Intégrité des processus et produits au cours de la production de yaourts chez Danone

Solution

La division Recherche et développement de Donaldson à Haan (Allemagne) a rapporté au printemps 2017 avoir conclu avec succès une longue série de tests sur des filtres stériles pour air comprimé, air de fermentation, dioxyde de carbone et autres gaz utilisés dans les processus. Ils ont pu rallonger considérablement la durée de vie de la série de filtres stériles (P)-SRF tout en conservant la garantie d’un taux de rétention élevé, un point crucial pour l’intégrité du produit et du procédé. Cette réussite a été rendue possible grâce à l’utilisation des derniers médias filtrants, ceux-ci ayant bénéficié de processus innovants et d’optimisations en matière de stabilité mécanique et thermique. En conséquence, cela a permis de répondre aux demandes des clients, d’établir de meilleurs standards de production au niveau mondial et de respecter les politiques de gestion liées à l’amélioration de la sécurité, de la durabilité et de l’innovation.

Pour Thomas Karollus, ingénieur consultant pour les filtres de processus chez Donaldson, l’étape suivante était une évidence : il souhaitait montrer les nouveaux filtres à Danone et leur conseiller de les comparer avec la série précédente en les utilisant directement. Une décision a pu être prise rapidement grâce à la confiance mutuelle développée depuis près de 20 ans entre les experts de filtres de Donaldson et l’usine Danone d’Ochsenfurt. Les éléments filtrants (P)-SRF et (P)-SRF-N existants ont progressivement été remplacés depuis juillet 2017 par les nouveaux filtres stériles de la série (P)-SRF-C (C = air comprimé).

Les nouveaux filtres stériles à l’usine Danone d’Ochsenfurt...

Le filtre stérile (P)-SRF C répond aux exigences strictes des industries agro-alimentaire et pharmaceutique et reste efficace dans des conditions de fonctionnement extrêmes. L’élément filtrant (P)-SRF C est un filtre en profondeur plissé doté de doublures de soutien et d’embouts en acier inoxydable. Le média filtrant en borosilicate est imprégné de PTFE et est équipé d’une gaine protectrice extérieure en PTFE. Le taux de rétention est > 99,99999995 % basé sur 0,2 micron et > 99,99999995 % basé sur 0,02 micron. Pour les particules nanométriques (0,003 microns), la rétention est > 99,999999991 %, ce qui a été vérifié d’après DIN EN 1822.

Tous les composants répondent aux exigences du Titre 21 du CFR (Code des règlements fédéraux) et de la règlementation (EC) n° 1935/2004 relatives au contact indirect avec des produits alimentaires. Aucun additif chimique n’a été utilisé dans la fabrication du média filtrant. La conception robuste garantit plus de 160 cycles de stérilisation à 141 °C / 290 °F dans les deux sens d’écoulement et permet également l’utilisation d’autres méthodes de stérilisation telles qu’à l’ozone ou au VPHP.

...et leur importance pour la production

L’importance de ces filtres à air complet stériles devient claire dès lors que l’on considère le processus séquentiel de la production de yaourts :

La teneur en graisses et en protéines du lait frais est ajustée et le lait est remué avec suffisamment d’énergie pour que les grumeaux de graisse se brisent en de plus petites particules et se répartissent de manière homogène. Au cours du processus de pasteurisation qui suit, le lait est chauffé à 90-95 °C / 194-203 °F pendant quelques minutes avant d’être refroidi à 40 °C / 104 °F. La fermentation s’effectue par l’intermédiaire d’un mélange spécial de cinq souches bactériennes.

Le mélange est fermenté dans une cuve dont la température est maintenue à 37 °C / 99 °F pendant une période de huit heures. Au cours de cette période, le lait s’acidifie et s’épaissit progressivement. Au cours de cette étape, le mélange est remué doucement pour garantir une texture crémeuse. Il est ensuite refroidi à 20 °C / 68 °F pendant deux heures pour réduire l’activité du ferment. Le mélange est ensuite décanté dans des tasses ou des bouteilles, puis finalement refroidi à 4 °C/39 °F pour garantir que les cultures restent intactes.(2)

Les cuves sont vidées par remplissage d’air comprimé stérile très pur sous pression : c’est à ce moment-là que la technologie de filtration entre en jeu. L’air comprimé produit et séché dans le compresseur central est réduit à environ 2 bar, le filtre stérile (P)-SRF C garantissant la stérilité de l’air et l’absence de particules dans celui-ci. Le taux de rétention élevé (bactéries, virus et particules) jusqu’à ≥ 3 nm (nanomètre) facilite l’intégrité du produit et du processus.

Depuis l’introduction des nouveaux filtres stériles (P)-SRF C, leur utilisation dans un large éventail de conditions de fonctionnement au sein des industries alimentaire et pharmaceutique a permis de montrer qu’il est possible de compléter plus de 160 cycles de stérilisation. Ceci s’applique par exemple à la stérilisation en 20 minutes dans les deux sens d’écoulement avec de la vapeur saturée à 131 °C / 268 °F. La période de remplacement recommandée par Donaldson est de 12 mois.

Stérilisation de filtres par vapeur saturée

Chez Danone, les filtres sont stérilisés grâce à de la vapeur saturée, laquelle doit également répondre à des standards de pureté tout aussi élevés et est filtrée grâce aux éléments filtrants vapeur des séries (P)-GS/(P)-GS VE et (P)-GSL N de Donaldson. La qualité élevée de la vapeur participe à la durée de vie prolongée des filtres nécessitant une stérilisation, améliorant ainsi la rentabilité de tout le processus. Une autre particularité des nouveaux filtres stériles (P)-SRF C est leur excellente capacité de séchage. Le séchage et le retour immédiat à des pressions différentielles basses après la stérilisation vapeur se font en quelques secondes. En conséquence, les temps d’arrêt, la consommation d’énergie et les efforts mécaniques sur le média filtrant sont considérablement réduits.

La coopération entre Danone et Donaldson démontre que de petits changements peuvent aboutir à d’importantes améliorations, dont des économies considérables. Cela s’inscrit parfaitement dans la lignée des buts et objectifs industriels de Donaldson : Sécurité – Durabilité – Innovation.