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De la pesée statique à la pesée dynamique

11 mai 2021 Jos Abbing

Utiliser un débitmètre au lieu d’une balance pour un dosage de grande précision

Lorsque nous parlons de dosage d’ingrédients, comme les arômes et les parfums, le premier instrument de mesure qui nous vient à l’esprit est bien souvent la balance, quel que soit le secteur dans lequel vous travaillez. Et pourquoi ne pas utiliser un débitmètre à la place ?

Je peux imaginer votre réaction… un débitmètre ? Oui, un débitmètre massique est une méthode de pesée dynamique qui peut offrir de nombreux avantages comparés à une balance conventionnelle, notamment lorsqu’il s’agit de procédés incluant du dosage d’ingrédients.


 

Dosage de vaccin en flacon avec un débitmètre pour liquide

La pesée en ligne permet de doser des additifs de manière très rapide et vous offre la possibilité d’un procédé semi-continu. Je suis curieux de savoir si vous serez convaincu d'utiliser un débitmètre au lieu d’une balance après la lecture de cet article.
 

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Caractéristiques d'une balance

  • Mesure statique
  • Dosage pas-à-pas
  • Procédé par batch

Caractéristiques d'un débitmètre massique

  • Mesure en ligne 
  • Dosage parallèle / dosage groupé
  • Procédé semi-continu

Balance vs débitmètre massique

Commençons par la balance : une balance offre une mesure statique. Il lui faudra quelques secondes de repos pour se stabiliser pour une bonne précision et reproductibilité. Lorsqu’un liquide éclabousse, du temps supplémentaire peut être nécessaire pour qu’il coule et se dépose.

Dans le procédé de dosage, les ingrédients sont dosés pas-à-pas de manière séquentielle. Il n’est pas possible d’ajouter plusieurs additifs en même temps en utilisant une seule balance.

Utilisation de plusieurs débitmètres massiques pour le dosage d'ingrédients
Utilisation de plusieurs débitmètres massiques pour le dosage d'ingrédients

Vous le pouvez, lorsque vous utilisez un débitmètre comme méthode de pesée en ligne. Si vous combinez un débitmètre massique à une pompe ou à une vanne, vous pouvez doser plusieurs ingrédients simultanément. Ainsi, vous créez un procédé de dosage semi-continu au lieu d’un procédé par batch. En outre, en utilisant cette combinaison débitmètre / pompe, vous avez le contrôle direct du procédé, car le débitmètre peut ajuster directement la vitesse de la pompe.
 

Bien sûr, le procédé par batch est un peu plus facile à concevoir. Cependant, vous devez commander, produire et vérifier chaque lot avec des risques de manque d’homogénéité lot-par-lot. On constate des pertes de production, de disponibilité et d’espace de stockage nécessaire pour les additifs (pré-mélangés). Les changements de produits peuvent conduire à des coûts de modification et de réglage considérables de l’installation.

Les procédés semi-continus réduisent intrinsèquement les déchets ou les excès de stocks, et permettent de produire plus en moins de temps. Les erreurs de mise en œuvre et les ajustements sont simplifiés car cela est fait en direct durant le cycle de dosage lui-même, évitant la discontinuité du process.
 

Pulvérisation d'huile dans des moules pour l'industrie agroalimentaire
Pulvérisation d'huile dans des moules pour l'industrie agroalimentaire

Procédé de dosage avec une balance

Pour permettre un temps de remplissage rapide, les additifs hautement concentrés sont souvent pré-mélangés dans un réservoir à lot avant d’être dosés dans le procédé de production. Entre les différents lots, les réservoirs de pré-mélange et les parties du système d’embouteillage doivent être vidés et nettoyés pour empêcher une contamination croisée et garantir les normes d’hygiène.

Il est également important d’empêcher tout contact (mécanique et physique) avec la balance pendant la procédure de pesée afin de ne pas perturber la précision de la balance.



