Lexique technique du remplissage industriel des liquides

Sommaire

• ATEX
• Bec à ajutage
• Bec à canne plongeante
• Bec à clapet
• Bec à rotule
• CIP / NEP
• Corrosif / Chloré
• Fluide / Mouillant
• Gravitaire
• Hygroscopique
• IPFA
• Liquide chargé
• Métrologie légale
• Moussant
• Niveau constant
• Piston mécanique
• Piston pneumatique
• Pondéral
• Propreté de dosage
• Viscosité
• Volumétrique

 

ATEX

Une zone ATEX est une zone dans laquelle une atmosphère explosive peut se former, en raison de la présence de vapeurs inflammables, de gaz ou de poussières en suspension dans l’air.

Impact sur le remplissage

Dans une zone ATEX, tout équipement électrique ou non-électrique susceptible de constituer une source d’ignition doit être conforme aux prescriptions techniques applicables. Le non-respect de ces exigences expose à des risques majeurs pour les personnes et les installations. Certains liquides inflammables ou volatils imposent de classer la zone de production en ATEX.

Solution

Choisir des équipements certifiés ATEX, conçus pour éliminer toute source d’ignition (moteurs, câblage, composants électroniques). Mettre en place une ventilation adaptée pour éviter l’accumulation de vapeurs. Définir précisément la classification de la zone (zone 0, 1 ou 2 pour les gaz ; zone 20, 21 ou 22 pour les poussières) avant de spécifier les équipements.

Cas typiques dans l’industrie

Remplissage de solvants, d’alcools, de produits pétroliers ou de tout liquide présentant un point éclair bas.

 

Bec à ajutage

Un bec à ajutage est un bec de dosage équipé d’un rétreint (l’ajutage) qui réduit la section de passage du liquide en sortie de bec et transforme le flux turbulent en écoulement diffus et laminaire.

Impact sur le remplissage

L’écoulement laminaire obtenu grâce à l’ajutage supprime la formation de mousse dans l’emballage. L’effet de capillarité du bec retient les gouttes en fin de dosage, ce qui garantit un emballage propre. Le bec n’a pas besoin de plonger dans l’emballage : le risque de cross-contamination est donc éliminé.

Solution

Le bec à ajutage est la solution la plus aboutie pour le remplissage de produits moussants. Il se visse directement à la place d’un autre bec (plug & play), sans réglage supplémentaire. Il est moins onéreux qu’un bec à canne plongeante et ne ralentit pas la cadence.

Cas typiques dans l’industrie

Détergents, liquides vaisselle, produits d’hygiène, nettoyants ménagers, bières et boissons gazeuses.

 

Bec à canne plongeante

Un bec à canne plongeante est un bec de dosage qui descend à l’intérieur de l’emballage avant le début du remplissage, puis remonte progressivement pendant le dosage afin d’éviter la formation de mousse.

Impact sur le remplissage

En remplissant par le fond, le liquide ne tombe pas en chute libre et génère peu de mousse. Cependant, cette méthode présente plusieurs inconvénients : elle réduit la cadence (temps de descente et de remontée du bec), elle nécessite des réglages précis à chaque changement de format (position haute, position basse, vitesse du mouvement, débit), et elle expose à un risque de cross-contamination : si l’emballage est souillé, le bec entre en contact avec cette souillure et peut contaminer les emballages suivants.

Solution

Réserver la canne plongeante aux cas où les becs à grilles ou à ajutage ne suffisent pas. Spécifier des temps de changement de format dans le cahier des charges pour anticiper l’impact opérationnel. Dans les industries pharmaceutiques et agroalimentaires, préférer les becs à ajutage pour éliminer le risque de cross-contamination.

Cas typiques dans l’industrie

Produits extrêmement moussants en petits flacons, certains produits chimiques, applications où l’écoulement laminaire seul ne suffit pas.

 

Bec à clapet

Un bec à clapet est un bec de dosage dont l’ouverture et la fermeture sont assurées par un clapet. Il existe deux variantes : le clapet simple (sans joint) et le clapet à joint.

