L’échangeur de chaleur à plaques améliore la qualité des produits chez Dare Foods.
Depuis plus de 120 ans, l’entreprise familiale Dare Foods produit des collations de haute qualité, notamment des biscuits, des craquelins, du pain fin et des bonbons. Basée à Kitchener, Ontario, Canada, Dare vend sa large gamme de grignotines à des clients partout en Amérique du Nord et dans plus de 50 pays à travers le monde.
Dare exploite six usines de fabrication au Canada et aux États-Unis. Dans son usine de Toronto, Dare exploitait des échangeurs de chaleur tubulaires et des bouilloires discontinues pour le processus de cuisson de sa chaîne de production de bonbons.
Lorsque les échangeurs tubulaires et les bouilloires utilisés pour fabriquer les bonbons ont commencé à tomber en panne, les dirigeants de Dare ont embauché le consultant en confiserie Walter Vink pour les aider dans la recherche d’équipement de remplacement. Les dirigeants d’Ose sont censés maintenir le même processus ; cependant, le consultant leur a indiqué des équipements potentiellement nouveaux et plus efficaces qui pourraient aider l’entreprise à éviter des coûts excessifs, car le processus tubulaire en deux étapes que Dare utilisait nécessiterait une refonte de l’unité et des certifications ASME et CRN ultérieures pour répondre aux exigences du code légal.
Le consultant a activement étudié la possibilité d’utiliser la technologie des échangeurs de chaleur à plaques pour le processus de fabrication de bonbons de l’entreprise. À l’époque, la technologie n’était pas nouvelle pour l’industrie agroalimentaire, mais elle l’était pour les lignes de cuisson de bonbons. Le consultant a contacté le groupe Plate & Thermal Systems d’API Heat Transfer à Buffalo, New York.
Le consultant en confiserie avait pris connaissance du succès d’API dans l’ingénierie des processus d’échangeur thermique à plaques pour deux des cinq plus grands fabricants de bonbons au monde. La technologie de chauffage par plaques est avantageuse car elle permet à une usine de se concentrer selon ses besoins à une température d’approche plus basse, ce qui chauffe plus doucement les bonbons et garantit finalement un produit de meilleure qualité. Les systèmes tubulaires traditionnels nécessitent une température élevée pouvant entraîner des brûlures.
Le système tubulaire que Dare utilisait nécessitait un chauffage au-delà de la température de 140 °C uniquement pour se dissiper sous vide jusqu’à l’état où le sucre était à la bonne concentration. Ce processus diffère de la technologie de chauffage à plaques, qui utilise une ébullition continue.
Pour ses produits de bonbons durs, tels que la menthe écossaise, la menthe rayée et la menthe chocolatée, une solution solide à 70 % ressemble beaucoup à de l’eau et est facilement pompable, mais ne peut pas être emballée dans un emballage de bonbon. Par conséquent, il est nécessaire d’éliminer l’eau par évaporation afin qu’elle devienne plus visqueuse et plus facile à envelopper. Les températures plus élevées aident à maintenir la solution sucrée en mouvement pendant que l’eau est éliminée. Une fois que la solution a atteint la concentration appropriée ou un faible niveau d’eau, elle est refroidie et façonnée en forme de bonbon rond avant d’être emballée.
L’évaporateur est absolument nécessaire pour atteindre l’état approprié du produit dès son état initial, semblable à du lait. Et il doit atteindre cet état assez rapidement pour éviter de jaunir le composant sucre blanc à cause du chauffage.
L’ébullition continue est plus facile à contrôler et plus cohérente que l’utilisation de la méthode clignotante. Cela améliore également la qualité du produit puisque la température est effectivement plus basse et qu’il y a une répartition plus uniforme du concentré avec une ébullition continue dans la plaque.
Plus le consultant en apprenait sur le processus d’échangeur thermique à plaques utilisé pour fabriquer des applications de sucre à haute concentration, plus il était intrigué. Il a demandé à voir une démonstration du processus, alors API a envoyé son équipement pilote à Toronto pour que le consultant et les dirigeants de Dare puissent tester ses performances. Un ingénieur de procédés du groupe Plate & Thermal Systems d’API s’est également rendu à Toronto pour montrer au groupe comment faire fonctionner l’équipement. Il a déclaré qu’il était important pour eux de voir la différence de qualité des produits entre la cuisson flash et la cuisson continue.
L’ingénieur de procédé a dû convaincre Dare qu’il n’avait pas besoin du vide pour flasher et qu’il pouvait même baisser la température plus bas. Les dirigeants ont écouté mais n’y ont pas cru jusqu’à ce que les tests soient terminés et que les résultats prouvent le point.
L’équipe Dare a réagi très positivement au test pilote, reconnaissant les avantages qu’elle a constatés avec l’échangeur thermique à plaques. Ils ont convenu que le processus produisait des bonbons plus homogènes et de meilleure qualité et ont décidé d’aller de l’avant avec le projet.