 

Procédé de dosage séquentiel
Procédé de dosage séquentiel

Si vous mélangez une douzaine d’ingrédients ou si vous avez un temps de traitement long dans la distribution, les ingrédients vont s’évaporer dans une certaine mesure. La vitesse d’évaporation dépend de la taille de l’ouverture de la cuve, de la température et du type de liquide porteur.

L’utilisation d’additifs volatiles, dangereux ou nauséabonds provoque des nuisances olfactives environnementales potentielles et parfois des risques pour la santé, la sécurité et l’environnement (HSE). En termes de sécurité, des ventilations et des évacuations supplémentaires sont souvent nécessaires pour libérer ces "sources indésirables".

Comparons cela avec la méthode de pesée en ligne à l’aide des débitmètres :
 

Avantages de la pesée en ligne avec des débitmètres massiques

1. Dosage plus rapide 

Le dosage massique en ligne n’a pas besoin de pré-mélange. Il offre un vrai « remplissage à la demande » à l’étape finale de la fabrication ou même directement dans le contenant ou la bouteille en bout de ligne. De petites doses d’additifs en milligrammes ou grammes peuvent être facilement ajoutées en moins d’une seconde. Les changements sont faciles à mettre en œuvre, même pendant les cycles de production.

Les débitmètres (massiques) modernes avec régulateurs (PID) intégrés de dosage rapide sont très précis. Ils peuvent être utilisés comme balance en ligne de quelques kilogrammes jusqu’aux milligrammes en pilotant directement une vanne ou une pompe. Ils permettent un dosage simple et en douceur d’ingrédients uniques ou multiples simultanément, rapidement et avec une grande reproductibilité.

Pour en savoir plus sur le dosage par batch ultra rapide, lisez notre article "Dosage par batch ultra rapide pour les lignes de remplissage".  
 

Article sur le dosage par batch
Remplissage rapide de bouteilles

2. Disponibilité du système

La disponibilité globale du système est augmentée parce que le nettoyage conventionnel lié aux lots n’est pas nécessaire avec la même intensité qu’avant. Les écarts de lot-à-lot sont évités du fait de la nature de procédé en ligne. La qualité du dosage est excellente car des corrections infimes sont apportées pendant le processus de dosage lui-même, c’est-à-dire pour s’adapter aux changements de pression, de viscosité et de température.

Exemple of dosage liquide avec un firmware embarqué dans le régulateur de débit massique
Exemple of dosage liquide avec un firmware embarqué dans le régulateur de débit massique

3. Dosage (groupé) semi-continu d’ingrédients

Une caractéristique unique du dosage massique en ligne est la possibilité de doser des ingrédients multiples dans une étape de dosage groupé, en parallèle, ce qui résulte en un réglage du process en semi-continu.

Le système de dosage embarqué utilise un firmware de dosage intelligent pour permettre la précision et la vitesse les plus élevées avec des algorithmes de correction automatique sans nécessiter directement un programme d’automate programmable complexe.

4. Réduction des risques

Étant donné que la procédure de dosage peut être réalisée très rapidement, on peut obtenir une forte baisse de libération de produits par évaporation. Cela peut entraîner une réduction considérable des coûts, voire une réduction des mesures de sécurité décrites auparavant.

Bien sûr, comme avec toute technologie, le dosage en ligne par débitmètre massique dépend quelque peu des paramètres spécifiques du système. Vos paramètres de process détermineront quels avantages parmi ceux mentionnés s’appliquent à votre cas.
 

Bronkhorst peut vous aider

Vous êtes maintenant curieux de connaître les avantages qui s’appliquent à votre procédé ? La plupart des projets que nous exécutons commencent par des conseils sur la configuration du système, une démonstration de base et une validation de principe. Contactez-nous pour en apprendre plus sur les avantages.

Vidéo : principe de la technologie bypass - dosage par batch ultra-rapide avec des régulateurs de débit massique

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