Impact sur le remplissage

Le clapet simple assure son étanchéité par contact métal sur métal. L’absence de joint facilite le nettoyage et permet le passage en autoclave sans démontage. Il nécessite un état de surface très précis pour éviter tout écoulement résiduel. Le clapet à joint utilise un joint d’étanchéité pour compenser la viscosité du liquide, qui empêcherait le clapet simple de rejoindre son siège. Il est compatible avec les liquides contenant de petits marquants.

Solution

Choisir le clapet simple pour les liquides fluides nécessitant un nettoyage fréquent ou un passage en autoclave. Choisir le clapet à joint pour les liquides semi-visqueux ou légèrement chargés. Dans les deux cas, la géométrie et l’état de surface du siège sont déterminants pour la propreté du dosage.

Cas typiques dans l’industrie

Clapet simple : eau, solvants, produits pharmaceutiques liquides. Clapet à joint : sirops, certaines huiles alimentaires, cosmétiques fluides.

 

Bec à rotule

Un bec à rotule est un bec de dosage équipé d’un élément rotatif (la rotule) qui, en tournant, coupe mécaniquement le filament de liquide visqueux en fin de dosage.

Impact sur le remplissage

Pour les liquides très visqueux, ni le clapet simple ni le clapet à joint ne permettent de couper le filament proprement en fin de dosage. La rotule résout ce problème : sa rotation sectionne le filament de manière nette, sans salir l’emballage ni ralentir la cadence lorsqu’elle est correctement asservie au cycle de dosage.

Solution

Privilégier une commande mécanique plutôt que pneumatique pour les produits les plus visqueux : la commande pneumatique peut manquer de force pour couper le filament correctement. Anticiper un temps de démontage plus long que pour un bec à clapet, en raison du nombre de pièces mécaniques. La présence de joints implique que le bec ne peut pas être passé en autoclave en l’état.

Cas typiques dans l’industrie

Miel crémeux, confitures épaisses, gels cosmétiques, colles, pâtes alimentaires.

 

CIP / NEP

Le CIP (Clean In Place) ou NEP (Nettoyage En Place) désigne un procédé de nettoyage des équipements sans démontage, par circulation d’un liquide de nettoyage à travers les circuits en contact avec le produit.

Impact sur le remplissage

Sur une ligne de conditionnement de liquides, le temps de nettoyage entre deux productions (changement de produit, fin de lot) représente un coût opérationnel significatif. Sans NEP, le nettoyage nécessite le démontage complet des pièces en contact, ce qui mobilise du temps et du personnel. Le NEP réduit ces temps d’arrêt et limite les risques liés à la manipulation des produits (produits corrosifs, chimiques).

Solution

Spécifier la compatibilité NEP dès la rédaction du cahier des charges, en précisant les produits de nettoyage utilisés, les températures et les pressions de lavage. Les équipements MOM automatiques sont compatibles NEP quelle que soit la technologie de piston retenue. Un bac de récupération sous la machine réduit sensiblement le temps de nettoyage en cas d’incident sur la ligne.

Cas typiques dans l’industrie

Agroalimentaire (changements de recette), pharmaceutique (validation des procédés de nettoyage), chimie (produits corrosifs ou dangereux).

 

Corrosif / Chloré

Un liquide corrosif est un liquide dont la composition chimique attaque ou dégrade les matériaux en contact : acier inoxydable, joints, polymères. Les produits chlorés constituent le cas le plus fréquent en industrie.

Impact sur le remplissage

Le chlore est l’un des principaux ennemis de l’acier inoxydable : il provoque une corrosion par piqûres qui détériore progressivement les surfaces en contact avec le produit. Les vapeurs de chlore attaquent également les parties métalliques non protégées situées à proximité de la machine. La corrosion modifie les jeux mécaniques, dégrade la précision du dosage et réduit la durée de vie des équipements.

Solution

Utiliser des machines construites en PVC pour les pièces en contact avec le produit. Pour les pièces métalliques inévitables, appliquer un traitement à la peinture époxy. Remplacer la visserie acier par des vis en matériaux inertes (ex : PEEK) ou la protéger par des capes plastique. Installer un bac de rétention sous la machine pour protéger les opérateurs, les sols et l’environnement. Préférer des cuves à fond conique pour éliminer les zones de rétention produit.

