Annexe C : Système de minuterie asservi à un débitmètre (SMAD)

Sur cette page

Introduction

Le système de débitmètre magnétique sert à mesurer le débit dans les systèmes haute température court durée (HTST) et les traitements à très haute température et très courte durée (HHST) ainsi que les Systèmes de conditionnement et d'emballage aseptiques (SCEA). Il s'agit essentiellement d'une courte longueur de tuyau (environ 25 centimètres (10 pouces) installée dans une enceinte qui contient aussi des bobines génératrices d'un champ magnétique. 2 électrodes en acier inoxydable d'environ 1/4 de pouce de diamètre pénètrent d'environ 1 pouce dans le tube à revêtement de Téflon : elles assurent le contact avec le fluide (un conducteur) qui traverse le champ magnétique. Ces électrodes captent un signal produit par le mouvement du fluide et déclenchent un émetteur. Le signal est envoyé à d'autres instruments, qui l'enregistrent et y donnent les suites appropriées.

Les débitmètres magnétiques peuvent être plus intéressants que d'autres dispositifs de régulation du débit en raison des avantages suivants :

  • ils ne nuisent pas à l'écoulement du liquide;
  • ils ne contiennent aucune pièce mobile;
  • ils sont insensibles aux variations de la conductivité, de la viscosité, de la masse volumique ou de la température;
  • la chute de pression est négligeable;
  • ils ne nécessitent pas de vidange;
  • ils peuvent être installés à n'importe quel point d'une canalisation.

Les débitmètres magnétiques ne font que mesurer le débit. La régulation du débit est assurée par d'autres dispositifs.

Les éléments des systèmes de minuterie asservis à un débitmètre qui sont utilisés pour remplacer un régulateur de débit sur les systèmes de procédés critiques (HTST, HHST, SCEA) doivent convenir à cette fin.

Un système de minuterie asservi à un débitmètre (SMAD) utilisé comme un régulateur de débit dans un système de procédés critiques doit comprendre les éléments suivants :

  • une pompe doseuse centrifuge ou volumétrique;
  • un débitmètre magnétique;
  • un clapet de non-retour du produit ou une vanne pneumatique normalement fermée;
  • un enregistreur du débit, avec plume d'état;
  • un avertisseur de débit élevé;
  • un avertisseur de débit faible ou de perte de signal;
  • une commande de débit (avec régulateur à interface opérateur) :
    • une vanne de commande ou un système d'entraînement courant alternatif (c.a.) à fréquence variable.

Tenue de registres

Dans un plan de contrôle préventif (PCP), il est important de maintenir et tenir des registres des activités qui démontrent que le PCP est mis en œuvre et fonctionne efficacement. Les enregistrements peuvent être en copie papier ou électronique. Consulter la Tenue de registres pour votre plan de contrôle préventif pour plus d'informations.

Spécifications de fonctionnement, d'installation et de conception d'un système de débitmètre

Système d'entraînement c.a. à fréquence variable

Vérifiez que les spécifications de fonctionnement, d'installation et de conception d'un SMAD doté d'un système d'entraînement c.a. à fréquence variable satisfont aux critères suivants :

