Surveillance de la viscosité en ligne pour optimiser les lignes de remplissage des produits de soins de consommation

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Table des matières

• 1. Introduction
• 2. Lignes de remplissage de produits de soins de consommation
• 2.1 Principales applications
• 2.2 L'importance de la viscosité et de la densité dans les lignes de remplissage des produits de soins de consommation
• 2.3 Processus de production/d'application
• 3. Rheonics Présentation des capteurs en ligne de type SR
• 3.1 Certification hygiénique
• 4. Installation recommandée
• 4.1. Considérations relatives à l'installation mécanique
• 4.1.1. Exigences d'installation SRV et SRD
• 4.1.2. Exigences d'installation supplémentaires pour SRD
• 4.2. Solution commune par Rheonics
• 5. Conditions du processus et meilleures pratiques
• 6. Références

Les fabricants de produits d'entretien exigent une précision de formulation et de conditionnement afin de garantir la cohérence des produits, la sécurité des consommateurs et la conformité réglementaire. Les lignes de remplissage sont au cœur de ce processus et font face à divers défis, notamment la manipulation de produits présentant une large gamme de viscosités, la prévention de la formation de mousse ou de filaments lors de la distribution, et la garantie d'un contenu net précis pour différents formats d'emballage.

La variabilité de la viscosité et de la densité des matières premières et du produit final, la sensibilité à la température et la stabilité d'un lot à l'autre pendant le procédé complexifient la production. Les méthodes d'échantillonnage traditionnelles en laboratoire sont généralement utilisées, mais elles fournissent des informations ponctuelles qui ne permettent pas de saisir en temps réel les variations des propriétés des fluides. En revanche, les mesures en ligne offrent une visibilité continue et en temps réel du procédé, permettant une réponse plus rapide du contrôle.

Rheonics Les capteurs offrent des avantages opérationnels et économiques significatifs pour les lignes de remplissage de produits de soins aux consommateurs, allant au-delà de la précision de mesure pour améliorer l'efficacité, la fiabilité et les économies de coûts :

• Mesurez avec précision la viscosité, la consistance, la densité, la concentration et la température des produits de soins de consommation.

• Offre des performances fiables dans des conditions de pression et de température élevées.

• Compatible CIP et certifié EHEDG, avec des raccords de processus hygiéniques tels que Tri-Clamp, Varinline et plus encore.

• Intégration facile avec les systèmes PLC/DCS via Profinet, Modbus, Ethernet/IP, sorties 4–20 mA, etc.

• Calibré en usine et adapté à tout fluide ; aucun recalibrage requis.

• Améliorez l'efficacité de la ligne, réduisez les pertes de produits et les lots rejetés, ce qui conduit à un investissement dans un capteur décalé au cours de la première année.

Les produits de soin, tels que les shampooings, les lotions, les crèmes, les gels et les dentifrices, nécessitent un contrôle précis de la production. Les lignes de remplissage de ces produits nécessitent un contrôle précis des propriétés rhéologiques comme la viscosité et la densité. Cela garantit la stabilité du produit et un dosage constant lors du conditionnement et du contrôle qualité.

Ces produits peuvent être classés en deux groupes principaux : les liquides et les semi-solides, et ceux-ci peuvent être conditionnés dans différents types d'emballages tels que des bouteilles, des sachets, des tubes, des pots et des aérosols.

Les produits de chaque catégorie nécessitent un emballage spécifique, qui requiert des techniques de fabrication spécifiques. Parmi celles-ci :

Contenants rigides (bouteilles, distributeurs et pots)

Généralement en plastique, et parfois en verre, ces flacons sont les présentations les plus courantes pour les liquides fluides et les produits crémeux (par exemple, shampoings, après-shampoings, détergents liquides, savons liquides, bains de bouche, crèmes et lotions). Parmi les méthodes de remplissage courantes, on trouve la gravité, le débordement, le piston, les pompes à vis excentrée ou le remplissage sous vide.

Sachets (pochettes souples)

Également courants pour les produits liquides et crémeux, ils sont appréciés sur le marché de masse pour leur présentation économique et simple. Ils nécessitent des procédés de remplissage différents, comme le formage-remplissage-scellage (FFS) ou les systèmes de remplissage de sachets équipés de pompes doseuses.

