Les procédés chimiques liquides qui bénéficient des mesures de l'indice de réfraction varient parmi une large gamme de sels au sein de l'industrie chimique, comme dans les produits chimiques à base d'eau et de pétrole. Dans tous les secteurs, l'IR est pertinent pour les produits chimiques à base d'eau comme les glycols, les résines et les polymères ; les produits chimiques pétroliers tels que les plastiques et les solvants ; et dans les additifs industriels pétroliers, les lubrifiants, les cires, etc. 

Dans ce blog, nous répondons aux questions que nous n'avons pas eu le temps d'aborder lors de notre webinaire « Mesures de liquides dans des applications chimiques exigeantes : densité contre concentration ». Si vous n'avez pas encore regardé le webinaire, vous pouvez voir l'enregistrement à tout moment.  

Question : à l'avenir, sera-t-il possible de mesurer de très petites quantités d'eau (niveau ppm) dans les solvants organiques ? Cela serait très utile pour les applications de chimie organique telles que la distillation ou l'évaporation de solvants organiques afin d'éliminer autant d'eau que possible.

Réponse : Oui. Le réfractomètre Vaisala peut mesurer de petites quantités d'eau dans les solvants si celles-ci sont dissoutes dans la solution. Actuellement, la limite de détection est d'environ 100 ppm, mais elle dépend de paramètres de processus tels que la température du fluide proprement dite.

Question : nous mélangeons deux produits à la volée via des mélangeurs statiques et sous pression. Un réfractomètre en ligne peut-il nous aider à déterminer le pourcentage de chaque matériau présent pendant tout le processus de mélange ? Nous prélevons actuellement des échantillons au début, au milieu et à la fin du processus de mélange. Nous utilisons actuellement la chromatographie en phase gazeuse pour déterminer la concentration de chaque matériau à ces points d'échantillonnage, mais cela peut prendre 1 à 2 heures par échantillon. 

Réponse : Oui. Nous pouvons calculer le rapport de concentration si nous connaissons la concentration des produits alimentaires. Veuillez nous envoyer plus d'informations sur vos produits chimiques spécifiques et nous pourrons vérifier leur adéquation en détail.

Question : existe-t-il une corrélation entre la concentration et le pH de l'acide sulfurique usé ?

Réponse : Oui. Contactez-nous pour parler à un ingénieur d'application et en savoir plus. 

Question : ce capteur peut-il envoyer un signal de 4 à 20 mA à un appareil ?

Réponse : les réfractomètres Vaisala Polaris sont dotés de sorties 4… 20 mA et Modbus RTU intégrées. 

Question : je vois beaucoup d'installations à circulation continue. Les réfractomètres de Vaisala peuvent-ils être installés dans une application d'immersion dans un réservoir ou un autre récipient ?

Réponse : Oui. Vous pouvez installer le réfractomètre en ligne Vaisala Polaris directement sur un réservoir ou un récipient. Nous disposons de connexions à bride de capteur standard. Pour en savoir plus, consultez la page produit PR53 GP pour plus de détails. 

Question : je reçois souvent des questions sur la comparaison entre Coriolis et les réfractomètres en termes d'exactitude. Pouvez-vous m'aider ? 

Réponse : oui, nous avons un tableau complet dans notre livre électronique qui compare les principales caractéristiques des méthodes courantes de mesure des liquides : Coriolis, micro-ondes, ultrasons et nucléaire. Une partie du tableau est présentée ci-dessous. Pour consulter l'intégralité du tableau, y compris les comparaisons des options d'installation, la température de fonctionnement maximale, la pression de fonctionnement, l'exactitude typique, la stabilité à long terme, la vérification et bien plus encore, téléchargez le PDF. 

Question : les mesures de l'indice de réfraction fonctionnent-elles pour les fluides sombres ?

Réponse : Oui. Étant donné que le réfractomètre mesure la lumière réfléchie, le milieu de traitement peut être complètement sombre, clair ou à mi-chemin entre les deux. Il s'agit de l'une des propriétés uniques des réfractomètres en ligne et des mesures d'indice de réfraction, ce qui les rend flexibles dans les applications de mesure de produits chimiques liquides. 

Apprenez-en davantage sur les réfractomètres Vaisala dans les procédés chimiques liquides.

Produits chimiques agressifs, sucres et sirops collants, températures extrêmes et acides corrosifs. Les processus industriels impliquant des liquides ne sont pas adaptés aux équipements de mesure fragiles, peu fiables et difficiles à entretenir. Et si vous ajoutez des tolérances étroites et des exigences d'hygiène élevées, il est facile de comprendre pourquoi il est indispensable de choisir la bonne technologie de mesure. Dans ce blog, nous nous penchons sur la plate-forme de réfractomètres de procédé Vaisala de la dernière génération, conçue pour optimiser vos processus, économiser des ressources, de l'énergie et du temps, et améliorer la productivité et la qualité des produits. 

