Contrôle du pH dans la production d`amidon modifié

6
Contrôle du pH
dans la production d’amidon modifié
De nos jours, les fabricants d’amidon s’intéressent à la modernisation de
leurs installations afin de produire de l’amidon modifié pour répondre à
une demande croissante et accroître la rentabilité de leur production.
METTLER TOLEDO a déjà installé plus de 40 systèmes de mesure de pH
pour contrôler ce paramètre critique au niveau des étapes clés de production.
Les amidons modifiés sont des amidons naturels (obtenus à partir du tapioca,
par exemple) transformés chimiquement
ou physiquement pour faciliter les traitements dans l’industrie agro-alimentaire.
Plusieurs réactions chimiques sont possibles pour réticuler, estérifier ou convertir
les amidons à l’aide d’acides ou d’enzymes
afin d’obtenir une viscosité ou une transparence plus grande. Ils sont utilisés dans
la conserverie, les crèmes desserts, les
surgelés et dans beaucoup d’autres produits ou additifs alimentaires.
Un des plus importants fabricants
d’amidon modifié, occupant une place de
premier plan depuis près de 30 ans en Asie
du Sud-est, se situe en Thaïlande. Pendant
longtemps, il n’a produit que de l’amidon
natif ou naturel. Il y a dix ans environ,
l’entreprise a suivi la tendance du marché
et s’est réorientée vers la production plus
délicate d’amidon modifié. La demande
croissante a rendu nécessaire une augmentation de la capacité de production d’environ 1 000 tonnes / jour. Une fois cette
extension terminée, l’entreprise deviendra
un acteur incontournable du marché asiatique. Face à cette augmentation, il est
nécessaire d’optimiser le suivi et le contrôle
du procédé de fabrication grâce à un système de mesure approprié et ultramoderne.
Principes et problèmes
de mesure antérieurs
Auparavant, le client utilisait un pHmètre portable. Il était installé comme un
système de mesure en ligne en plaçant simplement la sonde dans une chambre de
passage jusqu’à la fin de la réaction. La
Transmetteur
de pH 2050 e.
Sommaire
SucrerieNews 6
Électrode de pH
InPro 4501.
Contrôle du pH dans
la production d’amidon modifié
Purification optimisée du jus
de betteraves sucrières grâce
à une mesure de pH en ligne
très efficace
Contrôle du pH
dans des sucreries
régulation automatique du pH était impossible avec un tel montage. De plus, la
durée de vie de l’électrode pH était très
courte et la fiabilité des mesures très mauvaise.
Les attentes du client
Le client était bien conscient que
la mesure de la valeur du pH est un facteur essentiel pour l’amélioration de ses
procédés. Il voulait également automatiser l’ensemble de son procédé afin d’être
capable de gérer les nombreux réacteurs de
son installation. Il a fini par réaliser qu’un
véritable système de mesure en ligne et
qu’une liaison à un automate programmable, un collecteur de données et à un
logiciel de supervision (SCADA) seraient
très bénéfiques.
Impression
Editeur
Mettler-Toledo GmbH
Process Analytics
CH-8902 Urdorf, Suisse
Rédaction
[email protected]
Production
Marcom
CH-8902 Urdorf, Suisse
Illustrations
Archives de
Mettler-Toledo GmbH, Urdorf (CH)
Sous réserve de modifications techniques.
© Mettler-Toledo GmbH 6 / 05
Imprimé en Suisse.
La solution METTLER TOLEDO
METTLER TOLEDO lui proposa alors
un système de mesure simple, efficace et
polyvalent constitué des produits suivants:
● Électrode de pH InPro 4501
● Câble VarioPin pour température
standard
● Transmetteur de pH 2050 e
Assistance après-vente
Après l’installation de ces systèmes de
mesure, les spécialistes en techniques de
METTLER TOLEDO ont fourni une formation approfondie sur site concernant les
produits. Nous avons eu confirmation que
les personnes chargées de la maintenance
de ces systèmes sont confiantes et
maîtrisent bien ce qu’elles ont appris. Une
durée de vie prolongée des électrodes de pH
et des valeurs de mesure fiables en sont les
conséquences. Grâce au contrat annuel de
maintenance sur site, la continuité et la
pérennité de la production sont garanties.
www.mtpro.com/pH
Transmetteur
de pH 2050 e.
