août 1, 2023
Options de vannes et de tuyauteries thermoplastiques largement utilisées dans l’industrie alimentaire et des boissons
L’utilisation de plastiques performants dans la transformation des aliments et des boissons
En raison de leurs avantages inhérents, les plastiques performants sont utilisés dans une large gamme d’applications dans l’industrie alimentaire et des boissons. Ces applications comprennent le transport de l’eau potable, des eaux usées et des produits chimiques. Le remplacement des composants de processus en acier inoxydable, tels que la tuyauterie, les vannes, les boîtiers de filtre et les réservoirs, par des plastiques est de plus en plus courant, car les avantages des plastiques sont de plus en plus reconnus dans diverses industries.
L’industrie de la bière artisanale
Par exemple, les brasseurs artisanaux commerciaux ont utilisé des récipients en plastique pour la fermentation comme alternative économique à l’acier inoxydable. En ce qui concerne le brassage de la bière, un fermenteur est un récipient que les brasseurs utilisent pour transformer le moût en alcool. Le moût est le mélange d’eau et de grains que le brasseur a fait bouillir. La fermentation s’effectue en ajoutant de la levure au moût.
Les plastiques ont également été utilisés dans les systèmes de récupération de la levure dans le cadre du processus de brassage de la bière. La levure d’une fermentation doit être récupérée et utilisée pour fabriquer la suivante. Le polyéthylène haute densité (PEHD) a été utilisé pour remplacer l’acier inoxydable dans les systèmes de récupération de la levure. Le PEHD est un excellent choix pour cette application, compte tenu de ses propriétés matérielles et des avantages qu’il offre par rapport à l’acier inoxydable (1) :
- Faible coût : Le coût des matériaux du PEHD, y compris les tuyaux et les raccords moulés, est inférieur à celui de l’acier inoxydable.
- Légèreté : Les matériaux HDPE sont plus légers que l’acier inoxydable, ce qui permet de réduire les frais d’expédition et l’intensité de la main-d’œuvre nécessaire à l’installation.
- Résistance à la contamination microbienne : Le PEHD possède des propriétés antimicrobiennes qui en font un choix idéal par rapport à l’acier inoxydable.
- Certifié NSF-61 : Le PEHD est certifié NSF-61, il est donc sûr pour les applications d’eau potable.
- Résistance à la corrosion : Le PEHD est chimiquement résistant, résistant à l’abrasion, compatible avec l’eau salée et ne rouille pas, ne s’entartre pas, ne s’abîme pas et ne se corrode pas.
- Compatibilité chimique : Le PEHD offre une compatibilité chimique similaire ou supérieure à celle de l’acier inoxydable.
Les tuyaux et les raccords en PEHD peuvent être assemblés par fusion thermique pour créer des bobines de tuyaux spécifiques à l’application. Les soudures par fusion thermique forment des joints étanches, qui sont aussi résistants, voire plus, que le tuyau. Les bobines de tuyaux peuvent être intégrées dans des ensembles de patins de niveau supérieur, comme le montre l’image ci-dessous.
Robinets thermoplastiquesLes vannes thermoplastiques, telles que les vannes à bille, les vannes papillon, les clapets anti-retour et les vannes à diaphragme, sont également utilisées dans le secteur de l’alimentation et des boissons. Les vannes sont proposées dans une variété de matériaux pour répondre à des applications spécifiques. Les matériaux thermoplastiques couramment utilisés sont le PVC, le CPVC, le PP et le PVDF.
Les matières plastiques peuvent être regroupées en différentes catégories en fonction de leur composition chimique. Il y a les matériaux vinyliques, notamment le chlorure de polyvinyle (PVC) et le chlorure de polyvinyle chloré (CPVC), qui sont souvent les matériaux typiques pour le transport des produits chimiques, car ils sont bien acceptés et largement disponibles. Les polyoléfines, telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), constituent un autre groupe de thermoplastiques.
Le PE est également facilement disponible et très apprécié dans de nombreuses applications, telles que la distribution de gaz et l’approvisionnement en eau. Le PP est considéré comme un choix idéal pour de nombreuses applications avec des niveaux de pH variables, car il supporte très bien les acides et les bases. Les fluoropolymères constituent le dernier groupe de matériaux thermoplastiques. Les fluoropolymères sont des thermoplastiques à haut poids moléculaire qui offrent une incroyable résistance chimique aux acides forts. Le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est un matériau particulièrement adapté au transport des acides.
Dans le domaine de la bière artisanale, vannes à bille en PVC constituent une solution économique et offrent une excellente résistance à la corrosion. Les robinets à tournant sphérique sont généralement des robinets quart de tour présentant des caractéristiques d’écoulement hyperboliques, de faibles pertes de charge et une étanchéité fiable. Elles utilisent une bille rotative avec un alésage où le fait de tourner la bille d’un quart de tour peut arrêter l’écoulement d’un fluide et sont largement utilisées dans les applications tout ou rien. Les vannes à bille sont excellentes pour les applications de fluides propres avec très peu ou pas de solides en suspension. Les vannes dotées d’un véritable raccord union peuvent être retirées de la ligne sans qu’il soit nécessaire de déplacer la tuyauterie, simplement en desserrant les écrous du raccord union. Le coût de possession est encore amélioré car les vannes peuvent être démontées et remplacées par des pièces de rechange.
