Principaux défis liés au remplissage avec des sauces à haute viscosité et solutions correspondantes

Introduction :

Dans l'industrie agroalimentaire moderne, les sauces à haute viscosité sont difficiles à manipuler. Leur remplissage représente un véritable défi, car ces produits opposent une résistance à l'écoulement due à la friction, un facteur qui influe sur presque chaque étape du processus. La demande mondiale de sauces à haute viscosité étant en hausse, il est essentiel que leur remplissage soit précis, efficace et hygiénique. L'industrie agroalimentaire est soumise à une forte pression pour maintenir la qualité de ses produits tout en améliorant son efficacité.

Dans l'industrie agroalimentaire, l'utilisation d'une machine de remplissage conçue pour les fluides à faible viscosité avec des liquides à haute viscosité donnera des résultats décevants : le liquide s'écoulera lentement, des bulles d'air se formeront, le niveau de remplissage sera irrégulier et des gouttes s'échapperont fréquemment de la buse de remplissage. Pour pallier ces problèmes, les entreprises modernes spécialisées dans les solutions de remplissage de liquides, telles que SKY MACHINES, proposent des solutions avancées pour l'industrie des boissons. Ces solutions techniques prennent en compte la viscosité comme un véritable défi. Elles gèrent cette viscosité élevée grâce à une manipulation optimisée des fluides, un contrôle précis des mouvements, une conception hygiénique et une structure mécanique robuste.

Dans cet article, nous aborderons les défis liés au remplissage avec des sauces à haute viscosité et comment les relever grâce à des solutions d'ingénierie.

1. Résistance à l'écoulement

Les liquides comme l'eau et autres fluides fluides s'écoulent rapidement dans les tuyaux et les buses, présentant un écoulement turbulent et un mélange important. En revanche, les liquides visqueux, du fait de leur résistance interne, s'écoulent lentement dans les tuyaux, avec peu ou pas de mélange, et l'écoulement passe d'un régime turbulent à un régime laminaire à mesure que la viscosité augmente. L'écoulement laminaire génère un frottement plus important entre le fluide et les tuyaux, ce qui nécessite une force mécanique pour assurer une circulation efficace du fluide.

Lors de la manipulation de liquides à haute viscosité, le couple est plus important que la vitesse. En effet, un moteur tournant à grande vitesse n'améliorera pas le débit et risque d'introduire de l'air dans le liquide. Par conséquent, pour obtenir un couple élevé, il est nécessaire d'utiliser un moteur fonctionnant à basse vitesse, permettant ainsi à la pompe de refouler le liquide en douceur sans solliciter excessivement le système de remplissage.

Une autre solution consiste à utiliser une pompe volumétrique qui aspire une quantité fixe de liquide et la refoule vers le système de remplissage. Pompes à piston, pompes à engrenages et pompes à lobes : toutes ces pompes permettent d’obtenir de meilleurs résultats et un débit volumétrique constant.

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2. Piège à air et le piège de la « compressibilité »

L'air emprisonné dans un liquide visqueux est difficile à gérer, car les liquides épais ne permettent pas à l'air de remonter facilement à la surface. Cet air emprisonné peut entraîner des imprécisions lors du remplissage. Si deux récipients sont remplis et que l'un d'eux contient de l'air, les deux paraîtront pleins, mais celui qui contient des bulles d'air affichera des niveaux erronés. Cela affecte également l'aspect du produit.

Lors du remplissage, l'air emprisonné complique la tâche des fournisseurs de machines de remplissage de liquides. L'air étant compressible, il se comprime pendant le remplissage, occupant ainsi un volume apparemment inférieur, puis se décomprime une fois celui-ci terminé. Il est donc très difficile d'obtenir un remplissage précis et constant en termes de poids.

Les fournisseurs de solutions de remplissage de liquides utilisent des systèmes de mélange sous vide et de dégazage pour résoudre ce problème, ce qui permet d'obtenir un liquide à densité plus homogène.

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3. Finition « désordonnée » : coulures, écoulements et intégrité du joint

Les liquides visqueux peuvent présenter un aspect négligé, même avec un remplissage parfait. Les liquides épais se comportent très différemment des liquides fluides : ils peuvent couler, former des filaments ou rester collés au récipient, donnant un aspect inesthétique, bon marché et peu hygiénique.

Au dernier moment, juste avant le remplissage, les liquides visqueux, au lieu de se séparer proprement, s'étirent : c'est le phénomène de « filage ». Le produit reste alors collé au goulot, au bord, à la surface de scellage ou au bouchon. Cela engendre un risque de contamination et endommage les étiquettes, ce qui nuit à l'image de votre produit.

Ce problème est résolu par les fournisseurs de machines de remplissage de liquides grâce à la technologie d'aspiration, où les buses de remplissage aspirent ou rétractent de petites quantités de produit en fin de remplissage. Ceci permet d'interrompre le flux de liquide et d'éviter les gouttes. Les buses à fermeture positive constituent une autre solution, utilisant un dispositif mécanique pour couper l'écoulement du produit.

