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Conditionnement du lait : attention au gaspillage

Vous voyez l'incontournable bidon de lait de 1 gallon US ? Tous les américains âgés de moins de 45 ans le connaissent depuis leur enfance. Apparu à la fin des années 60/début des années 70, ce format a remplacé les bouteilles en verre consignées, qui avaient l'inconvénient d’être lourdes et très fragiles. Cette étape cruciale a marqué le début de la révolution du plastique. Bien que les bidons en plastique pesaient à leurs débuts 120 g ou plus, les progrès technologiques combinés à l’augmentation du prix de la résine PEHD (polyéthylène haute densité) ont permis de réduire le poids des bouteilles à seulement 53 g. Si ces bouteilles étaient encore plus légères, et remplies à l’hélium, elle flotteraient littéralement dans l’air.

À priori, ce récipient ne présente aucun danger, n’est-ce pas ? Il s’agit d’une solution pratique, recyclable et prisée par les consommateurs. Tout va pour le mieux.

Mais si vous remplissez ces bidons avec une remplisseuse à niveau de contact, la technologie habituelle pour ce type de récipient, votre entreprise devra débourser chaque mois des milliers pour rien.

D’abord, un peu d'histoire…

Les remplisseuses à niveau ont été initialement conçues pour les récipients rigides, comme le verre. Il était alors possible de remplir à un niveau précis des bouteilles robustes, lourdes et rigides. Les premières bouteilles en plastique étaient également suffisamment solides pour monter dessus, et pouvaient être remplies selon un poids final précis. Le joint hermétique entre la valve et la bouteille était un simple disque plat, et l’air déplacé depuis la bouteille était mis à l’air libre directement via un tube vers la trémie du produit, un réservoir ou le bac situé au-dessus. Lorsque le liquide avait atteint et bloqué l’orifice d'évent, le niveau était alors défini. Le niveau de remplissage restait le même au moment de la fermeture de la valve et du retrait du tube de mise à l’air libre. En réalité, le niveau diminue légèrement lorsque la machine retire l’extrémité du tube de mise à l’air libre hors du produit.

Quoi qu'il en soit, les bouteilles sont devenues toujours plus légères, y compris leur rigidité structurelle. Si vous avez déjà observé une valve de remplissage en action sur un bidon en PEHD d’un gallon ou demi-gallon, vous avez certainement remarqué un petit joint dynamique qui tombe et se dilate lorsque la bouteille s’accroche et se décroche de la valve de remplissage. Le développement de cette membrane, généralement appelée joint en caoutchouc à expansion, s’est imposé comme une évidence car les bidons étaient devenus encore plus légers et moins rigides. Elle a remplacé le joint plat en caoutchouc utilisé sur les bouteilles de verre d’antan.

Pourquoi l’industrie a du passer au joint en caoutchouc à expansion ?

Le principe mécanique de base d’une valve de niveau implique que la bouteille ou le bidon soit soumis à la pression de refoulement du réservoir de chargement ou du bac de remplissage. De par leur solidité, les bouteilles rigides pouvaient supporter ces forces internes avec peu ou aucune déformation. En revanche, les bouteilles en plastique réagissaient comme des ballons, avec une dilatation causée par cette pression. En cas de décrochage soudain depuis la valve, la bouteille, alors soulagée d’environ d’une demie-livre (en psi) de pression interne, se contractait, entraînant ainsi l'éjection du produit depuis le goulot ou le bec. C’est pourquoi le secteur a décidé de développer le joint en caoutchouc à expansion. Son objectif : recevoir et contenir le volume d’air déplacé. La prochaine bouteille devant toucher la valve comprime le joint à expansion, et le contenu est versé directement dans la bouteille propre et vide.

Bien que le joint en caoutchouc à expansion soit utilisé depuis de nombreuses années et ait été homologué par les organismes de réglementation, de santé et d’hygiène, il présente son lot de problèmes. Premièrement, il doit être régulièrement remplacé pour préserver son efficacité. À des taux d’utilisation normaux, un joint à expansion fonctionne près de 300 000 fois en trois mois. L’usure et la fatigue risquent de compromettre la rigidité structurelle et le rendement du joint, d'où la nécessité de le remplacer. Autre problème, le joint à expansion ne peut pas être nettoyé lorsqu'il est installé. Il est nécessaire de le retirer et de le nettoyer à la main dans un réservoir ou autre bac. C’est pourquoi le joint à expansion doit être réinstallé après chaque nettoyage, une opération qui peut s’avérer difficile, frustrante et très longue, et pouvant également provoquer une contamination lors de la manipulation.