Tubes

Couramment utilisés pour les produits semi-solides tels que les dentifrices, les gels, les pommades et les crèmes. Les tubes sont généralement en plastique ou en aluminium et remplis par un piston ou une pompe, puis scellés.

Bombes aérosols (Aérosol, Présentation par atomisation)

On les retrouve dans des produits comme les déodorants, les mousses à raser, les laques pour cheveux et certains produits de soin. Ces produits nécessitent la manipulation de la formule liquide et du propulseur (gaz comprimé ou gaz liquéfié).

La viscosité mesure la résistance d'un fluide à l'écoulement. Dans les applications de remplissage de produits de consommation, elle influence le déplacement des produits sur la ligne, la précision de leur distribution et la propreté de leur emballage.

• Précision de remplissage et précision de distribution : La viscosité détermine si un produit s'écoule en douceur à travers les buses ou crée des problèmes tels que des fils, des gouttes ou des éclaboussures.

• Stabilité et durée de conservation du produit : Une viscosité appropriée aide les émulsions et les suspensions à rester stables, empêchant la séparation de phase, la sédimentation ou la dégradation de la texture.

La densité désigne la masse d'un matériau par unité de volume. Dans les applications de remplissage de produits de consommation, elle est directement liée à la consistance du produit, à la conformité de l'emballage et à la qualité de la formulation.

• Contrôle du contenu net : La densité a un impact sur le rapport volume/masse, garantissant que les conteneurs répondent aux exigences de poids ou de volume déclarées et empêchant le sous-remplissage ou le surremplissage.

• Consistance de la formulation : Les variations de densité peuvent indiquer des écarts dans les proportions de matières premières, des effets de température ou des instabilités de processus susceptibles d’altérer les performances du produit.

Tous les processus de remplissage commencent dans un mélangeur ou une cuve de préparation, où le produit est préparé ou stocké après production afin de maintenir un mélange et une homogénéisation corrects. À ce stade, la surveillance de la densité et de la viscosité contribue à garantir l'homogénéité du produit, ce qui a un impact direct sur la qualité du remplissage en aval et la régularité des lots. De là, le mélange peut être dirigé vers différents processus de remplissage. Généralement, le produit est d'abord pompé vers une cuve tampon, où des capteurs peuvent être installés le long de la ligne de transfert ou sur la cuve tampon elle-même pour surveiller le produit final avant le remplissage.

Pour les processus de remplissage par gravité et par débordement (Figure 7)Des capteurs peuvent être installés dans le réservoir tampon ou la ligne de transfert pour surveiller l'état du produit avant le remplissage, garantissant ainsi une fluidité optimale du produit dans les lignes de remplissage. Cela garantit des performances de lots reproductibles et réduit le risque d'échecs dus à des irrégularités de débit.

Pour les processus de remplissage d'aérosols et de formage-remplissage-scellage (FFS) (Figure 8)Des capteurs peuvent être placés en amont des buses de remplissage afin de vérifier que le produit est maintenu dans un état correct pour l'injection. La surveillance à ce stade permet d'éviter le colmatage des buses et le sur-remplissage ou le sous-remplissage du produit, garantissant ainsi un remplissage optimal des sachets et des aérosols.

Nous rencontrons également des procédés impliquant des fluides très visqueux tels que des semi-solides ou des pâtes, par exemple du dentifrice, des gels, des pommades et des crèmes, où les produits sont généralement conditionnés dans des tubes. (Figure 9)Ce procédé se rapproche davantage d'un système d'extrusion : le produit est d'abord chargé dans une trémie, puis alimenté par une pompe doseuse à piston qui injecte le matériau dans le tube avant sa fermeture. Dans ce cas, le capteur peut être installé sur la ligne d'alimentation ou dans la trémie pour surveiller l'état du produit et garantir sa fluidité à travers les buses d'injection. Il peut également être placé directement sur la ligne d'injection ; toutefois, cette solution n'est pratique que lorsque le produit est injecté en continu plutôt que par cycles de remplissage courts et unitaires.

Rheonics Les capteurs de type SR (SRV et SRD) fournissent des mesures continues en ligne de la viscosité, de la masse volumique et de la température pour la surveillance et le contrôle des procédés. Le SRV est conçu pour mesurer la viscosité et la température, tandis que le SRD ajoute la masse volumique à la mesure.

