BREVARD, Caroline du Nord — La société Transylvania Vocational Services (TVS, Inc.) devait décharger des sacs de 55 lb de lait en poudre présentant différentes densités, acheminer ce produit, puis le conditionner dans des sachets de 2 lb à un débit de 90 lb/min.
La solution consistait en une station de déchargement de sacs carrée de 48 pouces, à travers laquelle deux opérateurs déchargent la poudre qui tombe dans un séparateur vibrant circulaire de 48 pouces de diamètre. Le séparateur élimine les morceaux de papier provenant des sacs découpés contenant le lait en poudre. La poudre tombe de la sortie du tamis dans une trémie Flexicon au sol d’une capacité de 25 pieds cubes. Un convoyeur à vis flexible Flexicon de 15 pieds de long, incliné à 45 degrés, achemine la poudre à travers une cloison intérieure de l’usine vers une machine de remplissage et une machine d’emballage verticale de type « form-fill-seal » (formage-remplissage-scellage) situées dans la pièce adjacente.
« Le convoyeur à vis flexible était la méthode la plus simple pour assurer le transport dans cet espace confiné », explique Hendrik Colijn, ingénieur-conseil sur le projet.
Becky Alderman, directrice des opérations chez TVS, explique, en décrivant les composants de grande taille nécessaires pour atteindre un débit de 90 lb/minute : « Nous avons surdimensionné la ligne. » « Un moteur de 10 hp entraîne le convoyeur à vis flexible afin d’acheminer ce débit élevé de poudre à travers son diamètre de 6 pouces. » Charles Merrill, responsable des opérations agroalimentaires, ajoute : « Nous avons besoin de ce débit élevé pour respecter notre obligation contractuelle de conditionner 16 millions de livres par an. »
Conçu selon les normes 3-A pour les produits laitiers, le système fonctionne dans une salle blanche à température et humidité contrôlées, comme l’exige la certification laitière de l’USDA. La température est maintenue entre 70° et 72° ; l’humidité entre 27 et 35 % pour le produit sec (2,5 % à 3 % d’humidité). « Une humidité supérieure à 3 % pose des problèmes aux machines de conditionnement », précise M. Merrill.
Des densités variables difficiles à gérer
Le système de déchargement devait traiter du lait en poudre dont la densité variait entre 30 et 40 lb/pied cube, à un débit de 90 lb par minute. « Nous conditionnons l’un des produits les plus difficiles à traiter pour les machines d’emballage », poursuit Merrill. Les densités apparentes changent sans préavis, même au sein d’une même palette, car les sacs de 55 lb de lait en poudre proviennent des entrepôts de l’USDA et d’une multitude de fournisseurs. Ces variations de densité nécessitent un réglage constant de la remplisseuse et de la machine verticale de formage, de remplissage et de scellage.
Le tamis vibrant circulaire et le convoyeur à vis flexible, en revanche, ne sont pratiquement pas affectés par les variations de densité apparente.
Le tamis vibrant circulaire à profil bas est équipé de deux moteurs vibrants montés à l’extérieur. Ces moteurs transmettent des vibrations inertielles multiplanaires à deux plateaux de criblage montés sur ressorts, ce qui fait vibrer les particules surdimensionnées à travers la surface du tamis selon des trajectoires contrôlées vers la périphérie du tamis, où elles sont évacuées. L’efficacité du criblage est améliorée en forçant la poudre à passer sur une surface maximale du tamis de calibre 8. Les particules de 0,0027 pouce traversent rapidement le tamis et sont évacuées par le cadre inférieur.
Le convoyeur à vis flexible achemine la poudre à travers son tube extérieur en polyéthylène UHMW qui renferme une vis en acier inoxydable robuste et flexible. La vis flexible est la seule pièce mobile en contact avec le matériau, ce qui garantit la propreté. Lorsqu’elle tourne dans le tube, la vis flexible se centre automatiquement pour maintenir un jeu entre la vis et la paroi du tube, afin d’éviter tout broyage ou écrasement du produit.
Pour favoriser l’écoulement de la poudre dans l’adaptateur d’admission du convoyeur à vis flexible, un vibrateur situé dans la trémie au sol est réglé manuellement en fonction de la densité de la poudre. De plus, la trémie est conçue avec une paroi arrière raide et des parois latérales inclinées vers l’extérieur selon des angles divergents, ce qui réduit la capacité des matériaux à écoulement difficile à former un pont entre les parois latérales de la trémie ; cela les fait plutôt basculer et s’écouler vers la paroi arrière puis le long de celle-ci.
L'opération
Sur une mezzanine de 10 pieds de haut, des ouvriers retirent des sacs d’une palette, les aspirent, puis les font glisser sur un tapis roulant qui les achemine jusqu’au bord de la station de vidage des sacs. Deux ouvriers découpent les sacs et en versent le contenu dans la station de vidage.
L’air ambiant et la poussière générés par les opérations de vidage sont aspirés vers l’extérieur de deux filtres à cartouche alimentés en dépression par un ventilateur d’extraction monté en haut. La poussière accumulée sur les surfaces extérieures des filtres est délogée en neutralisant la dépression continue à l’intérieur des filtres à cartouche, grâce à une pression positive injectée par courtes rafales selon un cycle chronométré par des buses à jet pulsé. Les matières délogées tombent dans une trémie pour être renvoyées vers le système de dépoussiérage de TVS.
Vidage programmé des sacs
Pour éviter de surcharger le système et de rejeter du lait en poudre du tamis sous forme de déchets, les opérateurs doivent veiller à ne pas vider les sacs trop rapidement. TVS forme ses opérateurs à contrôler leur cadence de vidage et à interrompre ou reprendre le vidage lorsqu’un voyant s’allume, déclenché par des capteurs de niveau haut situés au niveau du manchon flexible reliant le séparateur à la trémie, ainsi qu’au sommet du convoyeur à vis flexible, et par un capteur de niveau bas situé dans la trémie au sol. « Les capteurs et la formation des opérateurs ont considérablement réduit le gaspillage », explique Merrill.
TVS exploite la ligne de conditionnement en deux équipes et procède au nettoyage pendant la troisième équipe. Le séparateur est aspiré conformément aux normes 3A. « Le tamis reste généralement propre, avec un minimum de résidus », précise Merrill.
Avant de nettoyer le convoyeur à vis flexible, un employé retire le bouchon de vidange et inverse le sens de rotation de la vis pour évacuer tout résidu de matière. La vis et le tube extérieur sont démontés pour le nettoyage. Le convoyeur ne présente ni fissures ni crevasses susceptibles de retenir des particules ou d’empêcher un nettoyage en profondeur.
TVS est un programme communautaire de réinsertion à but non lucratif qui propose des emplois et des services d’aide à l’emploi aux adultes en situation de handicap ou confrontés à d’autres obstacles à l’emploi. Fort du succès de cette nouvelle ligne, TVS prévoit d’ajouter une ligne sœur de déchargement et de conditionnement qui mélangera du lait en poudre et d’autres ingrédients. Le système intégrera un autre séparateur vibrant circulaire et deux convoyeurs à vis flexibles.