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Sep 25, 2023

Dosage de haute précision d'ingrédients secs pour les applications d'aliments humides pour animaux de compagnie

Les méthodes automatisées de manipulation des matériaux améliorent considérablement la sécurité globale des aliments pour animaux de compagnie.

Les méthodes automatisées de manipulation des matériaux améliorent considérablement la sécurité globale des aliments pour animaux de compagnie.

Les ventes mondiales d'aliments humides pour animaux de compagnie ont connu une augmentation récente de la croissance en raison d'une tendance à la hausse de la possession de chats et de petits chiens par la génération Y, la génération Z et les baby-boomers. Par exemple, les petits chiens peuvent être nourris à moindre coût avec de la nourriture humide que les grands chiens. En outre, le nombre de propriétaires de chats a augmenté à l'échelle mondiale, avec une augmentation significative du nombre de propriétaires sur les marchés asiatique et panpacifique. Les tendances supplémentaires en matière d'humanisation des aliments pour animaux de compagnie (y compris l'utilisation de protéines végétales), les recettes sans céréales et les ingrédients de qualité supérieure personnalisés présentent toutes des défis supplémentaires pour les producteurs d'aliments humides pour animaux de compagnie.

L'ajout précis et automatisé d'ingrédients secs, y compris les principaux, les mineurs et les micros, au processus d'alimentation humide pour animaux de compagnie est essentiel pour maintenir un faible coût global des ingrédients de grande valeur, améliorer la qualité du produit et l'efficacité globale du processus. De plus, les méthodes de manipulation automatisées des matériaux telles que le transfert pneumatique et la distribution automatisée éliminent les étapes généralement manuelles et améliorent considérablement la sécurité globale des produits alimentaires pour animaux de compagnie.

L'ajout d'ingrédients secs au processus d'alimentation humide pour animaux de compagnie se produit généralement au début, avant les étapes de mélange et de broyage. Les majors, les mineurs et les micros peuvent être introduits à partir de diverses sources, y compris des boîtes ou des fûts, des stations de rupture de sacs ou des déchargeurs de sacs en vrac/super sacs. Lors de la sortie de ces méthodes, ils sont généralement acheminés vers une méthode de dosage de haute précision, soit par perte de poids, soit par gain de poids pour un dosage précis des ingrédients, comme illustré à la figure 1.

Figure 1 : Exemple de diagramme de processus pour la production d'aliments humides pour animaux de compagnie.

Le dosage correct et automatisé des ingrédients garantit le maintien de la qualité du produit, tout en ajoutant une flexibilité supplémentaire à la ligne pour différentes recettes. A partir de cette méthode de dosage, les ingrédients dosés sont ensuite transférés pneumatiquement vers un récepteur avec évacuation directement vers le mélangeur ou les mélangeurs ci-dessous. Après mélange et broyage, le produit est généralement cuit à la vapeur (également appelé "étape de mise à mort")

Figure 2 : Récepteur de filtre à accès latéral Coperion K-Tron

pour garantir la sécurité des produits. Après l'étape de cuisson, la sauce ou la gelée est ajoutée au produit, en plus de tout ingrédient supplémentaire tel que des légumes. Les étapes finales comprennent la mise en conserve, la stérilisation et l'emballage. Il est important de noter que la production de la sauce ou de la sauce peut également inclure la distribution d'ingrédients secs. Le dosage précis et automatisé de ces ingrédients est souvent également effectué par les méthodes de transfert et de dosage décrites ci-dessous.

L'arrivée et le transfert d'ingrédients majeurs, mineurs et micro vers une usine d'aliments humides pour animaux de compagnie peuvent inclure un certain nombre de types de systèmes de transport différents. Le mode de transfert des ingrédients dépend d'une grande variété de paramètres de processus, y compris les caractéristiques du matériau, la distance à transférer, le taux de transfert requis et le type de conteneur dans lequel l'ingrédient est initialement reçu. Les systèmes PLC avec contrôle de recette pour plusieurs ingrédients peuvent facilement être intégrés dans ce système de transfert, afin de permettre une flexibilité maximale pour le système.

