Domaine de l’invention

L’invention concerne un dispositif et un procédé de mesure de températures d’un aliment et un procédé de traitement des valeurs de températures.

Etat de la technique

Le document US8556502 divulgue un agencement d’une sonde de température formant une tige allongée comportant une première et une seconde partie : la première partie est configurée pour être insérée dans un aliment (tel que du pain) et la seconde partie est configurée pour s’étendre à l’extérieur de l’aliment. La sonde supporte en outre au moins deux capteurs de température positionnés à différents emplacements longitudinaux le long de la première partie de la tige et qui sont configurés pour mesurer les températures de l’aliment à différents emplacements dans l’aliment tandis que l’aliment est en cours de traitement thermique. La sonde comprend en outre dans sa seconde partie au moins un capteur de température ambiante couplé à la tige et configuré pour mesurer la température ambiante à proximité de l’aliment.

L’inconvénient de cet agencement est que les mesures faites par les capteurs sont faussées par le fait que la sonde supportant les capteurs conduit la chaleur d’un capteur à l’autre.

Exposé de l’invention

Le but de l’invention est de fournir un dispositif de mesure de températures d’un aliment en cuisson qui permette de mesurer de manière précise des températures au sein de l’aliment.

Pour cela l’invention propose un dispositif de mesure de températures d’un aliment, comprenant une interface de fixation du dispositif à une surface de cuisson de l’aliment, une pluralité de sondes de températures, espacées les unes des autres, un support des sondes de températures, le support étant apte à déplacer ensemble les sondes de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson.

Le dispositif comprend en outre une rampe de guidage en translation du support entre une position rétractée des sondes de températures et la position de mesure des températures des sondes. Le dispositif comprend en outre un rail, la rampe étant mobile en translation par rapport au rail selon une direction horizontale.

Selon une variante, les sondes ont une zone de mesure de températures, les zones de mesure étant selon un axe vertical dans la position de mesure des températures des sondes.

Selon une variante, l’interface de fixation comprend des organes de fixation à une surface de cuisson d’aliments, les organes de fixation étant des aimants.

Selon une variante, les sondes sont réglables en position par rapport au support.

Selon une variante, les sondes sont des thermocouples, le nombre de sondes étant adapté à l’aliment.

Selon une variante, les sondes sont espacées d’un espace compris entre 3 et 10 mm, de préférence 5 mm.

L’invention se rapporte aussi à un procédé de mesure de températures au sein d’au moins un aliment en cours de cuisson, comprenant la fourniture d’une surface de cuisson et du dispositif tel que décrit précédemment ; la disposition d’aliments à cuire sur la surface de cuisson; le positionnement et le réglage du dispositif sur la surface de cuisson ; l’introduction des sondes dans un aliment, le support déplaçant ensemble les sondes de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson.

Selon une variante, les sondes sont introduites de telle sorte que les zones de mesure des sondes soient selon un axe vertical central de l’aliment.

Selon une variante, l’une des sondes est introduite dans l’aliment jusqu’à la base de l’aliment au niveau de la surface de cuisson, et une autre des sondes mesure la température ambiante.

L’invention se rapporte aussi à un procédé de traitement des valeurs de températures, obtenues par le dispositif tel que décrit précédemment, comprenant une étape de définition de courbes isothermes reliant des valeurs de températures semblables fournies par les sondes et une étape de prise de décision sur la cuisson d’aliments en fonction des courbes isothermes et des temps de cuisson.

Selon une variante, des courbes isothermes à une température de 55°C et/ou 85°C sont définies.

L’ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l’ensemble des avantages du dispositif selon l’invention se transposent mutatis mutandis aux procédés et inversement. Les différents modes de réalisation peuvent être pris en combinaison ou considérés isolément.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées qui montrent :

- la figure 1 est une vue en perspective d’un mode de réalisation du dispositif de mesure des températures ;

- la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de la figure 1 en position de mesure ;

- la figure 4 montre une vue en coupe du positionnement de sondes dans un aliment ;

- la figure 5 est un graphique montrant les mesures de températures prises par le dispositif.

Les dessins des figures ne sont pas à l’échelle. Des éléments semblables sont en général dénotés par des références semblables dans les figures. Dans le cadre du présent document, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références. En outre, la présence de numéros ou lettres de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros ou lettres sont indiqués dans les revendications.

Description détaillée de modes de réalisation de l’invention

L’invention propose un dispositif de mesure de températures d’un aliment en cuisson. Le dispositif comprend une interface de fixation du dispositif à une surface de cuisson de l’aliment, une pluralité de sondes de températures, espacées les unes des autres, et un support des sondes de températures, le support étant apte à déplacer ensemble les sondes de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson. L’invention permet de mesurer de manière précise des températures au sein de l’aliment grâce à un mouvement unique et coordonné des sondes.