Que vous produisiez des produits alimentaires et des boissons, du sucre, des produits pharmaceutiques, des produits chimiques ou de la pâte de bois, une mesure en ligne fiable et stable des concentrations de liquide est indispensable pour assurer la qualité, la sécurité et la conformité. Pour ce faire, de nombreux opérateurs de l'industrie de la transformation s'appuient sur la technologie du réfractomètre, une méthode précise, fiable et reproductible qui fait appel à l'indice de réfraction (IR), une propriété de la lumière, pour mesurer les concentrations de liquide directement à partir des lignes de traitement.

Désormais, une nouvelle ère va commencer avec le lancement de la plate-forme de réfractomètres de procédé modulaires Vaisala Polaris. Penchons-nous sur cette technologie de nouvelle génération et ce qu'elle a à offrir dans diverses applications de mesure industrielle. 

Basée sur quatre décennies d'amélioration continue

Membre à part entière de la famille Vaisala depuis 2019, K-PATENTS est le résultat de plus de 40 années d'expérience en matière de développement de réfractomètres de procédé industriels pour une grande variété d'applications. La 5e génération de produits Vaisala Polaris modernes s'appuie sur cette expérience avec les vastes connaissances des applications et les solutions d'instruments de mesure de pointe de Vaisala. 

Conçus pour un fonctionnement parfait avec les transmetteurs Indigo520 de Vaisala pour les réfractomètres de procédé, les produits de la famille Vaisala Polaris avec des spécifications standard sont disponibles sous trois jours seulement. Les mesures des instruments sont basées sur la bibliothèque Vaisala, qui compte plus de 500 modèles de concentration pour des mesures précises des différents solides dissous. Pour en savoir plus sur la technologie et le principe de mesure, cliquez ici. 

L'avantage de la mesure numérique par rapport aux solutions analogiques de la concurrence ? Elle ne s'appuie pas sur des lectures agrégées, qui peuvent manquer des irrégularités, mais sur des lectures continues et ininterrompues.  De plus, elles peuvent être installées en ligne dans quasiment n'importe quel processus industriel pour permettre une mesure en temps réel des conditions du processus, supprimant le besoin de mesures fastidieuses en laboratoire.    

Satisfaire nos appétits avec des aliments et des boissons sains et de grande qualité

Les équipements de mesure utilisés dans la production d'aliments et de boissons doivent respecter une longue liste d'exigences strictes conçues pour protéger la sécurité et l'hygiène du processus de fabrication et du produit final. En parallèle, les environnements de process peuvent être difficiles en matière d'équipement, avec des températures élevées, des substances visqueuses et collantes et des conditions qui changent rapidement. 

Surveiller en continu les concentrations de liquide de manière fiable et en temps réel présente des avantages tout au long de la chaîne de production : de l'admission des matières premières au traitement du produit final, en passant par le contrôle des flux de déchets. La gamme Vaisala Polaris comprend deux modèles sanitaires spécialement conçus pour les applications agroalimentaires : le  réfractomètre de procédé compact Vaisala Polaris™ PR53AC et le réfractomètre de procédé à longue sonde Vaisala Polaris™ PR53AP.

Le PR53AC est conçu pour les clients de l'industrie alimentaire, des boissons, des produits laitiers et de la brasserie pour mesurer les concentrations de liquides telles que le Brix, le saccharose, la gélatine et le peroxyde d'hydrogène dans les pipelines. Fourni avec les certifications 3-A et EHEDG, il garantit que toutes les exigences d'hygiène sont satisfaites et que le produit peut être utilisé en toute sécurité dans la transformation des aliments et des boissons. 
 

La bonne formule chimique pour une mesure rapide, précise et sûre  

N'importe quelle application industrielle impliquant des produits chimiques exige beaucoup des équipements de mesure. Les produits chimiques agressifs, toxiques et corrosifs, souvent associés à des températures élevées, génèrent un environnement très difficile, tandis que des processus soigneusement équilibrés ne peuvent pas tolérer la contamination causée par les matériaux des équipements de mesure. 

La possibilité de mesurer les concentrations d'acides, d'alcalis, d'alcools, d'hydrocarbures, de solvants et d'autres solutions directement dans les pipelines et les réservoirs pendant la production et le transport améliore la sécurité et permet de collecter instantanément de précieuses données du processus plutôt que d'attendre les résultats des échantillons de laboratoire.

Pour la fabrication de produits chimiques, le traitement pétrochimique ainsi que d'autres industries où les solutions toxiques et corrosives sont monnaie courante, la gamme Vaisala Polaris comprend les modèles de réfractomètre de procédé Vaisala Polaris™ PR53GC, Vaisala Polaris™ PR53GP et Vaisala Polaris™ PR53M.

Fabrication de la pâte de bois : optimisation de la sécurité, de l'efficacité et de la qualité

À l'instar des usines de fabrication de produits chimiques, les usines de pâte de bois se distinguent avec des procédés intégrant des produits chimiques très toxiques ainsi que des températures et des pressions du process élevées. Assurer l'efficacité des procédés et optimiser la disponibilité est essentiel à la rentabilité, car les arrêts pour entretenir, remplacer ou retirer l'équipement de mesure entraînent une perte de revenus. 

