Selon le magazine Forbes, « on estime qu'au cours des 25 dernières années, la production mondiale de lait a augmenté de 61 % (moyenne de 2 % par an) et qu'elle atteindra 177 millions de tonnes métriques d'ici 2025. » Malgré l'essor des laits et analogues d'origine végétale, la production de lait et de produits laitiers continue d'augmenter, témoignant de la fidélité des consommateurs.
Si certaines fermes laitières adoptent des concepts manufacturiers avancés comme la robotique, le lean manufacturing et l'Industrie 4.0, les fermes elles-mêmes restent largement intensives en main-d'œuvre. Cela dit, une fois le lait cru livré à l'usine de transformation, tous les procédés primaires qui transforment ce lait en produits à valeur ajoutée sont intensifs en équipement.
Les usines de transformation laitière sont donc mûres pour une transformation grâce aux technologies de l'Industrie 4.0 et en particulier au Smart Factory Analytics qui surveille directement les activités des équipements pour améliorer l'efficacité des procédés.
Les procédés primaires qui ajoutent de la valeur au lait cru :
Procédés primaires de fabrication laitière. Source : EPA
Chacun de ces procédés exige un équipement intensif en capital et tous nécessitent une ligne d'emballage pour conditionner le produit final et le préparer à l'expédition. Chacun offre des opportunités d'amélioration de l'efficacité avec des outils Smart Factory Analytics comme Worximity.
1 — Réception du lait cru
Quand le lait cru arrive de la ferme, on le décharge du transporteur, généralement un camion-citerne. Le déchargement requiert une pompe, habituellement volumétrique à rotor en caoutchouc. Après déchargement, le camion est nettoyé par pulvérisation : on injecte eau chaude et désinfectant via des buses qui projettent l'eau sur toute la surface intérieure de la citerne. Comme les camions ne sont qu'isolés et non réfrigérés, la rapidité du déchargement est critique. Vous ne pouvez pas accumuler les camions dans la cour sans détérioration du produit. Ces camions étant gros, tout délai prolongé peut coûter cher en matières premières gaspillées.
L'efficacité du quai de déchargement est critique pour faire entrer les camions et le lait cru vers les réservoirs ou la production. Les goulots à cet endroit peuvent gâter le produit ou faire perdre de la production en aval.
Déchargement : Worximity peut surveiller le débitmètre de déchargement pour s'assurer que le système fonctionne et signaler s'il opère sous capacité.
2 — Clarification et refroidissement du lait
Le lait cru passe ensuite souvent dans une centrifugeuse pour la « clarification » qui retire les particules, puis est refroidi dans un échangeur de chaleur avant l'entreposage ou la suite. Un défi : les échangeurs s'encrassent fréquemment. Quand ils s'encrassent, l'efficacité d'échange baisse, l'énergie pour pousser le liquide augmente et le débit chute, allongeant le temps de procédé et réduisant l'efficacité. Les procédés impliquant des échangeurs peuvent donc devenir des sources de goulots.
Clarification et refroidissement : Worximity peut surveiller les cycles des pompes et révéler les temps de procédé prolongés pour identifier les goulots comme l'encrassement et garder les cycles à efficacité maximale.
3 — Standardisation
Le lait est ensuite généralement « standardisé » pour normaliser sa teneur en gras et solides non gras au niveau requis pour le produit final. Le lait est séparé en écrémé et crème, typiquement à l'aide d'un séparateur centrifuge. Parfois on le teste et on ne sépare que juste assez de gras pour atteindre la cible ; parfois on sépare les deux composantes. Dans tous les cas, les séparateurs centrifuges tournent à haute vitesse et sont sujets à plusieurs modes de défaillance ; et comme la plupart du lait entrant y passe, ils constituent un potentiel de goulot.
Standardisation : Les séparateurs centrifuges, comme bien des équipements rotatifs, se prêtent bien au monitorage avec Worximity. On peut surveiller la disponibilité pour maximiser l'efficacité et identifier les temps d'arrêt imprévus pour comprimer les délais d'intervention.