La figure 1 est une vue en perspective d’un mode de réalisation du dispositif 10 de mesure de températures d’un aliment. En particulier, le dispositif 10 permet la mesure de températures de l’aliment en cuisson, sur une surface (ou plaque) de cuisson dans un four de cuisson. Notamment, le dispositif 10 permet de mesurer des températures d’aliments sur une surface de cuisson en mouvement dans le four. Le dispositif 10 est apte à supporter les hautes températures du four sans subir de déformations - jusqu’à 300°C ou au-delà. L’invention trouve en particulier application dans le domaine de la boulangerie. L’aliment est par exemple du pain, notamment des pains à hamburger.

Le dispositif 10 comprend une pluralité de sondes 12 de températures. Les sondes 12 peuvent être disposées dans un plan vertical (en considérant le dispositif 10 en mode opératoire). L’avantage d’une telle disposition est de pouvoir prendre des mesures dans l’aliment en plusieurs points verticalement, selon la propagation de la chaleur du four au sein de l’aliment (de haut en bas et de bas en haut). Les sondes peuvent être espacées les unes des autres dans le plan vertical. Ceci permet de mesurer la température en plusieurs points au sein de l’aliment, selon la hauteur de l’aliment et selon la propagation de la chaleur dans l’aliment. Les sondes sont pourvues chacune d’une zone de mesure 14 de températures - une zone unique de mesure de températures. Les mesures prises par la zone de mesure 14 de chaque sonde 12 ne sont pas influencées par la conduction thermique le long des sondes. Les sondes de mesure 12 sont indépendantes les unes des autres et il n’y a pas d’interférence (propagation de chaleur par l’enveloppe des sondes, potentiellement métallique). Également, les sondes 12 portant chacune une zone de mesure, elles ont alors un diamètre très faible ne nuisant pas à l’intégrité de l’aliment et offrant une meilleure réactivité car présentant une inertie moindre. Les sondes 12 sont par exemple sous la forme d’une aiguille rectiligne, avec à l’une des pointes, la zone de mesure 14 qui est introduite dans l’aliment. Les sondes 12 peuvent être des thermocouples. Les sondes 12 ont par exemple un diamètre entre 0,5 mm et 1 ,5 mm. Les zones de mesure 14 sont de préférence selon un axe vertical 16 (en considérant le dispositif 10 en mode opératoire) et inclus dans le plan vertical mentionné ci-dessus. Ceci permet de disposer les zones de mesure 14 de températures les unes au-dessus des autres - en considérant le dispositif 10 en mode opératoire - et ainsi de mesurer l’évolution de la température le plus au centre possible de l’aliment, à différentes profondeurs.

Le dispositif 10 peut comprendre un support 18 des sondes de températures. Le support 18 est apte à déplacer ensemble les sondes 12 de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson. En d’autres termes, la surface de cuisson définit un plan sensiblement horizontal (selon le dispositif 10 en mode opératoire, dans le four de cuisson) et le support 18 permet un déplacement unique de toutes les sondes en même temps dans l’aliment. Le déplacement des sondes n'est pas perpendiculaire ni parallèle à la surface de cuisson. La direction de déplacement n’est ni verticale ni horizontale. La direction de déplacement est selon un angle non nul par rapport à la verticale et l’horizontale. Ainsi toutes les sondes ont un mouvement coordonné lors de leur introduction - ce qui permet de garder l’intégrité de l’aliment. En outre, la direction oblique de déplacement des sondes évite le positionnement du dispositif 10 au-dessus de l’aliment mais de côté ; le dispositif 10 n’entrave donc pas l’expansion de l’aliment durant la cuisson.

Le support 18 peut être mobile dans le plan contenant les sondes. Plus spécifiquement, le support 18 est mobile dans le plan vertical contenant les sondes 12. Ceci permet d’introduire les sondes dans l’aliment sans endommager l’aliment - et donc sans nuire à son aspect extérieur - et d’ajuster la position des zones de mesure 14 aux emplacements souhaités dans l’aliment. Le support 18 est mobile entre une position rétractée (visible sur la figure 1 ), dans laquelle les sondes sont en dehors de l’aliment et une position de mesure des températures (visible sur la figure 2), dans laquelle les sondes sont dans l’aliment.