En outre, les parois internes du joint en caoutchouc à expansion constituent probablement le contour le plus complexe de la trajectoire de contact du produit. S'il n’est pas correctement nettoyé, la contamination risque de se propager d'une bouteille à l’autre, et dans le pire des cas, d’une bouteille au réservoir de chargement tout entier. Par conséquent, toutes les bouteilles remplies jusqu’au prochain cycle de nettoyage seraient concernées.

Alors, pourquoi le remplissage des bouteilles avec une remplisseuse à niveau coûte tant aux entreprises ?

Pour commencer, les variables garantissant un remplissage précis des récipients en PEHD sont aussi diverses que nombreuses : la durée d’exposition de la bouteille à la pression de refoulement du bac de remplissage, le contrôle du niveau du produit dans le bac, l’ancienneté et l'état des composants des valves, l’air entraîné dans le produit, la constance de qualité des bouteilles soufflées, l’ancienneté des bouteilles, leur poids et l'épaisseur du verre font partie des facteurs influant sur le poids final. Il n’est pas rare d'observer des écarts type de plus de 10 g sur un lot de bouteilles remplies.

Prenons un exemple, avec justement un écart type de 10 g. Si le fabricant souhaite garantir à ses clients (et au bureau des poids et mesures du NIST américain) que le volume imprimé sur l’étiquette correspond au minimum au volume réel du bidon, il doit alors viser un poids de remplissage final d’au moins 30 g de plus par rapport au volume indiqué sur l’étiquette. Je sais bien que nous jonglons entre des unités de masse et de volume, mais cette pratique est courante dans le secteur lorsque les fabricants connaissent la masse volumique des liquides : un gallon de lait liquide pèse environ 3,9 kg. Compte-tenu du prix actuel du lait, la valeur du produit versé dans le bidon se situe à environ 0,02 $ pour 30 g. Certes, 0,02 $ pour 30 g semble une somme assez dérisoire... Mais qu’en est-il si votre usine débite 10 millions de bouteilles par an ? Tout à coup, cette petite somme de rien du tout vous coûte en réalité 200 000 $ de pertes par an !

Ce n’est plus de la petite monnaie, n’est-ce pas ?

Et c’est encore pire lorsque vous savez que la majorité des chaînes de remplissage débite plus de 10 millions de bouteilles par an. Un système traditionnel de remplissage à 26 valves fonctionnant 6 jours sur 7 remplit près de 21 millions de bouteilles chaque année. Dans ce cas-là, ces 0,02 $ pour 30 g de produit se transforment en 400 000 $ auxquels vous pouvez dire adieu chaque année !

Je pense que notre industrie doit impérativement adopter de nouvelles technologies de remplissage et développer des emballages en faisant preuve de créativité. Les transformateurs de produits laitiers ont tout intérêt à investir et innover rapidement en la matière, car les retombées économiques ne seront pas attendre. Certes, l’ancienne technologie est simple et efficace, mais les entreprises ne se rendent pas compte à quel point elle peut leur coûter cher.

En ce qui concerne les technologies de remplissage, je pense que les remplisseuses de bidons d’aujourd'hui devraient être électroniques, avec un remplissage soit au poids (cellules de charge) soit par un appareil de mesure (masse ou volume). Ces systèmes de remplissage à haute précision permettent de limiter le gaspillage à quelques grammes seulement. Chez PSA/Hema, nous vous garantissons que les écarts types sont inférieurs à 0,8 g par kg. En outre, ces technologies de remplissage contribuent à améliorer les opérations et la qualité des produits, au travers d’une meilleure traçabilité des produits, d'une réduction des opérations manuelles de nettoyage, et d'un remplissage sans contact et 100 % hygiénique.

Il est nécessaire de développer des bouteilles offrant un nouveau regard sur le produit, mais devant également prévoir assez d’espace de vide pour permettre à la mousse de se développer et de se stabiliser lors du remplissage (il est généralement conseillé de prévoir 5 ou 6 onces de plus par gallon : plus le vide est important, plus vite les bouteilles seront remplies). Ce point a toujours été un frein considérable au développement de technologies alternatives, notamment en raison des inquiétudes concernant l’accueil sur le marché des nouveaux emballages. Cependant, face à la transformation agressive du marché et du type des consommateurs, le moment est venu de passer à d’autres technologies.

Je vous remercie d’avoir pris le temps de lire cet article, qui intervient, je pense, à un moment décisif pour le secteur des produits laitiers américains. Les technologies de remplissage de lait, aussi bien celles actuellement utilisées que celles en cours de développement, n'ont pas de secret pour moi. Si vous avez des questions ou souhaitez approfondir ce thème avec moi, je vous invite à me contacter. Je me ferai un plaisir de vous aider.

Mike Collins
Responsable développement commercial des produits laitiers chez Pneumatic Scale Angelus