Cas typiques dans l’industrie

Eau de Javel, détergents chlorés, acides, bases, produits de désinfection pour piscines, nettoyants industriels.

 

Fluide / Mouillant

Un liquide fluide est un liquide qui s’écoule très facilement sous l’effet de la gravité, avec une viscosité proche de celle de l’eau (de l’ordre de 10⁻³ Pa.s à température ambiante). Un liquide mouillant est un liquide fluide qui présente une forte tendance à s’étaler sur les surfaces.

Impact sur le remplissage

Les liquides très fluides s’écoulent facilement, mais cette fluidité génère un risque de goutte en fin de dosage. La goutte tombe sur l’emballage, le col ou le filetage, et peut provoquer des salissures, des problèmes de fermeture (bouchon qui glisse, mauvaise étanchéité) ou des contaminations de la zone de conditionnement. Les liquides mouillants aggravent ce phénomène en s’étalant sur toutes les surfaces qu’ils touchent.

Solution

Choisir un bec à clapet simple dont l’étanchéité métal sur métal est parfaitement usinée, afin d’éviter tout écoulement résiduel. Travailler sur la courbe de décélération du dosage pour limiter l’inertie du liquide en fin de cycle. Pour les liquides mouillants, vérifier la compatibilité des matériaux du bec avec le produit.

Cas typiques dans l’industrie

Eau, solvants, alcools, huiles légères, produits pharmaceutiques en solution aqueuse.

 

Gravitaire

Un dosage gravitaire est un dosage dans lequel le liquide s’écoule naturellement dans l’emballage sous l’effet de la gravité, sans système de poussée mécanique.

Impact sur le remplissage

Le dosage gravitaire est le plus simple à mettre en œuvre et le moins coûteux. Il est limité aux liquides suffisamment fluides pour s’écouler de manière continue et régulière. La précision du dosage gravitaire dépend directement de la pression du liquide en sortie de bec, elle-même liée au niveau de liquide dans la cuve d’alimentation. Une variation du niveau de cuve entraîne une variation du débit et donc de la dose.

Solution

Pour maintenir une pression constante, utiliser une cuve à niveau constant ou une pompe de transfert régulée. Associer un système de pesée ou un débitmètre pour corriger les dérives en temps réel. Pour les liquides dont la viscosité varie ou dont la précision est critique, préférer un dosage volumétrique ou pondéral.

Cas typiques dans l’industrie

Remplissage d’eau, de solvants légers, de liquides alimentaires très fluides en grands formats.

 

Hygroscopique

Un liquide hygroscopique est un liquide qui absorbe l’humidité présente dans l’air ambiant, ce qui peut modifier ses propriétés physiques au cours du temps ou de la production.

Impact sur le remplissage

L’absorption d’humidité peut faire varier la viscosité du liquide entre le début et la fin d’un lot, ou d’un lot à l’autre. Cette variation modifie le comportement du produit en dosage : un liquide qui s’épaissit en absorbant de l’humidité peut commencer à former des filaments en fin de cycle alors qu’il n’en formait pas en début de production. La répétabilité du dosage peut être affectée.

Solution

Travailler dans un environnement à hygrométrie contrôlée lorsque cela est possible. Spécifier la viscosité du produit dans des conditions de température et d’humidité précises. Lorsque la variabilité est inévitable, privilégier un dosage pondéral, moins sensible aux variations de viscosité qu’un dosage volumétrique.

Cas typiques dans l’industrie

Certains sirops, glycérine, solutions salines concentrées, produits cosmétiques à base d’acide hyaluronique.

 

IPFA

Un IPFA est un instrument de pesage à fonctionnement automatique au sens de la réglementation européenne. En remplissage de liquides, il peut prendre la forme d’une doseuse pondérale (DO) ou d’une trieuse pondérale (TRI).

