Précision fondamentale du remplissage et du bouchonnage
Cohérence du volume de remplissage : analyse portant sur plus de 30 sachets
La précision du volume de remplissage est une mesure statistique effectuée sur une série consécutive d’au moins 30 sachets, à la vitesse opérationnelle cible. Les facteurs influençant la cohérence du volume de remplissage liquide sont la viscosité et la température du liquide, l’expansion du matériau du sachet induite par la chaleur ou la pression, ainsi que la précision de conception du système de remplissage (à gravité, volumétrique et/ou à piston).
Les données compilées à travers l'industrie définissent clairement les différences opérationnelles selon la conception du système de remplissage :
Système de remplissage Précision approximative Vitesse opérationnelle (sachets/min)
Remplissage par gravité Précision de 1 % à 3 % 100 à 400
Système volumétrique Précision de 0,1 % à 0,5 % 50 à 200
Système à piston Précision de 0,1 % à 0,5 % 30 à 120
Les systèmes récents de haut de gamme à piston sont conçus pour effectuer un remplissage avec une précision de 0,5 %. Cette conception revêt une importance particulière lors du remplissage de produits à forte viscosité (p. ex. sauces), où même un sur-remplissage de 1 % peut entraîner des coûts de « don » (pertes) de 740 000 $ par an dans une usine de fabrication à fort volume.
Essais de désalignement du bouchon et de défaillance du joint
À l’issue des essais dynamiques, un désalignement du bouchon supérieur à 0,5 mm a été identifié comme cause de 78 % de toutes les défaillances de joint. Les essais destinés à évaluer l’intégrité du bouchon et du joint doivent inclure :
1. Une série continue de 8 heures au débit nominal maximal
2. La constance du couple d’application du bouchon doit se situer dans une plage cible, avec une variance n’excédant pas ± 5 %.
3. Utilisation de capteurs d’alignement laser pour enregistrer en temps réel les écarts d’alignement.
4. Essai de pression de rupture à 35 psi ou plus pour les boissons gazeuses.
5. La qualité du scellage est directement liée au débit de la machine (c’est-à-dire qu’une machine fonctionnant à 100 % de son débit nominal produira un plus grand nombre de scellages présentant une fuite inférieure à 3 % qu’une machine fonctionnant à 85 % de son débit nominal).
Les têtes de bouchonnage doivent positionner et sceller les bouchons avec une tolérance cible faible de ± 0,3 mm afin d’obtenir des scellages hermétiques.
L’importance des essais de résistance du scellage et d’intégrité à l’étanchéité
Avec les machines de remplissage et de bouchonnage pour sachets à bec verseur, les tests de résistance des scellés et les tests d’étanchéité sont indispensables. Même les plus petits défauts des scellés des sachets peuvent entraîner des rappels de produits. Une étude menée par l’Institut Ponemon en 2023 a estimé que ce type d’incidents pouvait coûter en moyenne 740 000 $ à une entreprise. Ces essais permettent d’évaluer la capacité du scellé à résister aux contraintes subies pendant le transport, ainsi qu’à préserver la stérilité et la durée de conservation du produit. Prenez en compte les pressions, les températures et les vibrations auxquelles les sachets sont soumis durant l’expédition, ainsi que la durée du cycle de distribution. Préserver l’intégrité et la sécurité du produit, en évitant toute contamination, constitue la question de sécurité alimentaire la plus critique.
Essai numérique de force d’arrachage et essai quantitatif de résistance des scellés selon la norme ASTM F88
La norme ASTM F88 fournit aux fabricants des chiffres et des valeurs concrets pour évaluer et comparer la résistance à l’ouverture des matériaux souples à barrière. À l’aide d’arracheurs numériques de scellés, il est possible de saisir le scellé et de le décoller latéralement, puis de mesurer, sous une tension appliquée de façon contrôlée, la force nécessaire pour rompre le scellé. Cette mesure de force s’exprime en newtons par 15 mm de largeur de scellé. Selon notre expérience, la plupart des clients qui manipulent des liquides industriels recherchent une résistance à l’ouverture d’au moins 8 newtons par 15 mm. En ce qui concerne les essais de résistance à l’ouverture, aucune approximation n’est tolérée, et tous les équipements doivent être correctement étalonnés. Cela revêt une importance capitale pour les essais qualité des machines fonctionnant et testées lors de différents postes au sein d’un même cycle de production, voire simultanément à différents emplacements au sein d’une même unité industrielle.
