SEATTLE, ÉTAT DE WASHINGTON — Theo Chocolate figure parmi les premiers chocolatiers américains à avoir obtenu les certifications « bio » et « commerce équitable ». L’entreprise promeut des pratiques agricoles durables tout en garantissant un chocolat de la plus haute qualité, en s’approvisionnant directement en fèves de cacao auprès d’agriculteurs du Congo et du Pérou, qui bénéficient de prix supérieurs à ceux du marché. Theo produit environ 3 millions de livres (1,36 million de kg) de produits chocolatés par an, notamment des tablettes de chocolat, des bonbons à la ganache et des biscuits, tous fabriqués de A à Z par ses employés de Seattle.
Le nouveau torréfacteur a surpassé le dosage manuel en amont
La fabrication du chocolat commence par le déversement de sacs de 120 lb (55 kg) de fèves de cacao séchées dans un décalcaire-nettoyeur afin d’éliminer tout corps étranger. Les fèves sont ensuite torréfiées et refroidies avant de passer dans un vanner, qui sépare les coques des éclats riches en huile, la « chair » de la fève. Les éclats sont broyés, ce qui les transforme en une liqueur, un peu comme les cacahuètes deviennent du beurre de cacahuète. Du sucre est ensuite ajouté à la liqueur, ce qui donne du chocolat, qui est ensuite refroidi et tempéré.
En 2018, Theo avait dépassé les capacités de son torréfacteur à cuve sphérique, qui était trop petit et en mauvais état. « Les roues se détachaient », explique Marc de Faye, responsable de la maintenance. « C’était devenu un goulot d’étranglement. » Les dirigeants ont décidé de le remplacer par un modèle trois fois plus grand, portant la capacité par lot à 616 lb (280 kg). Cela a conduit Theo à rechercher un moyen plus efficace et plus rapide de traiter les fèves de cacao.
À l'époque, les ouvriers transportaient des fûts de fèves de cacao brutes et transformées d'une étape de fabrication à l'autre. Au niveau du torréfacteur, un ventilateur très puissant soufflait de l'air sur les fèves de cacao, soulevant ainsi de la poussière. Une modernisation s'imposait.
« Nous avions besoin de conteneurs beaucoup plus grands pour charger le nouveau torréfacteur », explique M. de Faye. « Il nous fallait également un moyen de charger ces conteneurs plus grands, ce qui a été à l'origine de notre nouveau système de manutention et de dosage en vrac. »
Fabriqué par Flexicon Corporation, ce nouveau système semi-automatisé comprend deux déchargeurs de sacs en vrac, des trémies au sol, quatre convoyeurs à vis flexibles, un convoyeur tubulaire à câble et des commandes programmables. Outre le fait qu’il répond aux besoins actuels et futurs de Theo en matière de capacité, ce système permet de réduire la main-d’œuvre, d’améliorer la sécurité des employés et d’éliminer les nuages de poussière indésirables.
Cette opération permet de réduire le travail manuel
Le processus commence par le déversement des grains verts, contenus dans des sacs en toile de jute, dans le nettoyeur-dépierreur, qui les achemine vers une trémie au sol d’une capacité de 5 pieds cubes (142 litres). La sortie de la trémie alimente un convoyeur à vis flexible de 4,5 pouces (115 mm) de diamètre et de 20 pieds (6,1 m) de long, doté d’une géométrie de vis spéciale permettant de transférer en douceur les grains fragiles, sans les abîmer ou presque.
Incliné à 45 degrés, le convoyeur décharge son contenu via un dérivateur en Y grâce auquel l'opérateur, à l'aide d'un écran tactile IHM, alterne le remplissage de deux sacs en vrac, éliminant ainsi les temps d'arrêt qui seraient autrement nécessaires pour retirer les sacs remplis et raccorder les sacs vides.
Si nécessaire, les sacs en vrac remplis sont transportés depuis une zone de stockage à l'aide d'un transpalette jusqu'à un dispositif de pesage, de dosage et de déchargement de sacs en vracBULK-OUT® modèle BFC. La poutre en I en porte-à-faux de l'appareil, équipée d'un palan et d'un chariot commandés par une télécommande, permet à l'opérateur d'abaisser un cadre de levage, d'y accrocher les boucles du sac, puis de positionner ce dernier dans le cadre du dispositif de déchargement.
Le bec du sac est passé à travers une vanne à iris manuelle de 12 pouces (300 mm) de diamètre, ce qui permet à l'opérateur de serrer le bec, de défaire le cordon et d'ouvrir la vanne progressivement, évitant ainsi que des jaillissements incontrôlés de matière ne génèrent de la poussière lorsque la trémie tampon se remplit. La vanne permet également de réguler le débit de grains par paliers, ou de resserrer le bec pour refaire le nœud et retirer les sacs partiellement vides.
Les capteurs de pesage mesurent le poids de l'ensemble du système de déchargement des sacs en vrac, y compris sa trémie tampon intégrée et son convoyeur à vis flexible de 5 pieds (1,5 m) de long et de 6,6 pouces (170 mm) de diamètre, incliné à 30 degrés.
Lorsque le convoyeur déverse les grains dans l'entrée d'un convoyeur tubulaire à câbles (TCC)FLEXI-DISC®, les capteurs de pesage du dispositif de déchargement transmettent des signaux indiquant la perte de poids à un automate programmable (PLC), qui ralentit le convoyeur pour passer à un débit d'alimentation par petites quantités avant de l'arrêter une fois que le poids exact du lot a été perdu.
