Cuves de fermentation et efficacité dans la production alimentaire et des boissons

Une fois qu’une installation a arrêté son choix sur un procédé de fermentation, la cuve dans laquelle il se déroule devient le plus grand levier unique sur le débit et la constance du produit. Deux lignes utilisant la même culture et la même recette peuvent produire des volumes hebdomadaires très différents, et une variation de lot à lot très différente, uniquement en raison de la façon dont la cuve est construite et instrumentée. Pour un fabricant de produits alimentaires ou de boissons qui dimensionne une nouvelle capacité ou qui cherche à déboulonner une ligne existante, la question de l’efficacité concerne rarement la biologie : elle porte sur le temps de cycle, le contrôle de la température et la répétabilité.

Temps de cycle du lot

Le temps pendant lequel une cuve est indisponible entre les lots est de la capacité morte, c’est pourquoi le temps de cycle est généralement le premier point à attaquer. Il comporte deux composantes : la fermentation elle-même, fixée par la culture et la recette, et le temps de retournement (vidange, nettoyage, stérilisation et remplissage) fixé par la cuve. Un système NEP dimensionné pour le volume de la cuve et une disposition de boules de pulvérisation qui atteint chaque surface interne sans intervention manuelle peuvent réduire le temps de retournement de plusieurs heures à une fraction de cela, et comme le temps de retournement est une charge fixe sur chaque lot, le raccourcir a un effet cumulatif sur l’ensemble du programme de production bien plus important que tout changement du temps de fermentation lui-même.

Précision du contrôle de température et rendement

Le rendement de fermentation ainsi que la saveur ou la constance du produit sont exceptionnellement sensibles à la précision avec laquelle la température est maintenue, pas seulement à la valeur du point de consigne. Une chemise avec une surface d’échange thermique adéquate et un circuit de glycol ou d’eau glacée bien réglé maintiennent le lot dans une bande étroite pendant le pic exothermique de la fermentation, où tombe l’essentiel de la charge thermique ; une chemise sous-dimensionnée ou une boucle de régulation qui dépasse et oscille autour du point de consigne produit une variation de lot à lot même lorsque la recette et le taux d’inoculation sont identiques. Sur les lignes à cuves multiples, faire correspondre la capacité d’échange thermique de chaque cuve à la même tâche est ce qui rend les lots parallèles interchangeables plutôt que de nécessiter chacun son propre réglage.

Instrumentation et répétabilité

Un résultat reproductible dépend du fait de savoir ce qui s’est réellement passé dans la cuve, pas seulement ce qui était prévu. Des capteurs de température, de pression et de niveau alimentant un système d’enregistrement ou SCADA permettent à un opérateur de voir une déviation au fur et à mesure qu’elle se développe plutôt qu’après la fin du lot, et ils constituent l’historique des enregistrements de lot qui permet à une installation de corréler un problème de qualité à un écart de procédé spécifique plutôt que de deviner. C’est autant une question d’efficacité que de qualité : une cuve qui signale un agitateur bloqué ou une vanne de chemise qui ne s’est pas ouverte permet de sauver un lot qui, autrement, serait perdu ou repris.

Dimensionnement selon le programme de production

Une cuve surdimensionnée pour le lot qu’elle traite gaspille des fluides utilitaires en la remplissant et en la refroidissant; une cuve sous-dimensionnée par rapport à la demande impose plus de lots par semaine que ce que le programme de NEP et de retournement peut confortablement supporter. La bonne réponse est rarement une seule grande cuve : plusieurs cuves correctement dimensionnées faisant tourner des lots décalés donnent généralement à une installation plus de flexibilité pour adapter la production à la demande, et permettent que le nettoyage et l’entretien d’une cuve se fassent sans arrêter la production des autres. Échelonner les lots sur plusieurs cuves plus petites lisse également la charge sur les fluides partagés tels que l’eau glacée et l’alimentation NEP, qui doivent sinon être dimensionnés pour la demande de pointe d’une seule grande cuve terminant son cycle de refroidissement d’un seul coup.

Makfen conçoit et fabrique des cuves de fermentation dont la surface de chemise, l’agitation et l’instrumentation sont spécifiées en fonction du temps de cycle cible et du volume de lot de l’installation, de sorte qu’une nouvelle ligne soit dimensionnée pour le débit qu’elle est réellement censée fournir.