Impact sur le remplissage

Une doseuse pondérale liquide relevant de la métrologie légale fait l’objet d’une vérification initiale attestant de sa conformité sur une plage de dosage définie. Ces exigences portent notamment sur les erreurs maximales tolérées, la précision et la répétabilité du dosage. Les équipements MOM liquides peuvent tous fonctionner en métrologie légale.

Solution

La fabrication et la mise sur le marché d’un IPFA nécessitent que le constructeur détienne un certificat d’examen UE de type délivré par un organisme notifié (par exemple le LNE en France). Les équipements utilisés en métrologie légale doivent également faire l’objet de contrôles périodiques.

Cas typiques dans l’industrie

Produits liquides préemballés destinés à la vente aux consommateurs, produits pharmaceutiques dosés à l’unité, applications soumises à métrologie légale.

 

Liquide chargé

Un liquide chargé est un liquide contenant des particules solides en suspension : fragments, morceaux, fibres, billes ou tout autre élément dont la taille ou la densité diffère du liquide porteur.

Impact sur le remplissage

Les particules en suspension compliquent le dosage de plusieurs façons. Elles peuvent bloquer les becs à clapet simple, dont les jeux mécaniques sont précis. En dosage volumétrique, la répartition aléatoire des particules dans le volume dosé entraîne une variabilité de la masse nette. Plus les particules sont grosses ou denses, plus cet effet est marqué.

Solution

Préférer un dosage pondéral, qui mesure directement la masse quelle que soit la répartition des particules. Choisir un bec à clapet à joint, plus tolérant aux marquants qu’un clapet simple. Dimensionner les sections de passage du bec en fonction de la taille maximale des particules pour éviter tout bourrage.

Cas typiques dans l’industrie

Sauces avec morceaux, vinaigrettes, produits cosmétiques avec billes exfoliantes, boissons avec pulpe, produits pharmaceutiques en suspension.

 

Métrologie légale

La métrologie légale regroupe les procédures et exigences réglementaires visant à assurer la protection des consommateurs et l’exactitude des mesures utilisées dans les transactions commerciales.

Impact sur le remplissage

Les opérateurs réalisant le conditionnement de liquides doivent mettre en place des procédures et des contrôles afin de garantir que le volume ou le poids net indiqué sur l’emballage correspond à la quantité réellement contenue dans le produit préemballé.

Solution

Les conditionneurs peuvent :
– Mettre en place des contrôles statistiques du poids net à l’aide d’un instrument de pesage à fonctionnement non automatique (IPFNA).
– Utiliser une doseuse pondérale relevant de la métrologie légale (IPFA).
– Mettre en œuvre une trieuse pondérale (IPFA) pour un contrôle systématique en ligne.

Cas typiques dans l’industrie

Produits liquides préemballés destinés à la vente aux consommateurs : boissons, produits d’entretien, cosmétiques, produits alimentaires liquides.

 

Moussant

Un liquide moussant est un liquide qui génère de la mousse lors de son dosage, en particulier lorsqu’il entre en contact avec l’air ou qu’il est soumis à une agitation mécanique (chute libre, turbulence en sortie de bec).

Impact sur le remplissage

La mousse occupe du volume dans l’emballage sans apporter de masse de produit. Si elle n’est pas maîtrisée, elle déborde du flacon, souille l’extérieur de l’emballage et le col, perturbe la fermeture (bouchage, sertissage) et fausse la dose réelle. On parle de propreté de dosage pour qualifier la capacité d’un équipement à doser sans générer de mousse, de gouttes ni de filaments.

Solution

Choisir un bec adapté à la tendance moussante du produit : bec à ajutage en priorité, ou bec à canne plongeante pour les cas les plus extrêmes. Éviter les becs à grilles pour les produits visqueux (risque de filaments). Valider le comportement du produit lors d’essais sur les produits et emballages réels. Pour en savoir plus : remplissage de produit moussant.

Cas typiques dans l’industrie

Détergents, liquides vaisselle, produits de nettoyage, shampoings, bières et sodas, certains produits agroalimentaires liquides.

