Système SKALA Solo de contrôle de l'humidité : optimisez le taux d'humidité du fromage grâce à un contrôle amélioré de la cuisson

Le système de contrôle de l'humidité du fromage SKALA Solo offre des profils de cuisson en termes de durée et de température qui restent constants d'une cuisson à l'autre et d'une cuve à l'autre.

Développement du système de contrôle de cuisson

Le système de contrôle de la cuve de fabrication de fromage SKALA Solo a été développé pour réguler la température de la cuve pendant la phase de cuisson, afin de respecter le profil de température souhaité. En général, la température augmente pendant cette phase, passant de la température initiale à la température finale en un laps de temps défini. Une augmentation régulière de la température est nécessaire pour obtenir une bonne contraction du caillé, l'expulsion du petit-lait et le maintien d'une teneur en humidité finale souhaitée. Un mauvais contrôle de la température pendant la phase de cuisson aura des effets néfastes sur le rendement, la qualité du caillé et la teneur en humidité finale.

Les boucles PID classiques ne sont pas efficaces pour réguler la température lorsque le point de consigne augmente en continu. Les boucles PID fonctionnent bien pour maintenir un point de consigne de température dans un processus en régime permanent. Tenter de réguler en fonction d’un point de consigne en augmentation constante met à rude épreuve les capacités d’une boucle de régulation PID, ce qui peut entraîner un décalage constant par rapport au point de consigne ou provoquer des oscillations. On observe également un temps de réponse important en matière de température, ce qui peut compliquer le réglage du PID. La figure 1 présente la réponse d’une régulation de vapeur lors d’une étape de cuisson classique et la réponse réelle de la régulation de vapeur du SKALA Solo. L’objectif est de maintenir un débit de vapeur permettant une augmentation de température régulière et prévisible.

Figure 1. Comparaison des commandes des vannes de vapeur

Résout le problème du décalage temporel

Le système SKALA Solo utilise un modèle de régulation basé sur le profil de température souhaité et la réponse thermique à l'apport de chaleur. Cette méthode de régulation évite que la température n'augmente trop rapidement, car elle contrôle la montée en température à l'aide d'un modèle temps-température. Le système utilise la température actuelle ou initiale, la température finale, la durée de cuisson en minutes et un profil de température souhaité pour calculer le modèle de régulation de la température. Le type de fromage et le mode d'agitation déterminent le profil à utiliser. La figure 2 est un graphique présentant des exemples de profils de température calculés.

Figure 2. Exemples de profils de température

La figure 3 compare les températures réelles des cuves au cours des étapes de cuisson de six cuissons : trois réalisées avec la commande locale et trois avec la commande SKALA Solo. Comme le montre le graphique, les températures des cuissons contrôlées par SKALA Solo suivent un profil temps/température régulier jusqu’à la température finale, et ce dans un délai approprié. La commande locale présente des hausses de température irrégulières et les durées totales de cuisson varient. Les courbes de température locales comportent des périodes où la température diminue.

Figure 3. Comparaison entre le contrôle SKALA Solo et le contrôle local

Comparaison entre le contrôle local et le contrôle SKALA Solo

La figure 4 présente l'évolution réelle de la température et de la position de la vanne de vapeur au cours d'une étape de cuisson. La régulation PID fait varier la position de la vanne de vapeur de 45 à 50 %. À plusieurs moments, la température augmente à un rythme de 0,7 à 1,1 degré par minute, contre un taux moyen linéaire de 0,33 degré. À l'issue de ces périodes de forte augmentation, la température de la cuve baisse légèrement avant de continuer à augmenter.

Figure 4. Profil type de température et de vapeur

Ces hausses précoces de température poseront des problèmes pour maintenir une bonne consistance du caillé. La figure 5 présente cinq cuissons consécutives contrôlées par le système SKALA. Les températures de la cuve suivent la même courbe et présentent des augmentations régulières et homogènes. Les débits de la vanne de vapeur suivent également des courbes régulières et similaires, avec quelques écarts pour tenir compte des variations d’une cuisson à l’autre. On remarque que la vitesse d’augmentation de la température de la cuve ralentit à mesure qu’elle approche de la température finale. Cette fonction empêche la température de dépasser le point de consigne final.

Figure 5. Profils de température et de vapeur du SKALA Solo

Avantages

Grâce au système de contrôle SKALA Solo, les profils de température de la cuve sont reproductibles d’une cuisson à l’autre et d’une cuve à l’autre. Le SKALA Solo permet au fromager de sélectionner une courbe ou un profil de température à l’aide d’un seul paramètre. Le contrôle en douceur de la vanne de vapeur élimine les pics brusques de pression qui provoquent de brèves hausses rapides de la température de la cuve. Des hausses de température trop rapides en début de cuisson pourraient entraîner l’expulsion des matières solides avec le petit-lait et provoquer un durcissement superficiel du caillé.

Le système SKALA Solo empêche également tout dépassement du point de consigne de température finale. Grâce à un contrôle amélioré de la température et à la possibilité de reproduire le profil temporel et thermique, l’humidité finale du fromage devrait être plus homogène, ce qui permet d’optimiser la teneur en humidité. La variabilité devrait être réduite dans toutes les étapes en aval, telles que le salage, grâce à une meilleure teneur en humidité du caillé. Les deux derniers graphiques sont des graphiques Six Sigma illustrant les améliorations réelles apportées par le système SKALA Solo en termes de durée totale de cuisson et de température finale de cuisson.

Tableau « avant/après » Six Sigma n° 1 — carte de contrôle des valeurs individuelles par cuve

Tableau « avant/après » Six Sigma n° 2 — carte de contrôle des valeurs individuelles par cuve

Coordonnées

AQUALAB par Addium Inc. — 1300 Henley Court, Pullman, WA 99163, États-Unis. Téléphone : +1 509 332 6000. E-mail : [email protected].

‍