Choisir la pompe à vide adaptée à votre application alimentaire
27 mai 2021
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La mécanique des pompes à vide
Les pompes humides contiennent de l'huile dans la chambre de pompage. Cette dernière remplit deux fonctions. La première est de lubrifier les pièces mobiles, tandis que la seconde est de remplir les espaces libres à l'intérieur de la pompe afin de fournir un vide plus profond. Les roulements et les engrenages des pompes sèches sont lubrifiés à l'huile, mais la chambre de pompage elle-même ne contient pas d'huile. Il est alors possible de fournir un vide profond.
Dans les zones de production d'aliments et de boissons, l'ennemi numéro 1 des pompes est la vapeur d'eau. Il en va de même pour d'autres contaminants, tels que les sucres ou les acides gras. Les pompes humides aspirent la vapeur d'eau et les contaminants. Comme elles fonctionnent à une température inférieure à 100 °C/212 °F, la vapeur d'eau se condense à l'intérieur des pompes, créant de l'eau liquide qui s'émulsionne avec l'huile. Les autres contaminants sont toujours capturés par l'huile et restent jusqu'à ce que l'huile soit remplacée.
"Les acides gras corrodent la pompe," explique M. Ligman. "Les sucres créent d'autres problèmes. La vapeur d'eau se condense dans la pompe, ce qui entraîne une situation dans laquelle la capacité de pompage de votre pompe diminue ; vous ne la perdez pas entièrement, mais partiellement."
Cela se traduit par une maintenance accrue, car les contaminants présents dans la vapeur d'eau imposent de fréquentes vidanges d'huile. Si l'on tient compte du coût de l'huile, du coût de la main-d'œuvre et, surtout, du coût des interruptions sur la ligne de production pour entretenir la pompe à vide, ces vidanges prennent rapidement de l'ampleur. Dans des applications telles que la lyophilisation, où la vapeur d'eau est plus fréquente que dans le cadre d'un traitement à sec, les vidanges d'huile sont nécessaires encore plus fréquemment, ce qui augmente les coûts.
Les pompes à vide sèches ne contiennent pas d'huile et fonctionnent à une température suffisante pour condenser la vapeur d'eau. Les contaminants tels que les sucres et les acides gras passent par l'échappement au lieu de s'accrocher à l'huile à l'intérieur de la pompe. Dans le cas des pompes à vide sèches, il faut déterminer si la pompe en question fonctionne à une température suffisamment élevée pour provoquer la combustion des sucres et des acides gras sur ses composants.
L'efficacité énergétique de la technologie sèche peut varier de 30 % par rapport à la technologie humide, mais ne représente qu'un faible coût d'exploitation. Ainsi, bien que la technologie sèche puisse présenter un avantage en termes de consommation d'énergie, l'efficacité réelle réside dans le fait que les pompes sèches ne nécessitent pas d'entretien ou de maintenance fréquents, ce qui peut entraîner des interruptions fréquentes. Cela se traduit par une augmentation de la production sur la même période, car il n'est pas nécessaire d'arrêter la ligne aux fins de la maintenance de la pompe.
Applications spécifiques
Les besoins spécifiques des pompes à vide varient en fonction du type d'application dans lequel elles sont utilisées. Le conditionnement nécessite une faible pression et un cycle plus rapide. La transformation, par exemple le malaxage ou le mélange, présente un cycle plus long ainsi qu'une pression plus élevée que le conditionnement, mais il s'agit plutôt d'une pression moyenne que d'une pression élevée. Dans le cas de la lyophilisation, les temps de cycle varient mais les exigences en matière de pression sont inférieures à celles des deux applications susmentionnées.
"Si l'on se penche sur chaque application tour à tour, les exigences des pompes diffèrent de manière très significative", affirme Jim Hupp, responsable du développement des ventes de produits chez Leybold. Il explique les applications des pompes à vide sèches dans chacun de ces trois domaines spécifiques.
Conditionnement
Le processus de conditionnement est moins soumis à la contamination que le processus de transformation ou de lyophilisation, bien qu'il puisse y avoir des résidus issus du processus de production. La disponibilité est essentielle et les cycles sont plus rapides.
"Je suis à la recherche d'une technologie sèche qui soit compacte et qui puisse être utilisée dans l'atelier de production", explique M. Hupp. "Elle pourrait être utilisée dans une zone de lavage, gérer la vapeur d'eau ou certaines quantités de résidus liquides, et également gérer certaines quantités de contamination par des particules sèches."
Traitement
Lorsqu'il y a de la vapeur d'eau et des résidus de produits, la contamination représente une préoccupation majeure. S'il existe un risque de contamination, cela compromet la disponibilité car la pompe pourrait être mise hors service à plusieurs reprises afin d'être entretenue ou réparée.
"L'une des choses que je recherche, c'est la possibilité d'entretenir et de nettoyer ma pompe sur site", explique M. Hupp. "En raison du risque beaucoup plus élevé d'accumulation de produit dans ces zones, il est fréquent que les pompes soient obstruées par d'importantes quantités de liquide ou de boue de produit, ce qui entraîne leur arrêt et nécessite leur remplacement avant que la production ne reprenne."
Lyophilisation
Compte tenu de la quantité de vapeur d'eau présente, la contamination constitue un problème important. Certains produits du quotidien tels que les baies lyophilisées contiennent des sucres susceptibles de contaminer l'huile des pompes humides. Les temps de cycle varient et la pression requise est la plus faible de ces trois applications.
"J'aime avoir la possibilité, lorsque cela s'avère nécessaire, d'ouvrir la pompe, de la nettoyer manuellement et de la remettre en service," explique M. Hupp. En général, je peux le faire en moins d'une heure. Si je peux remettre ma pompe en service manuellement en moins d'une heure au lieu de la remplacer entièrement ou d'interrompre la ligne de production jusqu'à obtenir une pompe de rechange, c'est un avantage non négligeable."
En fonction de l'application, de l'environnement et des caractéristiques des produits concernés, les exigences de la pompe à vide peuvent varier considérablement. Les industriels qui souhaitent tirer le meilleur parti de leurs pompes doivent comprendre tous les facteurs en jeu et les combiner de sorte à créer des conditions appropriées.
Les capacités de performance, le coût initial et le coût total font tous partie du calcul, comme c'est le cas pour d'autres éléments de la ligne de production. Tous ces éléments doivent être clairement définis avant de prendre une décision d'achat, et ils doivent être fondés sur les meilleures informations disponibles. Pour ne citer qu'un exemple, dans un environnement de lyophilisation, la capacité de prévoir précisément la fréquence des vidanges d'huile nécessaires sur les pompes humides peut faire une grande différence au niveau du coût total.
"Une fois que tout cela a été défini, la question est de savoir si les pompes actuelles répondent aux exigences de production et, si ce n'est pas le cas, quels changements doivent être apportés", explique M. Ligman. "Cela impliquera probablement de mettre hors service une ligne de production pour remplacer les pompes par des modèles plus adaptés à l'application en question. Cette décision n'est pas facile à prendre, mais elle est nécessaire pour optimiser l'efficacité de la production."
"L'une des choses les plus difficiles à faire pour une entreprise est d'interrompre sa production pour y apporter un changement, même en sachant qu'elle pourrait obtenir de meilleurs résultats suite à ce changement", explique M. Ligman. "Il est difficile d'interrompre votre ligne de production parce que, pendant ce temps, vous êtes en retard sur votre production. Vous perdez de l'argent, vous prenez du retard, vous accumulez des arriérés, vous mettez tout le monde sous pression. C'est une décision difficile à prendre."
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