06 november 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 09/2014 | Sensor

Des capteurs capacitifs spéciaux pour une fabrique de chocolat

Les capteurs capacitifs permettent de détecter à travers des parois de réservoir non métalliques, les niveaux de liquides, de granulats et de poudres, sans contact avec les produits. Le fabricant suisse de chocolat Gysi en a installé de nouveaux, compensant automatiquement les parois et dépôts adhérents.

Les capteurs capacitifs conventionnels présentent un certain nombre d’inconvénients. Ainsi, la sensibilité du capteur doit être réglée de sorte que le signal ne soit déclenché que par la paroi du réservoir et le produit et non par le réservoir à lui seul. Celui qui a déjà essayé de détecter avec précision les niveaux de remplissage de chocolat, ketchup, etc. avec un capteur capacitif courant, a constaté que ces produits ne s’écoulent pas sans laisser de résidus et que des dépôts adhérents entraînent régulièrement des erreurs de commutation, rendant impossible toute mesure dénuée d’erreur.

Avant de pouvoir transformer le chocolat, il faut le soumettre à un traitement thermique, le tempérage (photo démonstrateur).

Recherche d’une nouvelle solution

Le fabricant suisse de chocolat Gysi, s’est trouvé confronté à ce défi alors qu’il souhaitait installer de nouveaux capteurs destinés à la régulation de niveau de différents dispositifs de tempérage pour le traitement thermique du chocolat, dans le cadre d’une modernisation. L’ancienne installation de détection de niveau de remplissage, sous forme d’une mesure de pression différentielle, avait pris un peu d’âge; en outre, il fallait la vérifier et la nettoyer à intervalles réguliers, ce qui représentait des coûts et des temps d’immobilisation considérables. Pour cette raison, Gysi a donc cherché une nouvelle solution.

Néanmoins, les premiers essais avec un capteur installé par le fabricant de machine n’ont pas donné les résultats escomptés. «Nous ne pouvions pas laisser l’application sans surveillance», affirme Ulrich Streit, responsable de la technique chez Gysi. «Le réservoir débordait constamment. Des erreurs de commutation, précisément dans la plage de température comprise entre 45 et 28 °C, dans laquelle l’installation de tempérage fonctionnait, en étaient la cause. Une modification de quelques degrés du capteur utilisé suffisait pour faire en sorte que celui-ci ne fonctionne plus correctement. Nous avons donc cherché une solution alternative et choisi un capteur SmartLevel de Balluff», poursuit Ulrich Streit.

Thomas Zumbrunn, l’ingénieur commercial responsable de la filiale Balluff, a conseillé l’entreprise Gysi pour le choix d’un capteur adéquat en fonction de la polarité du produit à mesurer, en l’occurrence le chocolat. Une vérification effectuée dans une installation en fonctionnement, a montré que ce choix était approprié.

Le capteur SmartLevel situé dans la paroi du réservoir détecte le niveau de remplissage de la masse de chocolat directement à travers la douille plastique qui se trouve dans la paroi de réservoir.

Compensation automatique des parois et dépôts adhérents

«Les nouveaux capteurs SMARTLevel au format M18 fonctionnent aussi selon le principe capacitif», explique Thomas Zumbrunn. «Pour des fluides très conducteurs, ils génèrent de nouveaux champs d’application, tout en présentant une manipulation simplifiée. Ils sont ainsi en mesure de compenser automatiquement les parois de réservoir et les dépôts adhérents, ce qui permet une mesure sans erreur et sans réajustement. Ils sont, en outre, compatibles avec tous les capteurs utilisés pour la mesure de niveau de produits présentant un caractère dipolaire». Ceci est valable pour des applications de plongée et des détections de niveaux à travers des parois non métalliques d’une épaisseur maximale de 10 mm. La détection du chocolat à travers la membrane plastique de 3 mm devant la surface active du capteur s’effectue sans difficulté.

L’ancienne version avec mesure de niveau par perçage dans la paroi du réservoir et cellule dynamométrique.

