Systèmes de remplissage de poudres : Doseurs par Vis d'Archimède et Godets (petits conditionnements : sachets, pochons, sticks) : aperçu général

1. Introduction

Lorsqu'elles doivent commercialiser leurs produits sous forme de poudre ou de granulés, les entreprises industrielles adoptent souvent un format de petit conditionnement leur permettant de vendre à des clients individuels en supermarché ou via le e-commerce, par exemple. Les fabricants de produits alimentaires (café en poudre, épices, céréales...), les industries pharmaceutiques ou chimiques (détergents...) choisissent généralement d'emballer leurs produits en sachets (quelques dizaines de grammes) ou en pochons (de quelques centaines de grammes à quelques kilogrammes). L'opération de conditionnement est en réalité très délicate, car elle doit être effectuée rapidement, avec précision (éviter le sous-dosage, non conforme sur le plan réglementaire, ou le surdosage, source de perte pour le fabricant) et sans endommager le produit.

Cette page se concentre sur les technologies les plus courantes proposées par les fabricants de machines de remplissage et de conditionnement pour le remplissage de poudres dans des emballages destinés à la vente au détail. Le remplissage de produits en vrac, dans des sacs de 25 kg ou des supersacs plus grands, n'est pas abordé ici.

2. Principe de fonctionnement d'un remplisseur à vis d'Archimède

L'un des types de machines de remplissage les plus répandus est probablement le remplisseur à vis d'Archimède. Avec ce type de doseur, la poudre est acheminée vers l'emballage (sachet, pochon, parfois stick) à l'aide d'une vis d'Archimède. Une partie de la vis est située dans une trémie contenant la poudre à doser, tandis qu'une autre partie se trouve dans un tube (tube de remplissage) afin de permettre le dosage.

Une telle machine de remplissage est volumétrique, ce qui signifie que le dosage est effectué uniquement en fonction du nombre de rotations de la vis, qui délivre alors un volume correspondant à un poids (ce qui intéresse le client) grâce à la masse volumique apparente du matériau.

La trémie peut avoir différentes formes, généralement conique lorsqu'il n'y a qu'une seule vis (1 tête de remplissage) pour les machines de remplissage de pochons ou de très petits sachets, ou en forme de coin lorsqu'il y a plusieurs vis (plusieurs têtes de remplissage).

La rotation de la vis amène le matériau dans le tube de remplissage, permettant ainsi un dosage dans l'emballage positionné juste en dessous (un mécanisme complet forme l'emballage à partir de bobines de laminé). Le remplissage est séquentiel, non continu. La machine amène un nouvel emballage en position (plus précisément, elle le forme), puis la vis tourne pour doser le produit, qui tombe dans l'emballage ouvert, lequel est ensuite fermé et évacué. Le cycle peut alors recommencer.

Figure 1 : Principe de fonctionnement d'un système de remplissage par vis d'Archimède

Afin d'obtenir un dosage volumétrique aussi précis que possible et de s'assurer que le dosage du produit s'arrête net, la vis s'ajuste très étroitement dans le tube de remplissage, et elle est contrôlée par un servomoteur dont le nombre de rotations peut être réglé. Cela peut poser problème si la vis n'est pas manipulée correctement, notamment lors du nettoyage et de la maintenance, car le jeu très étroit entre la vis et le tube peut entraîner un contact métal-métal si la vis est légèrement courbée, par exemple.

3. Principe de fonctionnement d'un remplisseur volumétrique à godets

Le principe de base d'un doseur à godets consiste à avoir une trémie dont le fond est équipé d'un plateau rotatif muni de petits godets. Lors de la rotation, le godet se remplit de produit en passant sous la trémie de matériau, puis le tube est obturé et le godet se vide dans l'emballage ouvert.

Le volume du godet est réglable afin de s'adapter aux exigences de volume de remplissage et donc de poids. Il convient de noter que ce système, contrairement au remplissage par vis, est plutôt passif : la poudre doit s'écouler d'elle-même dans et hors du godet. Cela signifie que ce type de dosage est particulièrement bien adapté aux produits très fluides , mais perd en précision si le produit est cohésif, s'écoule mal dans le godet, ou au contraire se tasse dans le godet et ne se vide pas correctement vers l'emballage.

En revanche, le processus de remplissage est ici très doux et particulièrement adapté lorsqu'il y a des morceaux qui ne doivent pas être brisés (ce qui pourrait être le cas, dans une certaine mesure, avec un convoyeur à vis).