De plus, la fabrication de pâte implique des liquides qui varient considérablement en termes de consistance et de composition. Les liquides de procédé, tels que la suspension de pâte et les perméats, sont un mélange de produits chimiques issus de la cuisson de matières inorganiques et de matières organiques dissoutes, ce qui peut rendre difficile une mesure précise.

Dans la phase de lavage de la pâte brune, l'eau de lavage et la liqueur noire faible sont séparées des fibres de la pâte. Le lavage contribue à la fois à l'efficacité globale de l'usine et à la qualité du produit, de sorte qu'une mesure précise de la propreté de la pâte est essentielle. Cela favorise une consommation et des dépenses limitées en eau et en énergie, une meilleure récupération de produits chimiques, des coûts de blanchiment réduits ainsi qu'une meilleure consistance de la pâte.  

La réponse de Vaisala à ces défis ? Le réfractomètre de procédé Vaisala Polaris™ PR53SD, qui est conçu pour mesurer les solides dissous totaux et d'autres concentrations dans les lignes de récupération des fibres et des produits chimiques des usines de pâte à papier. Le système de rétraction SAFE-DRIVE permet d'insérer et de retirer le réfractomètre lors du processus, pour une prise de mesures sans perturbations.

Le système SAFE-DRIVE a été développé pour accroître la sécurité des opérateurs et résister aux conditions extrêmes du processus de production de la pâte, avec un principe de fonctionnement simple évitant les erreurs d'utilisation par inadvertance. Le réfractomètre rétractable, spécialement conçu pour les applications de liqueur verte, et la buse de nettoyage rétractable sont des équipements uniques sur le marché.

La mesure de l'indice de réfraction est sensible aux fractions organiques et inorganiques dans les liquides de procédé et réagit immédiatement aux variations de procédé, et les données recueillies peuvent être utilisées pour l'optimisation du procédé en temps réel. Dans les applications de liqueur noire, où la liqueur est concentrée pour la récupération de la chaleur dans une chaudière, jusqu'à 85 % des solides dissous totaux peuvent être mesurés directement en ligne, quelle que soit la consistance de la liqueur, les conditions du processus qui changent rapidement ou la présence de particules ou de fibres. 

Vaisala Polaris PR53SD est disponible avec un choix de systèmes de lavage éprouvés sur le terrain pour permettre des mesures fiables dans les opérations de ligne de fibre, de lavage de la pâte brune, d'évaporation, de cuisson de liqueur noire, d'extinction et de chaux. 

Une offre plus douce pour la fabrication de sucre et d'édulcorants

Dans le cadre de la fabrication de sucre et d'édulcorants, une mesure précise de la concentration du liquide joue un rôle essentiel dans l'amélioration de l'efficacité énergétique du processus de fabrication et la qualité du produit final. Des températures du process ambiantes élevées sont courantes dans ces processus, ce qui signifie que l'équipement de mesure doit être suffisamment robuste pour résister aux conditions.

Les réfractomètres de procédé Vaisala Polaris PR53GP et Vaisala Polaris PR53AP constituent un choix idéal pour ces applications. Ils comprennent un algorithme de détection verticale spécial pour la cristallisation du sucre afin de permettre des mesures précises de la concentration de la liqueur mère pendant les jets de cristallisation, notamment lorsque des cristaux se forment, et offrent la plage de mesure complète de 0 à 100 Brix. 

Polaris PR53GP et Polaris PR53AP de Vaisala permettent un contrôle fiable de la concentration via une mesure précise du degré Brix, de la concentration totale et de la sursaturation dans la fabrication d'édulcorants à base d'amidon et de substituts de sucre, y compris le glucose (dextrose), le sirop de glucose et de fructose, le sirop de maïs et le sorbitol.  

Découvrez tous les réfractomètres de procédé Vaisala Polaris

La mesure exacte de l'humidité relative et de la température joue un rôle essentiel dans la production et le stockage des produits chimiques liquides et en poudre. Les instruments de mesure utilisés dans ces process doivent être capables de supporter des conditions difficiles, y compris des températures élevées. Lors de la sélection de votre technologie de mesure, ainsi que de la fiabilité et de l'exactitude, il est également important de prendre en compte le coût de la durée de vie et les options d'installation disponibles. 

Améliorer l'efficacité du séchage chimique

Les process de séchage, comme le séchage sous vide, couramment utilisés dans les industries de traitement chimique, nécessitent la mesure exacte de l'humidité relative et de la température pour consommer un minimum d'énergie. Ces types de process sont difficiles en raison des températures élevées et des produits chimiques agressifs impliqués, de sorte que les technologies de mesure utilisées doivent être suffisamment robustes pour fonctionner de manière fiable dans ces conditions. 