Les essais de dégradation sous vide consistent à placer des sachets à bec étanches et remplis dans des conditions de pression négative afin de déterminer le taux de dégradation en fonction de la chute de pression causée par des microfuites supérieures à cinq microns. Cette méthode est très efficace en laboratoire et lors des inspections qualité hors ligne, notamment pour détecter certains défauts plus petits, mais néanmoins critiques. Contrairement aux essais de dégradation sous vide, l’ultrason aérien permet de détecter des fuites plus importantes, supérieures à cinquante microns, en identifiant les ondes sonores haute fréquence réfléchies par des joints défectueux ; il convient donc mieux aux environnements de production à grande vitesse, où les inspections et la détection des défauts doivent s’effectuer rapidement. Lorsqu’elles sont utilisées conjointement, ces deux méthodes offrent aux fabricants la meilleure couverture possible des défauts. Selon les normes ASTM relatives à l’emballage, les essais de dégradation sous vide détectent 99,2 % des fuites critiques, tandis que l’ultrason aérien en détecte 92 %.
Évaluation de la fiabilité opérationnelle et de l’intégration au flux de travail
Cohérence de la stabilité lors du remplissage des sacs, du synchronisme entre le remplissage et le bouchonnage, et du temps de cycle
Pour un fonctionnement fiable, il est essentiel d’atteindre une bonne triade opérationnelle composée du remplissage, de l’emballage en sac et du bouchonnage. Le système d’emballage en sac doit être précis sur le plan opérationnel, avec une tolérance inférieure à 0,5 mm afin d’éviter les collages et les becs mal alignés. En ce qui concerne la synchronisation opérationnelle, le remplissage et le bouchonnage doivent viser un décalage de 0,2 seconde afin d’éviter les débordements ou les scellages prématurés. L’ensemble du système doit fonctionner de manière stable et cohérente sur un temps de cycle compris entre 300 et 400, afin de ne pas dépasser un écart de plus de 2 %. Globalement, les usines qui automatisent les capteurs laser et les systèmes API améliorent leur taux de fonctionnement de 18 à 22 %, tandis que les contrôles statistiques des procédés (SPC) et les cartes de contrôle opérationnels garantissent qu’une grande partie des problèmes liés au fonctionnement sont détectée avant l’étape d’audit post-opérationnel, réduisant ainsi considérablement les arrêts non planifiés.
Dépannage par analyse des causes racines des pannes courantes : remplissage irrégulier, mauvais alignement des bouchons et coincement des sacs
Le dépannage est le plus efficace pour identifier et résoudre la cause profonde d’un problème, plutôt que de traiter ses symptômes. Si les produits se remplissent de façon inégale, le problème pourrait être lié à la viscosité du matériau à remplir ou à des obstructions dans les buses. Dans ces cas, des viscosimètres en ligne et des nettoyeurs ultrasoniques peuvent s’avérer utiles. Les bouchons peuvent ne pas s’aligner correctement, ce qui pourrait résulter de mâchoires de préhension usées ou inadaptées. Dans de telles situations, des outils d’alignement laser et de positionnement de supports antivibratoires peuvent aider. Les blocages peuvent être causés par des rails de guidage déformés et des vitesses asynchrones des convoyeurs, qui peuvent être ajustées à l’aide de variateurs de fréquence (VFD) afin de maintenir l’alignement. De nombreuses usines ont réduit le temps consacré au dépannage en tenant des registres détaillés des événements. Elles analysent ces registres afin de déterminer quels problèmes reviennent régulièrement, avec quelle fréquence ils se produisent, comment ils ont été résolus et comment leur impact peut être minimisé ; ces usines sont ainsi plus efficaces que celles qui n’appliquent pas cette pratique.
FAQ
Pourquoi est-il important d'évaluer la cohérence du volume de remplissage dans le conditionnement en sachets ?
La cohérence du volume de remplissage est importante, car tout sous-remplissage ou sur-remplissage peut nuire à la qualité des produits et affecter négativement les revenus de l'entreprise.
Comment les rappels de produits peuvent-ils être évités grâce aux essais de résistance des scellés ?
Les essais de résistance des scellés permettent d’identifier les scellés présentant un risque de fuite ou de défaillance, ce qui constitue l’une des principales causes des rappels de produits. Lorsque les entreprises s’assurent que les scellés sont robustes, elles évitent les pertes liées à des incidents.
Quels avantages tire-t-on de la combinaison de la méthode de détection par décroissance du vide et de l’ultrason aérien pour la détection des fuites ?
La combinaison de ces deux techniques permet de détecter, en temps utile, aussi bien les défauts de fuite minimes que les défauts importants, ce qui améliore la fiabilité du produit.
De quelle manière les taux de production dépendent-ils de la fiabilité opérationnelle ?
Lorsque la fiabilité de fonctionnement est bonne, tous les systèmes de production fonctionnent ensemble et de manière égale, conformément au plan. Par conséquent, les arrêts de production sont minimes et les coûts de production ET d’exploitation sont très faibles.