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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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3. Panorama des différentes techniques de découpe et leurs applications
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Quelques définitions relatives au découpage
Le découpage est une opération mécanique de réduction des dimensions :
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qui se fait à l’aide d’un outil, souvent dit tranchant ;
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qui permet de diviser les matériaux solides selon une géométrie précise, afin d’obtenir des morceaux de taille réduite, ou de séparer des parties différentes.
Certaines techniques conduisent à des opérations similaires au découpage, mais par des actions autres que mécaniques. C’est le cas notamment des opérations de pelage par la vapeur, par les flammes, par les produits chimiques, dont les trajectoires de découpe en 3 D complexes, ne peuvent être mécanisées.
La notion de maîtrise de la géométrie permet de différencier le découpage du broyage qui permet de faire de la réduction dimensionnelle mais à l’échelle des petites dimensions avec des trajectoires de rupture non maîtrisées et du hachage dont on ne maîtrise que partiellement les géométries.
Le découpage conduit à la création de surface, la surface créée étant égale à deux fois la longueur du trait de coupe que multiplie l’épaisseur du produit. C’est la raison pour laquelle lorsque l’on étudie le découpage, on rapporte les principaux paramètres à l’unité de surface créée (par exemple : énergie spécifique en J/cm2, pertes de matière en g/cm2).
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Les différentes techniques et leurs applications
La classification des techniques de découpe peut être envisagée sous différents angles :
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en fonction des outils de découpe ;
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en fonction du mode de déplacement de l’outil coupant par rapport au produit : unidirectionnel (l’outil se déplace dans une seule direction, perpendiculaire au produit à trancher), bidirectionnel (l’outil se déplace selon deux directions orthogonales), multidirectionnel ;
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en fonction des applications... Dans le tableau 3 se trouve un exemple de classification.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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.
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(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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