  • Le système comporte un enregistreur de débit capable d'enregistrer un débit correspondant à la consigne de l'avertisseur de débit élevé de même qu'un débit correspondant à au moins 5 gallons (19 litres) par minute de plus que le point de consigne de l'avertisseur de débit élevé. L'enregistreur de débit doit comprendre une plume d'état ou de déviation qui enregistre la durée de la condition d'alarme.
  • Le système comporte un avertisseur de débit élevé à point de consigne réglable qui fait passer automatiquement le dispositif de déviation à la position de déviation dès qu'un débit excessif ramène le temps de retenue en deçà de la durée réglementaire de chambrage pour le procédé de pasteurisation utilisé. Vérifiez et réglez ce réglage.
  • Le système comprend un avertisseur de débit faible ou de perte du signal qui fait passer automatiquement le dispositif de déviation à la position de déviation en cas de perte du signal du débitmètre ou dès que le débit tombe au-dessous de 5 % du point de consigne maximal du signal d'alarme. Voir les schémas logiques des systèmes informatiques à la figure 1 de l'annexe D.
  • Une fois le niveau réglementaire du débit rétabli après une période de débit excessif, le système prévoit une temporisation qui interdit au dispositif de déviation de revenir à la position d'écoulement normal tant que le débit réglementaire n'a pas été rétabli pendant au moins 15 secondes (lait) HTST ou 25 secondes (mélange à dessert glacé) HTST ou 1 seconde (SCEA et HHST). Mettez à l'essai le dispositif de temporisation; s'il est réglable, scellez-le.
  • Un clapet de non-retour du produit, de conception sanitaire, ou une vanne pneumatique normalement fermée est installé dans le système afin d'empêcher toute mise en pression du côté lait cru du récupérateur en cas de panne de courant ou d'arrêt du système. Le clapet de non-retour ou la vanne pneumatique normalement fermée se trouve entre le débitmètre magnétique et l'entrée du tube de retenue.
  • Vérifiez que la configuration des éléments individuels du système satisfait aux conditions suivantes :
    • Si le système comporte un récupérateur, la pompe centrifuge ou la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable est en aval du récupérateur de lait cru.
    • Le débitmètre magnétique se trouve en aval de la pompe centrifuge ou de la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable. Ces éléments ne sont séparés par aucun élément intermédiaire, sauf la tuyauterie sanitaire normale, qui ne comporte pas de vannes ni de dispositifs de commande.
    • La pompe centrifuge ou la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable et le débitmètre magnétique sont en amont du tube de retenue.
    • Tous les autres dispositifs d'entraînement de l'écoulement, comme les pompes d'appoint, les pompes d'alimentation, les séparateurs, les clarificateurs et les homogénéisateurs, ainsi que la pompe centrifuge ou la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable, sont asservis au dispositif de déviation de l'écoulement pour que leur fonctionnement ne soit autorisé et que l'écoulement ne reprenne que lorsque le dispositif de déviation est en position de déviation totale ou en position d'écoulement normal total en mode de traitement du produit. Les séparateurs ou les clarificateurs qui continuent de fonctionner après la coupure de l'alimentation sont automatiquement mis hors circuit au moyen de vannes à sécurité intégrée de manière qu'ils ne puissent produire aucun débit pendant cette période, ni lorsque le dispositif de déviation de l'écoulement est en position de déviation. Dans le cas des SCEA faisant appel à des systèmes de chauffage direct ou indirect, le dispositif de déviation de l'écoulement restera en position de déviation lorsque le débit est supérieur à la valeur prescrite dans le programme de traitement.
    • Aucun produit n'est introduit dans le système ni prélevé (c'est-à-dire, de la crème ou du lait écrémé provenant d'un séparateur ou toute autre composante du produit) entre la pompe centrifuge ou la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable et le dispositif de déviation.
