webleads-tracker

Se différencier par la qualité de vos emballages en contrôlant leur intégrité

Pourquoi la mesure de fuite à des conditions de pression connues est le meilleur moyen de se différencier en améliorant la qualité de votre processus d’emballage tout en vous aidant à chaque étape de réalisation et de décision ?

Le contexte

La mesure de fuite des emballages dans le secteur des biscuits est un sujet prioritaire car la mesure des fuites améliore la durée de conservation du produit. Mais aujourd’hui, elle devient un moyen crucial d’être rentable en optimisant la quantité de matière (taille, épaisseur et type de film) ou en accélérant la mise en place des machines (chaleur, temps de soudure).

C’est également déterminant pour la conservation des arômes et du goût et donner entière satisfaction au consommateur. Par exemple, les entreprises de biscuits salés et de snacking s’inquiètent du croustillant du produit, qui s’abîme très vite en présence d’humidité ou d’absorption d’O2, surtout si l’emballage est perforé et présente des défauts d’intégrité. Les dommages causés à l’enveloppe et des soudures insuffisantes peuvent facilement annihiler la propriété barrière du film et, dans le cas des emballages sous atmosphère protectrice, augmenter les dépenses pour maintenir le niveau d’O2 à un niveau bas (augmentation de la consommation de gaz pour obtenir un taux initial plus bas, augmentation de l’espace de tête, solutions par absorbeurs, films plus complexes…).

Passage d’une méthode détection par localisation à des solutions instrumentées et métrologiques

Les bonnes pratiques de fabrication dans la production d’aliments secs interdisent l’utilisation d’eau dans la zone de production, principalement pour des considérations d’hygiène et les effets négatifs directs sur le produit par la présence d’une source d’humidité dans l’atelier. Par conséquent, la mesure de fuite à l’aide d’une méthode de test air-air est plus pertinente que la simple détection des fuites à l’aide d’une bassine d’eau (test de fuite à bulles basé sur ASTM F 2096, ou DIN 55508-5).

Avoir une vue de l’emplacement d’un défaut n’est pas le reflet réel et complet du taux d’échange de l’atmosphère interne avec l’atmosphère extérieure, et n’est pas représentatif des conditions réellement subies par l’emballage. Avoir une émission de bulles qui s’exprime naturellement sans conditions de stress n’est tout simplement pas possible, notamment parce que le plus souvent l’emballage flotte. Aussi, le stress généré sur l’emballage se fait souvent avec une différence de pression non contrôlée qui peut entraîner un éclatement à l’intérieur de la bassine d’eau plutôt que de révéler les faiblesses du processus d’emballage.

Limites de la bassine d’eau

La pression externe utilisée dans la bassine d’eau pour générer l’émission de bulles (ou le transit de l’air dans l’eau) n’est pas réalisable avec un faible espace de tête. Par exemple, dans les confiseries, l’espace de tête n’est tout simplement pas suffisant pour créer des bulles. Et enfin, cette technique ne donne aucune donnée relative au taux d’échange de gaz, ou de vapeur d’eau. Dans la vie réelle, les emballages alimentaires ne sont jamais livrés dans un seau d’eau mais sont clairement soumis à des contraintes mécaniques et à la diffusion d’air à travers les défauts.

L’évolution de l’industrie de l’emballage vers une solution davantage basée sur le papier constitue un nouveau défi.La méthode utilisant des bassines d’eau n’est plus pertinente et détruira immédiatement les structures des emballages. Une technique air-air est donc la seule solution.

Le mode et les conditions de transport peuvent également affecter le taux d’échange de l’atmosphère interne à travers les défauts de l’emballage

Les variations de pression dues à l’altitude, aux conditions météorologiques et aux changements de température peuvent être générées à des vitesses différentes selon le moyen de transport et la destination. Par conséquent, l’évaluation des taux d’échange entre l’atmosphère interne et l’atmosphère externe, ne peut pas se limiter à la seule connaissance de la propriété de perméabilité du film mais résulte effectivement d’une diffusion massive d’échange gazeux à travers la zone ouverte des défauts.

Car, tout simplement, les défauts générés par le processus d’emballage donnent un taux de diffusion beaucoup plus élevé à travers leur surface équivalente, dans une proportion qui compromet drastiquement la vitesse d’échange fondée sur le calcul initial de perméabilité.

Mais évaluer les effets du défaut en attendant l’équilibre des molécules est un processus relativement long, notamment lorsque la vitesse des tests de routine est exigée pour démarrer ou libérer une production. C’est dans ce contexte que la mesure de la quantité d’air qui s’échappe du volume intérieur en contrôlant les conditions initiales et en maintenant la pression interne constante, donne un résultat métrologique plus rapide, plus cohérent et plus fiable avec un minimum de variables d’influence.