Les sondes 12 peuvent être réglables en position par rapport au support 18, favorisant la précision des mesures de températures. Le support 10 permet un maintien précis en place des sondes 12 au sein du dispositif 10 et les unes par rapport aux autres, de préférence de manière parallèle, de sorte à pouvoir faire des mesures précises et de façon répétable. En particulier, le support 10 permet le maintien précis en place des zones de mesure 14 des sondes 12 selon l’axe vertical 16. Ceci permet de bien connaître l’emplacement des zones de mesure 14 afin de les positionner au mieux dans l’aliment. Les sondes 12 peuvent être supportées par le support 18 à l’aide de fourreaux 20 (par exemple). Un ou plusieurs fourreaux 20 permettent le maintien des sondes 12 par le support 18 - ainsi que le réglage en position des sondes 12. A titre d’exemple sur la figure 1 , la sonde 12 la plus haute est maintenue par deux fourreaux 20 au support 18. Les fourreaux 20 permettent une bonne orientation des sondes vers l’aliment. Les fourreaux 20 peuvent être fixés au support par des organes de fixation telles qu’une ou plusieurs vis au travers de trous 22 du support.

Le support 18 peut supporter un nombre variable de sondes 12. Le nombre de sondes 12 est adapté à l’aliment, en particulier sa taille. Par exemple, le support 18 peut supporter quelques sondes 12 pour des aliments de petite taille ; le support 18 peut supporter jusque douze sondes ou plus pour des aliments de plus grande taille. Les sondes 12 sont espacées les unes des autres d’un espace 24 dont la grandeur dépend des mesures à faire et de l’aliment. Par exemple, un espace 24 entre les sondes 12 - ou plus exactement, entre les zones de mesure 14 - compris entre 3 et 10 mm, de préférence de 5 mm peut être choisi. Un tel espacement est un compromis entre la proximité des sondes 12 et le nombre de sondes 12 que l’on souhaite utiliser.

La figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la figure 1 , en transparence. Le support 18 est mobile en translation selon la direction 28 qui est oblique par rapport à la surface de cuisson. La direction 28 est parallèle aux sondes 12 sous forme d’aiguilles rectilignes. Ceci permet d’introduire les sondes 12 dans l’aliment selon l’axe d’extension des sondes 12 et ainsi ne pas nuire à l’intégrité de l’aliment (en particulier avant la cuisson, lorsque l’aliment est fragile). L’introduction des sondes 12 se fait donc avec un seul mouvement, grâce au guidage linéaire du support 18. En outre, les sondes du dispositif 10 sont introduites en même temps dans l’aliment. La direction 28 est inclinée par rapport à la verticale et l’horizontale - selon le dispositif 10 en mode opératoire. L’angle d’inclinaison de la direction 28 par rapport à l’horizontal est par exemple compris entre 30° et 60°. L’introduction latérale des sondes dans l’aliment permet de laisser libre le dessus de l’aliment (donc de ne pas impacter le développement de l’aliment ni d’impacter la cuisson) tout en introduisant les sondes au plus proche du centre de l’aliment entre le haut et le bas de l’aliment reposant sur la surface de cuisson. En outre, le geste est répétable.

Le dispositif 10 comprend en outre une rampe 30 de guidage en translation du support 18. En particulier, la rampe 30 permet le guidage du support 18 selon la direction 28. Ainsi, le support 18 est monté coulissant sur la rampe 30 et coulisse le long de la rampe 30 afin d’introduire précisément les sondes 12 dans l’aliment. La rampe 30 a une inclinaison adaptée pour permettre, après coulissement du support 18 vers le bas de la rampe 30, de positionner précisément les sondes (et en particulier la pointe des sondes sous forme d’aiguille) dans les aliments selon une direction d’introduction oblique, jusqu’à la position de mesure des températures à l’intérieur de l’aliment. La rampe 30 peut comprendre à cet effet une rainure 32 (visible sur la figure 1 ) le long de laquelle le support 18 peut coulisser. Le support 18 peut comporter une lumière 34 à travers laquelle s’étend un tenon 36 (visible sur la figure 1) ; le tenon 36 permet de maintenir le support au fond de la rainure 32. On peut prévoir deux tenons 36 pour éviter au support 18 de basculer lors de son mouvement. Le tenon 36 peut aussi servir de butée en translation pour limiter le mouvement du support dans un sens et dans l’autre et d’arrêter le guidage linéaire du support 18 à un endroit précis.

La rampe 30 peut être mobile en translation selon une direction 26, horizontale. Ceci permet d’ajuster la rampe 30 en position par rapport à l’aliment avant le déplacement oblique du support 18 et des sondes 12 dans l’aliment. Un réglage horizontal permet de s’adapter à des surfaces de cuisson variées.