L'offre de Vaisala comprend des instruments de mesure de l'humidité et du point de rosée étanches à la pression, conçus pour résister à des températures élevées et fournir des mesures stables et sans dérive. Les instruments avec les technologies Vaisala HUMICAP^® et DRYCAP^® incluent également une caractéristique de purge chimique. Cette dernière est utile lorsque le capteur est exposé à des solvants et des vapeurs susceptibles de pénétrer dans le polymère et de modifier ses propriétés électriques. Cela se manifeste à l'utilisateur par une dérive du capteur. La purge chimique restaure les performances correctes du capteur en chauffant rapidement le capteur d'humidité, chassant toutes les molécules de gaz qui occupent le polymère du capteur. Cette purge chimique peut être lancée manuellement ou être configurée pour s'exécuter automatiquement à des intervalles définis par l'utilisateur. Pour plus d'informations sur la caractéristique de purge chimique, lisez cet article scientifique.
 

Garantir la qualité du produit final par des conditions de stockage optimales

Plus un produit chimique est stocké longtemps, plus il est important de s'assurer que les conditions de stockage sont optimales. Une surveillance exacte et fiable de l'humidité et de la température dans les installations de stockage des produits chimiques est essentielle pour des raisons de sécurité et pour garantir la qualité du produit final. De nombreux produits chimiques sont sensibles à l'humidité. Ainsi, certains d'entre eux peuvent, par exemple, réagir à l'eau, provoquant la libération de vapeurs toxiques voire une réaction chimique explosive. 

Une humidité non optimale peut également provoquer des grumeaux dans certains produits chimiques en poudre, un phénomène connu sous le nom d'agglutination, qui peut causer des problèmes de transport et d'utilisation.
Pour simplifier au maximum la surveillance du stockage des produits chimiques, Vaisala propose une large gamme de sondes de mesure de la température et de l'humidité qui peuvent être fixées au mur, et comprennent une sonde interchangeable pour accélérer et faciliter la maintenance. 
 

Garantir une utilisation sûre des boîtes à gants, chambres de réaction et chambres sous vide 

La surveillance de l'humidité et de la température améliore aussi la sécurité lors de la manipulation des produits chimiques réactifs à l'humidité ou à la température, soit dans des boîtes à gants, soit lors de leur traitement dans des chambres de réaction ou des chambres sous vide. Par exemple, les instruments avec la technologie Vaisala DRYCAP® peuvent être utilisés dans les boîtes à gants pour surveiller et contrôler les conditions à l'intérieur de la boîte. Ces instruments offrent la stabilité à long terme, les temps de réponse rapides, et incluent une caractéristique de purge chimique pour conserver une grande exactitude.

Stockage et accès faciles aux données avec la technologie basée sur le cloud

Les mesures de l'humidité et de la température réalisées à l'aide des sondes Vaisala peuvent être facilement stockées et sont rapidement accessibles via le système Vaisala Jade Smart Cloud. Ce dernier permet de consigner les données, de les stocker en temps réel et d'y accéder depuis n'importe quel emplacement à l'aide d'un périphérique mobile.

Voici les principaux avantages du système :

• Évolutivité : en tant que système modulaire, le Jade Smart Cloud peut être facilement étendu pour répondre à différentes exigences. Les utilisateurs peuvent aisément configurer autant d'enregistreurs et de points d'accès que nécessaires et en ajouter d'autres au fur et à mesure que leurs besoins évoluent.
• Enregistrement dans le cloud : toutes les données collectées sont stockées dans le cloud. Autrement dit, il n'est pas nécessaire de se soucier de l'infrastructure informatique, de la sécurité, de la maintenance du système ni de réserver de l'espace sur le serveur pour le stockage des données.
• Connectivité radio extrêmement bonne : la connectivité sans fil du Jade Smart Cloud repose sur la technologie radio LoRa déjà bien établie dans de nombreux domaines. Vaisala a mis la barre encore plus haut avec des fonctionnalités modifiées afin de remplir les exigences les plus sévères de nos clients.
• Mises à jour régulières du microprogramme : les mises à jour logicielles du Jade Smart Cloud sont implémentées automatiquement, sans aucune action de la part de l'utilisateur final, car la nouvelle version du microprogramme est installée directement sur le système local à partir du cloud.
• Capteurs Vaisala HUMICAP® : le système utilisant des capteurs HUMICAP éprouvés, il fournit des mesures extrêmement stables et de haute qualité.

En savoir plus sur le système Jade Smart Cloud.

