Conception d’une ligne de transformation du lait
Une ligne de transformation du lait complète et performante peut produire efficacement des produits dérivés du lait et assurer un flux de production intégré, des matières premières à l’emballage. Grâce à diverses machines de transformation du lait, le lait peut être produit rapidement. Elle relie non seulement différents équipements mécaniques, mais permet aussi un haut niveau d’intégration du système au niveau logiciel.
Aujourd’hui, parlons de l’idée de conception de la ligne de transformation de l’atelier de pasteurisation du lait entier, examinons les points clés de la conception de la ligne de transformation du lait, maîtrisons la méthode d’intégration des différents équipements et abordons le processus de production du lait ainsi que les différents problèmes possibles.
La ligne de transformation du lait rencontrera divers problèmes au cours du processus de production réel. Notre ligne de transformation du lait doit être capable de détecter ces problèmes à temps et de les résoudre rapidement. Par exemple :
Liés au produit — qualité des matières premières, du process et des produits finis
Liés au process — capacité de l’usine, sélection et compatibilité des composants, degré de contrôle du process, disponibilité des fluides de chauffage et de refroidissement, nettoyage des équipements de transformation, etc.
Économie — le coût total de production permettant de respecter les normes de qualité spécifiées doit être aussi bas que possible
Droit — législation définissant les paramètres du process et le choix des composants et des solutions système
Dans la plupart des pays qui transforment le lait en divers produits, la loi impose certaines exigences afin de protéger les consommateurs contre les micro-organismes pathogènes. La formulation et les recommandations peuvent varier, mais les combinaisons suivantes couvrent les exigences les plus courantes :
traitement thermique
Le lait doit subir un traitement thermique de manière à éliminer tous les micro-organismes pathogènes. La température minimale de 72 °C / temps de maintien de 15 secondes doit être atteinte.
La température de chauffage doit être enregistrée automatiquement et le relevé doit être conservé pendant la durée spécifiée.
Clarification avant traitement thermique
Comme le lait contient généralement des substances solides, telles que des particules de saleté, des globules blancs et des cellules somatiques (tissu mammaire), il doit être clarifié. Comme la pasteurisation risque d’être inefficace si des bactéries sont cachées dans les grumeaux et les particules du lait, celui-ci doit être clarifié avant le chauffage. Le lait peut être clarifié au moyen d’un filtre ou, plus efficacement, d’un clarificateur centrifuge.
L’échangeur de chaleur a été dimensionné, il convient donc d’utiliser une pression plus élevée
Elle reste présente dans le flux de lait pasteurisé par rapport au lait non pasteurisé et aux fluides de service. En cas de fuite dans l’échangeur de chaleur, le lait pasteurisé doit s’écouler vers le lait ou le fluide de refroidissement qui n’a pas été pasteurisé, et non dans le sens inverse. Pour garantir cela, il est généralement nécessaire d’utiliser une pompe de surpression afin de créer une pression différentielle, ce qui est obligatoire dans certains pays.
Si la température des produits pasteurisés baisse en raison d’une pénurie temporaire de fluide de chauffage, l’usine doit être équipée d’une vanne de dérivation afin de renvoyer le lait insuffisamment chauffé vers le réservoir tampon.
Le processus de contrôle à distance requiert les équipements suivants :
Silo de stockage du lait cru.
Échangeur thermique à plaques, tuyauterie isolée et groupe d’eau chaude pour le chauffage et le refroidissement.
Clarificateur centrifuge (puisque seul du lait entier est traité, un séparateur centrifuge n’est pas nécessaire dans ce cas).
Un réservoir de stockage intermédiaire est utilisé pour le stockage temporaire du lait transformé.
Tuyaux et raccords pour relier les principaux composants, ainsi que vannes pneumatiques pour contrôler et distribuer le flux de produit et le fluide de nettoyage.
Une pompe utilisée pour transporter le lait dans l’ensemble de l’usine de transformation.
Équipements de commande pour gérer la capacité, la température de pasteurisation et la position des vannes.
Divers systèmes de services publics :
– alimentation en eau
– production de vapeur
– refroidissement du fluide caloporteur
– air comprimé pour les dispositifs pneumatiques
– électricité
– eaux de drainage et eaux usées.