En plus de doser la quantité souhaitée de grains, le convoyeur à vis flexible alimente le TCC à un débit volumétrique réglable, nécessaire pour remplir chaque « compartiment » du TCC avec le pourcentage de remplissage souhaité en grains.
Le TCC est équipé de disques en polymère à faible frottement fixés à un câble qui font glisser en douceur les fèves de cacao à l’intérieur d’un tube en acier inoxydable lisse de 4 pouces (100 mm) de diamètre. Les disques et le câble sont entraînés par une roue située à l’extrémité de décharge du circuit et mis en tension par une roue située à l’extrémité d’admission. Chez Theo, le circuit achemine les fèves sur une hauteur de 17 pieds (5,2 m), puis sur une distance horizontale de 45 pieds (13,7 m) jusqu’au torréfacteur, en passant par deux coudes d’un rayon de 48 pouces (1 220 mm) et un tronçon dégagé de 32 pouces (813 mm) de long permettant de contrôler visuellement les performances du convoyeur et le taux de remplissage des poches.
Une fois torréfiés, les grains sont refroidis, déversés dans une trémie, puis acheminés sur une distance de 20 pieds (6,1 m) par un convoyeur à vis flexible résistant à la chaleur, composé d'un tube en acier inoxydable de 4,5 pouces (115 mm) de diamètre, jusqu'à un trieur qui sépare les coques des grains des grains décortiqués.
Les fèves sont déversées dans un convoyeur à raclettes existant qui les achemine vers une station de remplissage de sacs en vrac. Les sacs remplis sont ensuite chargés dans un deuxième déverseur de sacs en vrac en porte-à-faux, équipé d'un convoyeur à vis flexible intégré de 10 pieds (3 m) de long, afin d'alimenter de manière volumétrique un broyeur à meules, qui constitue la première étape de réduction de taille dans la transformation des fèves en liqueur de cacao.
Les commandes automatisées réduisent l'intervention de l'opérateur
Les convoyeurs, les doseurs et les déchargeurs sont commandés individuellement, à l’exception du système d’alimentation par pesage par lots des sacs en vrac à perte de poids. Son automate programmable (PLC) assure non seulement le pesage par lots des grains bruts dans le TCC, mais commande également la vanne de décharge du convoyeur à câble au niveau du torréfacteur, la vanne de purge/rejet de lots, ainsi que la vanne de décharge à l’extrémité d’entraînement, où les fines et les résidus sont déposés dans un bac à déchets. Une colonne lumineuse et un avertisseur sonore indiquent quand le sac en vrac doit être remplacé, quels grains sont en cours de traitement et quand un nettoyage ou un changement de lot est en cours.
Pour lancer un cycle d'alimentation du TCC, l'opérateur saisit le poids du lot, sélectionne le torréfacteur comme destination, puis appuie sur « Démarrer ». Si le sac en vrac se vide en cours de lot, le contrôleur enregistre ces informations et reprend le lot une fois le sac en vrac remplacé.
Le contrôle qualité exige un transport propre
Les convoyeurs à vis flexibles du système sont entièrement fermés et empêchent tout contact du produit avec les joints d'étanchéité. À la fin d'un cycle de production, l'intérieur de la vis et du tube peut être rincé à la vapeur ou avec une solution nettoyante ; il est également possible de retirer la vis par le bouchon inférieur afin de la désinfecter et de l'inspecter.
Un autre aspect essentiel pour Theo Chocolate est que le TCC, entièrement fermé, empêche les matières premières de contaminer les fèves de cacao torréfiées. « Une fois que les fèves sont dans le convoyeur tubulaire à raclettes, le circuit est pratiquement hermétique », explique M. de Faye. « Nous ne disposions pas de cette protection auparavant, car nous acheminions manuellement des conteneurs de fèves brutes vers la zone de torréfaction. Désormais, une barrière d’air sépare les fèves brutes de la salle de torréfaction, et le TCC ne perturbe pas cette barrière ; le produit brut ne contamine donc pas la salle blanche. » Le TCC fonctionne sans air, ce qui élimine le recours à des soufflantes et à des équipements de filtration. « C’était la meilleure option pour empêcher la poussière de pénétrer. »
Une solution intégrée permet d'augmenter la production et de réduire les effectifs
Theo Chocolate a choisi Flexicon pour la fourniture de ce système en raison de ses compétences en ingénierie et en intégration. « L'entreprise qui nous avait fourni notre convoyeur à entraînement par friction d'origine n'était pas en mesure de proposer un système clé en main », explique M. de Faye.
Il en résulte un débit quotidien plus élevé avec moins de personnel. « Ce système nous a permis de réduire nos effectifs de deux personnes », explique M. de Faye. « Désormais, une seule personne suffit pour tout gérer. » L'automatisation a également permis de réduire le volume de formation que Theo doit dispenser et minimise le risque d'erreurs.
La sécurité au travail s'est également améliorée. « Du point de vue de la santé et de la sécurité, la situation s'est nettement améliorée. Nous n'avons plus à transporter de seaux partout. »
Theo Chocolate, Seattle, État de Washington
206-632-5100
www.theochocolate.com