    • Le débitmètre magnétique est installé de manière que le produit soit toujours en contact avec les 2 électrodes dès qu'il y a écoulement dans le système. La méthode la plus commode pour ce faire consiste à monter le tube de mesure du débitmètre magnétique en position verticale, l'écoulement se faisant de bas en haut. Toutefois, le montage horizontal est acceptable si on prend d'autres mesures pour assurer le contact entre les 2 électrodes et le produit. Les électrodes ne devraient pas être montées sur une canalisation horizontale élevée, qui pourrait n'être que partiellement pleine et contenir des poches d'air.
    • Le débitmètre magnétique est isolé de tout coude ou changement de direction au moyen d'un tuyau rectiligne équivalant à au moins 10 diamètres de tuyau en amont et en aval du centre du débitmètre.
  • Dans les systèmes comportant un récupérateur, il sera probablement nécessaire de contourner le récupérateur à la mise en marche et lorsque le dispositif de déviation de l'écoulement se trouve en position de déviation. La conception de ces contournements doit être telle qu'il n'existe aucun cul-de-sac dans lequel le produit pourrait séjourner à la température ambiante pendant de longues périodes, ce qui permettrait la croissance de bactéries dans le produit. On doit aussi s'assurer que la tuyauterie et la robinetterie de ces contournements ne permettent pas au lait cru sous pression de s'accumuler dans les plaques du récupérateur de lait cru plutôt que de s'écouler librement dans le réservoir à niveau constant en cas d'arrêt du système.
  • La plupart des systèmes de ce type comporteront un dispositif de déviation à deux tiges ainsi qu'une pompe centrifuge c.a. à fréquence variable pendant le cycle de nettoyage NEP. Lorsque le sélecteur est mis sur la position NEP, le dispositif de déviation passe à la position de déviation et reste à cette position pendant au moins 10 minutes au cours du cycle NEP, quelle que soit la température, la pompe d'appoint étant invalidée pendant les 10 premières minutes du cycle NEP. Une fois le cycle NEP activé, l'opérateur dispose de 10 minutes pour repasser en « mode traitement ».
  • Dans les systèmes comportant des ordinateurs ou des automates programmables de gestion des fonctions reliées à la santé publique, ces dispositifs sont installés de manière qu'aucune commande de ces fonctions ne relève de l'ordinateur ou de l'automate programmable pendant les opérations de traitement du produit, sauf pour ce qui est de la vitesse de la pompe centrifuge ou de la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable, qui peut être commandée par l'ordinateur ou par l'automate programmable si on a réglé et scellé l'avertisseur de débit élevé de manière que le dispositif de déviation soit actionné dès que le débit nominal dans le système est dépassé.
  • Testez toutes les commandes à la fréquence recommandée. Si des réglages ou modifications peuvent y être apportés, apposez les sceaux appropriés pour permettre la détection de toute modification.
  • Au moment de l'installation initiale et à la fréquence recommandée, testez le temps de retenue de tous les SMAD.
    • Réalisez des tests en écoulement normal (au-dessus de la température réglementaire) et en écoulement dévié (au-dessous de la température réglementaire).
    • Au moins 6 résultats consécutifs devraient être à 0,5 seconde près l'un de l'autre.
    • S'il est impossible d'obtenir 6 mesures consécutives à 0,5 seconde près l'une de l'autre en écoulement normal et dévié, communiquez avec le concepteur de l'installation afin qu'il corrige le problème avant la mise en service du système.
    • Réalisez tous les tests de durée conformément aux procédures décrites dans les méthodes d'essai des procédés critiques.
    • Concevez et installez le système pour permettre de réaliser les tests de durée en mode automatique en écoulement normal et dévié.
      • Le mode automatique signifie que le débit du système est commandé par le débitmètre magnétique, et les commandes du système font varier automatiquement le régime de la pompe centrifuge afin de maintenir un débit constant dans le système.
      • En mode automatique, le point de réglage du débit à commande automatique devra être réglé manuellement.