Selon les volumes requis, les sources possibles de livraison d'ingrédients comprennent les boîtes, les sacs, les sacs en vrac ou les super sacs. Des systèmes de transport pneumatiques peuvent être utilisés pour transférer ces ingrédients à toutes les étapes du processus, en utilisant un transport en phase diluée à pression positive ou négative. Les systèmes de transport à pression positive sont généralement utilisés pour transporter des matériaux en vrac sur de longues distances et à des débits élevés. Les applications qui impliquent le transport sous pression incluent souvent le chargement et le déchargement de récipients de grand volume tels que les sacs en vrac

À l'inverse, les systèmes à vide (pression négative) sont souvent utilisés pour des volumes plus faibles et des distances plus courtes. L'un des avantages des systèmes d'aspiration est l'aspiration vers l'intérieur créée par l'aspirateur et la réduction de toute fuite de poussière vers l'extérieur. C'est l'une des raisons pour lesquelles les systèmes de vide sont souvent utilisés dans des applications sanitaires ou de confinement de la poussière plus élevées. Un autre avantage des systèmes de vide est la conception simple pour plusieurs points de ramassage. Il convient de noter, cependant, que les distances et les débits possibles avec un système de vide sont limités en raison du niveau fini de vide qui peut être généré.

Un système de vide continu utilise une source de vide continu et un récepteur de filtre (Figure 2) avec une vanne rotative en dessous pour maintenir le vide dans le récepteur et une sortie constante en même temps. Dans un système de séquençage sous vide, le récepteur de vide est équipé d'une soupape de décharge. Lorsqu'il est fermé, le système transfère le matériau jusqu'à ce qu'un temps ou un niveau de remplissage prédéfini soit atteint. Une fois que le récepteur est plein ou que le temps s'est écoulé, le vide est rompu et la soupape de décharge du récepteur s'ouvre et décharge le matériau. Dans le cas des récepteurs séquentiels, une impulsion d'air est soufflée à travers les filtres à l'intérieur du récepteur pendant cette décharge, afin d'éviter l'accumulation de matière sur le média filtrant et d'optimiser l'efficacité du transport. Le processus est séquencé et répété jusqu'à ce que la quantité spécifiée soit livrée au processus ci-dessous, comme les mélangeurs illustrés à la figure 1.

Il est important de noter que les systèmes de séquençage sous vide permettent généralement une plus grande polyvalence dans la collecte et les destinations des produits, et peuvent également souvent utiliser une seule source de vide pour plusieurs récepteurs, en fonction des exigences du processus en aval.

Après transfert depuis la source de matière, les ingrédients sont généralement livrés à la station de dosage. Cette station peut comprendre des dispositifs de dosage volumétrique, tels que des doseurs à vis ou des vannes, qui délivrent le produit à une trémie sur des cellules de charge. Cette méthode s'appelle le traitement par lots de gain de poids (GIW). Alternativement, la station peut comprendre des dispositifs d'alimentation gravimétrique, tels que des alimentateurs à vis ou vibrants, montés sur des cellules de charge ou des balances, qui livrent le produit au processus au moyen d'une alimentation par perte de poids (LIW). Comme indiqué ci-dessous, dans certains cas où de petites quantités de micro-ingrédients sont nécessaires pour un lot global total, les deux méthodes peuvent être combinées : les doseurs LIW pour les micros et les mineurs, et les doseurs GIW pour les principaux ingrédients.

Figure 3 : Trémie de pesée Coperion K-Tron avec valve Aeropass en haut

Dans les dispositifs de dosage volumétrique par lots GIW, alimentez séquentiellement plusieurs ingrédients dans une trémie de collecte montée sur des cellules de charge. Chaque doseur délivre environ 90 % du poids des ingrédients à grande vitesse, ralentissant vers la fin du cycle pour délivrer les 10 derniers % à un débit réduit afin d'assurer une plus grande précision. Le contrôleur GIW surveille le poids de chaque ingrédient et signale à chaque doseur volumétrique de démarrer, d'augmenter ou de réduire la vitesse, ou de s'arrêter en conséquence. Une fois que tous les ingrédients ont été livrés, le lot est complet et le mélange est déchargé dans le processus ci-dessous. Il convient de noter que ce type de méthode de dosage est séquentiel pour chaque ingrédient, et entraîne donc généralement un temps de dosage global plus long qu'avec le dosage LIW (décrit ci-dessous) si le nombre d'ingrédients est élevé.

