Coupe et fermeture : comment l'obturateur découpe le boudin farci en pièces

La dernière étape, du boudin à la boule

La co-extrusion produit un boudin continu « farce au milieu, enveloppe autour ». Pour en faire des brioches vapeur, des daifuku ou des croquettes à l'unité, on s'appuie sur le mécanisme de coupe placé juste sous la buse, que la profession appelle souvent « obturateur » (shutter), car sa fermeture rappelle le diaphragme (iris) d'un appareil photo.

La structure de l'obturateur

Les brevets américains US6709256B2 de RHEON (priorité japonaise déposée en 2000, inventeurs dont Torahiko Hayashi) et US8359973B2 (priorité 2007) décrivent tous deux la même structure de base :

• Un carter annulaire dans lequel plusieurs pivots sont répartis à intervalles réguliers sur la circonférence.
• Chaque pivot porte une lame d'obturateur ; le brevet parle de « plusieurs » lames, leur nombre variant selon le modèle.
• Quand les pivots tournent dans un sens, les lames s'écartent et laissent au centre une ouverture ronde où passe le boudin ; dans l'autre sens, elles se resserrent toutes vers le centre jusqu'à fermer complètement l'ouverture.
• Les lames sont reliées entre elles par engrenages ou biellettes, si bien qu'elles s'ouvrent et se ferment toutes simultanément.

Selon le brevet, chaque lame présente, à mi-hauteur de sa partie la plus épaisse, une forme saillante vers l'intérieur ; à la fermeture, les bords inférieurs des lames se rejoignent au centre, ce qui donne un fond plat au produit.

Que fait le convoyeur pendant la coupe

Si l'on comptait seulement sur la fermeture de l'obturateur, le boudin serait « étranglé », mais le fond du produit, privé de soutien, se déformerait facilement. Une section du convoyeur placé sous l'obturateur peut donc monter et descendre :

1. Pendant que le boudin est extrudé vers le bas, le convoyeur monte pour recevoir son extrémité.
2. Pendant que l'obturateur se referme, le convoyeur soutient le fond, et l'obturateur descend avec lui.
3. L'obturateur se ferme, le boudin est sectionné, et le produit reste sur le convoyeur qui l'évacue.
4. L'obturateur s'ouvre et remonte, le convoyeur reprend sa position haute, prêt pour la pièce suivante.

Le brevet US8359973B2 précise que c'est justement la combinaison « soutien par en dessous + coupe par l'obturateur » qui donne au produit son aspect presque sphérique. Ce brevet fait aussi entraîner l'ouverture/fermeture de l'obturateur et son mouvement vertical par un seul moteur et un seul arbre : un tour correspond à un cycle complet, ce qui simplifie la structure et la commande.

Pourquoi la coupe par obturateur ne fait-elle pas fuir la farce ?

Tout tient au fait qu'on « resserre » au lieu de « cisailler ». Une coupe en ciseaux laisse une section où la farce est à nu ; l'obturateur se referme simultanément depuis tout le pourtour vers le centre, en ramenant l'enveloppe vers le centre pendant la fermeture : l'enveloppe recouvre d'abord la coupe, puis se referme au point central. Le brevet indique que, lors de la coupe, il faut « maintenir la farce à l'état enrobé ».

Bien sûr, le risque de fuite dépend aussi d'autres paramètres :

• L'extensibilité de l'enveloppe : une enveloppe trop sèche ou trop cassante se fend lors de la fermeture.
• Le ratio enveloppe/farce : si l'enveloppe est trop fine, il n'en reste pas assez au point de fermeture pour la refermer ; voir le taux de farce.
• L'adhérence aux lames : une enveloppe qui colle aux lames se déchire ; d'où les dispositifs de fleurage ou les obturateurs antiadhésifs ; voir le fleurage et l'antiadhérence.

Comment la vitesse de coupe influe sur la forme

Le brevet US6709256B2 découpe un cycle d'obturateur en quatre phases — fermeture, maintien fermé, ouverture, maintien ouvert — et permet de régler isolément la vitesse de la phase de fermeture sans modifier la durée totale du cycle. Autrement dit, le constructeur considère la « rapidité de fermeture » comme un paramètre réglable.

Sur le plan mécanique, la relation entre vitesse de fermeture et forme est en gros la suivante :

• Si l'obturateur se ferme lentement, le boudin continue d'être extrudé pendant la fermeture : le produit tend à s'allonger et l'enveloppe est plus épaisse au point de fermeture.
• S'il se ferme trop vite, l'enveloppe n'a pas le temps d'être ramenée vers le centre : le point de fermeture peut s'amincir ou présenter une fente.
• La course et le moment de descente du convoyeur de réception déterminent si le produit sera une boule, un peu plus plat ou un peu plus haut.

Par ailleurs, l'« intervalle » entre deux actions de l'obturateur détermine la longueur de chaque segment. Pour le réglage de longueur du Kaseijin CN700 de RHEON, la fiche indique un temps d'intermittence de l'obturateur de 1 à 99 secondes : plus l'intervalle est long, plus le segment est long à débit égal, ce qui permet de passer d'une boule à une forme en ballot (tawara) ou en bâtonnet ; voir les trois formes.

Les modes de coupe autres que l'obturateur

Tous les produits ne passent pas par un obturateur. Un boudin extrudé en continu peut être coupé par un fil d'acier rotatif (adapté aux pâtes à biscuits), par une lame à ultrasons (coupe nette, adaptée aux pâtes contenant des fruits secs ou des fruits confits) ou par une guillotine (guillotine). Les grandes machines multirangs ont aussi des « obturateurs rotatifs » ; c'est la conception retenue par le Mega Former de RHEON.

Questions fréquentes

Q : Comment le boudin farci devient-il une boule ?
R : L'obturateur se referme depuis le pourtour, étrangle le boudin et resserre l'enveloppe ; le convoyeur en dessous soutient le fond et descend en synchronisation, et le produit prend une forme presque sphérique.

Q : Pourquoi la coupe par obturateur ne fait-elle pas fuir la farce ?
R : L'obturateur se resserre du pourtour vers le centre et, en se fermant, ramène l'enveloppe sur la coupe ; tant que l'enveloppe est suffisamment extensible et épaisse, la coupe est scellée par l'enveloppe.

Q : La vitesse de coupe influe-t-elle sur la forme ?
R : Oui. La rapidité de fermeture et le moment où le convoyeur de réception monte et descend déterminent la rondeur du produit et l'épaisseur du point de fermeture ; l'intervalle de l'obturateur fixe la longueur de chaque pièce.

Q : Les lames de l'obturateur s'usent-elles ?
R : Toute pièce mobile s'use ; si l'ouverture et la fermeture ne sont plus fluides ou si la fermeture est irrégulière, arrêtez d'abord la machine et coupez l'alimentation électrique avant de contrôler. Pour les pièces d'un modèle précis, appelez le 06-257-4644 pour vous renseigner.