Un logiciel intelligent révolutionne la production de poudre de lait et de lactosérum

Valio, la plus grande entreprise laitière de Finlande, a récemment accru de plus de 10 % la production de son usine de poudre de lactosérum de Lapinlahti, grâce à une solution brevetée de la société de technologie et d’ingénierie Neste Jacobs: NAPCON Controller (Advanced Process Control, APC). Les résultats ont été tellement convaincants que Valio optimise maintenant, selon un procédé similaire, une usine de fabrication de poudre de lait à Seinäjoki, Finlande, dotée à la fois d’un évaporateur et d’un séchoir-atomiseur.

La production de poudre de lait et de lactosérum consistant à sécher des fluides, le procédé est particulièrement énergivore. NAPCON équilibre les besoins énergétiques dans le cadre des spécifications produit souhaitées, afin de diminuer la consommation d’énergie. « Valio expédie plus de 60 mille tonnes de poudres de lait et de lactosérum par an, indique Antero Ylitalo, responsable production de Valio Powder Production. Avec un gain de productivité de plus de 10 %, sans augmentation de la consommation énergétique et sans avoir recours à des investissements coûteux en équipement, cela représente beaucoup d’argent. »

L’autre avantage important est le fait que NAPCON soit en mesure de prédire la teneur en humidité et d’ajuster l’équilibre hydrique en temps réel. L’optimisation s’adapte même aux changements du taux d’humidité extérieure. La teneur en eau est un élément déterminant, particulièrement aux stades finaux de la production, lorsqu’un séchoir-atomiseur retire ce qui reste d’eau, tout en préservant les propriétés essentielles du lait ou du lactosérum. Sur une ligne de production de poudre de lait, des évaporateurs sont utilisés pour retirer l’excédent d’eau avant que le concentré ne soit inséré dans le séchoir-atomiseur. En commandant les deux étapes du séchage simultanément avec NAPCON, des économies encore plus importantes peuvent être réalisées, et il est possible de s’assurer que les deux unités opèrent en continu de manière optimale. Ce type de système a déjà été installé à l’usine de Seinäjoki de Valio.

« Une teneur en eau trop importante rend la poudre collante et perturbe le processus, explique Vesa Strand, responsable production de l’usine de Seinäjoki. D’un autre côté, si la poudre est trop sèche, cela produit de la poussière et génère une consommation d’énergie supplémentaire. Avec NAPCON, nous pouvons permettre une augmentation de la teneur en humidité moyenne durant le processus tout en nous assurant que la teneur en humidité du produit final reste, en toutes circonstances, aussi proche que possible de sa valeur cible.

Une intégration simple

La solution NAPCON mise en œuvre dans les deux usines de production est constituée de deux outils : NAPCON Indicator, qui calcule les informations relatives à l’équilibre de la matière et de l’énergie, et NAPCON Controller qui commande le processus par le biais de la commande prédictive multivariable (Multivariable Model-Predictive Control ou MMPC). En plus de la MMPC, la solution de Valio comprend une connexion à architecture unifiée OPC (OPC UA ou Open Process Control Unified Architecture) entre NAPCON et le système de commande du processus de Valio.

« Les résultats du premier projet d’optimisation nous ont vraiment convaincus de l’expertise et de la supériorité de Neste Jacobs en matière d’optimisation de production de qualité. Une nouvelle collaboration allait donc de soi, explique Antero Ylitalo. Nous cherchons maintenant à développer encore davantage ce partenariat. » Keijo Yli-Opas, ingénieur en chef chez Neste Jacobs précise que le NAPCON Controller (la solution APC brevetée de Neste Jacobs) peut être mis en œuvre dans les usines de production de poudre de lait et de lactosérum traditionnelles, partout dans le monde.

« Une ingénierie complète, des services de mise en œuvre et la formation client sont aussi des aspects importants de notre offre », explique t-il. Il ajoute : « Les solutions fournies à Valio n’étaient bien-sûr pas toutes identiques mais généralement, quelques mois seulement suffisent pour adapter la solution aux besoins liés à différents types de processus de production. » Ce qui accélère considérablement un projet d’optimisation est la possibilité d’établir une connexion des données à distance entre le processus et les ingénieurs Neste Jacobs. Selon Keijo Yli-Opas, cela permet de travailler sur le projet, quelle que soit la distance. Il souligne : « Cette connexion offre par ailleurs une plate-forme solide pour la continuité des services de maintenance. »

Séchage par atomisation

Le principe d’un séchoir-atomiseur est de transformer le concentré en une multitude de petites gouttelettes, qui seront à leur tour transformées en particules de poudre lorsqu’elles seront exposées à un courant rapide d’air chaud. Lorsque le séchoir-atomiseur peut être paramétré afin d’utiliser en permanence la bonne quantité de chaleur, une usine de poudre de lait ou de lactosérum peut augmenter considérablement sa production tout en utilisant la même quantité d’énergie. Dans le même temps, le risque d’arrêts causés par l’obstruction du sac de filtrage diminue notablement.

En règle générale, un évaporateur retire l’excès d’eau avant que la poudre ne soit insérée dans le séchoir-atomiseur. Si la ligne de production est constituée de ces deux unités, l’Advanced Process Control offre des possibilités d’optimisation encore plus nombreuses.