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Rachel est directrice de production dans une entreprise laitière américaine de taille moyenne. Elle aime son travail, mais un problème récurrent la frustre, et l'occurence la plus récente a été très coûteuse pour la laiterie.
Des tests en laboratoire sur un lot de yaourts ont montré que le pH était bien au-delà de la plage et que le yaourt ne pouvait pas être utilisé. La moitié du lot était déjà emballée et a dû être broyée.
Ce qui a aggravé la situation, c’est que le lot était destiné à une marque de yaourt récemment lancée. La nouvelle marque a connu un grand succès, et la perte du lot signifiait des étagères vides dans certains magasins de ses clients.
En plus de cela, en raison de la popularité de la nouvelle ligne, Rachel et son équipe ont été chargés d’augmenter la production avec le même équipement qu’ils utilisent depuis des années. De plus, la direction exige qu’elle gagne le défi de la production durable en réduisant la consommation d’énergie. C’était un problème délicat à résoudre.
Elle avait également de la difficulté à trouver des personnes qualifiées et expérimentées dans des tâches telles que l’échantillonnage et la mesure sur lesquelles elle pouvait compter pour l’aider à prendre les bonnes décisions de production.
Après quelques recherches, Rachel a trouvé quelque chose qui ne résoudrait peut-être pas tous ses problèmes, mais qui en résoudrait beaucoup et qui arrêterait certainement les lots de yaourts non conformes !
Mais avant d’en arriver là...
L’échantillonnage : un instantané...
L’échantillonnage est lié au contrôle de la qualité – il n’a rien à voir avec le contrôle des processus et encore moins avec l’automatisation des processus. Cela n’économise pas de temps ou d’efforts, donc cela n’aide pas à rendre les usines F&B plus productives ou plus efficaces.
Le pH joue un rôle essentiel dans la production d’aliments et de boissons, car le niveau de pH affecte la vitesse et l’exhaustivité des réactions au cours de nombreux processus de production. La surveillance du pH est donc essentielle pour la qualité du produit et le contrôle du processus.
En règle générale, un échantillon est prélevé toutes les 20 minutes ou jusqu’à une fois par heure pendant la production. Cela fournit des informations précieuses sur la qualité du produit et du processus - mais seulement jusqu’au moment où l’échantillon est prélevé. Ainsi, l’échantillon n’est qu’un instantané de ce qui s’est déjà passé dans le processus.
Les responsables de production ne peuvent essayer d’influencer le processus ultérieur qu’en fonction des informations de cet instantané.
... et très sujet aux erreurs
De plus, les résultats peuvent être sujets à des erreurs importantes : l’échantillon peut changer entre l’extraction et l’analyse.
Tout retard dans l’exécution du test, même un simple appel téléphonique pris par l’employé du laboratoire chargé de la mesure, peut entraîner un faux résultat ; ou un échantillon est attribué au mauvais réservoir en raison d’un manque d’attention ; ou... ou... ou. Les sources d’erreur sont nombreuses.
Verre et capteurs ISFET : ni l’un ni l’autre ne sont satisfaisants
Connaître le pH à n’importe quel moment du processus permet d’accélérer, de ralentir, d’équilibrer ou même d’arrêter le processus lorsqu’une valeur souhaitée est atteinte. Des sondes de pH en ligne peuvent être utilisées pour mesurer le pH tout au long du processus, depuis la livraison du lait jusqu’au moment où le produit final est emballé.
Jusqu’à présent, cependant, aucune sonde de pH en ligne n’a été en mesure de répondre pleinement aux attentes de l’industrie agroalimentaire :
Les sondes de pH traditionnelles en ligne utilisent une membrane en verre. Le problème est évident : le verre peut se briser lors de la manipulation, du nettoyage en place (CIP), ou même simplement en étant dans le processus, par exemple, lorsque des composants solides du fluide, tels que des morceaux de glace lors de la production de crème glacée, endommagent ou ne brisent pas complètement le verre.
Transistor à effet de champ sensible aux ions (ISFET) était la technologie suivante sur le marché. Les capteurs ISFET ne sont pas en verre, mais sont dotés d’une puce avec une surface sensible au pH. À première vue, cela les rend plus adaptés à la production alimentaire que les capteurs en verre traditionnels, mais les puces ne sont pas très robustes et les capteurs nécessitent des étalonnages fréquents. Il en résulte des intervalles de maintenance courts et de nombreuses interruptions de production. De plus, les capteurs ISFET ne tolèrent pas le NEP.
