Séchage par pulvérisation

Introduction à l’atomisation et à la déshydratation

Le séchage par pulvérisation, également connu sous le nom d’atomisation, est une méthode de déshydratation consistant à disperser un liquide en fines gouttelettes dans un flux d’air chaud pour obtenir rapidement une poudre. Cette technique, largement utilisée dans les industries alimentaire, pharmaceutique et chimique, permet de contrôler diverses propriétés du produit final telles que la taille des particules, la morphologie et la solubilité.

Évolution historique du séchage par pulvérisation

Le séchage par pulvérisation a évolué de manière significative depuis son invention au XIXe siècle. Initialement, des atomiseurs à buse étaient utilisés, puis des atomiseurs rotatifs furent introduits plus tard. Malgré une conception initiale relativement simple, les applications commerciales étaient limitées avant les années 1920 en raison de difficultés opérationnelles. Dans les années 1920, des avancées dans la conception des séchoirs ont rendu l’exploitation commerciale viable, avec le séchage d’émulsions comme première application majeure. La Seconde Guerre mondiale a marqué un tournant décisif pour cette technologie, stimulée par le besoin urgent de réduire le poids des aliments et autres substances destinées à l’expédition. Ces progrès ont élargi la gamme de produits pouvant être séchés par pulvérisation, ouvrant la voie à une utilisation généralisée dans divers secteurs industriels.

Expertise INNOV’IA en atomisation

INNOV’IA se positionne comme un partenaire de choix pour les entreprises cherchant à développer et produire des ingrédients en poudre grâce à son expertise dans le séchage par atomisation. Voici les principaux avantages à faire appel à leurs services :

Expertise technologique avancée

INNOV’IA maîtrise diverses technologies de séchage par atomisation, incluant le séchage simple et multiple effets, le co-séchage et la microencapsulation. Cette polyvalence permet d’adapter le processus aux besoins spécifiques de chaque produit.

Capacités de production flexibles

Avec huit tours d’atomisation de différentes capacités évaporatoires sur les sites de La Rochelle, Segré-en-Anjou-Bleu et Commentry, INNOV’IA peut gérer des volumes de production variés, de quelques centaines de kilogrammes à plusieurs tonnes par jour.

Préservation des propriétés fonctionnelles

Le procédé d’INNOV’IA permet d’évaporer l’eau instantanément tout en préservant les propriétés fonctionnelles du principe actif, crucial pour les ingrédients sensibles ou à haute valeur ajoutée.

Contrôle précis des propriétés physiques du produit

Innov’ia peut répondre à des spécifications précises en termes de taille de particules avec des poudres fines (50-100 µm) ou microgranulées (100-350 µm)

Certifications et conformité réglementaire

Les sites INNOV’IA et filiales sont certifiés FSSC22000 pour l’alimentation humaine, FAMI-QS pour l’alimentation animale, et certaines lignes répondent aux exigences des BPF (partie 2) pour les produits pharmaceutiques, garantissant la qualité et la sécurité des produits.

Large éventail d’applications

INNOV’IA peut traiter une large gamme de produits, hydrophiles ou lipophiles, ce qui en fait un partenaire adapté pour diverses industries, de l’agroalimentaire à la pharmaceutique.

Combinaison de technologies

La capacité d’INNOV’IA à combiner différentes technologies comme le séchage, l’agglomération et l’encapsulation permet de créer des produits complexes et innovants.

Accompagnement complet

INNOV’IA offre un support de la conception à la production, un allié pour les entreprises développant de nouveaux produits.

Équipements industriels performants

Plusieurs sites Innov’ia ont bénéficié des mesures du plan France Relance, offrant ainsi des installations industrielles dernière génération, qui intègrent l’ensemble des contraintes métier d’Innov’ia : process, sécurité, hygiène, qualité et gestion des flux.

Expertise en encapsulation

Les technologies d’enrobage, de prilling et de dripping maîtrisées par INNOV’IA permettent de développer des produits à libération contrôlée ou protégés, ouvrant des possibilités pour des applications avancées.

En faisant appel à INNOV’IA, les entreprises bénéficient d’une expertise technique de pointe, d’une flexibilité de production et d’un accompagnement complet pour développer et produire des ingrédients en poudre de haute qualité, tout en respectant les normes réglementaires les plus strictes.

Produits alimentaires déshydratés

Le séchage par pulvérisation est largement utilisé dans l’industrie alimentaire pour transformer divers produits liquides en poudres stables et facilement manipulables, tout en préservant leurs propriétés nutritionnelles et organoleptiques.

Applications courantes

• Produits laitiers : Lait en poudre (y compris les formules infantiles), poudre de lactosérum, protéines laitières, crème en poudre, fromage en poudre.
• Produits à base d’œufs : Poudre d’œuf entier, blanc d’œuf en poudre, jaune d’œuf en poudre.
• Boissons instantanées : Café soluble, thé instantané, poudres de jus de fruits.
• Autres produits : Arômes et ingrédients en poudre, poudre à lever, protéines végétales, extraits de plantes.