Système à vanne de commande

Vérifiez que les spécifications de fonctionnement, d'installation et de positionnement d'un SMAD faisant appel à une pompe centrifuge à une seule vitesse ou à une pompe volumétrique et à vanne de commande respectent les critères suivants :

  • Les systèmes comportent un enregistreur de débit capable d'enregistrer un débit correspondant à la consigne de l'avertisseur de débit élevé de même qu'un débit correspondant à au moins 5 gallons (19 litres) par minute de plus que le point de consigne de l'avertisseur de débit élevé. L'enregistreur de débit comprend une plume d'état ou de déviation qui enregistre la durée de la condition d'alarme.
  • Le système contient un avertisseur de débit élevé à point de consigne réglable qui fait passer automatiquement le dispositif de déviation à la position de déviation dès qu'un débit excessif ramène le temps de retenue en deçà de la durée réglementaire de chambrage pour le procédé de pasteurisation utilisé. Vérifiez et scellez ce réglage.
  • Le système comporte un avertisseur de débit faible ou de perte du signal qui fait passer automatiquement le dispositif de déviation à la position de déviation en cas de perte du signal du débitmètre ou dès que le débit tombe au-dessous de 5 % du point de consigne maximal du signal d'alarme. Voir les schémas logiques des systèmes informatiques à la figure 1 de l'annexe D.
  • Une fois le niveau réglementaire du débit rétabli après une période de débit excessif, une temporisation est établie pour interdire au dispositif de déviation de revenir à la position d'écoulement normal tant que le débit réglementaire n'a pas été rétabli pendant au moins 15 secondes (lait) HTST ou 25 secondes (mélange à dessert glacé) HTST ou 1 seconde (SCEA et HHST). Testez le dispositif de temporisation; s'il est réglable, scellez-le.
  • Un clapet de non-retour du produit, de conception sanitaire, ou une vanne pneumatique normalement fermée est installé dans le système afin d'empêcher toute mise en pression du côté lait cru du récupérateur en cas de panne de courant ou d'arrêt du système. Le clapet de non-retour ou la vanne pneumatique normalement fermée se trouve entre le débitmètre magnétique et l'entrée du tube de retenue.
  • Vérifiez que la configuration des éléments individuels du système satisfait aux conditions suivantes :
    • La pompe centrifuge ou la pompe volumétrique se trouve en aval de la section de lait cru si le système comporte un récupérateur.
    • Le débitmètre magnétique se trouve en aval de la pompe centrifuge ou de la pompe volumétrique. Le système ne comporte aucun autre élément intermédiaire, sauf la tuyauterie sanitaire et celle-ci ne comporte aucune vanne ni aucun dispositif de commande.
    • La vanne de commande se trouve en aval du débitmètre magnétique et en amont de l'entrée du tube de retenue.
    • La pompe centrifuge ou la pompe volumétrique, le débitmètre magnétique et la vanne de commande se trouvent en amont du tube de retenue.
    • Tous les autres dispositifs d'entraînement de l'écoulement comme les pompes d'appoint, les pompes d'alimentation, les séparateurs, les clarificateurs et les homogénéisateurs, ainsi que la pompe centrifuge ou la pompe volumétrique, sont asservis au dispositif de déviation de l'écoulement de manière que leur fonctionnement ne soit autorisé et que l'écoulement ne reprenne que lorsque le dispositif de déviation est en position de déviation totale ou en position de débit total en mode de traitement du produit. Les séparateurs ou les clarificateurs qui continuent de fonctionner après la coupure de l'alimentation sont automatiquement mis hors circuit au moyen de vannes à sécurité intégrée de manière qu'ils ne puissent produire aucun débit pendant cette période, ni lorsque le dispositif de déviation de l'écoulement est en position de déviation. Dans le cas des SCEA faisant appel à des systèmes de chauffage direct ou indirect, le dispositif de déviation de l'écoulement restera en position de déviation lorsque le débit est supérieur à la valeur prescrite dans le programme de traitement.
    • Aucun produit n'entre ou n'est prélevé dans le système (c'est-à-dire, de la crème ou du lait écrémé provenant d'un séparateur ou toute autre composante du produit) entre la pompe centrifuge ou la pompe volumétrique et le dispositif de déviation.