Ceci est possible, étant donné que ces capteurs fonctionnent avec une fréquence d’oscillateur nettement plus élevée que les capteurs capacitifs courants. En outre, l’électronique de traitement brevetée collecte davantage d’informations par rapport à la mesure de niveau capacitive; elle mesure non seulement la partie capacitive, mais également la conductance du produit. Étant donné que les produits compacts présentent des films minces, mais des conductances faibles, les nouveaux capteurs sont capables de distinguer des dépôts adhérents minces par rapport au niveau de remplissage réel. Des erreurs de commutation pour des produits ne s’écoulant pas sans laisser de résidu, tels que le chocolat, sont ainsi exclues. Cette technique a été développée au centre de compétences Balluff pour capteurs capacitifs, dont le siège est à Viernheim, en Allemagne.

L’emplacement de montage du capteur.

Six machines équipées avec les nouveaux capteurs

Dans le cadre d’une modernisation, la fabrique Gysi a équipé six machines avec ces nouveaux capteurs et la transformation d’autres installations est déjà prévue. «Étant donné que nous nous chargeons nous-mêmes de la transformation», déclare Ulrich Streit, «le travail est minime. Pour cela, le capteur est simplement placé dans une douille plastique étanche et incorporé dans un réservoir métallique séparé, dans la paroi de réservoir, de sorte qu’il affleure la paroi». L’ajustage du capteur s’effectue à l’aide d’un potentiomètre et ne doit être réalisé qu’une fois après le montage. De surcroît, il fonctionne sans aucun entretien.

Le capteur situé dans la paroi du réservoir détecte le niveau de remplissage de la masse de chocolat, directement par la face frontale de la douille plastique se trouvant dans la paroi de réservoir. Quand le chocolat atteint une hauteur de remplissage inférieure à la normale, le capteur commute et 30 secondes après, une masse fluide de chocolat est ajoutée jusqu’à obtention de la hauteur optimale de remplissage.

Contrairement aux capteurs capacitifs conventionnels, ces détecteurs de niveau ne doivent être réajustés ni pendant le fonctionnement, ni lors d’une modification de la recette. Le point de commutation diffère, par exemple, de seulement trois millimètres entre le chocolat blanc et le chocolat noir.

L’entreprise Gysi: la passion du chocolat

Gysi AG Chocolatier Suisse, une entreprise familiale fondée en 1931 en tant que salon de thé et pâtisserie, est aujourd’hui un fabricant actif sur la scène internationale du chocolat. Fort de son expérience de plus de 60 ans dans la fabrication de ses propres marques, il fournit un large éventail de clients en Suisse et à l’étranger. Les clients du chocolatier traditionnel, dont le siège est situé à Berne-Bümpliz, sont de petits et grands commerçants. On compte parmi eux quelques noms connus.

Outre le suivi et le perfectionnement de classiques connus, Gysi dispose également d’une gamme de produits très créatifs, qui réussit à surprendre avec de nouvelles créations sucrées. Ce n’est donc pas étonnant que de célèbres centres commerciaux, comme Harrods à Londres ou la chaîne de magasin Waitrose, en Grande-Bretagne, misent depuis des années sur des produits Gysi. Pour eux, l’entreprise suisse a développé, avec le cuisinier vedette britannique Heston Blumenthal, les recettes de la célèbre «Chocolate Box» que l’on trouve au rayon luxe chez Waitrose.

Le tempérage du chocolat

Avant de pouvoir transformer le chocolat en pralinés ou en tablettes, il faut le soumettre à un traitement thermique, le tempérage. Ce processus consiste à remplir, dans un agitateur, une masse de chocolat liquide d’une température de 45 °C environ, à la refroidir à 28 °C puis, par post-chauffage et agitation continue, à la traiter à nouveau pour obtenir uniquement des cristaux à haut point de fusion dans le chocolat liquide. La masse obtenue est ensuite alimentée en continu dans la production. Lors du refroidissement, cette masse fondue produit un chocolat de haute qualité, qui fond sous la langue, grâce à sa consistance douce comme de la soie. Les véritables connaisseurs de chocolat reconnaissent la qualité d’un tel délice rien qu’à sa couleur, sa brillance et sa cassure particulière.

Balluff Sensortechnik AG

8953 Dietikon

Tél.: 043 322 32 40

www.balluff.ch