Ces capteurs sont étalonnés en usine et ne nécessitent aucun réétalonnage pendant leur durée de vie. Cependant, les clients peuvent exiger un étalonnage ou une vérification des instruments utilisés dans leur secteur d'activité dans le cadre de leur contrôle qualité. Des réajustements ou des corrections de décalage peuvent être effectués si nécessaire pour correspondre à des références spécifiques.

Tous les capteurs sont étalonnés en usine et peuvent fonctionner pendant toute leur durée de vie sans nécessiter de réétalonnage. Cependant, certains secteurs industriels peuvent exiger une vérification ou un étalonnage dans le cadre de leurs procédures de contrôle qualité. De plus, des réajustements ou des corrections de décalage peuvent être appliqués pour se conformer à des normes de référence spécifiques. Pour plus d'informations, consultez la page Étalonnage du viscosimètre de procédé en ligne SRV sur le terrain et en usine.

Rheonics Les capteurs fonctionnent avec une technologie brevetée, le résonateur de torsion équilibré (BTR). Cette technologie offre des avantages évidents par rapport aux technologies alternatives : les capteurs sont compacts, légers et résistants aux vibrations externes.

Rheonics Les capteurs SRV et SRD sont des solutions éprouvées pour les lignes de remplissage de produits de soins de santé. Ils mesurent en temps réel la viscosité et la densité, garantissant ainsi la constance de l'écoulement des produits tels que les shampoings, lotions, crèmes, gels et aérosols tout au long du processus de remplissage. La surveillance continue en ligne améliore l'uniformité d'un lot à l'autre, minimise le gaspillage de produits et optimise l'efficacité et la fiabilité globales de la ligne de remplissage.

Par défaut, Rheonics Les sondes de type SR bénéficient d'une conception mécanique hygiénique, garantissant leur compatibilité avec les applications sanitaires. Si nécessaire, elles peuvent également être certifiées par des organismes reconnus comme 3-A et EHEDG.

Pour plus de détails, visitez le site Rheonics installation hygiénique et sanitaire.

Il est important de souligner certains aspects d'installation qui s'appliquent aux deux Rheonics Capteurs SRV et SRD. Quelle que soit la variante, chaque capteur partage la même conception de résonateur, et une installation correcte dépend du positionnement correct de la zone de détection des sondes (zones marquées en rouge dans Figure 13). Les points principaux sont :

• La zone doit être exempte de dépôts ou d'obstructions

• La zone doit être complètement immergée dans le fluide d’intérêt.

En plus des deux exigences principales ci-dessus, le capteur SRD doit tenir compte de deux considérations supplémentaires :

• Maintenir la stabilité thermique lorsque le fluide et l'environnement extérieur présentent un gradient de température supérieur à 15 °C. (Uniquement pour SRD, plus d'informations ici : Maintenir l'équilibre de température du SRD pour une précision à haute densité)

• Alignez la pointe de détection avec la direction d'écoulement du fluide comme indiqué dans Figure 14. (Uniquement pour SRD, plus d'informations ici : Orientation de l'extrémité fluide SRD)

Ces conditions peuvent être examinées plus en détail dans le prochain article, Installations adaptées aux SRV et SRD.

Le Rheonics Les capteurs de type SR présentent une conception modulaire et compacte qui permet une large gamme de configurations selon les conditions d'application. Par exemple :

FET-XXT : Tri-Clamp tee-shirt coudé

Pour les applications impliquant des fluides très visqueux ou des particules dont la taille dépasse le micron, une installation en coude est recommandée. Dans ce cas, Rheonics propose le FET (voir Figure 15), une hygiène Tri-Clamp Té coudé avec un port raccourci qui assure une installation correcte du capteur.

Le FET est conçu pour le SRV-X3 et SRD-X3, capteurs version courte avec Tri-Clamp Connexions. Disponible en plusieurs tailles (1.5", 2", 3", 4", etc.), il est fourni avec une pince et un joint de pince pour la sonde. Pour plus de détails, voir FET-XXT.

