Un vide économe en énergie pour le conditionnement alimentaire

Pour de nombreux fabricants de denrées alimentaires, disposer d’une alimentation en vide économe en énergie est de plus en plus important dans la recherche de la maîtrise des coûts. Il est donc essentiel que le processus de conditionnement soit considéré dans son ensemble au lieu de se limiter à la seule technologie de vide.

Les machines à cloche, operculeuses ou thermoformeuses utilisent la technologie de vide pour emballer les denrées alimentaires fraîches de manière hygiénique et garantir une longue durée de conservation. Plus une société utilise ce type de machines d'emballage, plus les temps de fonctionnement sont longs et plus il est conseillé d'étudier avec soin les besoins énergétiques et les coûts d'opération pour l'alimentation en vide.


Alimentation en vide
La pompe à vide est l'élément central de l'alimentation en vide d'une machine d'emballage. Elle permet d'évacuer l'air de la chambre à vide et garantit le vide le plus élevé ou la pression la plus basse possible dans l'emballage après l'étape du scellage. Ensuite un gaz peut être injecté pour créer une atmosphère protectrice dans l'emballage. Les pompes à palettes rotatives sont normalement utilisées pour l'évacuation de la chambre sous vide. Avec sa gamme de pompes à vide R 5, Busch Pompes à Vide et Systèmes a défini la norme mondiale pour l'alimentation en vide des machines d'emballage, et n'a eu de cesse depuis plus de 50 ans de la développer et de la perfectionner. La dernière gamme de Busch, la R 5 RD, a été présentée pour la première fois lors de l'IFFA 2016 à Francfort. Ces pompes à vide requièrent 20 % de puissance moteur de moins que les modèles équivalents.

Par exemple, si une thermoformeuse est équipée de la nouvelle R 5 RD 0360 A (fig. 1), les économies annuelles en électricité réalisées en cas de fonctionnement sur 2 équipes à 10 cycles par minute s'élèvent à environ 1 500 EUR (prix de l'électricité = 0,18 EUR /kWh).


Fig.1: La R 5 RD 0360 A est le premier modèle des nouvelles pompes à palettes rotatives Busch économes en énergie présenté lors de l'IFFA 2016

Cette nouvelle gamme de pompes à palettes rotatives R 5 est spécialement conçue pour le conditionnement sous vide de denrées alimentaires et permet un nettoyage des plus aisés grâce aux surfaces lisses, aux conduites d'huile internes et au boîtier dépourvu d'ailettes de refroidissement. La maintenance a été significativement réduite car tous les éléments de maintenance sont installés du même côté et seul un séparateur d'air/huile doit être remplacé. Cela représente des économies de coûts, même en terme de maintenance.

Réduction de la charge thermique
En règle générale, les pompes à vide génèrent une chaleur résiduelle pouvant impacter les salles de production ou leur système de climatisation. Toutefois, cette chaleur résiduelle peut être largement réduite, mais également être récupérée et exploitée. 

L'installation d'un échangeur thermique huile/eau sur une pompe à palettes rotatives R 5 peut significativement réduire la chaleur résiduelle et donc les coûts énergétiques liés  à la climatisation. De plus, l'échangeur thermique peut servir à produire de l'eau chaude qui peut ensuite être utilisée pendant le fonctionnement. Les pompes à palettes rotatives R 5 peuvent être équipées ultérieurement d'échangeurs thermiques.

Si quatre machines d'emballage, chacune équipée d'une pompe à palettes rotatives R 5 d'une puissance moteur de 5,5 kW, fonctionnent dans une salle de conditionnement, l'énergie globale requise pour le refroidissement est d'environ 6,0 kW. Si les pompes à vide fonctionnent avec un échangeur thermique, les besoins énergétiques pour le refroidissement sont réduits à environ 1,5 kW. Pour un temps de fonctionnement annuel de 4 500 h et un prix de l'électricité estimé à 0,18 EUR /kWh, cela représente des économies en énergie de près de 3 700 EUR.

L'utilisation de l'eau chaude n'est pas prise en compte dans cet exemple.

Contrôle du processus de conditionnement
Il existe plusieurs options pour concevoir un processus de conditionnement plus économique en recourant à des technologies intelligentes pour l'alimentation en vide, comme un système de pilotage optimisé, le contrôle par variation de vitesse ou encore l'utilisation d'une réserve de vide. À cette fin, Busch a développé ce que l'on appelle un « audit de vide ». Un spécialiste du vide étudie et analyse l'installation de vide existante directement sur le site du client. Il indique ensuite à ce dernier quels sont les postes générateurs d'économies.

L'objectif est de développer une solution personnalisée pour l'alimentation en vide du client qui puisse ensuite être utilisée pour atteindre une efficacité énergétique optimale.


Fig.2: Système de vide centralisé de Busch dans une grande entreprise de traitement de viande

Alimentation en vide centralisée
Toute société utilisant plusieurs thermoformeuses, operculeuses ou machines à cloche pour le conditionnement de denrées alimentaires devrait envisager d'utiliser une alimentation en vide centralisée. Busch est le plus grand fabricant au monde de ce type de systèmes de vide centralisés (fig. 2) et ainsi le plus expérimenté. La centralisation permet généralement de réaliser 50 % d'économies en énergie. Cela est rendu possible grâce au nombre moins important de pompes à vide nécessaires comparé à une alimentation en vide décentralisée. En outre, le contrôle des performances peut être ajusté avec précision pour répondre aux exigences de fonctionnement général. Normalement, les machines d'emballage ne fonctionnent pas toutes à pleine charge; ce qui fait que toutes les pompes à vide ne fonctionnent pas en permanence. De plus, les systèmes de vide centralisés offrent une fiabilité et une sécurité maximales car tous les composants du système ont une conception redondante. Si une pompe à vide est défaillante ou nécessite une maintenance, la puissance de vide totale reste disponible. Les systèmes de vide centralisés de Busch peuvent être équipés de nombreuses pompes à vide. Outre les pompes à palettes rotatives R 5 lubrifiées à l'huile, des pompes à becs Mink ou à vis sèches COBRA peuvent également être utilisées. Les coûts d'investissement peuvent être réduits lors de l'achat en incluant des pompes à vide existantes dans l'installation du système.

La fig. 3 illustre un exemple pratique. Dans le processus de centralisation de l'alimentation en vide, un fabricant de produits à base de viande a réalisé des économies d'énergie de 151 000 EUR par an.


Fig.3: Comparaison des coûts énergétiques d'une alimentation en vide centralisée et locale


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