Les impacts du NIR en cours de fabrication sur la production industrielle et alimentaire (Processing Magazine)

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Qu'il s'agisse de poudres en vrac ou de produits de boulangerie, le contrôle de l'humidité figure parmi les efforts d'assurance qualité les plus importants des usines de fabrication industrielle. Les variations d'humidité et de température influent directement sur la qualité du produit, entraînent des coûts opérationnels et énergétiques supplémentaires et entraînent un gaspillage de produits en l'absence de mesures de contrôle des paramètres.

Cependant, étant donné que la plupart des usines industrielles et de transformation des aliments ont des environnements de fonctionnement hostiles, aucun analyseur d'humidité ne suffira. Le contrôle de l'humidité est nécessaire dans les moments particulièrement difficiles, par exemple à la sortie d'un séchoir ou d'un four, sur un convoyeur ouvert contenant des particules en suspension dans l'air, ou en regardant dans un bac, une goulotte, une tarière, etc.

Alors que les initiatives écologiques prennent de l'ampleur et que la croissance des salaires incite les directeurs d'usine à contrôler les coûts, les humidimètres en ligne sont devenus des instruments de retour sur investissement pour aider les entreprises à garantir la qualité et à prendre de meilleures décisions opérationnelles grâce à des données en temps réel. Pour de nombreux procédés industriels et de production alimentaire, les humidimètres en ligne dans le proche infrarouge (NIR) ont gagné en popularité pour aider les entreprises à atteindre ces objectifs.

Analyseurs d'humidité en ligne : qu'est-ce qui est disponible aujourd'hui ?

Bien que plusieurs types d'analyseurs d'humidité rapides en ligne soient utilisés dans les procédés industriels aujourd'hui, deux des plus courants sont les suivants : NIR et radiofréquence (RF). Les technologies à micro-ondes et à capacité constituent d'autres types d'analyseurs d'humidité, mais elles ne sont pas bien adaptées à la production de poudre en vrac ou d'aliments. De plus, les technologies infrarouges (IR) sont couramment utilisées dans la fabrication, mais ces instruments infrarouges ne mesurent que la température, pas l'humidité.

Chaque type de détection a ses points forts et est choisi en fonction des exigences spécifiques du procédé et de la profondeur de mesure requise.

Analyse de l'humidité NIR en ligne

Le NIR est une mesure de surface : la teneur en humidité est mesurée en dirigeant la lumière NIR et en analysant la réflectance de la lumière provenant de l'échantillon. Il s'agit d'une méthode d'analyse de l'humidité secondaire, ce qui signifie que chaque instrument doit être étalonné pour chaque type de matériau qu'il mesure. La jauge NIR doit également être installée à une distance fixe d'un produit (~200 à 450 mm (8 à 18 pouces)).

Le NIR offre également la possibilité de mesurer d'autres paramètres de qualité tels que la température et les résines/huiles, le tout à partir d'un seul instrument qui occupe peu d'espace sur un atelier de production. Ces avantages font du NIR un outil idéal pour analyser l'humidité de produits homogènes dont la répartition de l'humidité est uniforme, des produits chimiques en poudre aux snacks.

Analyse d'humidité RF en ligne

La RF est une mesure pénétrante qui transmet un signal à travers un produit pour recueillir sa teneur en humidité en fonction des propriétés diélectriques de l'eau. Les analyseurs RF sont parfaitement adaptés aux produits hétérogènes qui ont une masse de produit spécifique, une forme et une densité uniformes.

Les analyseurs d'humidité RF fournissent le profil d'humidité complet des produits dont la profondeur de pénétration est généralement inférieure à 10 mm (4 pouces). Il est souvent utilisé dans la fabrication de panneaux (panneaux de particules, gypse, isolants, etc.) et dans la fabrication de granulés de bois et de produits bioénergétiques. Cependant, il existe de meilleurs choix que la RF pour les aliments ou les produits non homogènes.

Le NIR est la méthode d'analyse de l'humidité sans contact la plus pratique et la plus flexible pour de nombreux procédés industriels et principalement pour tous les processus de production alimentaire. De plus, ces systèmes sont robustes, ne nécessitent qu'un faible encombrement et sont disponibles avec des accessoires permettant de mesurer l'humidité pratiquement partout où cela est nécessaire au cours du processus, de sorte que la plupart des propriétaires d'usines n'ont pas besoin de chercher ailleurs.

Exemples d'analyse de l'humidité en ligne dans le traitement en vrac

Contrôle de la qualité de la poudre céramique

L'argile, le talc et les autres constituants minéraux sont extraits, raffinés, mélangés et séchés jusqu'à un niveau d'humidité défini avant d'être formés dans une presse à poussière ou à piston à très haute pression. Le contrôle de l'humidité de l'argile et de la poudre est essentiel pour produire des carreaux de sol et de mur de qualité aux dimensions constantes et pour la sécurité des opérations de fabrication.

L'humidité des carreaux formés varie jusqu'à 6 % et doit être séchée au four ou à l'air à 1 % près avant la cuisson au four. Même un pourcentage infime supérieur à 1 % peut entraîner des résultats explosifs.

Les humidimètres NIR en ligne permettent de mesurer l'humidité d'un convoyeur transportant de la poudre d'argile vers les étapes ultérieures de la production. La plupart des entreprises ont réussi à positionner la jauge immédiatement après un changement de convoyeur, ce qui a permis une analyse précise de l'humidité des produits fraîchement retournés.