Lorsque le dosage d'ingrédients majeurs nécessite qu'un seul ingrédient soit livré à plusieurs stations ou que plusieurs ingrédients soient livrés à une seule destination, des trémies de pesée avec des vannes Aeropass™ spécialisées montées au-dessus de la trémie de pesée peuvent être utilisées. Une fois que le matériau fluidisé est déchargé d'une source telle qu'un silo ou un sac en vrac, il tombe généralement à travers une vanne rotative, à travers un tamis (si nécessaire), puis est dosé dans la conduite de transport par une autre vanne rotative. Une fois dans la conduite de convoyage, il est ensuite transporté vers la vanne Aeropass, située au-dessus d'une trémie de pesée, comme illustré à la figure 3. Les trémies de pesée sont des trémies de réception suspendues sur des cellules de charge pour le pesage des lots d'ingrédients. Le matériau réside dans la trémie de pesée jusqu'à ce que le poids précis et/ou la combinaison de matériaux soit atteint. Avec le système de pesée, on peut s'attendre à des précisions de pesage de +/- 0,5 % de la capacité totale de la balance. Une fois le poids souhaité atteint, le mélangeur appelle alors le matériau, une vanne papillon s'ouvre et le matériau dans la trémie à bascule est déchargé.

Figure 4 : Un système de dosage par gain de poids Coperion K-Tron dans une application alimentaire

Le traitement par lots LIW utilisant des doseurs à vis de haute précision, tels que ceux illustrés à la figure 4, offre un avantage significatif en termes de précision et de temps de traitement par rapport aux techniques de traitement par lots GIW traditionnelles. La mise en lots LIW est utilisée lorsque la précision des poids des ingrédients individuels dans le lot terminé est critique ou lorsque les temps de cycle de lot doivent être très courts. Les doseurs gravimétriques fonctionnant en mode discontinu alimentent simultanément plusieurs ingrédients dans une trémie de collecte. Le réglage de la vitesse de livraison (marche/arrêt, rapide/lent) repose sur les commandes d'alimentation LIW et les systèmes de pesage plus petits fournissent des lots très précis pour chaque ingrédient. Une fois que tous les ingrédients ont été livrés, le lot est complet et le mélange est livré au processus ci-dessous. Étant donné que tous les ingrédients sont livrés en même temps, le temps de lot global ainsi que les temps de traitement ultérieurs en aval sont considérablement réduits. Cette méthode de dosage est souvent utilisée pour les ingrédients de grande valeur en raison de l'exigence très précise de leur poids dans le mélange ainsi que du coût de leurs ingrédients.

Comme le montre la figure 5, dans le procédé par lots LIW, la quantité réelle de produit qui quitte le dispositif d'alimentation est déterminée en mesurant la différence ou la perte de poids. Comme pour le dosage GIW, les premiers 90 % du poids du lot (tel que déterminé par la recette préprogrammée) sont alimentés à un rythme rapide par les vis d'alimentation. Les derniers 10 % sont alimentés en mode « goutte à goutte » plus lent pour assurer un poids de lot précis, atteignant des précisions de ± 0,1 % du point de consigne souhaité. Dans cet exemple, le module de contrôle Coperion K-Tron (KCM) utilise le logiciel de contrôle LIW Batcher pour réguler la vitesse de livraison (marche/arrêt, rapide/lent) et offre également la possibilité de modifier rapidement les points de consigne des lots en fonction des exigences d'emballage de chaque produit.

Figure 5 : Dosage par perte de poids (à gauche) vs dosage par gain de poids (à droite)

Les doseurs gravimétriques de Coperion K-Tron sont équipés de cellules de charge numériques pour mesurer en permanence le poids de l'ingrédient livré au processus ci-dessous. L'alimentation LIW offre une large capacité de manutention de matériaux et excelle donc dans l'alimentation d'une large gamme de matériaux à des taux faibles à élevés.

Tous les doseurs Coperion K-Tron LIW utilisent la technologie brevetée de capteur de force numérique Smart Force Transducer (SFT). Cette technologie a une résolution de 1 partie en 8 000 000 en 20 ms et comprend une filtration des vibrations et une compensation de température qui permettent de contrôler le doseur à la seconde près avec des niveaux de performance sans précédent.

Pour plus d'informations et des informations d'application sur l'extrusion, l'alimentation et la manipulation des matériaux pour tous les processus d'alimentation et de friandises pour animaux de compagnie, consultez www.coperion.com/petfood.