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Rentabiliser son investissement, économiser l'énergie et améliorer le contrôle des process avec la mesure exacte de la concentration des produits chimiques liquides

La concentration des produits chimiques liquides peut changer plusieurs fois au cours du traitement. Parmi les process typiques, on trouve les suivants :

• Assemblage/mélange/réaction : L'objectif du process de réaction, au cours duquel les ingrédients sont mélangés en continu dans une série de mélangeurs statiques, vise à atteindre la valeur finale requise d'un produit. Exemple d'application : mélange de détergents.
• Filtration/séparation : La filtration permet de séparer les particules non dissoutes d'un liquide, en commençant par une filtration grossière à l'aide de séparateurs, de décanteurs ou de bacs à sédimentation, et en terminant par le polissage final. L'efficacité du process de filtration a un impact sur la productivité générale. Exemple d'application : traitement de l'eau pure avec la précipitation chimique.
• Vérification/contrôle qualité : Le contrôle de la composition d'un produit permet de garantir des matériaux de haute performance avec exactement les bonnes propriétés. En maintenant une qualité constante, on peut réaliser de substantielles économies. Des concentrations précises de produit diminuent aussi le recours à un traitement supplémentaire. Exemple d'application : contrôle de la qualité d'un produit dans le process de polymérisation.
• Distillation/dilution : La distillation est utilisée pour séparer l'alcool d'un produit fermenté et pour séparer différents alcools (méthanol, éthanol et propanol) les uns des autres. De nombreux produits chimiques concentrés doivent également être dilués avant utilisation. Le process de dilution peut être surveillé dans le bac ou dans une ligne de circulation. La mesure de la concentration est un outil essentiel lors de la dilution. Exemple d'application : process d'autoxydation dans la production de peroxyde d'hydrogène.
• Identification du produit : Pour des raisons de sécurité et afin d'éviter toute contamination croisée, il faut s'assurer que le bon produit chimique est introduit dans le bon réservoir pendant le chargement, le déchargement ou le transfert. Le réfractomètre de procédé en ligne de Vaisala différencie les produits chimiques sous forme liquide en fonction de leur indice de réfraction. Exemple d'application : identification de l'interface chimique dans les opérations de chargement/déchargement. 

Le réfractomètre de procédé en ligne peut être utilisé pour obtenir en temps réel les mesures de la concentration de liquide dans tous ces process. La technologie évite le recours à l'échantillonnage manuel chronophage et empêche tout risque de dérive de la mesure due, par exemple, à la turbulence. La technologie exige peu de maintenance, ne contient aucune pièce mobile exigeant un remplacement régulier. Autrement dit, elle ne coûte pas cher par rapport aux densimètres.
Apprenez-en plus en regardant notre webinaire : Tout ce que vous devez savoir sur la mesure de la concentration de liquide et de la densité en ligne.

De plus, les réfractomètres de procédé en ligne peuvent supporter des produits chimiques corrosifs et des températures élevées grâce à leur principe de mesure numérique, et les mesures ne sont pas affectées par les bulles d'air ou la couleur du liquide mesuré. Si nécessaire, un système de lavage peut également être inclus pour garder le prisme propre, garantissant ainsi une mesure exacte.

Découvrez la technologie qui se cache derrière les technologies Vaisala HUMICAP® et DRYCAP® utilisées dans nos sondes d'humidité, et apprenez-en plus sur les réfractomètres de procédé en ligne de Vaisala.

Ce blog est le premier d'une série en trois parties sur la façon dont les réfractomètres de procédé en ligne peuvent optimiser les process de fabrication des API.

La création d'ingrédients pharmaceutiques actifs (API) est une partie essentielle de la production pharmaceutique. La formulation d'un API commence généralement par le chargement des produits chimiques dans un réacteur où les liaisons chimiques sont rompues pour former de nouvelles liaisons. Après la réaction, l'ingrédient actif est mis à part par des étapes de purification en aval, telles que la centrifugation et la filtration. En général, l'API est récupéré sous forme solide à partir de la phase liquide et le solvant utilisé est récupéré dans des unités de récupération de solvant dédiées.  La récupération du solvant est importante dans l'industrie pharmaceutique, car elle permet de réduire les coûts et l'impact environnemental. L'API solide final est ensuite séché pour pouvoir être utilisé comme intermédiaire ou pour formuler le médicament final.

Le développement et l'optimisation des process de fabrication pharmaceutique peuvent être complexes et longs, prenant plusieurs années. Pour simplifier ces process et accélérer la mise sur le marché des médicaments, il est important que les groupes pharmaceutiques se concentrent sur la création de process efficaces, évolutifs et reproductibles à l'échelle commerciale. L'équivalence de processus est une façon de faciliter la mise à l'échelle.

L'équivalence de processus fait référence à la cohérence et à la comparabilité des différents process de fabrication utilisés pour produire le même produit. Par exemple, la Food & Drug Administration (FDA) des États-Unis exige que les entreprises valident les process pour prouver la cohérence de leurs process de fabrication. La validation des process est réalisée dès le développement et tout au long de la mise à l'échelle pour établir des contrôles et assurer une production cohérente. L'équivalence de processus est un aspect crucial des directives de la FDA sur la validation des process. 