Pas étonnant que la mesure du pH en ligne n’ait pas pris pied dans l’industrie agroalimentaire.
Jusqu’à maintenant.
L’InPro X1 - Une nouvelle ère dans la mesure du pH
Nous pensons que la mesure du pH en ligne est l’avenir de l’industrie agroalimentaire. Il permet à nos clients de contrôler et d’automatiser entièrement leurs processus, d’être plus productifs, d’utiliser leurs équipements de manière plus efficace et durable, et de suivre chaque seconde du processus. C’est pourquoi nous avons entrepris de développer une sonde de pH en ligne qui est aussi précise qu’une sonde en verre, mais très robuste, explique Balz Aebli, chef de produit chez METTLER TOLEDO.
Il a fallu plusieurs années pour le développer, mais il s’agit aujourd’hui de la première sonde de pH en ligne robuste, résistante au NEP et résistante au NEP - l’InPro X1™ HLS. Sa précision est au moins aussi bonne que celle des meilleurs capteurs en ligne et en laboratoire, et il élimine le besoin de mesurer le pH avec des échantillons instantanés.
Cela change vraiment la donne, dit M. Balz. Depuis des décennies, l’industrie laitière demande une sonde de pH en ligne sûre qui tolère le NEP. Maintenant, ils en ont un.
Sonde de pH incassable pour une sécurité de production maximale
Depuis des décennies, l’industrie agroalimentaire est à la recherche d’une sonde de pH en ligne sans danger pour les aliments, capable de résister aux processus de nettoyage. Comme détaillé dans ce livre blanc, c’est exactement ce que fournit l’InPro X1 .
Comprendre le processus de fermentation
Le graphique illustre le processus de fermentation dans la production de yaourt, montrant l’interaction entre le pH, la température et l’acidité au fil du temps.
La courbe bleu foncé représente la valeur du pH, qui diminue à mesure que les cultures métabolisent le sucre et produisent des acides, indiquant une augmentation de l’acidité essentielle à la qualité du yaourt.
La courbe bleu clair suit la température du yaourt, ce qui est crucial pour contrôler la vitesse de fermentation et obtenir le produit final souhaité.
Les marques vertes indiquent les valeurs d’acidité mesurées par l’échantillon, servant de points de contrôle pour s’assurer que le processus de fermentation répond aux spécifications.
Au fur et à mesure que le processus progresse, la sonde de pH en ligne signale tout ce qu’elle voit.
Exploitez pleinement les avantages de la mesure en ligne
En mesurant conformément à la nouvelle InPro X1, les responsables de production comme Rachel n’ont plus à se fier à des échantillons prélevés uniquement toutes les 20 minutes. À n’importe quel moment du processus de production, ils disposent désormais d’informations fiables et en temps réel sur la valeur actuelle du pH.
La surveillance continue rend l’ensemble du processus transparent, et l’opérateur peut intervenir activement et s’adapter si la progression est trop lente ou trop rapide. Il est encore plus possible de définir des seuils : une réaction peut être déclenchée automatiquement dans le système lorsque ces seuils sont atteints, dépassés ou descendus en dessous. Ainsi, l’ensemble du processus peut être automatisé.
Efficacité et qualité du produit accrues
Holger Schmidt, responsable de l’industrie agroalimentaire, explique : Le responsable de la production peut définir des paramètres et des valeurs limites au sein du système de contrôle. Par exemple, dans la production de yaourt, une fois la cuve pleine, la culture est dosée, et au fur et à mesure que la fermentation progresse, le pH baisse. L’InPro X1 fournit en permanence une lecture du pH et lorsque le pH atteint le niveau souhaité, la cuve peut être refroidie, arrêtant ainsi la fermentation.
En plus d’améliorer la qualité et la sécurité des produits, un processus de production parfaitement régulé est plus rapide et plus efficace, car les temps de passage et la température sont contrôlés avec précision. Cela garantit une utilisation optimale de l’équipement tout en réduisant la consommation d’énergie et l’utilisation des ressources.
