Alimentation en vide économe en énergie pour les usines de transformation de la viande

Un concept de conditionnement intégré qui garantit le conditionnement hygiénique, fiable, rapide et efficace des produits finis est un composant crucial dans la production moderne de viande et de charcuterie. C’est pourquoi les usines de transformation de la viande cherchent continuellement à optimiser leurs processus de production et à intégrer au mieux leurs chaînes de conditionnement dans le processus global. Le choix du système de génération de vide a un impact significatif sur la fiabilité de fonctionnement et l’efficacité économique du processus de conditionnement. Selon la taille de l’installation et les quantités de production impliquées, un certain nombre d’options d’alimentation en vide sont envisageables. Ces alternatives sont présentées ci-après ainsi que plusieurs pistes de réflexion, qui vous permettront de déterminer la solution la mieux adaptée en termes de technologie et de rentabilité.

Le conditionnement sous vide de la viande et de la charcuterie offre un avantage fondamental : l'élimination de l'air dans l'emballage réduit considérablement la teneur en oxygène, ralentit le développement des bactéries aérobies et, par conséquent, prolonge fortement la durée de conservation. Le conditionnement sous vide est par ailleurs un procédé hygiénique qui permet une présentation attractive des produits. Il existe un grand nombre de machines d'emballage sous vide sur le marché, pour tous les besoins de conditionnement. Mais quelle que soit leur forme ou leur taille, ces machines ont toutes en commun de devoir générer du vide. Pour ce faire, elles utilisent des pompes à vide intégrées ou distinctes. D'autres alternatives sont également possibles, telles que les systèmes d'alimentation en vide centralisés, qui permettent de raccorder plusieurs machines d'emballage.

Pompe à vide intégrée
En règle générale, qu'il s'agisse de machines à cloche, d'operculeuses ou de thermoformeuses, les pompes à vide sont intégrées au poste de conditionnement sous vide ou installées à proximité immédiate. Il s'agit le plus souvent de pompes à palettes rotatives lubrifiées à l'huile (fig. 1). Ce type de pompes à vide, développées spécifiquement pour l'industrie de l'emballage par Busch Pompes à Vide et Systèmes dans les années 1960, a longtemps constitué la norme dans le secteur du conditionnement sous vide. Leur développement continu permet de proposer des pompes à vide toujours à la pointe de la technologie, avec plusieurs millions d'unités en service à travers le monde. Grâce à des performances énergétiques optimisées, la dernière génération de pompes de ce type permet de réaliser des économies d'énergie de l'ordre de
20 %.



Fig. 1: Pompe à palettes rotatives R 5 RD 0360 A, issue de la nouvelle génération de pompes à vide pour le conditionnement


Les pompes à vide, qu'elles soient intégrées aux machines d'emballage ou installées à proximité, constituent le moyen le plus simple et le plus répandu de générer du vide à des fins de conditionnement. L'air est rapidement éliminé de l'emballage grâce à de courtes conduites entre la chambre à vide, la station d'operculage et la pompe à vide. Les grandes thermoformeuses, offrant des volumes d'emballage élevés, peuvent également être dotées de pompes boosters. Le fait de combiner des pompes à palettes rotatives avec des pompes boosters permet d'atteindre des vitesses supérieures et donc, de réduire les temps d'évacuation. En pratique, cela signifie des cycles moins longs et, par conséquent, une plus grande quantité de produits emballés par unité de temps. Notez qu'il convient d'envisager une centralisation au moins partielle de l'alimentation en vide pour les installations comptant plusieurs thermoformeuses.

Centralisation partielle
Avec la centralisation partielle (fig. 2), les pompes à palettes rotatives sont délocalisées dans une zone distincte pour être intégrées à un système de pré-vide centralisé pour l'ensemble des machines d'emballage. Des pompes boosters à fonctionnement à sec sans huile sont installées directement au sein des machines d'emballage et connectées au système de pré-vide centralisé par le biais d'un système de conduites. Dans la mesure où la centralisation partielle implique de retirer les pompes à palettes rotatives de la zone de production, cette solution permet d'écarter tous risques liés aux émissions d'aérosol. L'adoption d'un système partiellement centralisé est indiquée pour les installations comptant deux à cinq thermoformeuses placées relativement proches les unes des autres, au sein d'une même zone. Pour les installations comprenant davantage de machines d'emballage, l'investissement financier est trop important à cause des pompes boosters requises pour les différentes machines ; il est alors recommandé d'opter pour une centralisation totale de l'alimentation en vide.


Fig. 3: Centralisation totale de l'alimentation en vide

Alimentation en vide centralisée
•  Efficacité économique
La centralisation totale de l'alimentation en vide (fig. 3 et 4) constitue généralement une option économiquement viable à partir de six machines d'emballage. Une alimentation centralisée requiert en effet un nombre nettement inférieur de pompes à vide que les installations impliquant un ensemble de pompes individuelles montées au niveau des chaînes de conditionnement. Lors du passage d'une alimentation en vide décentralisée à une solution centralisée, les pompes à vide préexistantes peuvent être intégrées au nouveau système afin de réduire les coûts d'investissement. En outre, la réduction importante des coûts énergétiques liée à l'utilisation de pompes boosters ne doit pas être sous-estimée. Il convient également de noter que, les pompes à vide étant installées en dehors de la zone de conditionnement, les exigences de refroidissement pour le système de climatisation sont à revoir à la baisse. Cela permet une amélioration substantielle de la consommation d'énergie totale.