    • Le débitmètre magnétique est installé de manière que le produit soit en tout temps en contact avec les 2 électrodes dès qu'il y a écoulement dans le système. La méthode la plus commode pour ce faire consiste à monter le tube de mesure du débitmètre magnétique en position verticale, l'écoulement se faisant de bas en haut. Toutefois, le montage horizontal est acceptable si on prend d'autres mesures pour assurer le contact entre les 2 électrodes et le produit. Les électrodes ne doivent pas être montées sur une canalisation horizontale élevée, qui pourrait n'être que partiellement pleine et contenir des poches d'air.
    • Le débitmètre magnétique est isolé de tout coude ou changement de direction au moyen d'un tuyau rectiligne équivalant à au moins 10 diamètres de tuyau en amont et en aval du centre du débitmètre.
  • Dans les systèmes comportant un récupérateur, il sera probablement nécessaire de contourner le récupérateur à la mise en marche et lorsque le dispositif de déviation de l'écoulement se trouve en position de déviation. La conception de ces contournements doit être telle qu'il n'existe aucun cul-de-sac dans lequel le produit pourrait séjourner à la température ambiante pendant de longues périodes, ce qui permettrait la croissance de bactéries dans le produit. On doit aussi s'assurer que la tuyauterie et la robinetterie de ces contournements ne permettent pas au lait cru sous pression de s'accumuler dans les plaques du récupérateur de lait cru plutôt que de s'écouler librement dans le réservoir à niveau constant en cas d'arrêt du système.
  • La plupart des systèmes utiliseront un dispositif de déviation à deux tiges ainsi qu'une pompe centrifuge c.a. à fréquence variable pendant le cycle de nettoyage NEP (nettoyage en place). Lorsque le sélecteur est mis sur la position NEP, le dispositif de déviation de l'écoulement passe à la position de déviation et reste à cette position pendant au moins 10 minutes au cours du cycle NEP, quelle que soit la température, la pompe d'appoint étant invalidée pendant les 10 premières minutes du cycle NEP. Une fois le cycle NEP activé, l'opérateur dispose de 10 minutes pour repasser en « mode traitement ».
  • Dans les systèmes comportant des ordinateurs ou des automates programmables de gestion des fonctions reliées à la santé publique, ces dispositifs sont installés de manière qu'aucune commande de ces fonctions ne relève de l'ordinateur ou de l'automate programmable pendant les opérations de traitement du produit, sauf pour ce qui est de la vitesse de la pompe centrifuge ou de la pompe volumétrique c.a. à fréquence variable, qui peut être commandée par l'ordinateur ou par l'automate programmable si on a réglé et scellé l'avertisseur de débit élevé pour que le dispositif de déviation soit actionné dès que le débit nominal dans le système est dépassé.
  • Toutes les commandes sont testées à la fréquence recommandée. Si des réglages ou modifications peuvent y être apportés, les sceaux appropriés sont apposés de manière que toute modification puisse être détectée.
  • Au moment de l'installation initiale et à la fréquence recommandée, testez le temps de retenue de tous les SMAD.
    • Réalisez des tests en écoulement normal (au-dessus de la température réglementaire) et en écoulement dévié (au-dessous de la température réglementaire).
    • Au moins 6 résultats consécutifs devraient être à 0,5 seconde près l'un de l'autre.
    • S'il est impossible d'obtenir 6 mesures consécutives à 0,5 seconde près l'une de l'autre en écoulement normal et dévié, communiquez avec le concepteur de l'installation afin qu'il corrige le problème avant la mise en service du système. Réalisez tous les tests de durée conformément aux procédures décrites dans les méthodes d'essai des procédés critiques.
    • Concevez et installez le système pour permettre de réaliser les tests de durée en mode automatique en écoulement normal et dévié.
      • Le mode automatique signifie que le débit du système est commandé par le débitmètre magnétique, et les commandes du système font varier automatiquement le régime de la pompe centrifuge afin de maintenir un débit constant dans le système.
      • En mode automatique, le point de réglage du débit à commande automatique devra être réglé manuellement.
Figure 1 – Cette image montre un système HTST à débitmètre électromagnétique utilisant une pompe centrifuge c.a. à vitesse variable