Actionnement : Vannes à bille et vannes papillon peuvent également être actionnées pneumatiquement ou électriquement. Les actionneurs contrôlent à distance l’ouverture et la fermeture des vannes pour améliorer l’automatisation et l’efficacité des processus. Dans l’industrie alimentaire et des boissons, pneumatiques et actionneurs électriques sont les principales méthodes d’actionnement utilisées.
Les actionneurs pneumatiques sont alimentés par de l’air comprimé, tandis que les actionneurs électriques sont alimentés par un moteur et un train d’engrenages. Les actionneurs électriques sont fréquemment utilisés pour l’automatisation des vannes à boisseau sphérique. Les actionneurs électriques sont alimentés par un moteur qui, lorsqu’il est sous tension, engage un train d’engrenages qui produit le couple nécessaire pour ouvrir/fermer le robinet à boisseau sphérique. Les actionneurs électriques constituent une méthode de contrôle des vannes efficace sur le plan énergétique, propre et silencieuse. Les actionneurs peuvent être achetés et assemblés avec un robinet en tant qu’ensemble ou en tant qu’unité séparée et ajoutée à un robinet quart de tour existant.
L’industrie agro-alimentaire
Divers produits chimiques sont nécessaires dans la transformation des aliments. L’hydroxyde de sodium, communément appelé caustique, est fréquemment utilisé pour nettoyer les équipements de l’industrie alimentaire ou laitière dans le cadre d’une étape de nettoyage en place (NEP). Le NEP est une méthode automatisée de nettoyage périodique des surfaces intérieures des tuyaux, des raccords, des réservoirs et d’autres équipements, sans démontage majeur, afin d’économiser du temps et de l’argent.
Pour le transport de produits chimiques caustiques dans une usine de transformation alimentaire, les tuyaux en polyéthylène ou en polypropylène constituent une solution idéale. Les propriétés du polyéthylène et du polypropylène comprennent la résistance chimique, la résistance à la corrosion, la résistance aux chocs, la ductilité, la résistance à la rupture par fluage, la résistance aux charges de pression et une soudabilité exceptionnelle.
Les systèmes de tuyauterie à double confinement offrent un facteur de sécurité supplémentaire pour les produits chimiques caustiques. La conduite interne est appelée conduite de transport et la conduite externe conduite de confinement. La tuyauterie à double confinement protège contre le risque infime d’une fuite dans le tuyau porteur transportant le produit chimique. Des options telles que la détection des fuites peuvent également être incorporées.
La fusion thermique est couramment utilisée pour souder les systèmes de tuyauterie à double confinement. Il s’agit de chauffer le thermoplastique à l’état fondu et de presser les deux composants ensemble pour former une liaison moléculaire. La fusion thermique crée un tuyau homogène, de sorte qu’il n’y a pas de séparation entre les deux composants, ce qui est l’un des nombreux avantages de cette méthode de soudage. La fusion bout à bout est la méthode standard d’assemblage des polyoléfines et des fluoropolymères parce qu’il n’y a pas de limite de taille et qu’elle offre les joints les plus solides pour les applications les plus exigeantes. Le principe de la fusion bout à bout consiste à chauffer deux surfaces jusqu’à ce qu’elles soient en fusion, à établir un contact entre les deux surfaces, puis à permettre aux deux surfaces de fusionner par l’application d’une force. La force provoque l’écoulement des matériaux fondus pour qu’ils se rejoignent. Lors du refroidissement, les deux parties sont unies. Rien n’est ajouté ou modifié chimiquement entre les deux composants assemblés. Les systèmes de tuyauterie à double confinement qui sont entièrement retenus et constitués des mêmes matériaux de support et de confinement peuvent bénéficier de la méthode de fusion bout à bout simultanée. La fusion simultanée permet l’installation la plus rapide et la plus facile en effectuant la soudure intérieure et extérieure en même temps.
Les systèmes de vannes et de tuyauteries en plastique performant sont de plus en plus utilisés dans l’industrie agroalimentaire comme alternative à l’acier inoxydable. Ils offrent de nombreux avantages par rapport à l’acier inoxydable, notamment un faible coût, une résistance à la corrosion et une compatibilité chimique. Les plastiques sont également plus légers, disponibles dans une large gamme de matériaux et assemblés selon diverses méthodes, ce qui permet aux concepteurs de répondre aux exigences de leurs applications.
(1) Informations obtenues pour le manuel PE du Performance Plastics Institute (PPI).
Veuillez noter que cet article a été initialement publié par Asahi/America dans le magazine Performance Plastics de l’Association internationale des distributeurs de matières plastiques (IAPD) en mai 2023. Pour consulter l’article, visitez notre bibliothèque d’articles techniques.
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