HPT-12G : Cellule de flux hygiénique HPHT

Pour les applications hygiéniques impliquant de petites canalisations ou des installations de tuyaux, Rheonics propose le HPT-12G (voir Figure 16). Cette cellule d'écoulement est conçue pour les processus à haute pression et haute température et place le capteur dans une configuration coudée à l'aide d'une connexion de processus filetée.

Le HPT-12G est compatible exclusivement avec le SRV-X1-12G, doté d'un raccord fileté G 1/2". Cela garantit une étanchéité hygiénique fiable et une compatibilité CIP/SIP, ce qui le rend idéal pour les applications hygiéniques. Pour plus de détails, voir HPT-12G.

Soudure hygiénique et virole pour capteurs de type SR

L'installation perpendiculaire sur une canalisation, une paroi de réservoir ou un socle est l'une des configurations les plus courantes. Elle est généralement réalisée avec des orifices soudés. Pour les applications hygiéniques, Rheonics propose des solutions dédiées pour les deux Tri-Clamp et des raccords process G 1/2". Dans ces cas, une virole plus courte assure une immersion correcte de l'élément sensible par rapport à une virole standard (voir Figure 17).

Le WFT-15T (voir Figure 18) est une mesure hygiénique Tri-Clamp weldolet conçu pour les capteurs avec Tri-Clamp Raccords process. Il garantit une étanchéité fiable et hygiénique, ainsi qu'une immersion optimale de l'élément sensible dans les applications hygiéniques. Pour plus de détails, voir WFT-15T.

Le HAW-12G-OTK (voir Figure 19) est un adaptateur hygiénique Weldolet conçu pour les capteurs avec raccords filetés G 1/2". Il assure une étanchéité sûre et hygiénique, ainsi qu'une immersion optimale pour les applications hygiéniques. Pour plus de détails, voir HAW-12G-OTK.

Voici quelques considérations importantes pour les lignes de remplissage dans les applications de produits de soins aux consommateurs :

Processus de nettoyage et procédures CIP/SIP

Sur les lignes de remplissage de produits de soins de santé, des dépôts de matières visqueuses telles que les lotions, les crèmes et les gels peuvent s'accumuler progressivement sur la surface de détection du SRV ou du SRD. Une inspection et un nettoyage réguliers de la sonde permettent d'éviter cette accumulation et de garantir des mesures stables et fiables. Des conseils sur les méthodes de nettoyage appropriées sont fournis dans le document. Comment nettoyer votre Rheonics sonde?.

Les deux capteurs sont conçus de manière hygiénique, ce qui les rend compatibles avec les systèmes de nettoyage en place (NEP) et de stérilisation en place (SEP). En option : Rheonics propose également une certification hygiénique.

Particules et bulles

Rheonics Les capteurs résistent à la présence de particules molles à l'échelle du micron, avec un impact minimal sur la fiabilité des mesures. L'électronique du capteur filtre automatiquement les petites perturbations, mais les particules plus grosses peuvent néanmoins introduire des pics ou du bruit occasionnels dont il convient de tenir compte lors de l'analyse des données.

En ce qui concerne les bulles, les performances diffèrent entre les deux modèles. SRV maintient des lectures de viscosité stables même dans des fluides bouillonnants, tandis que le SRD, qui mesure à la fois la viscosité et la densité, est plus sensible à l'air occlus. Une concentration élevée de bulles est déconseillée pour le SRD, car elle peut compromettre la précision de la densité.

Pièces mobiles et obstructions

Dans les cuves de mélange ou de traitement utilisant des palettes, des bras d'agitation ou d'autres agitateurs mécaniques, il est important de positionner le capteur SRV ou SRD à une distance adéquate des composants mobiles. Un espacement adéquat évite les interférences physiques, réduit les risques de dommages mécaniques et garantit de bonnes conditions de mesure.

[1] Plastek Group. « Emballages de soins personnels ».

[2] Accutek Packaging. « Remplissage par débordement ».

[3] Indiamart « Machine d’emballage automatique de sachets ».

[4] TWP. « Types de scellement de tubes ».

[5] Bratney. « La technologie de formage, remplissage et scellage tubulaire en plein essor ».

[6] First Class Machines. « Ligne de remplissage d'aérosols ».

Visitez d'autres articles connexes :

Optimisation du conditionnement des liquides, opérations de remplissage avec gestion de la viscosité en ligne