Vérification de l'intégrité proche de la production : Pompe à membrane de processus aseptique pour essais sur le terrain pour l'homogénéisation d'émulsions exigeantes avec jusqu'à 150 l/h à 400 bar

Avec le système de test du homogénéisateur LEWA, la fonction aseptique d’un homogénéisateur basé sur une pompe à membrane de processus hermétique et hygiénique peut être testée et ajustée de manière flexible en fonction des exigences de différentes émulsions grâce à une vanne d’homogénéisation également hygiénique. (Source : LEWA)

Débit et pression nécessaires pour homogénéiser le fluide de procédé à l'aide d'une vanne d'homogénéisation à deux étages, contrôlable dynamiquement, sont assurés par une pompe à membrane de processus triplex LEWA. (Source : LEWA)

Toutes les composants du système sont sélectionnés conformément aux exigences d'hygiène et montés sur un cadre de base commun, ce qui rend le système particulièrement adapté aux processus pilotes ou en petits lots grâce à sa conception compacte et peu encombrante. (Source : LEWA)

Le système peut être exploité à la fois en boucle et en continu dans le processus client. L'alimentation en fluide se fait soit via le récipient chauffant intégré, soit via une connexion média séparée. (Source : LEWA)

Le système peut être exploité à la fois en boucle et en continu dans le processus client. L'alimentation en fluide se fait soit par le récipient chauffé intégré, soit par une connexion média séparée. (Source : LEWA)

Le lait infantile pour les nouveau-nés contient un mélange spécial de nutriments et tente de remplacer partiellement l'apport naturel par le lait maternel. Le processus de fabrication industriel est très complexe en raison des exigences strictes en matière de stérilité, souvent effectué de manière aseptique, et inclut l'homogénéisation ainsi que la pompe de tour de pulvérisation. (Source : Adobe Stock)

Émulsions, également des mélanges finement dispersés de liquides généralement non miscibles, se retrouvent notamment dans le secteur alimentaire sous forme de lait homogénéisé sur les tables des consommateurs. Elle se compose essentiellement d'eau, de matières grasses et de protéines. Comme les gouttelettes de graisse contenues dans le lait cru sont naturellement peu homogènes, il est important, pour des raisons de procédé, de réduire leur taille à l'avance et d'obtenir une distribution uniforme. Ce n'est que ainsi que le produit final peut satisfaire aux exigences de qualité des fabricants et aux attentes des consommateurs. Cependant, en plus du lait connu, il existe dans d'autres domaines tels que l'alimentation pour bébés, la pharmacie, la cosmétique ou la chimie fine, des émulsions exigeantes en tant que produits finis ou intermédiaires, qui requièrent notamment une pureté maximale. LEWA a donc développé le système d'essai LEWA homogenizer. Avec lui, il est possible de tester la méthode de travail aseptique d’un homogénéisateur basé sur une pompe à membrane de processus étanche conforme aux normes d’hygiène, et grâce à une vanne d’homogénéisation également conforme aux normes d’hygiène, de l’adapter de manière flexible aux exigences de différentes émulsions. Le système compact peut être intégré aussi bien en boucle (« autonome ») qu’en ligne de procédé, permettant ainsi une opération continue aseptique cohérente. L’alimentation en fluide se fait soit via un réservoir chauffé intégré, soit via une connexion séparée pour les médias. Les visiteurs de l’Anuga FoodTec pourront constater par eux-mêmes la compacité d’un système pilote flexible et discuter des applications possibles sur le stand D085 dans le Hall 4.1.

Ni trop crémeux, ni trop liquide : tout le monde connaît le défi que représentent les émulsions. Que ce soit pour préparer une vinaigrette ou pour réaliser une sauce béarnaise stable dans sa propre cuisine : les exigences de l’industrie vont bien au-delà de cette préparation culinaire. « Outre la connaissance de la technique de dispersion, les exigences en matière d’hygiène ainsi que la robustesse en production continue prennent de plus en plus d’importance dans l’industrie. Et c’est ici que les avantages des homogénéisateurs ou pompes à tour de spray hermétiques entrent en jeu, pour maintenir, par exemple après un traitement thermique, une qualité de produit stable et pure », explique le Dr.-Ing. Hans-Joachim Johl, responsable produit principal pour les sciences de la vie / processus propres chez LEWA GmbH. En termes simples, la pompe à membrane à piston est le cœur du système, permettant de faire circuler les fluides sous haute pression à travers une ouverture étroite. En raison de la forte cisaillement et des collisions qui en résultent, les gouttelettes sont broyées et réparties uniformément. Les installations utilisées à cet effet comprennent, en plus d’une pompe haute pression comme générateur de pression, un dispositif hydraulique, appelé vanne d’homogénéisation. Celle-ci est souvent à deux étages pour éviter une ré-agglomération, par exemple, des gouttelettes de graisse.