Avantages de cette solution
Plus de 40 systèmes de mesure de ce
type furent installés dans toute l’unité
de fabrication. Cette solution de mesure
METTLER TOLEDO, très simple à mettre
en place, entraîna peu de modifications
sur les équipements existants. Depuis, ces
systèmes fonctionnent parfaitement selon
les attentes du client et offrent en outre,
une très grande convivialité d’utilisation
lors des étalonnages et de leur fonctionnement quotidien.
2
SucrerieNews 6
METTLER TOLEDO
Électrode de pH
InPro 4501.
Purification optimisée du jus de betteraves sucrières
grâce à une mesure de pH
L’usine Hokuren Shimizu à Hokkaido, au Japon, avait décidé de simplifier le processus de mesure au niveau de
la post-purification du jus et de réduire la maintenance associée. Avec la mise en place d’un système de mesure
de pH en ligne, le client a trouvé une solution très satisfaisante.
L’industrie sucrière japonaise
Le Japon produit deux catégories de
sucre: le sucre de betterave et le sucre de
canne. La production du sucre de betterave
est centrée sur Hokkaido tandis que celle
du sucre de canne est située sur Okinawa et
sur les îles de Kagoshima. Le sucre produit
localement satisfait environ un quart de
la consommation intérieure et le reste est
importé. La production d’Hokkaido représente entre 75 et 80 % de la production
totale de sucre au Japon.
Usine Hokuren Shimizu
L’usine, établie en 1919, fait partie de
la fédération des coopératives agricoles
d’Hokkaido qui produit en plus du sucre,
du riz, du blé, des légumes et des produits
laitiers pour environ 14,7 millions de dollars US chaque année.
nalier pour analyser la valeur du pH. Cette
procédure était non seulement très imprécise mais elle faisait appel à beaucoup de
main-d’œuvre pour le travail de maintenance. Cette situation n’était plus satisfaisante.
Attentes du client
Il fallait obtenir des mesures plus
fiables qu’avec les mesures par échantillon et abaisser les coûts dus à la maind’œuvre. Il existait une forte pression
pour abandonner la procédure normale
d’échanntillonnage en discontinu.
bilité des résultats de mesure, l’usine
Hokuren Shimizu a également reconnu
qu’elle utilisait désormais beaucoup moins
de produits chimiques.
Évolution
Suite au succès de la mise
en place du système de mesure de pH, le
client envisage maintenant le remplacement potentiel d’autres systèmes de mesure
inefficaces dans son usine.
Solution METTLER TOLEDO
Une fois la situation existante évaluée,
l’utilisation du système de mesure en ligne
suivant fut suggérée:
● Électrode de pH InPro 4250
● Support d’électrode rétractable
InTrac 777 e
● Transmetteur de pH 2100 e
Précipitation de carbonates
avec du carbonate de calcium
Pour la purification du jus, la précipitation au carbonate de calcium est utilisée
à l’usine Hokuren Shimizu. Les réactifs
carbonatés sont relativement faciles à
gérer et peuvent être obtenus en gros. Le
carbonate de calcium forme facilement des
précipités qui seront filtrés. Le traitement
optimal se produit dans des conditions de
pH faible. Les boues carbonatées ont
généralement de meilleures caractéristiques de décantation que les hydroxydes
correspondants. Le procédé de précipitation a lieu à une valeur de pH comprise entre 6,5 à 7,0 à 60 °C et à un débit de 1m/s.
Le système de mesure mis en place a
été mis à l’essai sur une période de cinq
mois. Les résultats ont été très positifs:
aucun arrêt de production provoqué par le
système de mesure et le nettoyage
(manuel) de la sonde est devenu inutile.