Meilleure sécurité des processus
Les erreurs dans le processus, telles que la contamination par des bactéries ou des produits de nettoyage, peuvent également être détectées immédiatement.
Grâce à la mesure en ligne, il est également possible de déterminer si du lait potentiellement acide a été distribué, car tout le lait est testé, et pas seulement des échantillons individuels.
Il en est de même si le lait a été stocké dans des réservoirs de stockage intermédiaires. Un point de contrôle critique (CCP) avant l’emballage garantit qu’aucun détergent de nettoyage n’est accidentellement inclus dans le produit fini.
Traçabilité
La traçabilité de la qualité du lait entrant est un énorme gain pour la qualité des processus, explique M. Holger. C’est ce que nous constatons dans une laiterie allemande où l’InPro X1 mesure tout le lait entrant, et pas seulement les échantillons de chaque section du réservoir. S’il y a un retard dans le téléchargement du lait, vous pouvez obtenir une séparation dans les sections du réservoir et, par conséquent, un échantillon peut ne pas être représentatif. La mesure continue avec l’InPro X1 détecte tout.
Grâce au suivi de la production en ligne, chaque étape du processus, de la livraison des matières premières à l’emballage, est entièrement traçable. Ceci est particulièrement important pour les entreprises engagées dans l’Initiative mondiale pour la sécurité alimentaire. Dans le cas de la laiterie allemande mentionnée, l’intégration des informations et leur stockage avec le lot permettent également une traçabilité complète de la ferme à la forme.
Protection de l’équipement
Les utilisateurs d’InPro X1 bénéficient également de la protection de leur équipement. Sur la base d’un cas client, Holger explique :
Lors du traitement du lactosérum, le client utilise la mesure du pH de l’InPro X1 pour déterminer si le lactosérum est encore sucré. Le lactosérum passe ensuite à travers un système de filtration. Pendant le nettoyage, les mesures de l’InPro X1 sont utilisées pour suivre la concentration de caustique. Si le pH dépasse 11, les membranes de l’équipement de filtration pourraient être endommagées et devraient être remplacées.
Des applications similaires sont en place avec des clients en Nouvelle-Zélande et aux États-Unis, dans ces cas pour le lactose, et le premier fabricant d’équipements a commencé à mettre en œuvre l’InPro X1 pour améliorer l’automatisation des processus et la satisfaction des clients.
Des centaines de mesures correctes font la moyenne du bruit
La mesure en ligne montre exactement ce qui se passe pendant et à chaque étape du processus, avec autant de précision que la mesure de l’échantillon en laboratoire.
Il n’est pas étonnant que la mesure du pH en ligne soit déjà bien établie dans des industries telles que la chimie et la pharmacie. Ce qui irrite souvent les utilisateurs dans l’industrie F&B, cependant, c’est le bruit visible dans la lecture du système de contrôle.
En effet, un milieu tel que le lait n’est pas une masse homogène. L’InPro X1 détecte toutes les variations, même les bruits de signal indésirables causés par les bulles de gaz. InPro X1 nettoie les données, de sorte que vous n’obtenez que la mesure précise du pH.
La puce X - Le cœur de l’InPro X1
La X-Chip, une technologie entièrement nouvelle qui surpasse toutes les technologies de détection de pH existantes, est le véritable capteur et le cœur de l’InPro X1. Située dans une pointe en titane, la X-Chip est en contact direct avec le fluide et utilise le même principe de mesure potentiométrique que le verre sensible au pH. Cependant, la surface en silicate de lithium de la X-Chip est liée à une couche métallique dans une construction composite et est très robuste.
Un capteur de température est situé à proximité de la puce X pour la compensation de la température, et le corps du capteur est fabriqué en polymère PEEK très résistant, de qualité alimentaire.
InPro X1 est l’un de noscapteurs ISM™ (Intelligent Sensor Management). L’un des principaux avantages de l’ISM est que le signal de mesure analogique est converti dans le capteur en un signal numérique robuste qui ne subit aucune perte du capteur au transmetteur.
