APPARATUS AND PROCESS FOR COMPACTION USING ULTRASOUND TO FORM A CRUST FOR FOOD PRODUCTS

APPAREIL ET PROCEDE DE COMPACTION AUX ULTRASONS POUR FORMER UNE CROUTE POUR PRODUITS ALIMENTAIRES

Description

CA 02443599 2003-10-15
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APPAREIL ET PROCÉDÉ DE COMPACTION AUX ULTRASONS POUR
FORMER UNE CROÜTE POUR PRODUITS ALIMENTAIRES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention relève de façon générale du domaine des équipements
pour produire des croûtes alimentaires (par exemple pour : des tartes, des
gâteaux, ...).
ART ANTÉRIEUR
La méthode actuellement utilisée pour la compaction de granule, et qui
nécessite
trois postes de travail; la déposition, l'étendage et la compaction, est
purement
mécanique. Le premier poste dépose les granules dans des moules à tarte en
aluminium ou en matériel allant au four, par la suite ie moule se déplace sous
le
poste d'étendage qui répartie mécaniquement tes granules dans le fond dudit
moule,
et finalement une presse vient appliquer une pression sur les granules qui se
compactent pour former la croûte.
Le système actuel ne produit pas une croûte uniforme car l'étendage des
granules
n'est pas régulier, ce qui crée des trous dans la croûte et une croûte plus ou
moins
dure dépendamment de ia répartition de granules. De plus, à cause de la
granulométrie des particules, les presses mécaniques ne peuvent pas bien
compacter les granules.
II existe donc actuellement un besoin pour un appareil industriel qui
permettrait de
compacter uniformément les granules pour ainsi produire une croûte alimentaire
ayant des caractéristiques plus uniformes.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est de proposer un appareil pour produire une croûte
alimentaire qui répond à ce besoin.

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Plus particulièrement, l'invention propose un système pour produire une croûte
alimentaire comprenant un module de compaction de granules utilisant des
ultrasons
pour répartir et compacter uniformément les granules. Le module de compaction
comprend un générateur électrique, un transducteur, un amplificateur et une
sonotrode.
L'invention concerne aussi un procédé pour produire une croûte alimentaire
comprenant une étape de compaction de granules contrôlée par ultrasons.
Les ultrasons sont des ondes élastiques dont la fréquence est comprise entre
15 kHz
environ et quelques centaines de Mégahertz. Les ultrasons possèdent toutes les
propriétés générales des ondes élastiques (ondes de pression ou ondes
vibratoires
selon ie milieu de propagation). Ils n'ont de propriétés remarquables que par
I°interaction qu'ils peuvent avoir avec les milieux dans lesquels ils
se propagent.
Pour fournir une onde ultrasonore, le principe consiste à fournir aux systèmes
ultrasons une tension électrique dont la fréquence est égale à la fréquence
désirée.
Un générateur électrique doit étre utilisé pour transformer la tension secteur
(220 V
- 50160 Hz) en une tension alternatïve de fréquence ultrasonique (par exemple
20
kHz - 1000 V) faisant vibrer le système à la fréquence nécessaire. Un contrôle
permanent des conditions est nécessaire pour corriger les déviations entre la
fréquence fournie par le générateur électronique et la fréquence ultrason
obtenue,
ceci afin d'éviter une mauvaise transmission de la puissance.
De nombreux systèmes sont susceptibles de produire des ultrasons. Un appareil
produisant des ultrasons est communément appelë 'transducteur ou convertisseur
ultrasons. La technologie des transducteurs utilisée par Matiss inc est basée
sur des
générateurs électriques. On utilise les propriétés des matériaux
piézoélectriques
pour convertir l'énergie électrique en une énergie mécanique ultrasonore. Ces
matériaux ont l'avantage de présenter de bonnes perFormances et d'être
disponibles
dans des géométries très diverses. Ces matériaux se présentent le pins souvent
sous la forme d'un disque ou d'un anneau sur les faces duquel sont déposées
deux

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électrodes métallisées. Lorsqu'une tension électrique est appliquée sur ces
deux
électrodes, le matériau se dilate ou se comprime selon I°orientation de
la tension par
rapport à la polarisation de la céramique.
Les amplitudes de déplacement ou vibrations de ces céramiques sont très
faibles,
de l'ordre de quelques microns. Pour créer des effets intéressants sur la
matière,
l'amplitude de vibration de l'outil en contact avec le milïeu doit être de
plusieurs
dizaines de microns. Pour obtenir ce résultat, on empile généralement
plusieurs
céramiques l'une sur l'autre maintenues ensemble par pression. Le choix du
matériau et de la section du transducteur permet de favoriser la vibration
dans une
direction privilégiée. De plus, l'utilisation d'amplificateur entre le
transducteur et la
sonotrode est possible afin d'amplifier ses vibrations.
Ces transducteurs ainsi constitués développent un déplacement maximal à
certaines
fréquences particulières quï dépendent de la géométrie de ces derniers.
L'utilisation
de ces transducteurs est généralement limitée à ces fréquences particulières.
Le transducteur ultrason induit une vibration mécanique dans le produit par un
outil
qui agit comme poinçon. L'outil en question est communément appelé sonotrode.
Le matériau et le profil de la sonotrode doivent être conçus pour transformer
les
vibrations en mouvement longitudinal et pour les répartir uniformément sur
l'extrémité de ladite sonotrode.
Les ultrasons sont donc utilisés pour leurs propriétés de propagation dans les
milieux
en contact. Les ultrasons de forte puissance modifient ie milieu dans lequel
ils se
propagent. Leur action dépend de la nature des milieux dans ou sur lesquels
ils se
propagent. Les principales actions essentielles des ultrasons de forte
puissance sont
de type mécanique. L"application d'ultrasons sur les milieux solides produit
une
vibration, modifiant le coefficient de frottement apparent du mélange,
facilitant par
le fait même l'étendage et la compaction des granules.
Le principe inventif de compaction par ultrasons de la présente invention
consiste
donc à faire vibrer la sonotrode, induisant des vibrations d'une amplitude de
l'ordre

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de 30 à 100 microns entraînant l'étendage et la compaction des granules
formant les
croûtes alirn~ntaires. L'utilisation d'un générateur électrique, d'un
transducteur, d'un
amplificateur et d'une sonotrode est nécessaire pour- faire fonctionner le
principe.
~ESCRIPT!~N SES FIt3URES
La figure 1 est une vue de côté de l'appareil de compaction selon un mode de
réalisation préféré de l'invention, juste avant l'étape de compaction.
La figure 2 est une vue similaire à la figure 1 au moment de la compaction.
La figure 3 est une vue similaire aux figures 1 et 2, juste après l'étape de
compaction.
~ESCRIPTI~N ~'UN IVl~~E ~E RÉALIS/~T!~N PRÉFÉRÉ
Si on se réfère aux figures 1 à 3, le système selon un mode de réalisation
préféré
de l'invention comprend un générateur électrique, un transducteur, un
amplificateur
et une sonotrode cylindrique. lJn dép~t de granule est déposé dans le centre
d'un
moule. Ensuite, le système est utilisé pour étendre et compacter les granules,
cela
dans un seul mouvement, afin de produire une croûte respectant les normes en
vigueur dans le domaine alimentaire visé.
Bien qu°un mode de réalisation préféré de l'invention ait été décrit en
détail ci-haut
et illustré dans les dessins annexés, l'invention n'est pas limitée à ce seul
mode de
réalisation et plusieurs changements et modifications peuvent y étre effectués
par
une personne du métier sans sortir du cadre ni de I°esprit de
l'invention.

Dessin représentatif