Utilisation de l'indice de réfraction dans le cadre de la PAT

L'indice de réfraction (IR) s'avère être un outil utile de technologie analytique des procédés (PAT) pour le développement, la conception et l'optimisation continue des process de fabrication des API. La mesure continue et en ligne de l'IR fournit des données et des informations sur les process qui aident à comprendre et à concevoir les différentes étapes de fabrication. Les données permettent de créer des profils de process qui peuvent être utilisés pour détecter des écarts et garantir l'équivalence de processus. Le réfractomètre Vaisala fournit des données de tendance avec la fiabilité et la reproductibilité élevées requises dans la fabrication pharmaceutique. Les mesures de l'indice de réfraction ne sont pas affectées par la présence de bulles de gaz, de particules solides ou de couleur du liquide. Ces caractéristiques de l'indice de réfraction le rendent idéal pour beaucoup d'applications dans les process de fabrication des API.  

L'indice de réfraction est une propriété physique fondamentale des liquides et ne dépend généralement pas de la quantité d'échantillons mesurée. Cela simplifie la mise à l'échelle du laboratoire au pilote, puis jusqu'à la production à grande échelle.  

Les données de tendance arrivent en temps réel et peuvent être comparées au profil de process de conception obtenu par l'IR, ce qui détermine l'équivalence de processus et aide à évaluer et à déterminer d'autres paramètres critiques, les tolérances et les conditions de fonctionnement optimales. De plus, les profils de process extraits des données de l'IR permettent d'identifier les problèmes lors de la mise à l'échelle et d'optimiser en continu les process existants.

Optimisation du transfert de solvant

Le transfert de solvant, une étape de purification courante dans la production d'API, vise à remplacer le solvant d'origine de la réaction par un solvant plus adapté à l'étape de traitement suivante. Le transfert de solvant est généralement effectué par distillation. Pendant la distillation, les mesures de l'IR servent à surveiller les concentrations liquides de produit en haut (après le condenseur) et en bas, par exemple, pour vérifier que la concentration correcte de l'API ou du solvant est obtenue, pour savoir précisément à quel moment rajouter plus de solvant et pour réduire la consommation globale de solvant. Pendant le développement du process, l'IR permet aussi d'obtenir des données importantes pour la conception, telles que les données d'équilibre vapeur-liquide (VLE). 

Les mesures en ligne sont également utiles pour identifier les problèmes au niveau du process. Par exemple, dans un cas client, les données de tendance du réfractomètre Vaisala ont servi lors de la mise à l'échelle du processus pour établir l'équivalence de processus de deux installations (une aux États-Unis et une en Europe) et le profil de process du laboratoire. Grâce aux données en ligne du réfractomètre, le client a découvert que l'usine américaine ne se comportait pas comme prévu et avait besoin d'une étape supplémentaire de transfert pour obtenir la même pureté que dans la conception en laboratoire et dans l'installation pilote européenne. Ainsi, les données de tendances de l'IR ont constitué un outil de dépannage incomparable et ont permis de garantir des conditions de fonctionnement optimales dans toutes les installations. 

En utilisant les mesures de l'indice de réfraction, notre client a identifié des écarts entre le laboratoire et le pilote. Il a ainsi pu prendre des mesures correctrices immédiates, ce qui a permis de réduire la consommation de solvant et d'augmenter le rendement du produit. Le client avait utilisé les mesures de l'indice de réfraction très tôt dans le laboratoire pour étudier le mélange, obtenir les données VLE et un profil de process, et concevoir le process de transfert. La mise à l'échelle du laboratoire au pilote a été simplifiée par les mesures de l'indice de réfraction en ligne.

Les mesures de l'indice de réfraction sont un outil de PAT puissant pour la conception, la surveillance et l'optimisation des process de transfert de solvant et un outil de tendance précieux pour obtenir les informations sur les process et dépanner.  
 

Le séchage par pulvérisation est souvent utilisé dans la production de produits laitiers comme le concentré de protéines de lactosérum (WPC) et le lactose, ainsi que dans la fabrication pharmaceutique. Le process permet d'obtenir une poudre sèche à partir d'un liquide ou d'une barbotine en une seule étape, par un séchage rapide au gaz chaud. Des mesures stables et exactes de l'humidité, des solides totaux (TS) et de la température peuvent vous aider à réaliser d'importantes économies d'énergie et de coûts sans compromettre la qualité du produit final.

Il est essentiel de surveiller les bons paramètres 

Le séchage par pulvérisation est utilisé dans différents processus de fabrication industrielle pour :
•    augmenter la durée de stockage du produit
•    rendre les produits plus faciles à manipuler pendant l'emballage, le transport et le stockage
•    empêcher la croissance microbienne 
•    assurer la qualité du produit
•    économiser de l'énergie
•    augmenter les rendements

Pour optimiser votre processus de séchage par pulvérisation, il y a quelques paramètres clés à surveiller : la teneur en solides solubles de l'alimentation du sécheur (généralement mesurée en Brix ou solides totaux (TS)) ainsi que l'humidité et la température de l'air à l'entrée et à la sortie. 