En conséquence, les opérations de maintenance ont été pratiquement éliminées. Le
résultat de la période de test a été très
satisfaisant et il a démontré clairement les
avantages qui pourraient être tirés d’une
institutionnalisation de ce système dans le
futur.
Contexte initial
La situation antérieure se caractérisait
par un échantillonnage discontinu jour-
Avantages pour le client
En plus des économies de coûts de maind’œuvre et d’une plus grande fia3
SucrerieNews 6
METTLER TOLEDO
en ligne très efficace
InPro 4250.
Principaux avantages de
l’électrode de pH InPro 4250
Cette électrode est conçue pour les
procédés chimiques très exigeants
● Système de référence en polymère solide
pour minimiser le travail et le coût de
maintenance
● Jonction ouverte résistante au colmatage permettant les mesures dans un
milieu très contaminant
● Électrodes adéquates pour les procédés
chimiques aux conditions de fonctionnement particulièrement exigeantes,
exemples: pressions très élevées, milieux
riches en sulfures fortement toxiques,
suspensions et émulsions
Principaux avantages du support
rétractable InTrac 777 e
Ce support rétractable possède une
chambre de rinçage unique et est
disponible en version manuelle ou pneumatique
InTrac 777 e
● Trois profondeurs d’immersion sont
proposées: 70, 100 et 200 mm.
● Selon le milieu, vous pouvez sélectionner différents joints toriques en contact
avec le milieu: Viton®, EPDM
ou Kalrez®
● Plusieurs types de bride et de filetage
sont disponibles afin de faciliter le
raccordement au procédé.
www.mtpro.com/pH
4
SucrerieNews 6
METTLER TOLEDO
Contrôle du pH dans des sucreries
Le sucre raffiné provient du sucre brut de canne ou de betteraves.
Plusieurs étapes du procédé de production sont critiques pour la qualité
du produit final et nécessitent un contrôle continu du pH. Elles sont décrites
ci-dessous.
Chaulage
Un «lait de chaux» alcalin (particules de
chaux blanchâtres en suspension dans
l’eau) est injecté automatiquement pour
élever le pH du jus brut à 11 – 11,5. L’objectif de l’ajout de chaux (oxyde de calcium) est triple:
– neutraliser les acides dans la canne ou
les betteraves, empêchant ainsi le saccharose de se transformer en amidon (par hydrolyse) ou en d’autres formes de sucre
(par inversion)
– précipiter les acides organiques en sels
pour une élimination ultérieure.
– garder les matières étrangères en suspension en attendant qu’un procédé de filtration puisse les éliminer (figure 1).
Carbonatation
Toutes les traces de chaux doivent être
éliminées en plusieurs étapes avant la
concentration du jus et ceci afin d’éviter
l’entartrage. À chaque étape, le pH est
mesuré et du dioxyde de carbone est injecté automatiquement. Au dernier stade, la
valeur du pH doit être ramenée à 9 environ.
Après carbonatation, le jus est filtré pour
éliminer toutes traces de particules solides
avant d’être envoyé vers la tour de sulfitation (figure).
pH
Lait
de chaux
Sulfitation
Du dioxyde de soufre est ajouté automatiquement au jus pour abaisser le pH
aux alentours de pH 5 – 6 avant que celuici ne parte vers les évaporateurs. Sans cette
étape, un jus alcalin serait produit et les
cristaux de sucre se colleraient en bloc
(figure).
Solution METTLER TOLEDO
METTLER TOLEDO propose différents
systèmes de mesure selon les préférences de
mesure et les demandes spécifiques. Les
électrodes de pH METTLER TOLEDO sont
toutes compatibles avec le transmetteur de
pH 2100 e.
Le système recommandé pour ce type
d’application se compose d’une électrode pH à gel, ultramoderne InPro 4800 ou
InPro 4801 SG utilisée avec un support
InTrac 787 et un transmetteur de pH 2100e.