Le support 10 comprend en outre un rail 38. La rampe 30 peut être mobile en translation (ou coulissante) par rapport au rail 38 selon la direction 26, horizontale. Ceci permet d’ajuster la rampe 30 en position par rapport à l’aliment avant le déplacement oblique du support 18 et des sondes 12 dans l’aliment. Le rail 38 peut comprendre à cet effet une rainure le long de laquelle la rampe 30 peut coulisser. La rampe 30 peut comporter une lumière 40 à travers laquelle s’étend un tenon 42 (visible sur la figure 1 ) ; le tenon 42 permet de maintenir la rampe 30 au fond de la rainure. On peut prévoir deux tenons 42 pour éviter à la rampe 30 de basculer lors de son mouvement. Le tenon 42 peut aussi servir de butée en translation pour limiter le mouvement de la rampe 30 dans un sens et dans l’autre.

Il est aussi possible de prévoir des équerres 44 pour maintenir le rail 38 en position. Également, il est possible d’ajuster en hauteur le rail 38 (et donc la rampe 30 et le support 18) par rapport aux équerres 44 afin d’affiner encore la position du support 18 et des sondes 12 par rapport à l’aliment.

Selon la figure 1 , le dispositif 10 peut comprendre une interface 43 de fixation sur la surface de cuisson d’aliments. L’interface 43 peut être sous forme d’une platine et comporter des organes de fixation à la surface de cuisson (non visibles sur les figures). Il peut s’agir de vis mais de préférence, des aimants. Les aimants présentent l’avantage d’être aisément ajustables en position et surtout de ne pas modifier l’intégrité de la surface de cuisson. Le rail 38 est fixé sur l’interface 43 et est maintenu par les équerres 44.

La figure 3 est une vue en perspective du dispositif 10 de la figure 1 en mode opératoire. Les mesures de températures au sein d’aliments 45 peuvent être faites dans différents contextes. Il peut s’agir de mesures à chaque cuisson ou lors d’une cuisson sélectionnée, lors d’un changement de recette, lors d’un changement de four... Les mesures peuvent être menées sur un seul ou plusieurs aliments. Le dispositif 10 est positionné sur la surface (ou plaque ou table) de cuisson 46. Une telle surface est selon un plan, horizontal au sein du four de cuisson. La surface de cuisson peut être en mouvement dans le four. Possiblement, la surface de cuisson comporte des alvéoles 48 pour recevoir des aliments à cuire.

Selon la figure 3, un procédé de mesure des températures au sein d’au moins un aliment 45 en cours de cuisson peut comporter les étapes suivantes. Après la fourniture de la surface de cuisson 46 et du dispositif 10, des aliments 45 à cuire sont disposées sur la surface de cuisson 46. Le dispositif 10 est positionné à proximité d’un aliment 45, possiblement dans une alvéole 48 à la place d’un aliment. Des organes de fixation, de préférence des aimants, permettent de positionner et immobiliser aisément le dispositif 10 sur la surface de cuisson. Puis, le dispositif 10 est réglé en position. Pour cela, la rampe 30 est réglée selon la direction 26 horizontale par translation par rapport au rail 38 pour rapprocher le support 18 de l’aliment. Puis les sondes sont introduites dans l’aliment. Pour cela, le support 18 déplace ensemble les sondes 12 de températures vers la position de mesure des températures, selon la direction 28 oblique par rapport à la surface de cuisson. Selon la figure 3, la partie mobile du dispositif 10, constituée du support 18, a été descendue par l’opérateur le long de la rampe 30 et les sondes 12 tels que des thermocouples sont placées dans l’aliment (telle qu’un pâton fermenté, juste avant la phase de cuisson). Les dispositif et procédé permettent une double translation selon les directions 26 et 28, et donc une introduction précise des sondes de température dans l’aliment - notamment pour des surfaces de cuisson variées.

La figure 4 montre une vue en coupe du positionnement des sondes 12 dans l’aliment 45. Les sondes 12 sont insérées de telle sorte que les zones de mesure 14 - telles que l’extrémité des sondes 12 - soient selon l’axe vertical 16 passant par le centre de l’aliment. Plus spécifiquement, l’axe vertical 16 le long duquel les zones de mesure 14 sont positionnées est confondu avec l’axe vertical central de l’aliment - dans l’hypothèse d’un aliment à symétrie de révolution. L’avantage d’un tel positionnement est que les mesures sont prises au centre de l’aliment, présentant la plus grande épaisseur de matière et donc le gradient de cuisson le plus important. Si l’aliment ne présente pas de symétrie de révolution, on privilégiera l’introduction des sondes dans la zone la plus épaisse de l’aliment.