CONCEPTION DU SYSTÈME POUR DARE FOODS
Dare a demandé à API Heat Transfer de concevoir un système d’échangeur thermique à plaques pour éliminer l’eau d’une solution solide à 70 % afin d’obtenir une solution solide à 98,5 %, ne laissant que 1,5 % d’eau ou moins. Dans une solution composée principalement de sucre et très peu d’eau, la molécule de sucre a tendance à se lier à la molécule d’eau et nécessite plus d’énergie pour libérer l’eau. Ce phénomène est appelé élévation du point d’ébullition et pour 98,5 % de solides, la chaleur nécessaire pour libérer l’eau est de 140°C dans des conditions atmosphériques. L’équipement peut atteindre cet objectif avec de la vapeur comme source d’énergie à 148°C, ce qui permet à Dare d’utiliser sa source de vapeur existante à 50 psig, facilement fournie par la chaudière de l’installation.
API a conçu et construit le système pour Dare dans ses installations de Buffalo. Pour répondre aux exigences de service prescrites par le client, API a utilisé un échangeur de chaleur à plaques de préchauffage Sigma 7 et un Sigma 26 pour l’évaporateur. Le préchauffage de la solution sucrée entrante permet de réduire la taille de l’évaporateur et assure une bonne répartition. La solution préchauffée entre à la température d’ébullition et l’action d’ébullition démarre rapidement, contribuant ainsi à accélérer la solution sucrée à travers les canaux de transfert de chaleur. Ce processus réduit le temps de séjour, contribuant ainsi à l’obtention de bonbons de meilleure qualité.
Les échangeurs de chaleur à plaques API sont certifiés CRN et ASME. Sa conception plus simple par rapport au système tubulaire en deux étapes a évité à Dare de devoir reconcevoir son système et de demander une certification. Cela a également permis à l’entreprise d’économiser de l’argent.
Dans le cadre de la conception, Dare a demandé des vannes de dérivation à trois voies pour protéger l’équipement en cas de panne de courant. API a conçu l’équipement pour inclure plusieurs de ces vannes qui s’ouvriront lors d’une panne de courant. Lorsque les vannes s’ouvrent, tout le sucre tombe au sol, protégeant ainsi l’équipement.
Dare disposait également d’une pompe volumétrique spéciale qu’il estimait impérative de réutiliser de son ancien système. API a travaillé pour intégrer cette pompe dans le nouveau système. Ainsi, API a pré-assemblé autant d’équipements que possible dans ses installations de Buffalo, puis les a expédiés à l’usine de fabrication de Dare à Toronto. Dare avait un entrepreneur chargé de l’installation sur place et API a assuré la supervision sous la forme d’un ingénieur qui s’est rendu à l’usine pour superviser le réérection et dispenser une formation à ses opérateurs.
L’instrumentation du système contrôlé par ordinateur est facile à comprendre et communique clairement aux opérateurs ce qui se passe avec l’équipement tout au long du processus. Les opérateurs peuvent visualiser l’opération sur un ordinateur et effectuer des réglages et des manipulations beaucoup plus facilement qu’avec l’équipement précédent.
Le nouveau système d’échangeur thermique à plaques s’adapte au même encombrement que l’ancien système tubulaire et a même permis une amélioration puisque API a conçu une plate-forme surélevée, permettant aux opérateurs de se déplacer autour de l’équipement. Cela rend l’équipement plus facile à entretenir et à entretenir.
MEILLEURE COULEUR, GOÛT ET VISCOSITÉ
Après que le système ait été installé et que les dirigeants de Dare aient vu les bonbons se détacher du tapis, l’un d’eux a fait remarquer : « C’est gagnant ! » Ils ont ajouté que les bonbons étaient de meilleure qualité que ceux produits pendant le projet pilote.
En plus de produire des bonbons de meilleure qualité, la température de fonctionnement réduite du système de plaques a apporté plusieurs autres avantages. Le bonbon a une meilleure consistance, une moindre formation de couleur et, notamment, Dare n’a plus besoin d’ajouter de l’agent blanchissant, le dioxyde de titane, au bonbon. Le fait qu’ils puissent retirer cet ingrédient de l’étiquette des bonbons constitue un énorme avantage.
La production de produits est également plus cohérente. Par exemple, lors de la production des bonbons Dare’s Chocolate Mint, un mélange de chocolat doit être introduit et « enveloppé » au centre d’un flux de sucre chaud et visqueux ressemblant à de la tire. L’ancien système de Dare ne produisait pas un flux de concentré uniforme, ce qui entraînait un grand nombre d’« éruptions » lors de l’étape d’emballage final. Non seulement cela provoquait un désordre nécessitant des arrêts et des nettoyages fréquents, mais cela entraînait également une grande quantité de déchets. Le nouveau système de Dare produit une viscosité uniforme qui a considérablement augmenté le rendement des bonbons Chocolat-Menthe et réduit les pertes pendant la production.
En fin de compte, la décision de s’éloigner des techniques traditionnelles de fabrication de bonbons et d’utiliser des équipements alternatifs et contemporains s’est avérée être un atout à la fois en termes de qualité des produits et de production globale de l’usine. Le nouveau système a aidé l’usine à augmenter le rendement, à réduire les coûts et à simplifier les opérations de traitement.
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