Fig. 3: Système de vide centralisé pour 30 chaînes de conditionnement avec thermoformeuses

•  Hygiène
L'absence de tout générateur de vide dans la zone de production et/ou de conditionnement écarte le risque de contamination des aliments par les aérosols d'huile. Ce système élimine par ailleurs le besoin de pénétrer dans la zone de conditionnement, qui est une zone hautement sensible du point de vue de l'hygiène, à des fins de maintenance ou de réparation. Cela permet d'obtenir des conditions de salle blanche dans la zone à proximité des chaînes de conditionnement.

•  Mode d'exploitation
Les chambres d'emballage sont dotées d'une évacuation à double étage, afin de permettre des fréquences de cycle maximales sur les chaînes de conditionnement. Pour ce faire, il convient d'utiliser le gradient de pression critique afin de permettre l'évacuation la plus rapide possible.

Cela requiert une unité de pompage primaire pour l'évacuation initiale, et une unité de pompage médiane pour l'évacuation à la pression de conditionnement. Des robinets inverseurs pour les différentes unités de contrôle sont montés sur les machines d'emballage, afin de contrôler la transition vide primaire/vide fin.

Pour les thermoformeuses, la station de moulage est alimentée à l'aide d'une pompe à vide dédiée distincte. Cela permet de garantir que les matériaux de base préalablement chauffés sont aspirés dans la barquette afin de prendre la forme souhaitée.

Cette séparation en plusieurs stations de vide est nécessaire puisque les fonctions de moulage et d'operculage nécessitent des niveaux de vide différents d'une part, et que la vitesse de pompage requise pour l'évacuation à double étage de la chambre d'étanchéité est nettement inférieure d'autre part. Le système de conduites sert alors de réserve de vide. Cette réserve est essentielle pour maintenir la pression de conditionnement à un niveau constant, même lorsque toutes les machines d'emballage fonctionnent avec le même nombre de cycles.

Le système de vide centralisé est entièrement automatisé : il active et désactive les différents modules de vide en fonction du niveau de vide requis. En cas de dysfonctionnement d'une pompe, qu'il s'agisse de l'unité de pompage primaire, médiane ou de thermoformage, la pompe de secours est automatiquement activée. Cela permet de garantir une fiabilité de fonctionnement maximale pour l'alimentation en vide des machines d'emballage.

•  Maintenance
Tout système d'alimentation en vide centralisé est nécessairement modulaire, ce qui signifie qu'il est possible de désactiver des modules à des fins de maintenance. Dans ce cas, une unité de secours prend automatiquement le relais. Cela permet de réaliser des interventions de maintenance sans affecter le volume de production des machines d'emballage. Par ailleurs, avec un système centralisé, chaque pompe à palettes rotatives est soumise à une charge nettement moindre par rapport à un système avec des unités distinctes, ce qui permet d'étendre les intervalles de maintenance. L'installation du système centralisé en dehors de la zone de production présente également un intérêt en termes de maintenance, puisque cela permet d'éliminer toute interruption de service et toute violation des normes d'hygiène.

•  Intégration au système de contrôle des processus
Les systèmes d'alimentation en vide centralisés sont parfaitement adaptés pour une intégration au système de contrôle des processus opérationnels, permettant ainsi le pilotage et le contrôle de l'installation de vide à l'aide d'un système informatique. Toute indication de défaillance imminente peut alors facilement être identifiée et rectifiée afin d'éviter les dysfonctionnements. Les paramètres techniques requis peuvent être contrôlés en permanence, et la pression de chaque ligne de vide est présentée sous forme graphique. Cela permet d'évaluer et d'archiver l'ensemble des données de processus, et de fournir toutes les informations pertinentes aux services d'assurance qualité et de réparation.



Fig. 4: Centralised vacuum system for 30 packaging lines with thermoforming packaging machines


En résumé
Pour les installations comptant deux machines d'emballage sous vide ou plus, l'opérateur ou le responsable des opérations doit prendre en considération la façon à laquelle le vide est généré. Il convient de ne pas oublier que toute installation de production, comme les entonnoirs à saucisses ou les mélangeurs, par exemple, requiert une génération de vide qui peut également être assurée par un système de vide centralisé. Il existe une multitude d'applications de vide possibles, chacune présentant des niveaux de vide et des vitesses de pompage différentes. Une analyse individuelle approfondie par un spécialiste du vide est donc indispensable pour déterminer la solution la mieux adaptée. Pendant des décennies, Dr.-Ing. K. Busch GmbH a aidé de nombreux clients à travers le monde, en concevant et en fabriquant des systèmes d'alimentation en vide centralisés. En tant que premier fabricant mondial de pompes à vide pour le conditionnement, nous proposons une expertise éclairée afin d'identifier, au cas par cas, la solution de vide la plus viable sur les plans économique et technique.


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