L’insertion des sondes 12 dans l’aliment 45 selon la direction 28 (oblique, inclinée par rapport à la verticale et l’horizontale) rend le dessus de l’aliment 45 libre ; elle peut ainsi croître durant la cuisson sans rencontrer le support des sondes 12. Ainsi, les mesures ne nuisent pas à l’intégrité de l’aliment.

Selon un aspect du procédé, dans la position de mesure des températures, les pointes des sondes 12 sous forme d’aiguille sont toutes alignées suivant le même axe vertical passant par le centre de l’aliment. La sonde la plus basse peut être introduite jusqu’à la base de l’aliment 45, au niveau de la surface de cuisson (ou sole du four). Au moins une des sondes les plus hautes est située en haut de l’aliment. Ceci permet de mesurer le comportement de la température au sein de l’aliment, par le haut et par le bas de l’aliment. Également, on peut envisager qu’une sonde 12 reste à l’extérieur de l’aliment et mesure la température ambiante, à proximité de l’aliment 45. Ceci permet de connaître précisément la température à l’intérieur du four, dans l’environnement immédiat de l’aliment.

La figure 5 est un graphique montrant les mesures de températures prises par le dispositif 10. Pour collecter les mesures, on peut mettre un œuvre un système comprenant le dispositif 10 relié à un enregistreur électronique dans un boiter thermique. L’enregistreur, non visible sur les figures, peut être disposé sur la surface de cuisson 46 et ainsi être protégé de la chaleur par le boîtier thermique formant bouclier thermique. Il est envisageable de retirer des aliments de la surface de cuisson pour y déposer le boîtier thermique. Des fils relient les sondes 12 à l’enregistreur afin de transmettre les mesures. L’avantage du support 18 du dispositif 10 est que la masse des fils n’induit pas un déplacement des sondes 12, évitant ainsi de fausser les mesures.

Sur la figure 5, les valeurs des températures prélevées par les différentes sondes sont restituées sous la forme d’un graphe représentatif d’une image thermographique sur laquelle sont superposées des courbes isothermes pour simplifier la lecture. Le graphe permet de voir de quelle façon la chaleur va entrer dans l’aliment par la voûte ou par la sole du four, et ce, pendant la cuisson. Le temps (en secondes) de cuisson est indiqué en abscisses et chaque sonde en ordonnées (la sonde n°1 est la plus basse, à la base de l’aliment), dont les températures mesurées sont converties en nuance de gris (de couleurs en pratique) de façon thermographie - avec un nuancier de gris sur la droite représentant la température. A titre d’exemple, 12 sondes sont utilisées. Cette façon de représenter les données permet de faire ressortir des courbes spécifiques et de mettre en œuvre un procédé de traitement des valeurs de températures obtenues par le dispositif 10 et le procédé décrit ci-dessus. Les références 56 et 58 représentent respectivement le début et la fin de cuisson. Le procédé comprend la définition de courbes isothermes, reliant des valeurs de températures semblables fournies par les sondes 12. A titre d’exemple, trois courbes isothermes sont définies, présentant un intérêt pour la prise de décision sur la cuisson d’un aliment qui pourrait être du pain. La courbe 50 représente l’isotherme à 55°C qui est la température à laquelle la levure est désactivée. La courbe 52 représente l’isotherme à 85°C qui est la température au-dessus de laquelle certains boulangers estiment que les risques microbiologiques sont minimes. La courbe 54 représente l’isotherme à 93°C qui est la température à laquelle commence la dernière phase de cuisson. La forme des courbes (en forme de nez) permet de caractériser la cuisson, et correspond à sa « signature ». Le procédé comprend aussi une étape de prise de décision sur la cuisson d’aliments en fonction de l’une au moins de ces courbes isothermes et des temps de cuisson. Par exemple, le temps 60 de cuisson au-dessus de 85°C pour les sondes les plus « froides » situées au cœur de l’aliment, est synonyme de sécurité alimentaire. L’opérateur peut ainsi déterminer à partir de quel moment la sécurité alimentaire se produit et prendre une décision sur la cuisson des aliments. Un tel traitement des mesures permet de voir comment la chaleur pénètre dans l’aliment, et comment la cuisson progresse, et ainsi de décider de la cuisson. En outre, le positionnement des zones 14 selon l’axe vertical 16 permet de connaître précisément les positions dans l’aliment des zones de mesures, ce qui facilite le traitement des valeurs de températures.

Les sondes 12 permettent de voir la propagation de la chaleur, sur toute la hauteur de l’aliment 45, la différence de chaleur voûte/sole, des courbes isothermes, l’effet de la surface de cuisson et le temps de sécurité alimentaire (par exemple).

La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, il apparaîtra évident pour un homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus.