Choix de pompe pour une ligne d'emballage sous vide alimentaire : calculez d'abord ces quatre paramètres

Pour choisir la pompe à vide d’une ligne d’emballage sous vide alimentaire, la seule mention « pompe de 20 m³/h » sur la plaque signalétique de la machine ne permet pas de trancher. Pour une même chambre, que l’on pompe jusqu’à 40 mbar ou jusqu’à 5 mbar, avec un cycle de 12 s ou de 25 s, de l’air ou des aliments cuisinés avec jus, le modèle retenu peut différer de deux tailles. En calculant successivement selon quatre points — niveau de vide de travail, vitesse de pompage et cadence, milieu aspiré, mode de fonctionnement —, le choix se resserre en général sur trois ou quatre options.

1. Niveau de vide de travail : commencez par la pression rapportée au vide, sans transmission orale en « quelques bars »

L’étape où l’on se trompe le plus souvent entre achats et technique est de prendre la pression relative pour la pression rapportée au vide. Lorsque la chambre est pompée à −960 mbar de pression relative, la pression rapportée au vide est en réalité de 53 mbar ; la même phrase, formulée « pomper à 40 mbar », correspond à une pression relative de −973 mbar. 13 mbar d’écart changent complètement les exigences vis-à-vis de la pompe.

En emballage alimentaire, la plage courante est de 30 à 50 mbar de pression rapportée au vide ; pour les produits humides tels que plats cuisinés, aliments braisés et plats préparés, on vise moins de 50 mbar, ce qui permet de ramener facilement le taux d’oxygène résiduel sous 2 %. Pour cet ordre de grandeur, une pompe à palettes lubrifiée à un étage suffit : V0040A à V0100 ont un vide limite de 0.1 mbar ballast fermé, V0155 de 0.3 mbar ; le point de travail réel reste à deux ordres de grandeur du vide limite, la vitesse de pompage est donc pratiquement à sa valeur nominale.

Point à surveiller : examiner ensemble le vide limite et la température du produit. À 40 ℃, la pression de vapeur saturante de l’eau est d’environ 74 mbar ; dès que la chambre descend sous 40 mbar, l’eau en surface du produit commence à bouillir et la pompe n’aspire plus de l’air mais de la vapeur d’eau. Ce point conditionne le choix du troisième paramètre.

2. Vitesse de pompage et cadence : déduisez-la du volume de la chambre et du temps

Estimez le temps de pompage avec t = V / S × ln(P₁/P₂), où V correspond au volume de la chambre plus le volume d’air des sachets ramené à l’air libre, et P₁ vaut 1013 mbar. La valeur S obtenue, multipliée par une marge de 1.3, donne la vitesse de pompage effective nécessaire. Cette vitesse effective doit aussi être combinée avec la conductance de la tuyauterie : S effective = 1 / (1/S pompe + 1/C tuyauterie), où C est la conductance équivalente du tube, des coudes et des vannes.

Prenons l’exemple d’une machine d’emballage sous vide à double chambre : volume effectif d’une chambre 60 L, cible 40 mbar, chambres alternées à une cadence de 10 cycles/min ; la fenêtre de pompage de chaque chambre est d’environ 12 s.

Calculez d’abord la vitesse de pompage effective nécessaire : S = 0.06 / 12 × ln(1013/40) = 0.0162 m³/s ≈ 58 m³/h ; multipliée par 1.3, on obtient 76 m³/h.

Examinons ensuite la tuyauterie. Supposons une conductance équivalente de 80 m³/h pour un tube court DN32 :

Configuration	Vitesse de pompage de la pompe	Conductance de la tuyauterie	Vitesse de pompage effective	Temps pour atteindre 40 mbar
V0063 + DN32	63 m³/h	80 m³/h	35.2 m³/h	19.8 s
V0100 + DN32	100 m³/h	80 m³/h	44.4 m³/h	15.7 s
V0063 + DN40	63 m³/h	150 m³/h	44.4 m³/h	15.7 s
V0100 + DN40	100 m³/h	150 m³/h	60.0 m³/h	11.6 s

La comparaison des deux dernières lignes du tableau est le point clé de cette ligne : changer de pompe ou changer de tuyauterie donne le même 44.4 m³/h. Le tube DN32 absorbe 56% des 100 m³/h du V0100 ; la puissance supplémentaire est entièrement consommée dans la tuyauterie. Dimensionnez d’abord correctement le diamètre de passage de la tuyauterie, avant de parler de la taille de la pompe.

3. Milieu aspiré : 1 L d’eau à 40 mbar représente 36 m³ de gaz

À température et pression ordinaires, 1 L d’eau vaporisé occupe environ 1.2 m³ ; à 40 mbar et 40 ℃, 1 kg de vapeur d’eau occupe 36 m³. Un sachet d’aliments braisés qui entraîne 5 mL d’eau revient à introduire 0.18 m³ de vapeur d’eau dans la pompe, alors que la quantité d’air de toute la ligne sur une heure ne représente que quelques centaines de mètres cubes. Pour les produits avec jus, la charge de pompage provient principalement de l’eau, pas de l’air.

Deux mesures correspondantes :

Premièrement, ouvrir le ballast d’air. Le ballast introduit de l’air sec dans la chambre de compression ; la pression partielle de vapeur d’eau n’atteint pas son point de saturation avant d’être évacuée, et l’huile de la pompe s’émulsionne moins facilement. En contrepartie, la vitesse de pompage baisse de 15% à 30% et le vide limite se dégrade (V0155 passe de 0.3 mbar à 0.5 mbar). En retenant une baisse de 20%, le V0100 sur une tuyauterie DN40 ne conserve plus que 80 m³/h de vitesse de pompage effective ; il faut 13.4 s pour atteindre 40 mbar, ce qui ne tient plus un cycle de 12 s ; le V0155 (150 m³/h) laisse alors une marge.

Deuxièmement, ajouter une filtration et une collecte d’eau. Installez un filtre côté aspiration pour retenir les résidus de jus et les poudres ; utilisez un ensemble à réservoirs supérieur et inférieur, le réservoir supérieur servant de tampon et le réservoir inférieur recueillant l’eau et permettant la purge, afin d’éviter que le liquide n’entre directement dans la chambre de pompage. Sur une ligne à forte proportion de produits humides, cette mesure est plus efficace que de passer à une pompe de taille supérieure.

4. Mode de fonctionnement et nettoyage : pour une ligne continue, prévoyez une unité en service et une en réserve

Sur une ligne en deux équipes par jour qui ne s’arrête pas entre les deux, un arrêt de pompe signifie l’arrêt de toute la ligne. Prévoir un ensemble de deux pompes en parallèle, une en service et une en réserve, avec commutation automatique lorsque la pression descend sous la valeur de consigne, est une pratique courante en usine alimentaire. Pour un fonctionnement continu en trois équipes, vérifiez aussi les limites de service continu de la pompe : la fiche technique du V0100 indique que, en service continu, la pression de travail doit rester inférieure à −300 mbar de pression relative, avec une température ambiante de 0 à 35 ℃ ; en été, le local des pompes doit être ventilé.

Pour une production intermittente ou avec peu d’équipes, une pompe seule avec un réservoir tampon suffit ; dimensionnez le volume du réservoir selon le débit de pointe et la chute de pression admissible.

L’environnement de nettoyage introduit une autre limite : pour les postes qui ne descendent que de l’ordre de 100 mbar, comme les ventouses à vide, l’ouverture des sachets ou le prépompage avant conditionnement sous atmosphère modifiée, une pompe sans huile est possible ; la V16 a une vitesse de pompage de 16 m³/h, un vide limite de 100 mbar et une puissance de 0.38 kW, avec un échappement sans brouillard d’huile ; si l’on veut à la fois sans huile et un débit élevé, la ZS150 offre une vitesse de pompage de 140 m³/h et un vide limite de 60 mbar. Toutefois, pour les postes d’emballage réel où la chambre doit descendre sous 40 mbar, la pompe à palettes lubrifiée reste la solution principale ; le vide limite de 60 mbar d’une pompe à griffes sèches ne permet pas d’atteindre ce point.

Export et 60Hz

Avant de communiquer l’ensemble des paramètres, confirmez deux points : la tension et la fréquence sur site. À 60Hz, la vitesse de pompage des V0040A à V0100 est supérieure d’environ 20% et la cadence augmente, mais certains modèles ne conviennent pas aux régions en 60Hz ; confirmez la configuration auprès du fabricant avant de commander. L’ensemble de pompage à vide peut être fourni complet selon les conditions de service, avec pompe, réservoir tampon, filtration et commande ; les raccordements et les interverrouillages sont définis selon la tuyauterie du site.

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Questions fréquentes

Quel niveau de vide convient pour une machine d'emballage sous vide alimentaire ?

Pour les aliments cuisinés, les aliments braisés, les plats préparés et autres produits humides, on travaille généralement entre 30 et 50 mbar de pression rapportée au vide, avec un taux d'oxygène résiduel dans le sachet inférieur à 2 %. Dans cette plage, DPL-V0040A à V0100 (vide limite 0.1 mbar) suffit ; il n'est pas nécessaire de descendre sous 1 mbar.

Comment calculer le temps de pompage d'une pompe à vide ?

Estimez avec t = V / S × ln(1013/P₂), V étant le volume de la chambre plus le volume d'air des sachets ramené à l'air libre. Par exemple, pour une chambre de 60 L pompée à 40 mbar avec un temps de 12 s, il faut une vitesse de pompage effective d'environ 58 m³/h, puis appliquer une marge de 1.3.

Sur une ligne d'emballage qui pompe des produits avec jus, l'huile de la pompe blanchit rapidement ; que faire ?

L'émulsion de l'huile provient de la condensation de vapeur d'eau dans le carter d'huile. Faites fonctionner avec le ballast d'air, ajoutez un filtre côté aspiration et utilisez un ensemble avec réservoirs supérieur et inférieur pour recueillir l'eau : les trois actions ensemble. Avec le ballast d'air, recalculez le cycle sur une vitesse de pompage réduite de 20 %, sans reprendre le dimensionnement fait ballast fermé.

Quel est l'effet du diamètre de la tuyauterie sur la vitesse de pompage ?

Il est important. Avec une tuyauterie DN32 identique, le DPL-V0100 à 100 m³/h ne conserve qu'une vitesse de pompage effective de 44.4 m³/h ; avec une tuyauterie DN40, on atteint 60 m³/h. Le diamètre intérieur de la tuyauterie influence souvent plus le cycle que le passage à une pompe de taille supérieure.