Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Sébastien ROUSTEL : Professeur à l’École nationale des industries laitières et des biotechnologies de Poligny
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Lire l’articleINTRODUCTION
A l’heure où les produits alimentaires sont de plus en plus souvent présentés aux consommateurs prétranchés afin d’en faciliter l’utilisation, la maîtrise des opérations de tranchage et de découpage reste une problématique délicate pour de nombreux produits : produits mous, moelleux, collants, friables ou hétérogènes. Pour répondre à cette problématique, de nouvelles techniques de découpe se développent dans un univers, où le couteau reste l’outil le plus courant.
Si presque tous les secteurs de l’industrie agroalimentaire mettent en œuvre des opérations de découpe, il existe une très grande hétérogénéité dans l’usage et la fonction remplis par ces opérations. L’industrie de la viande (où l’essentiel de la valeur ajoutée relève d’opérations de découpage) et celle des produits laitiers (qui nécessitent des découpages très différents compte tenu des textures et des formes variées des produits) restent les secteurs qui utilisent le plus les outils de découpe.
Dans cet article, seul le découpage qui conduit à une réduction dimensionnelle dont on contrôle la géométrie et le poids du produit fini sera abordé. Le broyage dont l’objectif est également de faire de la réduction dimensionnelle, mais à l’échelle des petites dimensions avec des trajectoires de rupture non maîtrisées, de même que le hachage et le râpage qui conduisent également à la création d’objets de petite taille dont on maîtrise plus ou moins la géométrie ne seront pas traités.
La première partie de cet article résume les notions importantes, nécessaires pour aborder le fonctionnement des équipements de découpe les plus utilisés dans l’industrie agroalimentaire. La deuxième partie détaille différents outils et techniques : les lames et scies, les ultrasons et les jets d’eau hyperbares et présente quelques applications de ces technologies de découpe.
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Découpe par jet hyperbare
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5. Découpe par ultrasons
Bien que connues depuis longue date au sein de technologies très pointues comme le soudage et l’imagerie médicale, les recherches et applications des technologies des ultrasons pour le découpage de produits alimentaires sont relativement récentes. Le premier brevet dans ce secteur : découpe de pâtisseries, date de 1974. Depuis, cette technologie s’est fortement développée compte tenu des solutions qu’elle apporte à de nombreuses problématiques de la découpe des aliments mous, collants, moelleux, friables, hétérogènes.
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Définition
La découpe par ultrasons est une opération qui :
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se fait à l’aide d’un outil appelé sonotrode (figure 10) ;
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permet de diviser les produits selon une géométrie précise afin d’obtenir des morceaux de taille réduite afin de répondre aux contraintes de fabrication et/ou de commercialisation.
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Principe de fonctionnement de la découpe par ultrasons
Les ultrasons ne sont pas en tant que tels l’outil de découpe, mais ils sont utilisés pour améliorer les performances d’une lame actionnée d’un mouvement de guillotine. Les ultrasons sont donc appliqués à une lame possédant une géométrie particulière. Pour produire les ultrasons, on transforme, par l’intermédiaire d’un générateur, du courant électrique de 50 Hz en courant de 20 kHz. Celui-ci va venir exciter un piézo-électrique composé de quatre couches de céramique. Cette céramique qui se rétracte sous l’effet électrique 20 000 fois par seconde, transforme l’énergie électrique en énergie mécanique, qui sera amplifiée par un booster et transmise à la lame. En vibrant à haute fréquence (20 kHz), cette lame fait des microdéplacements d’amplitude de 50 à 100 µm. Le fil de lame est alors soumis à une grande accélération mécanique de l’ordre de 105 g, ce qui provoque la rupture du matériau sous la lame. L’amplification est fonction du produit à traiter : plus celui-ci sera mou et moins il y aura d’amplification. En parallèle à cette vibration de la lame, on réalise une descente de l’outil de découpe. La découpe se fait donc sans compression du produit et sans frottement, ce qui permet d’obtenir...
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Découpe par ultrasons
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MERLE (C.) - Les nouvelles technologies de la découpe automatique des aliments, jets d’eau, ultrasons, - ENSIA Dept Génie Industriel Alimentaire, Actes du Colloque organisé par CINTECH AA inc – Montréal Québec – 28 mars 1996.
-
(2) - Digital Control - La découpe par jet d’eau haute pression. - Édition avril 1999.
-
(3) - Urschel - Comment découper les produits alimentaires. - Catalogues 2000.
-
(4) - * -
Kentmaster (UK) : fabricant de machines à lames et scies.
Mado Sarl : fabricant de machines à lames et scies.
Alpma France : fabricant de diverses machines à trancher.
FDM : fabricant de machines à lames et scies.
Weber International : lignes de tranchage industrielles.
Hajek-Adeco Sarl : fabricant de machines de découpe pour fromages.
Grote : fabricant de machines à lames effilées www.grotecompany.com
Mecamatic : fabricant de machines de découpe par ultrasons.
Digital Control : fabricant de machines de découpe par jet d’eau hyperbare www.digital-control.fr
HAUT DE PAGE2 Estimation du coût d’une installation de découpe selon la technique
Les chiffres donnés ci-dessous le sont à titre indicatif.
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Machines conventionnelles
Compte tenu de la diversité des matériels, il est difficile de donner la moindre estimation pour ce type de technique.
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Machines fonctionnant sur le principe des ultrasons
Investissement : de 23 k€ à 180 k€, selon le nombre de sonotrodes nécessaire et le degré d’automatisation de la ligne.
Consommation électrique : 1 kW pour chaque générateur d’ultrasons et 2 à 5 kW pour le convoyeur.
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Machines fonctionnant sur le principe...
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