LabVIEW étudie la cuisson du pain

Author(s):
Alain Sommier - ENSIA

Industry:
Food/Beverage, University/Education, Research

Products:
Instrument Drivers/IVI, GPIB, Serial, LabVIEW, Instrument Connectivity

The Challenge:
Étudier le comportement de produits alimentaires, tels que le pain, lors de leur cuisson.

The Solution:
Utiliser un four instrumenté et le piloter grâce à LabVIEW.

L’ENSIA est l’Ecole Nationale Supérieure des Industries agricoles et Alimentaires. Elle forme en trois ans des ingénieurs pour toutes les branches des industries alimentaires et des bio-transformations. Les activités de recherche représentent une place essentielle à l'ENSIA qui développe en permanence des formules de partenariat adaptées aux besoins de l'industrie. L’école propose ainsi ses compétences sous forme de contrats à la carte : consultation, prestation de services, mise à disposition de matériel, collaboration avec l’aide financière d’organismes tels que le CRITT Île-de-France, etc.

Le principe
Le pain est le résultat de transformations physiques, de réactions chimiques et d’activités biologiques très complexes qui se produisent au sein d’un mélange de farine, d’eau, de sel et de levure. La cuisson constitue la dernière opération de la panification. C'est au cours de cette période que s'accomplit la transformation de la pâte fermentée en pain grâce à l'apport de calories. Cette transformation dépend de la nature de la pâte et des conditions de cuisson. La taille finale du pain, l’épaisseur et la couleur de la croûte dépendent notamment de l’humidité à l’intérieur du four. La température est bien évidemment un paramètre important ; elle conditionne par exemple la taille des alvéoles de la mie ainsi que la variation de masse.

Afin d’étudier en détail tous ces phénomènes, pour le pain mais aussi pour tout aliment à cuire, un four particulier a été mis en oeuvre. Un ordinateur pilote le four, enregistre et affiche toutes les mesures. LabVIEW a été choisi pour superviser entièrement l’application grâce à une interface utilisateur conviviale et à sa capacité de dialoguer avec tout automate et appareil de mesure.

Mise en œuvre
Un four a été équipé de résistances de chauffage dans la partie supérieure, dans la partie inférieure et dans le fond. Ce chauffage associé à une ventilation et à trois régulateurs permet de reproduire rapidement les conditions thermiques d’un four boulanger traditionnel ou d’un four tunnel.
Un système de mesure de masse suit en continu l'évaporation de l'eau du pain. Le fond du four est en effet fixé à une tige métallique qui traverse le four dans sa partie inférieure et repose sur une balance de précision.
En ce qui concerne l’humidité, un générateur de vapeur permet de régler le débit et la durée d’injection, et un tube thermostaté relie le four à un capteur de point de rosé situé sur le côté.

Pour la mesure de température, un peigne de thermocouples très fins s'insère directement à l’intérieur de la pâte à pain. Trois autres thermocouples permettent de réguler la température d’ambiance du four.
Un appareil photographique numérique est fixé devant la vitre du four afin de suivre l’évolution du volume de la pâte.

Un simple PC supervise l’ensemble, essentiellement par des liaisons série. Une carte PCI-232/4 a ainsi été ajoutée pour étendre le nombre de ports RS-232. Les photos sont elles récupérées grâce à une connexion USB permanente.
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 la balance de précision. Pour récupérer les résultats de mesure de l'hygromètre, un exemple de programme LabVIEW a simplement été repris. L’application peut évoluer facilement grâce à la modularité de LabVIEW ; un traitement automatique des photos serait envisageable ainsi que tout autre type de mesure.

Le manipulateur visualise tous les résultats et pilote les paramètres de cuisson directement à partir d’une interface logicielle conviviale et intuitive.
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.

Grâce à notre expérience, il devient aujourd’hui facile de superviser d’autres applications. Avec LabVIEW, il nous a ainsi fallu moins d’une heure pour superviser le contrôle d’un système de séchage de produits alimentaires.

Juin 2002

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Alain Sommier
ENSIA
Halle Nicolas Appert
MASSY 91744
France
sommier@ensia.inra.fr

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