Cette mesure en ligne peut non seulement améliorer la qualité des produits, mais elle garantit également un environnement de fabrication sûr.

Réduction des coûts énergétiques lors du séchage du sable

La teneur en humidité du sable est un paramètre de qualité critique utilisé pour développer des matériaux de construction (enduit, mortier, béton et autres). La plupart des entreprises de production stockent leur sable à l'extérieur, exposé aux intempéries, ce qui signifie que la teneur en humidité de la matière première peut varier considérablement. Ensuite, lorsqu'il sera temps d'utiliser le sable pour la production, ils feront passer le produit dans des séchoirs à haute puissance.

Les entreprises qui ne connaissent pas la teneur en humidité du sable avant ou après son entrée dans le four peuvent, sans le savoir et inutilement, augmenter leurs coûts énergétiques. Par conséquent, le NIR en cours de fabrication peut contribuer à augmenter le retour sur investissement pour les entreprises de production de sable et autres fabricants de matériaux en vrac qui suivent des processus de séchage de pré-production similaires.

Tout d'abord, l'installation d'un humidimètre NIR en ligne sur un convoyeur de sable entrant aide l'opérateur à évaluer la teneur en humidité avant le processus de séchage. Si le site de traitement a connu une longue période de temps sec ou si le sable est transporté depuis un nouveau bunker, le sable entrant pourrait avoir une teneur en humidité inférieure. Ainsi, l'opérateur peut régler la température de son four pour réduire la consommation d'énergie. Les données en temps réel provenant d'un analyseur NIR en ligne simplifient cette décision.

Ensuite, pour boucler la boucle en matière de qualité, certains fabricants de sable installent un analyseur NIR en ligne à la sortie du séchoir pour garantir une humidité adéquate ou redirigent éventuellement le sable dans le séchoir s'il y a trop d'humidité. L'entreprise peut bénéficier de la garantie de produits de qualité supérieure à ses clients, et les économies d'énergie réalisées grâce à ces technologies à elles seules permettent de financer rapidement ses systèmes.

Exemples d'analyse de l'humidité en ligne dans la production alimentaire

Contrôle de l'humidité et de la teneur en matières grasses des grignotines produites par lots

Les croustilles cuites à la marmite sont les préférées des consommateurs de grignotines et sont principalement connues pour leur texture très croustillante par rapport aux croustilles frites standard. Par conséquent, le contrôle de la teneur en humidité et en matières grasses est important pour la qualité du produit, non seulement pour sa texture et son goût, mais un excès d'humidité et de graisse peut entraîner la formation de moisissures dans l'emballage du produit.

Dans ce processus de production, les croustilles sont frites dans des bouilloires individuelles et passées par un convoyeur. Le produit quitte la bouilloire à des rythmes intermittents, s'accumulant jusqu'à atteindre un pic et diminuant progressivement au fur et à mesure que la bouilloire se vide. Cela signifie qu'il y aurait une profondeur de lit de produit non uniforme à certains moments.

Pour résoudre ce problème, l'ingénieur d'applications a travaillé avec l'utilisateur pour déterminer la hauteur idéale approximative (250 mm (~10 pouces au-dessus du produit)) et l'emplacement sur le convoyeur afin de positionner l'analyseur pour une mesure représentative (Figure 2). Ce n'est qu'après des tests minutieux que cette hauteur idéale de l'analyseur a été atteinte.

L'équipement du capteur d'un accessoire de refroidissement par air a également permis un fonctionnement sans souci dans un environnement chaud et humide. Désormais, le producteur de croustilles peut obtenir des mesures précises sur la teneur en humidité et en matières grasses de ses croustilles, même sans flux de produit continu.

Analyse de l'humidité et de la matière grasse avant et après la cuisson

Les grands producteurs de craquelins façonnent souvent leurs produits en longues feuilles de pâte avant la cuisson. Ils utilisent déjà la technologie NIR en ligne pour l'analyse occasionnelle des échantillons afin de déterminer leur teneur en humidité et en matières grasses. Cependant, étant donné le volume de produits qu'ils produisent à un rythme constant, une méthode en cours de fabrication pour contrôler ces paramètres est devenue nécessaire pour gérer les coûts et améliorer la cohérence du produit final.

Leur priorité initiale était d'évaluer la teneur en humidité et en matière grasse de la pâte à craquelins mélangée à la sortie du laminoir. Pour cette installation, une jauge d'humidité NIR en ligne statique en ligne positionnée à la sortie du laminoir a permis de fournir les mesures représentatives dont ils avaient besoin pour déterminer la qualité de la pâte avant la cuisson (Figure 3).

Lorsque les produits quittent le four, l'analyseur fixé au châssis scanne en permanence toute la largeur de la sortie du four pour vérifier la teneur en humidité du produit. À partir de l'écran, l'opérateur pouvait déterminer si une section particulière du four était trop chaude ou trop froide et apporter les corrections nécessaires.

Le NIR en ligne permet d'analyser l'humidité partout où cela est important

La flexibilité, la compacité et la simplicité de leur conception font des technologies NIR en ligne une excellente méthode permettant aux produits industriels et aux entreprises de transformation des aliments d'analyser l'humidité aux étapes critiques de leur processus. En gardant les exigences essentielles pour une installation réussie au premier plan du processus, et en collaborant avec un fournisseur de technologie réputé, de nouvelles utilisations et de nouvelles applications de la technologie émergent constamment.