Lewa propose un système qui permet de tester le fonctionnement aseptique d'un homogénéisateur basé sur une pompe à membrane hygiénique et hermétique dédié aux essais sur l’homogénéisation d’émulsions. Ce système autonome est peu encombrant, fonctionne même avec de petites quantités et jusqu’à 150 l/h à 400 bar. Les émulsions sont des mélanges finement dispersés de liquides normalement non miscibles, composées principalement d'eau, de matières grasses et de protéines. Les émulsions sont de plus en plus demandées dans d'autres domaines que l’alimentaire, comme les produits pharmaceutiques, les cosmétiques ou la chimie fine en tant que produits finis ou même simplement intermédiaires qui exigent la plus grande pureté.
Grâce à une vanne d'homogénéisation également hygiénique, il est adapté de manière flexible aux exigences des différentes émulsions. Le système compact peut être intégré à la fois dans le circuit et dans la ligne de traitement, ce qui lui permet de fonctionner en continu de manière aseptique. Le fluide est fourni par un réservoir chauffant intégré ou par une connexion séparée.
L’homogénéisation, un processus exigeant
« Outre la connaissance de la technologie de dispersion, l'accent est mis de plus en plus sur les exigences en matière d'hygiène et sur la robustesse ininterrompue de la production industrielle. C'est là que les avantages de l'homogénéisation hermétique ou des pompes à tour de pulvérisation entrent en jeu, par exemple, pour maintenir une qualité de produit stable et pure après un traitement thermique », explique Hans-Joachim Johl, chef de produit pour les sciences de la vie et les processus hygiéniques chez Lewa. En termes simples, la pompe à piston-membrane est le cœur du système permettant de transporter des fluides sous haute pression à travers une ouverture étroite. En raison du cisaillement élevé et de la collision qui en résulte, les particules sont écrasées et dispersées uniformément. Outre une pompe à haute pression utilisée comme générateur de pression, les systèmes utilisés dans ce domaine se composent d’une vanne d'homogénéisation ». Celle-ci est souvent dotée d'une structure à deux étages pour éviter, par exemple, la ré-agglomération des particules de graisse.
Lewa a donc mis au point un système d'essai pour répondre aux exigences rigoureuses d'un processus de dispersion efficace, tant du point de vue de l'hygiène que de l'ingénierie des procédés. Ce système est basé sur la technologie éprouvée des pompes triplex et, grâce à sa conception compacte et à son système de contrôle flexible, il peut être facilement intégré dans des environnements pilotes ou même de production. Le système Lewa permet notamment de tester des produits aux exigences inhabituelles, tels que des fluides à forte teneur en composants abrasifs non dissous (carbonate de calcium, phosphate tricalcique, etc.). Même de petites quantités de fluides coûteux peuvent être testées sans problème en mode stand-alone.
Des résultats optimaux grâce à l'interaction entre la pompe et la vanne
La pompe à membrane haute pression triplex éprouvée de Lewa est au cœur du système. Elle veille à ce que le fluide de process traverse la vanne d'homogénéisation à deux étages intégrée avec le débit et la pression requis. Elle est commandée dynamiquement et conçue pour une pression maximale de 400 bars et un débit allant jusqu'à 150 l/h dans le système d'essai. Cette pompe offre également un avantage décisif pour l'homogénéisation : sa conception ne nécessite pas de système d'étanchéité dynamique. La membrane sandwich en PTFE - équipée en outre d’une détection de rupture - garantit une chambre de travail hermétiquement fermée, éliminant les risques d’émission, de fuite de substrat ou de produit de nettoyage, ou de contamination du fluide. En plus de cette fonction, qui permet un contrôle aseptique du processus, tous les composants relatifs aux fluides sont conçus conformément aux spécifications d'hygiène applicables, par exemple les directives EHEDG. Elles sont faciles à nettoyer en ligne (CIP, SIP), mais aussi facilement accessibles à des fins d'inspection et d'entretien.
« Le processus d'homogénéisation proprement dit bénéficie de l'interaction étroite entre les unités de transport et les composants du système spécifiques au client », explique M. Johl. « Tout d'abord, une pompe à double vis hygiénique génère une pression d'entrée ou d'aspiration spécifique du côté de l'aspiration de la pompe à haute pression, ce qui est particulièrement important pour les viscosités élevées. Ensuite, la pompe à membrane haute pression à vitesse contrôlée transporte le fluide au débit requis jusqu'à une pression P2 présélectionnée dans le deuxième étage. La vanne reste fermée pneumatiquement en fonction de la pression sélectionnée. Dès que la pression et le débit de la pompe sont atteints, la vanne d'homogénéisation du premier étage se ferme dans la mesure où la valeur spécifiée s'y applique également. La vanne du deuxième étage n'est alors plus commandée. La pression d'homogénéisation du premier étage, qui est maintenant en tête, est maintenue par la commande de la vanne pneumatique de l'espace de dispersion. De cette manière, le processus d'homogénéisation reste pratiquement exempt de fluctuations de pression. Le choix du type et de la conception des vannes d'homogénéisation peut être spécifié par le client pour une mise à l'échelle ultérieure des systèmes de production. »
Grâce à des réserves de pression suffisamment sélectionnables, un système ultérieur peut également alimenter directement une étape de séchage par pulvérisation en aval, ce qui augmente encore l'efficacité et la flexibilité du processus.
Conception compacte et commande flexible pour une utilisation polyvalente
Tous les composants sont conçus selon un design hygiénique et sont montés sur un châssis commun avec un boîtier de lavage pour l'entraînement de la pompe. Cette conception compacte permet d'installer le système de manière à économiser de l'espace dans l'environnement de production. Selon qu'il est utilisé en circuit ou en continu, le fluide est alimenté par le réservoir à double paroi chauffé intégré d'une capacité de 60 litres ou par un raccordement de fluide séparé.
En outre, le système de commande Lewa smart control est intégré dans une armoire de commande montée sur le cadre de dosage, également en version hygiénique. Différents modes et séquences de fonctionnement préconfigurés (nettoyage, homogénéisation, etc.) sont préinstallés pour une utilisation simple et flexible.
« La sécurité du système est complétée par diverses mesures de protection : une soupape de sécurité qui peut être automatiquement purgée pour le nettoyage afin de protéger le système contre la surpression du côté basse pression, une soupape de décharge intégrée à la pompe du côté haute pression et divers transmetteurs de pression et de température pour la surveillance du processus, ainsi que des éléments visuel et sonore », conclut M. Johl.