Les électrodes de pH de la famille
InPro 4800 ont une durée de vie très importante qui réduit sensiblement les coûts de
maintenance et de remplacement de sonde
dans l’industrie.
pH
Tour de
sulfitation
pH
Filtre
Carbonateur
Carbonateur
SO2
Analyseur
de pH
Analyseur
de pH
Analyseur
de pH
Analyseur
de pH
CO2
Vers les évaporateurs
Pour des milieux contenant des particules et des produits chimiques corrosifs, la
version à membrane de verre plane et
masse liquide intégrée est le choix optimal, surtout lorsque les températures de
fonctionnement sont élevées.
Caractéristiques des électrodes
de pH InPro 4800 / InPro 4801 SG
● Électrodes gélifiées à maintenance
réduite et longue durée de vie.
● Version membrane plane
(InPro 4801 SG) avec masse liquide
intégrée pour les milieux abrasifs afin
d’améliorer la sécurité de procédé.
● Très résistantes aux substances chimiques telles que les acides, les bases, les
substances oxydantes, les sulfures, les
milieux fortement pollués, etc., grâce à
une conception unique.
● Conçues pour une utilisation à des pressions et des températures très élevées.
● Certification Ex.
● Connecteur VarioPin (VP) robuste, IP 68
à raccordement rapide.
Transmetteur de pH 2100 e
● Sécurité et fiabilité de fonctionnement
grâce à des diagnostics en continu de la
sonde et du transmetteur.
● Installation rapide et utilisation simple
grâce à Sensoface® et à une interface
utilisateur à pictogrammes.
● Régulateur PID intégré permettant une
meilleure autonomie du procédé (sans
maintenance)
● Flexibilité grâce à une liaison 4 fils ou
2 fils avec communication HART®
et / ou Profibus® et / ou FF et une utilisation possible en zones EEx.
pH
www.mtpro.com/pH
5
SucrerieNews 6
METTLER TOLEDO
Nos SERVICES PLUS: Qualité – Flexibilité – Réactivité
L’efficacité d’un système de contrôle de procédé résulte de la performance de l’instrumentation employée, de sa mise en service
initiale et des opérations de maintenance et d’entretien régulièrement effectuées. Aussi, pour vous faciliter et vous aider à optimiser
ces différentes étapes, nous avons développé une gamme complète de prestations de service incluant:
● la Livraison
personnalisée & la Mise en service de votre instrumentation
sur site de vos systèmes ou éléments de mesure physico-chimique;
ces prestations sont réalisées avec des moyens de vérification gérés en tant qu’ACME et offrent une traçabilité
aux étalons nationaux / internationaux
● le Service Après-Vente de tous les produits que nous vendons; vous bénéficiez d’un lien direct avec
le fabricant de vos équipements.
● La HOT-LINE: des techniciens spécialisés sont à votre écoute au 01 47 37 93 03 pour répondre à toutes
vos questions techniques
● les Formations intra ou inter-entreprises aux mesures physico-chimiques
(pH, oxygène dissous, conductivité, etc.); nous sommes agréés centre de formation (n°11753373975)
● les Vérifications / Ajustages
Nos engagements envers nos clients
Mettler-Toledo Analyse Industrielle mène une démarche d’amélioration continue basée sur la prise en compte et la satisfaction
des différents besoins et exigences de sa clientèle.
A ce titre, nous nous engageons à:
● vous fournir des produits de grande qualité, performants et simples d’utilisation,
● vous garantir des conseils d’experts et un support technique efficace,
● Offrir des solutions de mesure personnalisées, adaptées à vos besoins
● Répondre le plus rapidement possible à toute demande (offre, commande, SAV, etc.)
● Solutionner efficacement toute réclamation ou non-conformité,
Mettler-Toledo Analyse Industrielle et les sites de production du groupe METTLER TOLEDO sont certifiés ISO 9001/2000.
Pour toute réclamation ou suggestion d’amélioration, n’hésitez pas à contacter notre direction qualité
par e-mail à l’adresse suivante: [email protected]
Mettler-Toledo GmbH
Process Analytics
Im Hackacker 15
CH-8902 Urdorf
Switzerland
INGOLD
Leading Process Analytics
THORNTON
Leading Pure Water Analytics
o.com
r
p
t
m
.
w
ww
6
SucrerieNews 6