Effets des défauts sur la perméabilité du film

À titre d’exemple, dans le cas d’un emballage à flux de snacking inerté au N2 :
Un défaut de structure sur un emballage de 10 × 10 × 1 cm (volume d’espace de tête de 100 ml) constitué d’un film plastique d’une épaisseur de 100 µm d’épaisseur et présentant un défaut comme un trou d’épingle droit de 100 µm de diamètre augmente considérablement les échanges comme la reprise en O2 :
• 10 fois plus rapide que la perméabilité à travers un seul film PE
• 10 000 à 100 000 fois plus rapide que la perméabilité à travers un simple film EVOH.
(avec un rapport surface du film / surface du trou d’épingle ≈ 5 × 106).

Et pour la vapeur d’eau, c’est pire : la vitesse de diffusion de la vapeur d’eau dans l’air est 2 fois plus rapide que celle de l’O2.

Méthode de référence pour la mesure des fuites

Dans de nombreuses techniques de détection et de mesure des fuites, certaines variables sont encore inconnues pour déterminer le taux d’échange pertinent. Essentiellement parce que la pression interne et le volume de l’espace de tête pendant le test ne sont pas connus, sont des variables d’influence et ne donnent pas une estimation correcte du taux de fuite.
C’est pourquoi la norme DIN55508-1 a été publiée et décrit une technique de fuite par mesure du débit à pression constante. Cela rend le test cohérent, sensible et polyvalent pour tout type d’emballage et de contenu solide.

Comment la mesure des fuites est une aide pour le pilotage de la production ?

Avec la complexité de la réalisation, le fait de disposer d’instruments basés sur la norme DIN55508-1, tels que Exos® ou Oxylos®, facilite la vie de l’ingénieur spécialisé dans les emballages en lui permettant d’avoir des variables d’influence minimales, une sensibilité élevée et des conditions de pression contrôlées, quelle que soit la forme et la construction de l’emballage.

La solution Exos® est assez polyvalente, facile à utiliser et peut fournir des indicateurs clés de performance pour superviser la qualité de la ligne de production. L’Exos® applique une pression de test prédéfinie, puis calcule le débit nécessaire pour maintenir cette pression. Le débit est un agrégat de toutes les fuites à travers l’emballage, alors que d’autres techniques ne fournissent aucune donnée.

Vous pouvez alors facilement examiner la distribution des valeurs fuite et leur déviation comme le montre la figure suivante, la forme idéale étant une droite de faible pente proportionnelle à un échantillonnage constant:

Caractéristiques supplémentaires pour les applications MAP

En outre, Exos® et Oxylos® peuvent analyse le gaz de l’atmosphère interne en plus de la mesure de la fuite, ce qui permet de connaître l’atmosphère initiale de l’emballage et d’anticiper l’effet de la taille de la fuite sur les changements de gaz en corrélant directement les deux valeurs.

Avantages et récompenses pour l’industrie alimentaire

Aide à la décision

La sensibilité de l’appareil permet de discriminer par expérience, les causes de fuite parmi les exemples suivants :

  • La perforation du film
  • La meilleure matière pour le film par rapport au niveau de fuite
  • La qualité de la soudure
  • La présence de produit dans les scellés
  • L’effet des réglages des machines sur la performance
  • Les phénomènes de fatigue (test de fluage)

S’engager sur des spécifications fiables

La technique utilisée par Exos® et Oxylos® permet de contrôler la conformité à la norme DIN 55508-1 :

  • La résistance de l’étanchéité
  • La mesure des fuites (jusqu’à 5µm)
  •  La respirabilité de l’emballage
  •  L’absorption de gaz dans le temps pour les applications sous atmosphère modifiée

Les performances atteintes sont telles que la sensibilité, ou limite de détection, peut descendre jusqu’à une perforation de 5µm de diamètre équivalent à faible contrainte. C’est à cette condition de sensibilité effective que les solutions d’emballage peuvent être réellement évaluées. Cette instrumentation donne le bon outil pour mesurer et suivre les améliorations pour finalement agir pour la solution la plus rentable et devient un véritable atout de différenciation par la qualité pour développer vos marchés stratégiques.

Rendre les aliments plus sûrs

Connaître l’atmosphère modifiée sans mesurer les fuites peut conduire à une conclusion erronée si une contamination est détectée dans un emballage alors que le niveau de gaz est encore bon après quelques heures.
Même si un agent pathogène de 0,5 à 2µm n’a pas la possibilité de passer à travers une perforation de 5µm, une population initiale d’Escherichia coli dans l’emballage peut être multipliée par 10 en 50 heures si une certaine masse d’O2 est fournie à travers les défauts de la structure. Par exemple, après 15 heures, l’espace de tête peut encore être mesuré en dessous de 1% d’O2, mais avec un défaut aussi bas que 1ml/min de taux de fuite et maintenu 6 heures dans une condition de seulement 10 mbar de différence de pression, apporte le nombre nécessaire de molécules pour faire croître le pathogène.

Explication en vidéo

https://www.youtube.com/watch?v=A6CzsLldm-4

Les appareils recommandés

 

Back to top