 

Niveau constant

Le dosage à niveau constant est une technologie de remplissage qui consiste à remplir l’emballage jusqu’à un niveau prédéfini, identique pour chaque contenant, indépendamment de la masse de produit délivrée.

Impact sur le remplissage

Le dosage à niveau constant garantit un aspect visuel uniforme pour tous les emballages d’une même série. C’est un critère important pour les produits vendus dans des flacons transparents, où le niveau de remplissage est visible par le consommateur. En revanche, si la densité du liquide varie d’un lot à l’autre, la masse nette contenue dans l’emballage peut varier, ce qui peut poser des problèmes de conformité en métrologie légale.

Solution

Réserver le dosage à niveau constant aux produits dont la densité est stable et bien maîtrisée. Pour les produits soumis à métrologie légale ou dont la densité varie, privilégier un dosage pondéral. Combiner les deux approches si l’aspect visuel et la précision en masse sont tous deux requis.

Cas typiques dans l’industrie

Parfumerie, cosmétiques en flacons transparents, boissons en bouteilles de verre, certains produits pharmaceutiques liquides.

 

Piston mécanique

Un doseur à piston mécanique est un doseur volumétrique dans lequel le mouvement du piston dans le cylindre est commandé par une came, indépendamment du réseau d’air comprimé.

Impact sur le remplissage

Le piston mécanique assure un dosage plus régulier et plus précis qu’un piston pneumatique, car son mouvement est déterminé par la géométrie de la came et non par la pression d’un réseau d’air. Il est plus robuste et nécessite moins de maintenance. Il est particulièrement adapté aux produits visqueux et pâteux, pour lesquels la régularité du mouvement de poussée est critique pour la propreté du dosage.

Solution

Privilégier le piston mécanique pour les produits à haute valeur ajoutée, les produits visqueux, ou lorsque la régularité du dosage est critique. La course du piston dans le cylindre définit la dose : le constructeur usine des cylindres de longueur et de diamètre adaptés aux doses visées. Pour en savoir plus : dosage à piston mécanique ou pneumatique.

Cas typiques dans l’industrie

Miel, confitures, crèmes cosmétiques, gels, colles, produits pharmaceutiques semi-solides.

 

Piston pneumatique

Un doseur à piston pneumatique est un doseur volumétrique dans lequel le mouvement du piston est commandé par un vérin alimenté en air comprimé.

Impact sur le remplissage

Le piston pneumatique est moins précis que le piston mécanique car sa performance dépend directement de la stabilité et de la qualité du réseau d’air comprimé. Une variation de pression dans le réseau entraîne une variation de la force et de la vitesse du piston, ce qui affecte la répétabilité du dosage. Il consomme plus d’énergie que le piston mécanique et nécessite davantage de maintenance.

Solution

Le piston pneumatique est adapté aux produits à faible valeur ajoutée ou aux applications pour lesquelles le coût initial est une contrainte forte. Veiller à disposer d’un réseau d’air comprimé fiable et filtré. Pour les produits à haute valeur ajoutée ou les applications exigeantes en précision, lui préférer un piston mécanique. Pour en savoir plus : dosage à piston mécanique ou pneumatique.

Cas typiques dans l’industrie

Produits d’entretien semi-visqueux, détergents épais, produits chimiques à viscosité modérée.

 

Pondéral

Une machine pondérale est équipée d’un système de pesage (cellule de charge ou peson) qui mesure en continu la masse du produit dosé et arrête le remplissage lorsque la consigne est atteinte.

Impact sur le remplissage

Le dosage pondéral offre une très bonne précision et compense les variations de densité ou de viscosité du produit d’un lot à l’autre. Il est particulièrement adapté aux liquides chargés, aux produits dont la densité est variable, et aux applications soumises à métrologie légale. Il fonctionne généralement en deux phases : une phase rapide en début de cycle, puis une phase de finition plus lente pour atteindre la consigne avec précision.

Limite

Le dosage pondéral est généralement moins rapide qu’un dosage volumétrique. Pour les très petites doses, les cellules de charge à très faible échelon sont sensibles aux vibrations mécaniques et aux mouvements d’air, ce qui peut affecter la stabilité des pesées.