Les fournisseurs de remplissage de liquides utilisent également le remplissage par le bas, où les buses commencent à remplir près du bas et remontent à mesure que le niveau du liquide monte.

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4. Gestion thermique : Stabilisation de la viscosité pour une consistance optimale

Imaginez un matin froid : essayez de verser une sauce d’une bouteille. Le débit sera lent comparé à celui d’une sauce à température plus élevée. Cela signifie que la température influe considérablement sur l’écoulement en raison des variations de viscosité. À basse température, de nombreuses boissons deviennent visqueuses, ce qui impacte les performances de pompage, de transport et de remplissage.

Lors du remplissage, si un liquide est initialement plus fluide et devient visqueux par la suite en raison des variations de température, cela peut entraîner des temps de remplissage irréguliers, un remplissage imprécis, une augmentation de la charge de la pompe et une baisse de la productivité. Pour pallier ce problème et obtenir une machine de remplissage de boissons à température constante, les fournisseurs ont mis au point un système de régulation de température par double enveloppe. Ce système utilise des cuves à double enveloppe et des tuyauteries chauffées afin de maintenir une température stable tout au long du processus de production.

Dans un système à double enveloppe, les réservoirs et les tuyauteries sont équipés d'un fluide caloporteur entourant la zone de contact avec le produit, afin de transférer la chaleur au liquide. Les fabricants de machines de remplissage de liquides fournissent également des couvertures isolantes, des enveloppes thermiques et des écrans pour limiter les pertes de chaleur.

En tant qu'acheteur, avant de lancer la production, demandez-vous si votre produit peut maintenir une viscosité stable entre la cuve et le contenant du produit fini.

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6. Manipulation des particules :

Les sauces sont parfois très difficiles à manipuler dans l'industrie des boissons, car la plupart contiennent des morceaux d'herbes, des graines, de la pulpe de fruits, des fragments de légumes, des fibres ou d'autres particules. Ces ingrédients servent à rehausser la saveur, mais ils risquent d'obstruer le système de remplissage, entraînant des irrégularités de débit, une altération du produit et des interruptions de production.

Le système conçu pour les sauces normales sans particules solides ne peut pas être utilisé pour une sauce contenant des particules car les tuyaux, les buses, les vannes et tous les composants sont susceptibles de se boucher en raison d'un jeu insuffisant.

Un fournisseur de solutions d'embouteillage de boissons propose une solution originale : une infrastructure à large diamètre pour l'ensemble des canalisations, vannes et passages de produits. Les coudes brusques et les variations soudaines de diamètre sont ainsi évités. Cette approche garantit un écoulement fluide et réduit les risques d'obstruction.

La sauce étant un liquide visqueux, il est nécessaire d'utiliser une pompe pour le remplissage. Pour les sauces contenant des particules solides, il faut une pompe adaptée aux caractéristiques et à la taille de ces particules. On utilise généralement des pompes à lobes ou à vis pour ce type de sauce.

Des systèmes de nettoyage en place (NEP) sont également fournis pour faciliter l'élimination des résidus de produits et maintenir un niveau d'hygiène conforme aux normes de sécurité alimentaire.

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7. Amélioration de la précision grâce à la commande par servomoteur

De nombreux fabricants proposent des systèmes de commande par servomoteur qui permettent à l'opérateur d'ajuster précisément la vitesse et le débit en fonction des paramètres et du comportement du produit liquide. Ce type de commande facilite grandement la prévention des débordements, des déversements et du gaspillage de produit.

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8. Entretien et longévité :

Lors de la manipulation de liquides visqueux, notamment contenant des particules solides, il est crucial de comprendre que la maintenance des équipements de remplissage est complexe. En effet, certaines sauces sont abrasives et nécessitent un entretien plus fréquent des pompes, vannes, joints, roulements et autres pièces mobiles. Un contrôle régulier des équipements de remplissage est indispensable pour un diagnostic précoce des pannes. Cette approche permet de réduire les temps d'arrêt et d'améliorer la productivité.

Des systèmes de nettoyage en place (NEP) sont également fournis pour faciliter l'élimination des résidus de produits et maintenir un niveau d'hygiène conforme aux normes de sécurité alimentaire.

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Conclusion :  

Dans cet article, nous avons abordé toutes les informations nécessaires concernant les difficultés de manipulation des liquides visqueux tels que les sauces, les crèmes, les pâtes, les sirops, etc. Il est désormais évident que les machines de remplissage classiques ne sont pas adaptées à ces liquides. Nous avons étudié comment résoudre les problèmes liés à l'air emprisonné, aux variations de température, aux particules, aux gouttes et aux contraintes mécaniques. De nos jours, la plupart des fournisseurs de machines de remplissage de boissons, comme SKY MACHINES (www.sky-machine.com), conçoivent leurs équipements pour une durabilité, une accessibilité, un nettoyage et une maintenance efficaces.

En tant que propriétaire d'une entreprise du secteur des boissons, vous avez cerné les défis de votre ligne de production et sélectionné la machine idéale, parfaitement adaptée à vos besoins. Vous bénéficierez ainsi d'une exploitation fiable et performante, gage d'une croissance durable et d'un retour sur investissement à long terme.