4 — Pasteurisation, génération de vapeur et cogénération
La plupart des produits laitiers sont « pasteurisés » par traitement thermique. Cela nécessite des pompes et, encore une fois, des échangeurs. La fabrication de produits comme le yogourt exige aussi un chauffage plus intense.
Les traitements thermiques se font parfois par lots, mais l'idéal est un procédé continu. Comme le lait change de composition sous l'effet du temps et de la température, menant à des saveurs indésirables, garder ce procédé étroitement contrôlé est essentiel.
Les usines laitières utilisent d'immenses quantités de vapeur pour des procédés comme la pasteurisation. Les systèmes de vapeur incluent pompes (et moteurs) de carburant chaudière et pompes (et moteurs) d'alimentation, et peuvent inclure des boucles de régénération qui récupèrent la chaleur en sortie, ajoutant pompes et moteurs. Certaines laiteries ont un système de cogénération qui utilise la vapeur générée par la chaudière pour entraîner une turbine produisant de l'électricité. Cela améliore l'efficacité énergétique mais introduit une couche complexe d'équipements rotatifs à surveiller et entretenir. Toutes ces pompes, moteurs et turbines sont critiques pour les opérations laitières.
Pasteurisation, génération de vapeur et cogénération : Worximity peut surveiller l'état de fonctionnement des pompes, turbines et moteurs critiques, identifiant les tendances indicatives de détérioration ou de conditions pouvant mener à des pannes de vapeur qui arrêteraient toutes les opérations.
5 — Homogénéisation
Presque tous les procédés laitiers incluent l'homogénéisation. Elle décompose les globules gras pour prévenir leur séparation ultérieure (effet de « crémage »). Des pompes à pistons haute pression poussent le lait à travers une petite ouverture, créant une chute de pression abrupte et réduisant les globules à de très petites tailles.
Homogénéisation : Les pompes à pistons haute pression exigent un cycle d'entretien précis pour maintenir la pression et éviter les fuites aux joints. Worximity peut surveiller les cycles pour assurer un entretien à temps, prévenant les chutes de pression menant à une mauvaise qualité, des saisies de machine (défaillances catastrophiques) et des fuites de produit à l'égout.
6 — Cuisson et fermentation
Certains procédés laitiers requièrent cuisson ou fermentation, ce qui exige un contrôle serré du temps et de la température ainsi qu'un remplissage et vidange fiables des cuves.
Cuisson et fermentation : Worximity peut surveiller les équipements de cuisson et fermentation pour s'assurer que le produit n'est ni sur- ni sous-cuit. Surveiller les pompes de remplissage et vidange peut comprimer les temps de cycle.
7 — Travail mécanique
Fromage et beurre exigent du travail mécanique : mélange, pétrissage, barattage, pressage et coupe.
Travail mécanique : Les équipements critiques à la fabrication fiable de fromage ou beurre peuvent être surveillés pour minimiser les temps d'arrêt.
8 — Congélation, durcissement et évaporation
D'autres procédés laitiers incluent congélation, durcissement et évaporation.
Congélation, durcissement et évaporation : Les congélateurs continus reposent sur des convoyeurs qui peuvent tomber en panne en raison de leur environnement difficile. Surveiller les convoyeurs minimise les temps d'arrêt.
9 — Emballage
Tous les produits laitiers finissent emballés. Découvrez l'impact de Worximity sur les lignes d'emballage alimentaire :
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10 — Nettoyage
La transformation laitière est une industrie intensive en nettoyage. Les bonnes pratiques de fabrication (BPF) exigent que cuves et tuyauteries soient nettoyées chaque fois qu'on manipule un produit laitier différent. Les cycles de nettoyage consomment beaucoup de temps de production potentiel ; les surveiller et comprimer peut générer des gains de productivité significatifs.
Comprendre comment Smart Factory Analytics peut améliorer l'efficacité des procédés laitiers les plus courants vous permet de générer des gains rapides en efficacité globale d'usine.
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