L’InPro X1 est installé de manière permanente dans l’équipement, ce qui réduit les coûts d’installation et d’exploitation. Il est conçu pour non seulement tolérer mais aussi soutenir le nettoyage CIP car il n’est pas affecté par les changements rapides de température, résiste à tous les fluides de nettoyage et, par conséquent, peut être utilisé pour indiquer l’activité de nettoyage du caustique.
Le capteur affiche toujours la valeur actuelle du pH dans l’appareil. Et grâce au NEP, il est toujours au même niveau d’hygiène que le reste du système et prêt à l’emploi dès sa mise en service, explique M. Balz.
Section transversale de l’InPro X1
Découvrez la conception innovante de la sonde de pH numérique InPro X1 à travers cette vidéo détaillée en coupe transversale.
Des sondes de pH utilisées comme pilons ? Sûrement pas !
« Nous avons fait de notre mieux pour le casser ! »
Nous nous sommes beaucoup amusés à essayer de casser l’InPro X1, explique Balz. Nous les avons lancés à travers la pièce, les avons laissés tomber d’un toit, nous les avons écrasés et nous avons même utilisé deux capteurs comme baguettes !
Avec plus d’un millier d’InPro X1 utilisés par des clients dans le monde entier, aucun dommage mécanique n’a été enregistré. Le capteur a même réussi le test de chute MIL-STD-810H, une procédure rigoureuse définie par l’armée américaine.
Performances solides
La robustesse du capteur est particulièrement utile dans les milieux à haute viscosité. Holger Schmidt donne deux exemples :
Le beurre aigre met un certain temps à passer par la première étape de la machine à beurre. Pendant ce temps, les cultures ajoutées à l’entrée ont le temps de travailler et d’abaisser la valeur du pH. En contrôlant le résultat en ligne, il est possible d’appliquer un dosage de culture avant la seconde moitié du processus de beurrage, ce qui permet de gagner du temps.
Des clients en Angleterre ont déjà appliqué avec succès cette option de contrôle. Le capteur fonctionne également dans la production de fromage mozzarella, où la viscosité est encore plus élevée. Chez un client italien, l’InPro X1 contrôle le pH et donne une alerte précoce si le produit n’est pas dans la plage de pH souhaitée.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Entièrement compatible et facile à manipuler
L’InPro X1 est entièrement compatible avec les équipements existants. Il peut être facilement installé ultérieurement à l’aide d’un simple raccord process tel que l’InFit 761/NC de METTLER TOLEDO.
Monté avec une connexion Ingold, SMS, DIN11851, pince ou Varinline, l’installation est certifiée 3A et EHEDG, et simple à nettoyer.
Grâce à une autre fonctionnalité de l’ISM, les outils de diagnostic prédictif, les jours restants avant l’étalonnage et le remplacement du capteur doivent être effectués sont affichés sur le transmetteur connecté, de sorte que les travaux de maintenance peuvent être programmés pendant les périodes de non-production, évitant ainsi les interruptions de processus non planifiées.
Après 80 ans - Enfin un capteur en ligne fiable
Rachel, la responsable de production, est impressionnée par les possibilités offertes par l’InPro X1 et sa grande précision et robustesse.
La technologie X-Chip, entièrement développée en interne par METTLER TOLEDO, est la première innovation sur le marché des sondes de pH pour l’industrie agroalimentaire après environ 80 ans de verre et 40 ans de technologie ISFET. Le capteur marque le début d’une nouvelle ère : pour la première fois, la mesure du pH en ligne dans la production laitière et d’autres productions alimentaires est fiable et sûre - dans tous les sens du terme.
Des processus de production précis et plus rapides
Rachel veut que sa laiterie profite des avantages de la mesure du pH en ligne. Des processus de production plus précis et plus rapides permettraient à son équipe de produire davantage dans la même période et sans affecter la qualité. Moins d’entretien rendrait leur production encore plus efficace, et la direction apprécierait l’amélioration du rapport coût/qualité/performance.
Elle est particulièrement impressionnée par la capacité de suivre 100 % du processus de production et la facilité d’utilisation du capteur. Pour Rachel, les lots de yaourts perdus en raison d’un pH non conforme appartiendront au passé.
Êtes-vous intéressé par l’utilisation de l’InPro X1 dans votre production ?
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Électrode de pH en ligne/redox en ligne")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Support de sonde et système de nettoyage")
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