Maîtrise en direct de la distillation charentaise

Author(s):
Alain Sommier - ENSIA

Industry:
Food/Beverage, Research, Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
LabVIEW, Serial, GPIB, Data Acquisition, Instrument Drivers/IVI, Instrument Connectivity, Industrial Communications, Signal Conditioning, Multifunction DAQ

The Challenge:
Mieux comprendre le processus de distillation charentaise et la qualité du produit fini.

The Solution:
Utiliser des alambics à échelle réduite finement instrumentés et les piloter grâce à LabVIEW.

Viticulteurs et négociants de la région du Cognac se sont rassemblés depuis plus d’un siècle pour conjuguer leurs efforts.
Organisés aujourd'hui dans le cadre du Bureau National Interprofessionnel du Cognac (BNIC), ils définissent de manière solidaire toute action destinée à défendre et promouvoir la qualité et la réputation de leur produit. Avec environ 90 collaborateurs, le BNIC déploie des activités couvrant aussi bien la recherche scientifique, l'analyse statistique, que la communication, l'étude et le suivi des législations dans le monde entier (aide à la viticulture, accès aux marchés, et lutte contre les contrefaçons).

Le principe
Depuis une quinzaine d’années le BNIC est équipé d’alambics pilotes permettant de reproduire les opérations effectuées par les distillateurs. Le recours à l’automatisme a fortement progressé dans les grandes distilleries industrielles, réduisant et sécurisant le travail du distillateur.

La Station Viticole du BNIC a équipé ses alambics pilotes de capteurs de mesure précis capables de suivre finement l’évolution du procédé. Ils sont couplés à un système d’acquisition et d’archivage des données en ligne afin de parfaire la connaissance du procédé et la qualité du produit fini. Un partenariat avec l’Ecole Nationale des Industries Agroalimentaires ENSIA a donné naissance à un programme de télésurveillance convivial et évolutif.

Afin de contrôler la distillation du Cognac, des alambics pilotes ont été fortement instrumentés. Un ordinateur enregistre et affiche toutes les mesures. LabVIEW a été choisi pour superviser entièrement l’application grâce à une interface utilisateur conviviale et pour le fait que le système n’est jamais fermé (on peut toujours rajouter un appareil de mesure ou une sortie pour piloter un périphérique).

Mise en oeuvre
Il a d’abord fallu choisir le matériel d’acquisition en fonction du cahier des charges initialement prévu : 114 mesures de température réparties sur six alambics, une vingtaine d’entrées tension (capteur de pression, débit de gaz...), pilotage de quatre balances pour calculer le débit massique du distillat et effectuer les différentes opérations nécessaires à la distillation au moment opportun, piloter divers composants (vannes, régulateurs...). Le nombre et la variété des entrées/sorties nous a amené à choisir un boîtier déporté SCXI-1001 12 emplacements équipé de cartes SCXI 1100 et 1102 ainsi que d’un bloc de terminaison pour faciliter la connexion des capteurs ou des actionneurs. Ce boîtier est connecté au PC qui comporte une carte d'entrées/sorties 12 bits PCI-6023.
Ce type de matériel ne nous limite pas non plus en vitesse d’acquisition. Les expériences de distillation appelées "chauffes" durant environ six heures, nous effectuons un rafraîchissement écran toutes les 500 ms et un stockage des données à fréquence variable en fonction de l’état d’avancement du process.
Une balance située en sortie de chaque alambic mesure la masse de produit distillé en continu. Les quatre balances communiquent avec le PC via une liaison RS-232. Une carte PCI-232/4 a ainsi été ajoutée pour étendre le nombre de ports RS-232 à quatre. Toutes les 30 secondes, ou toutes les deux minutes, cette masse est stockée en mémoire et une simple fonction nous permet de calculer le débit massique du distillat. Lorsque la masse de produit a obtenir est atteinte, le programme signale à l’utilisateur par un bip sonore et une alarme visuelle qu’il faut arrêter la récupération du produit. Ceci a pour but de respecter le taux d’alcool volumique voulu et la qualité recherchée du distillat.
En ce qui concerne le chauffage des alambics, le pilotage des vannes gaz ou des platines chauffantes sera, à terme, effectué par l’ordinateur.

LabVIEW communique facilement avec tous les appareils et un simple programme supervise complètement l’application.
Des drivers logiciels LabVIEW ont permis d’utiliser rapidement les régulateurs, la mesure de température et les balances de précision. L’application peut évoluer facilement grâce à la modularité de LabVIEW. Des évolutions futures peuvent être mises en place facilement et ce, même si elles n’étaient pas prévues dans le cahier des charges initial.

Le distillateur visualise tous les résultats et pilote ses alambics directement à partir d’une interface logicielle conviviale et intuitive. Il peut visualiser tous les paramètres sous forme de schémas synoptiques, de graphes, de tableaux de mesures en cliquant sur l’onglet correspondant à son choix.
Toutes les données, ainsi qu’une fiche de suivi, sont stockées au format tableur, et peuvent être ainsi exploitées et visualisées sous d’autres logiciels pour assurer la traçabilité du process.

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Alain Sommier
ENSIA
1, avenue des Olympiades
Massy 91744
FR
sommier@ensia.inra.fr

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