Les besoins en fluides utilitaires sont calculés une fois la conception de l’usine approuvée. Il est donc nécessaire de connaître la séquence de température de la pasteurisation ainsi que les spécifications de toutes les autres zones nécessitant du chauffage et du refroidissement (réfrigération, système de nettoyage, etc.) avant de déterminer le nombre et la puissance des équipements électriques, le nombre d’équipements pneumatiques, les unités de fonctionnement, les heures de travail de l’usine, etc. Cet ouvrage ne traite pas de tels calculs.
Réservoir silo
Le nombre et la taille des silos dépendent du plan de livraison du lait cru et du volume de chaque livraison. Afin de faire fonctionner l’usine en continu sans interruption due à un manque de matières premières, il faut disposer d’un approvisionnement suffisant en lait cru.
De préférence, le lait doit avoir été stocké au moins une heure avant le traitement, car pendant ce temps il se dégaze naturellement. Un brassage de courte durée est acceptable, mais il n’est pas vraiment nécessaire de mélanger jusqu’à environ 5 à 10 minutes avant la vidange du silo afin d’équilibrer la masse globale. Cela évite d’interférer avec le processus naturel de dégazage.
Le principal objectif de la pasteurisation du lait est d’éliminer les micro-organismes pathogènes. À cette fin, le lait est généralement chauffé à une température d’au moins 72 °C pendant au moins 15 secondes, puis refroidi rapidement. La législation de nombreux pays impose ces paramètres. Les échangeurs de chaleur à plaques sont les plus couramment utilisés pour la pasteurisation du lait sur le marché. Lorsqu’un fonctionnement à long terme est requis, des échangeurs de chaleur tubulaires peuvent être utilisés. Les échangeurs de chaleur à racleurs sont utilisés pour les produits visqueux.
Dans l’échangeur de chaleur à plaques, la plaque de liaison entre chaque partie est équipée des entrées et sorties du produit et du fluide utilitaire. Les raccords d’entrée et de sortie peuvent être orientés verticalement ou horizontalement. Les extrémités des échangeurs de chaleur à plaques (bâti et plaques de pression) peuvent également être équipées d’entrées et de sorties.
Lorsqu’un fonctionnement à long terme est requis, l’échangeur de chaleur tubulaire est une alternative à l’échangeur de chaleur à plaques.
De l’eau chaude ou de la vapeur saturée à la pression atmosphérique peut être utilisée comme fluide de chauffage dans le pasteurisateur. Cependant, en raison de la grande différence de température, la vapeur chaude n’est pas utilisée. Par conséquent, le fluide de chauffage le plus couramment utilisé est l’eau chaude, généralement d’environ 2 à 3 °C au-dessus de la température requise pour le produit.
La vapeur est fournie par la chaudière à une pression de 600 à 700 kPa (6 à 7 bar). Elle sert à chauffer l’eau, puis à porter le produit à la température de pasteurisation.
Le régulateur de température agit sur la vanne de réglage de la vapeur afin de maintenir une température de pasteurisation constante. Toute tendance à la baisse de la température du produit est immédiatement détectée par le capteur situé sur la conduite de produit avant le tube de maintien. Le capteur transmet ensuite le signal au régulateur, qui ouvre la vanne de réglage de la vapeur pour fournir davantage de vapeur à l’eau. Cela élève la température de l’eau en circulation et empêche la baisse de température du produit.
La longueur et la taille du tube de maintien situé à l’extérieur sont calculées en fonction du temps de maintien connu, de la capacité horaire de l’équipement et du diamètre du tube, qui sont généralement identiques à ceux des tuyauteries alimentant l’équipement de pasteurisation. Généralement, le tube de maintien est recouvert d’un capot en acier inoxydable afin d’éviter les brûlures et les radiations lors du contact.
Le lait doit être correctement pasteurisé avant de quitter l’échangeur de chaleur à plaques. Si la température descend en dessous de 72 °C, le lait non pasteurisé doit être stocké séparément du produit pasteurisé. À cette fin, le transmetteur de température et la vanne de dérivation sont installés sur la canalisation en aval du tube d’isolation. Si le transmetteur de température détecte que le lait qui le traverse n’est pas entièrement chauffé, le lait non pasteurisé est renvoyé vers la cuve d’équilibrage.