Image : Des mesures exactes de l'humidité relative (HR), de la température (T) et des solides totaux (TS) dans la conduite d'alimentation sont essentielles pour assurer l'efficacité du séchage par pulvérisation

La surveillance du séchage par pulvérisation effectuée à l'aide d'instruments de mesure stables, fiables et exacts garantira que votre produit est suffisamment séché pour éviter la croissance microbienne - ce qui est particulièrement important avec les produits alimentaires - mais pas trop, ce qui peut avoir un impact négatif sur la qualité du produit et entraîner une consommation d'énergie et des coûts excessifs. Au regard du prix de l'énergie qui monte actuellement en flèche, assurer l'efficacité est la priorité de tous.

Optimisation des processus avec des mesures exactes du degré Brix et TS

Les fabricants peuvent améliorer leur productivité en automatisant et en optimisant leurs processus grâce à la mesure en ligne du degré Brix et des solides totaux (TS) fournie par le réfractomètre sanitaire Vaisala K-PATENTS PR-43-AC. 

Par exemple, pour la production de protéines de lactosérum et de lactose (des compléments alimentaires importants généralement concentrés et conservés sous forme de poudre), une mesure de la concentration en ligne fiable et exacte permet de contrôler et d'ajuster les niveaux de concentration après l'ultrafiltration et à
l'entrée de l'évaporateur. La mesure exacte de la concentration à la sortie de l'évaporateur permet d'optimiser la consommation d'énergie et garantit la bonne concentration du produit transmis au sécheur par pulvérisation ou au cristallisoir. 

Dans la production de levure où le séchage par pulvérisation est utilisé pour transformer l'extrait de levure en une poudre fine ou des particules granulées, la mesure de la concentration en ligne permet de contrôler la dilution de la mélasse à l'étape initiale, de surveiller l'évolution de la fermentation et de mesurer la concentration de l'extrait de levure pour s'assurer que le niveau de matières sèches cible est atteint. 

Économisez de l'énergie et des coûts grâce à la mesure exacte de l'humidité et de la température

Outre le séchage par pulvérisation, les mesures de l'humidité sont un facteur clé pour optimiser différents autres processus de séchage à haute température, y compris le séchage en lit fluidisé et la cuisson. Lors du séchage par pulvérisation du lactosérum, les sondes d'humidité et de température de Vaisala peuvent être utilisées pour mesurer l'humidité et la température dans l'air d'entrée et de sortie du sécheur.

Les valeurs d'humidité de l'air d'entrée sont utilisées pour contrôler le processus, tandis que les valeurs d'humidité de l'air de sortie sont en corrélation avec la concentration d'humidité de la poudre. Il s'agit donc d'un indicateur de la qualité du produit final. Trouver l'équilibre parfait permet d'économiser du temps et de l'énergie en évitant le surséchage.

Si vous voulez voir par vous-même comment des mesures exactes de l'humidité peuvent vous aider à augmenter l'efficacité énergétique et à améliorer la qualité et les rendements de votre processus, essayez notre simulateur de séchage interactif.
 

Améliorer le futur de l'alimentation avec une bouchée de science

Qu'est-ce qu'on mange ce soir ? Nous passons tous du temps chaque jour à penser à la nourriture même lorsque nous ne mangeons pas – la nourriture est quelque chose qui procure du plaisir autant qu'une nécessité sans laquelle nous ne pouvons pas vivre. La nourriture a un impact sur notre santé, notre bien-être, nos finances et notre environnement, il est donc essentiel que les méthodes que nous utilisons pour la cultiver, la transformer, la transporter et la stocker soient aussi efficaces, durables et sûres que possible. Comment peut-on y parvenir ? Avec une touche de science et beaucoup de technologie de mesure.

Transformer les mesures en gâteau

Rien qu'en cuisant un gâteau à la maison, nous pouvons voir l'importance de la mesure – si nous voulons un gâteau avec une texture légère et moelleuse et un goût parfait, nous avons besoin du bon rapport sucre, farine, beurre et œufs. Ensuite, nous devons savoir que notre four cuit à la température à laquelle nous l'avons réglé et que nos ingrédients ont été stockés dans de bonnes conditions. Sans cela, le gâteau n'aura pas le goût que nous espérons ou attendons. Il en va de même pour les cuisines industrielles, mais à une échelle beaucoup plus grande : les fabricants ont besoin que leurs produits soient constants, de haute qualité, savoureux et sûrs, et ils doivent optimiser leurs coûts afin que les aliments qu'ils fabriquent restent abordables. Ceci implique de disposer de données de mesure précises et fiables. 

