21 Octobre 2016  |  Génie alimentaire
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2016

Un logiciel pour la production de poudre de lait et de lactosérum

Valio, la plus grande entreprise laitière de Finlande, a récemment accru de plus de 10 % la production de son usine de poudre de lactosérum de Lapinlahti, grâce à une solution brevetée de la société d’ingénierie Neste Jacobs. Ce nouveau procédé est en mesure de prédire la teneur en humidité et d’ajuster l’équilibre hydrique en temps réel, réduisant ainsi la consommation d’énergie.

La production de poudre de lait et de lactosérum exigeant le séchage de fluides, cette méthode est particulièrement énergivore. Dans ce contexte, la société d’ingénierie Neste Jacobs a breveté un procédé, appelé «NAPCON Controller» (Advanced Process Control - APC), qui permet d’équilibre les besoins énergétiques dans le cadre des spécifications du produit souhaitées, afin de diminuer la consommation d’énergie.
Les résultats obtenus ont été suffisamment convaincants pour que l’entreprise laitière finlandaise optimise, selon un procédé similaire, une usine de fabrication de poudre de lait à Seinäjoki, également implantée en Finlande, dotée à la fois d’un évaporateur et d’un séchoir-atomiseur. 
 
Le séchoir au stade final du processus.
 
Une production de 60’000 tonnes par an
«Valio produit plus de 60’000 tonnes de poudres de lait et de lactosérum par an», indique Antero Ylitalo, responsable de la production de Valio Powder Production, qui précise: «Avec un gain de productivité de plus de 10 %, sans augmentation de la consommation d’énergie et sans avoir recours à des investissements coûteux en équipement, cela représente beaucoup d’argent».
Le fait que NAPCON soit en mesure de prédire la teneur en humidité et d’ajuster l’équilibre hydrique en temps réel est un autre avantage important. L’optimisation s’adapte même aux changements du taux d’humidité extérieure. La teneur en eau est un élément déterminant, particulièrement aux stades finaux de la production, lorsqu’un séchoir-atomiseur retire ce qui reste d’eau, tout en préservant les propriétés essentielles du lait ou du lactosérum. 
 
Des évaporateurs en amont du séchoir
Sur une ligne de production de poudre de lait, on utilise des évaporateurs pour retirer l’excédent d’eau, avant d’introduire le concentré dans le séchoir-atomiseur. En commandant simultanément les deux étapes du séchage avec le logiciel, des économies encore plus importantes peuvent être réalisées et il est possible de s’assurer que les deux unités opèrent en continu de manière optimale. Ce type de système a déjà été installé à l’usine de Seinäjoki de Valio.
«Une teneur en eau trop importante rend la poudre collante et perturbe le processus», explique Vesa Strand, responsable de la production de l’usine de Seinäjoki. Il ajoute: «D’autre part, si la poudre est trop sèche, cela produit de la poussière et génère une consommation d’énergie supplémentaire. Avec le nouveau procédé, nous pouvons tolérer une augmentation de la teneur en humidité moyenne durant le processus, tout en nous assurant que la teneur en humidité du produit final reste, en toutes circonstances, aussi proche que possible de sa valeur cible.
 
La solution est intégrée au système de commande du processus de l’usine.
 
Une intégration simple
La solution mise en œuvre dans les deux usines de production est constituée de deux outils: NAPCON Indicator, qui calcule les informations relatives à l’équilibre de la matière et de l’énergie, et NAPCON Controller, qui commande le processus par le biais d’une commande prédictive multi variable (Multivariable Model-Predictive Control ou MMPC).
En plus de cette dernière, la solution de Valio incorpore une connexion à architecture unifiée OPC (OPC UA ou Open Process Control Unified Architecture) entre NAPCON et le système de commande du processus de production.
«Les résultats du premier projet d’optimisation nous ont vraiment convaincus en matière d’optimisation de production de qualité. Une nouvelle collaboration allait donc de soi», explique Antero Ylitalo, qui précise: «Nous cherchons maintenant à développer encore davantage ce partenariat».
Keijo Yli-Opas, ingénieur en chef chez Neste Jacobs, affirme que NAPCON Controller (la solution brevetée de Neste Jacobs) peut être mise en œuvre dans les usines de production de poudre de lait et de lactosérum traditionnelles, partout dans le monde. «Une ingénierie complète, des services de mise en œuvre et la formation de l’utilisateur sont aussi des aspects importants de notre offre», explique t-il. Il ajoute: «Les solutions fournies à Valio n’étaient bien sûr pas toutes identiques, mais généralement, quelques mois seulement suffisent pour adapter la solution aux besoins liés à différents types de processus de production».
La possibilité d’établir une connexion des données à distance entre le processus et les ingénieurs de Neste Jacobs accélère considérablement les projets d’optimisation. Toujours selon Keijo Yli-Opas, cela permet de travailler sur le projet, quelle que soit la distance. Il conclut: «Cette connexion offre par ailleurs une plate-forme solide pour la continuité des services de maintenance».
 
Séchage par atomisation
Le principe d’un séchoir-atomiseur consiste à transformer le concentré en une multitude de petites gouttelettes, qui seront à leur tour transformées en particules de poudre lorsqu’elles seront exposées à un courant rapide d’air chaud. Lorsque le séchoir-atomiseur peut être paramétré afin d’utiliser en permanence la bonne quantité de chaleur, une usine de poudre de lait ou de lactosérum peut augmenter considérablement sa production, tout en utilisant la même quantité d’énergie. Dans le même temps, le risque d’arrêts causés par l’obstruction du sac de filtrage diminue notablement. En règle générale, un évaporateur retire l’excès d’eau avant l’introductoin de la poudre dans le séchoir-atomiseur. Si la ligne de production est constituée de ces deux unités, l’Advanced Process Control offre des possibilités d’optimisation encore plus nombreuses.
 
Neste Jacobs et Valio
Fournisseur de solutions pour tout un éventail d’entreprises des secteurs du pétrole et du gaz, de la pétrochimie, de la chimie, de l’agro-alimentaire, du bio-raffinage, de la biochimie, de la biopharmaceutique et des infrastructures industrielles, Neste Jacobs est actif dans les domaines de la technique, de l’ingénierie et des projets. La société compte plus de 60 ans d’expérience des projets de développement technique, d’investissement industriel, de maintenance et d’amélioration des performances en Europe, en Amérique du Nord et du Sud, en Asie et au Moyen-Orient. En plus des pays nordiques, Neste Jacobs cherche à élargir ses activités dans les marchés en expansion partout dans le monde. L’entreprise compte 1300 employés dans le monde entier. Site: www.nestejacobs.com.
Valio est une entreprise détenue par 18 coopératives de production laitière qui raffinent et commercialisent essentiellement des produits à base de lait. Valio est la plus grande entreprise de production laitière de Finlande, d’où provient 85 % du lait avec lequel elle s’approvisionne. Les produits laitiers frais, les fromages, les graisses, les jus, les poudres de lait et les poudres de lactosérum déminéralisé, ainsi que les produits alimentaires pour les collectivités, sont les principales catégories de produits traités.
www.valio.fi


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