Avantages

• Prolongation de la durée de conservation : La réduction de l’activité de l’eau (aw) limite la croissance microbienne et les réactions enzymatiques.
• Facilité de manipulation et de transport : Les poudres obtenues sont plus légères et occupent moins de volume que les produits liquides équivalents.
• Préservation des qualités nutritionnelles : Le processus rapide et à basse température permet de conserver une grande partie des vitamines et des composés bioactifs.
• Contrôle des propriétés du produit final : La taille des particules, la densité apparente et la solubilité peuvent être ajustées en modifiant les paramètres du procédé.

Processus de séchage par pulvérisation

1. Préparation de la matière première : Le liquide à sécher (solution, émulsion ou suspension) est homogénéisé et parfois concentré.
2. Atomisation : Le liquide est dispersé en fines gouttelettes à l’aide d’un atomiseur (à flux d’air, à pression ou rotatif).
3. Séchage : Les gouttelettes entrent en contact avec l’air chaud (généralement entre 150°C et 200°C) dans la chambre de séchage.
4. Séparation : Les particules sèches sont séparées de l’air de séchage, généralement à l’aide de cyclones ou de filtres.
5. Refroidissement et conditionnement : Le produit est refroidi et emballé dans des conditions contrôlées pour éviter la reprise d’humidité.

Le séchage par pulvérisation dans l’industrie alimentaire doit respecter des normes strictes d’hygiène et de sécurité alimentaire. Les équipements utilisés doivent être conçus pour permettre un nettoyage et une désinfection efficaces, et le processus doit être contrôlé pour garantir la qualité et la sécurité du produit final.

Applications dans l’industrie pharmaceutique

Le séchage par pulvérisation joue un rôle crucial dans l’industrie pharmaceutique, notamment pour le développement de formulations innovantes et la production de substances actives. Cette technique permet d’obtenir des poudres aux propriétés contrôlées, essentielles pour améliorer la biodisponibilité des médicaments et leur stabilité. Dans le secteur pharmaceutique, le procédé est utilisé pour la production de substances actives, d’extraits de plantes et d’autres composés, en respectant scrupuleusement les Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF).

Avantages

• Contrôle précis des caractéristiques du produit final : Taille des particules et morphologie, influençant directement l’efficacité thérapeutique des médicaments.
• Production de formulations à libération contrôlée : Systèmes de délivrance de médicaments avancés, ouvrant de nouvelles perspectives pour le traitement de diverses pathologies.

Analyse économique du procédé

Le coût du procédé de séchage par atomisation est un aspect important à considérer pour les industriels. Bien que ce procédé offre de nombreux avantages en termes de qualité du produit final, il présente également des coûts significatifs liés à plusieurs facteurs :

Facteurs de coût

• Investissement initial : L’équipement de séchage par atomisation, notamment les tours d’atomisation et les systèmes auxiliaires, représente un investissement conséquent. Le coût peut varier considérablement en fonction de la capacité de production et de la complexité du système.
• Consommation énergétique : Le séchage par atomisation est un procédé énergivore, principalement en raison de la nécessité de chauffer l’air de séchage à des températures élevées (généralement entre 200°C et 300°C).
• Rendement et pertes de produit : Le rendement du procédé peut varier en fonction des caractéristiques du produit et des paramètres opératoires. Les pertes de produit, notamment sous forme de fines particules non récupérées, peuvent impacter le coût global du procédé.
• Maintenance et nettoyage : Les équipements de séchage par atomisation nécessitent un entretien régulier et un nettoyage fréquent, en particulier dans l’industrie alimentaire et pharmaceutique où les normes d’hygiène sont strictes.
• Main-d’œuvre qualifiée : L’opération d’un sécheur par atomisation requiert du personnel formé, capable de contrôler et d’ajuster les paramètres du procédé pour optimiser la qualité du produit et l’efficacité énergétique.
• Coûts liés à la formulation : Dans certains cas, des additifs ou des agents d’encapsulation peuvent être nécessaires pour améliorer les propriétés du produit final.
• Coûts de mise à l’échelle : Le passage de l’échelle laboratoire à l’échelle industrielle peut engendrer des coûts supplémentaires liés à l’optimisation du procédé et à l’adaptation des équipements.

Stratégies d’optimisation des coûts

• Amélioration de l’efficacité énergétique : Utilisation de systèmes de récupération de chaleur ou optimisation des paramètres de séchage pour réduire la consommation énergétique.
• Augmentation du rendement : Optimisation de la conception de la chambre de séchage et des systèmes de récupération des particules pour minimiser les pertes de produit.
• Automatisation : Utilisation de systèmes de contrôle avancés pour améliorer l’efficacité du procédé et réduire les besoins en main-d’œuvre.
• Flexibilité de production : Utilisation d’équipements polyvalents pour traiter différents types de produits, augmentant ainsi le taux d’utilisation des installations.

Le coût du séchage par atomisation doit être mis en perspective avec la valeur ajoutée qu’il apporte au produit final, notamment en termes de qualité, de stabilité et de facilité d’utilisation. Dans de nombreux cas, les avantages en termes de conservation, de transport et de manipulation des produits en poudre peuvent compenser les coûts de production plus élevés.

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