Pour répondre aux exigences élevées d’un processus de dispersion efficace, tant du point de vue hygiénique que technique, les experts en pompes de Leonberg ont développé un nouveau système d’essai et de location. Celui-ci repose sur la technologie éprouvée de la pompe triplex et, grâce à sa conception compacte et à sa commande flexible, peut être facilement intégré dans des environnements pilotes ou même de production. Il permet notamment de tester des produits aux exigences exceptionnelles, tels que des fluides contenant de fortes particules abrasives non dissoutes (par exemple, carbonate de calcium, tricalcium phosphate). Même de petites quantités de fluides coûteux peuvent être testées en mode « autonome » sans problème.

Résultat optimal grâce à la synergie entre pompe et vanne

Le cœur du système est la pompe à membrane à haute pression LEWA triplex, éprouvée. Elle garantit que le fluide de procédé circule avec le débit et la pression requis à travers la vanne d’homogénéisation à deux étages intégrée. Celle-ci est régulée dynamiquement et conçue pour une pression maximale de 400 bar et un débit allant jusqu’à 150 l/h dans le système d’essai. La pompe à membrane à piston LEWA triplex offre également un avantage décisif pour l’homogénéisation : en raison de sa conception, elle ne nécessite pas de systèmes d’étanchéité dynamiques. La membrane en PTFE – équipée en plus de détecteurs de fuite – garantit un espace de travail hermétique, empêchant toute émission ou fuite de substrat ou de média de nettoyage, ainsi que toute contamination du fluide. En complément de cette méthode de travail permettant une conduite de procédé aseptique, tous les composants liés aux médias sont conçus conformément aux normes d’hygiène en vigueur, telles que les directives EHEDG « Conception hygiénique des pompes, homogénéisateurs et dispositifs d’amortissement », et sont facilement nettoyables en ligne (CIP, SIP) – mais aussi accessibles pour inspection et maintenance.

« Le véritable processus d’homogénéisation bénéficie d’une synergie étroite entre les unités de transport conçues sur mesure et les composants du système », explique le Dr Johl. Tout d’abord, – ce qui est particulièrement important pour des viscosités plus élevées – une pompe à vis hélicoïdale hygiénique génère une alimentation ou une prépression prédéfinie sur le côté aspiration de la pompe haute pression. Ensuite, la pompe à membrane à haute pression, régulée par la vitesse, transporte le fluide avec le débit requis à une pression P2 prédéfinie pour la deuxième étape. La vanne reste alors pneumatiquement fermée selon la pression choisie. Dès que la pression et le débit sont atteints, la vanne d’homogénéisation de la première étape se ferme de manière à ce que la valeur cible soit également appliquée à cette étape. La vanne de la deuxième étape n’est alors plus régulée. » La relation entre les pressions est généralement P2 < 1/5 x P1, mais peut être librement choisie. La pression d’homogénéisation de la première étape, qui devient maintenant prédominante, est maintenue par une régulation pneumatique de la chambre de dispersion. De cette manière, l’homogénéisation reste presque exempte de fluctuations de pression. Le choix du type et de la conception des vannes d’homogénéisation peut être spécifié par le client lors d’une éventuelle mise à l’échelle pour des installations de production. Grâce à des réserves de pression suffisantes, une installation ultérieure peut également alimenter directement une étape de séchage par pulvérisation en aval, ce qui augmente encore l’efficacité et la flexibilité du procédé.

Conception compacte et commande flexible pour une utilisation polyvalente

Toutes les composants sont conçus de manière hygiénique et montés sur un châssis commun avec une « enceinte de lavage » pour le moteur de la pompe, permettant une installation peu encombrante dans l’environnement de production. Selon qu’elle fonctionne en boucle ou en continu, l’alimentation en fluide se fait soit via le réservoir double paroi chauffé intégré de 60 l, soit via une connexion séparée pour les médias. En complément, la commande LEWA smart control, intégrée dans un coffret électrique fixé sur le support de dosage, est également conçue selon le « Hygienic-design ». Différents modes et séquences de fonctionnement préconfigurés (nettoyage, homogénéisation, etc.) sont préinstallés pour une utilisation simple et flexible. « La sécurité de l’installation est complétée par plusieurs dispositifs de protection : une soupape de sécurité automatique pour la nettoyage, assurant la protection du système contre la surpression côté basse pression, une vanne de limitation de pression intégrée à la pompe côté haute pression, ainsi que divers capteurs de pression et de température pour la surveillance du procédé, et des éléments d’alerte visuels et sonores », ajoute le Dr Johl.

Du 19 au 22 mars 2024, les visiteurs de l’Anuga FoodTec à Cologne auront l’occasion de découvrir la système d’essai LEWA homogenizer en action. Le Dr Hans-Joachim Johl et d’autres experts de LEWA se réjouissent de répondre à vos questions et d’échanger lors du stand D085 dans le Hall 4.1.