Technologie de mesure pour une récolte saine

Ce besoin de technologie de mesure s'étend à la façon dont notre nourriture est cultivée et à la façon dont les produits sont transformés, transportés et stockés avant d'atteindre les magasins. Sans une technologie de capteurs précise et fiable, des paramètres de surveillance tels que la température, l'humidité et les concentrations de dioxyde de carbone, les rendements seraient faibles et les produits s'altéreraient. Dans les serres modernes et les fermes verticales, l'environnement est strictement contrôlé pour obtenir des conditions de croissance optimales, ce qui signifie que plus de cultures peuvent être cultivées avec moins de ressources. Plus vous mesurez, plus vous pouvez contrôler – et plus vous pouvez utiliser efficacement les ressources dont vous disposez pour produire des aliments en plus grand nombre et de meilleure qualité. Après récolte, les conditions optimales de stockage et de transport préservent la fraîcheur des aliments plus longtemps, réduisent les déchets et maximisent la qualité gustative et la valeur nutritionnelle. Il a été dit que « vous obtenez ce que vous mesurez » – c'est certainement vrai dans l'industrie agroalimentaire !

Accroître la durabilité de notre alimentation

Pour réduire l'empreinte carbone de notre alimentation, il est essentiel que les fabricants d'aliments et de boissons développent leurs processus afin d'augmenter l'efficacité énergétique et d'optimiser l'utilisation d'autres ressources telles que les ingrédients clés et l'eau. Les déchets peuvent être valorisés en les convertissant en biogaz ou en biométhane pouvant être utilisé pour produire de la chaleur et de l'électricité – un formidable exemple d'économie circulaire. Cela n'est possible qu'avec des données de mesure fiables pour aider les fabricants à prendre les bonnes décisions de process tout en surveillant la cohérence, la qualité et la sécurité. 

À l'avenir, nous devons aller encore plus loin pour rendre notre alimentation plus durable – et la technologie est déjà là pour nous y aider. La plupart des denrées agricoles actuellement produites sont cultivées pour nourrir les animaux, ce qui rend l'empreinte environnementale de la viande considérable. Les hamburgers végétariens, par exemple, sont beaucoup plus durables, plus sains et éthiques que les alternatives carnées et leur développement est le résultat de nombreuses recherches. 

Pour encore plus de gains de durabilité, nous avons besoin de plus de données, de plus de mesures et de plus de science. Par exemple, le sol agricole stocke beaucoup de dioxyde de carbone et l'agriculture libère ce carbone dans l'atmosphère. Auparavant, il était difficile à détecter, mais nous disposons désormais de la technologie de mesure capable de tracer et de mesurer quelles pratiques agricoles nous permettent de retenir le plus de carbone dans le sol - et peut-être d'en piéger encore plus. Trouver ces méthodes nécessite des données et ces données proviennent, vous l'avez deviné, de la mesure. 

Le début de la mégatendance des microbes

Une autre tendance qui se profile sera l'utilisation de microbes dans la production alimentaire  Nous pourrons transformer les déchets agricoles en nourriture voire capter le dioxyde de carbone dans l'air pour produire de la nourriture, en utilisant des microbes dans des cuves de fermentation. Il s'agira d'une toute nouvelle industrie qui aura besoin d'encore plus de technologie de mesure, mais, en réalité, il s'agit simplement d'une autre application de la même technologie que nous utilisons aujourd'hui dans l'industrie brassicole. En regardant encore plus loin dans l'avenir, nous pourrons peut-être fabriquer des œufs sans poules, des protéines laitières sans vaches et de nouvelles graisses pour rendre les aliments à base de végétaux encore plus fondants et délicieux. 

Accroître la résilience de la production alimentaire

L'innovation sera également nécessaire pour rendre la production alimentaire plus résiliente vis-à-vis des phénomènes météorologiques extrêmes et des autres problèmes liés directement au changement climatique. De nouvelles technologies de mesure seront également nécessaires et elles pourraient provenir d'une source inattendue : la recherche spatiale. Les scientifiques examinent les données mesurées sur la Lune et sur Mars pour déterminer comment produire de la nourriture pour les astronautes si une station de recherche est établie dans l'espace. Si nous pouvons résoudre le casse-tête de la façon de produire de la nourriture dans des environnements difficiles comme celui-ci, nous pouvons utiliser ces informations pour nous aider à produire de la nourriture de manière plus résiliente et durable sur Terre, dans nos conditions climatiques changeantes. 

Nous sommes ce que nous mangeons – mais qu'est-ce que cela devrait être ?

À l'avenir, l'objectif de la technologie de mesure pourrait s'étendre pour nous aider à manger les bons aliments au bon moment. Les données de mesure pourraient révéler nos besoins nutritionnels personnels et aider à identifier les bons aliments à manger pour y répondre, afin que nous puissions prendre de meilleures décisions sur ce que nous mangeons. Ce type de nutrition personnalisée pourrait être la prochaine grande tendance de l'alimentation future. 

La technologie de mesure est essentielle à la santé des personnes et de la planète, ainsi qu'à l'amélioration des rendements et à l'augmentation de la production et de l'efficacité des ressources, ce qui réduit l'empreinte carbone de nos aliments. À l'avenir, nous pourrons utiliser la technologie de mesure pour produire des aliments de manière plus intelligente, plus précise et plus efficace – et, à bien des égards, l'avenir est déjà là.