Cas typiques dans l’industrie

Agroalimentaire (sauces, huiles, liquides chargés), pharmacie, chimie, tout conditionnement soumis à métrologie légale.

 

Propreté de dosage

La propreté de dosage désigne la capacité d’un équipement de remplissage à doser sans générer de salissures sur l’emballage ou dans la zone de conditionnement. Elle se définit par trois critères : l’absence de gouttes, l’absence de filaments et l’absence de mousse débordante.

Impact sur le remplissage

Une mauvaise propreté de dosage entraîne plusieurs conséquences : emballages souillés (aspect inacceptable pour le consommateur), problèmes de fermeture (bouchon qui glisse, mauvaise étanchéité due à du produit sur le filetage), contamination de la zone de production, arrêts de ligne pour nettoyage. La propreté de dosage est un critère de sélection aussi important que la précision ou la cadence.

Solution

La propreté de dosage dépend de trois éléments combinés : le choix de la technologie de dosage, le choix du bec adapté au produit, et la validation par des essais sur les produits et emballages réels. Un bec inadapté (ex : bec à grilles sur un produit visqueux) génère systématiquement des filaments même si la machine est parfaitement réglée.

Cas typiques dans l’industrie

Tous les secteurs sont concernés : la propreté de dosage est un critère universel en remplissage industriel de liquides.

 

Viscosité

La viscosité est la mesure de la résistance d’un liquide à l’écoulement. Elle caractérise la capacité du liquide à se déformer sous l’effet d’une contrainte mécanique. L’unité la plus couramment utilisée dans les projets de remplissage est le pascal seconde (Pa.s).

Impact sur le remplissage

La viscosité est le paramètre le plus déterminant dans le choix d’une technologie de dosage et d’un bec. Un liquide très fluide (faible viscosité) s’écoule par gravité mais génère des gouttes. Un liquide très visqueux ne s’écoule pas seul et nécessite un système de poussée. À titre de repère : l’eau à température ambiante a une viscosité de 10⁻³ Pa.s, la mélasse de l’ordre de 10² Pa.s, le bitume de l’ordre de 10⁸ Pa.s. La viscosité varie fortement avec la température : un produit visqueux à froid peut devenir fluide à chaud.

Solution

Toujours communiquer la viscosité du produit à la température de dosage au constructeur, et non à température ambiante. Si la viscosité varie significativement d’un lot à l’autre ou en cours de production, le préciser dans le cahier des charges. Le constructeur adapte en conséquence la technologie, le bec, et les paramètres de la machine.

Cas typiques dans l’industrie

Fluide (≈ 10⁻³ Pa.s) : eau, solvants. Semi-visqueux (10⁻² à 10⁰ Pa.s) : sirops, huiles légères. Visqueux (10⁰ à 10² Pa.s) : miel, shampoings épais, crèmes. Pâteux (> 10² Pa.s) : colles, pâtes alimentaires, certains gels.

 

Volumétrique

Une machine réalise un dosage volumétrique lorsque la consigne correspond à un volume de produit à délivrer, défini par la course et le diamètre du piston (dosage à piston) ou par un autre système à volume fixe.

Impact sur le remplissage

Le dosage volumétrique fonctionne à vitesse constante et permet d’atteindre des cadences élevées. Il est particulièrement adapté aux liquides homogènes dont la densité est stable. Il est généralement plus rapide que le dosage pondéral.

Limite

La répétabilité en masse dépend directement de la stabilité de la densité du produit. Si la densité varie d’un lot à l’autre (liquide chargé, produit hygroscopique, variabilité de formulation), la masse nette délivrée varie également. L’association d’un système de pesée post-dosage avec correction de tendance permet de limiter ces dérives.

Cas typiques dans l’industrie

Lignes de remplissage à haute cadence, conditionnement de cosmétiques ou de produits pharmaceutiques en petites doses, produits dont la densité est stable et bien maîtrisée.

 

Pour en savoir plus sur le remplissage de liquides, parcourez notre guide complet du remplissage industriel des liquides.