédé de traitement d’un produit liquide (2) présent dans une cuve (6), caractérisé en ce qu’il comprend : - une étape de surveillance (E100) mettant en œuvre le procédé de surveillance selon l’une des revendications 9 à 12, - une étape de détermination (E101) d’un traitement à appliquer au produit liquide en fonction des résultats de l’étape de surveillance - une étape d’application (E103) du traitement déterminé.
- 14. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de détermination (E101) du traitement à appliquer comporte une étape d’étude de l’évolution au cours du temps de ladite au moins une valeur représentative de dégagement dudit gaz élaborée à partir desdites données issues du capteur de mesure (4) pour déterminer un état du produit liquide (2), et en ce qu’en fonction de l’état déterminé, l’étape d’application (E103) du traitement déterminé consiste à réaliser une action pour traiter le produit liquide (2).
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| FR1556888A FR3039275B1 (fr) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | Dispositif de surveillance d'un produit liquide generant un gaz |
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| FR1556888A FR3039275B1 (fr) | 2015-07-21 | 2015-07-21 | Dispositif de surveillance d'un produit liquide generant un gaz |
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