Diagramme 1 - Système pasteurisation HTST. Description ci-après.

Description de l'image - Système pasteurisation HTST avec un débitmètre magnétique utilisant une pompe centrifuge vitesse variable
  • Le lait cru entre par l'entrée de cru dans le réservoir à niveau constant, il se rend dans la pompe d'appoint, passe la sonde à pression différentielle, passe dans le régénérateur pour réchauffement initial puis dans la valve d'alimentation du séparateur. Il passe dans le séparateur qui sépare le lait en lait écrémé et en crème crue. La crème crue sort par la sortie de crème crue. Le lait écrémé continue et traverse la valve de contre-pression de lait écrémé, la valve de contournement du séparateur et se rend dans la pompe centrifuge de distribution à entraînement courant alternatif. Il passe ensuite dans le débitmètre électromagnétique. Le débitmètre électromagnétique mesure le débit pour affichage et enregistrement par l'enregistreur de débit qui est relié à l'alarme de débit au moyen d'un transducteur pneumatique.
  • Une fois passé par le débitmètre, le lait traverse le clapet anti-retour et l'homogénéisateur pour homogénéisation. Le lait se déplace ensuite au réchauffeur où il est chauffé avant d'entrer dans le chambreur tubulaire. Après son chambrage, il passe les thermomètres indicateur et enregistreur puis dans le dispositif de dérivation. Si l'enregistreur de seuil thermique de sécurité enregistre une température de maintien satisfaisante, l'écoulement continue jusqu'au régénérateur pour la pré réfrigération puis dans le refroidisseur pour le refroidissement final. Le produit pasteurisé passe dans le casse-vide jusqu'à la ligne de sortie pasteurisée ou retourne dans la ligne de recyclage au réservoir à niveau constant. Si le lait ne satisfait pas aux exigences de temps et de température, le dispositif de dérivation le retourne au réservoir à niveau constant pour recirculation.
  • Les débits et les températures sont enregistrés pour les dossiers de contrôle de procédé.
Figure 2 – Cette image montre un système HTST à débitmètre électromagnétique qui utilise une pompe centrifuge à vitesse constante et un robinet de commande :

Diagramme 2 - Système pasteurisation HTST. Description ci-après.

Description de l'image - Système pasteurisation HTST avec un débitmètre magnétique utilisant une pompe centrifuge vitesse constante et une vanne de régulation du débit
  • Le lait cru entre par l'entrée de cru dans le réservoir à niveau constant, il se rend dans la pompe d'appoint, passe la sonde à pression différentielle, passe dans le régénérateur pour réchauffement initial puis dans la pompe d'alimentation du séparateur et dans le la valve d'alimentation du séparateur. Le séparateur sépare le lait en lait écrémé et en crème crue. La crème crue sort par la sortie de crème crue. Le lait écrémé continue et traverse la valve de contre- pression de lait écrémé, la valve de contournement du séparateur et se rend dans la pompe centrifuge de distribution. Il passe ensuite dans le débitmètre électromagnétique. Le débitmètre électromagnétique mesure le débit pour affichage et enregistrement par l'enregistreur de débit qui est relié à l'alarme de débit au moyen d'un transducteur pneumatique.
  • Une fois passé par le débitmètre, le lait traverse la valve de commande de débit, au réchauffeur où il est chauffé avant d'entrer dans le chambreur tubulaire. Après son chambrage, il passe les thermomètres indicateur et enregistreur puis dans le dispositif de dérivation. Si l'enregistreur de seuil thermique de sécurité enregistre une température de maintien satisfaisante, l'écoulement continue jusqu'au régénérateur puis dans le casse-vide jusqu'à la ligne de sortie pasteurisée ou retourne dans la ligne de recyclage au réservoir à niveau constant. Si le lait ne satisfait pas aux exigences de temps et de température, le dispositif de dérivation le retourne au réservoir à niveau constant pour recirculation.
  • Les débits et les températures sont enregistrés pour les dossiers de contrôle de procédé.

Références

  • Grade "A" Pasteurized Milk Ordinance 2015, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Food and Drug Administration (en anglais seulement)
Date de modification: