Il n'a pas échappé à ceux qui prennent le temps de regarder en détail les fiches techniques, ou à ceux qui travaillent dans les secteurs de l'agroalimentaire, de la pharmaceutique et des cosmétiques l'indication d'un “nouvel” acronyme (EHEDG) parmi les certifications possibles d'un transmetteur de température ou de niveau, d'un capteur de pression, d'un débitmètre, d'une sonde de pH ou de conductivité, etc. A cette liste qui est loin d'être non exhaustive, il faut d'ailleurs ajouter des systèmes et des capteurs de pesage. Après le fabricant allemand HBM et son peson PW27 ( voir Mesures n° 837 ), l'allemand Sartorius Mechatronics, l'helvético-américain Mettler-Toledo et l'allemand Bizerba ont en effet introduit des produits certifiés EHEDG: le module de pesage Contego pour le pre-mier, la nouvelle série de balances et de terminaux ICS 4x9 (après la série ICS 6x9 et les plates-formes PBA 430/430x) pour le second et la trieuse pondérale CWP Neptune pour le troisième.

L'acier inoxydable est le matériau de prédilection pour les applications agroalimentaires et pharmaceutiques. Les versions 304L et 316L offrent en effet une rugosité très faible et une résistance élevée aux produits chimiques. Et l'inox est également plus esthétique que les matériaux plastiques…

Mais au fait que signifie EHEDG? Il s'agit de l'acronyme pour European Hygienic Engineering & Design Group ( voir encadré “Renaissance de l'EHEDG France en 2005” page 42 ). « L'EHEDG est une fondation dont le siège social est situé à Frankfort [en Allemagne] et dont l'objectif est la promotion de la sécurité alimentaire en optimisant l'ingénierie et la conception hygiénique dans tous les secteurs de la production alimentaire. Elle organise des groupes de travail et édite des lignes directrices pour les industriels », explique Erwan Billet, président de l'EHEDG France, consultant formateur et directeur du français Hydiac. Les préconisa-tions de l'EHEDG s'inscrivent dans une tendance plus générale de renforcement des exigences concernant les équipements destinés aux procédés industriels dans l'agroalimentaire, la pharmaceutique et des cosmétiques.

On trouve l'origine de l'apparition de matériels hygiéniques ou aseptiques (nous reviendrons plus loin sur la différence) dans les cas médiatisés, ou non, d'intoxications alimentaires survenues ces quinze dernières années. Il y a évidemment l'épidémie de listériose et l'épisode de la crise de la vache folle avec la transmission de l'encéphalopathie spongiforme bovine (ou ESB) dans les années 1990. Plus récemment, une épidémie d'infection d'Escherichia coli en 2005 et l'épisode des concombres contaminés en 2011 ont également fait la une de l'actualité. L'industrie agroalimentaire n'étant pas exempte de problèmes, ces crises alimentaires trouvent leur origine, quand on remonte la chaîne de production, dans l'apparition d'un foyer bactériologique au niveau d'une machine mal nettoyée, par exemple. Et les risques de contamination peuvent coûter très cher aux grands groupes: chute des ventes, perte d'image…

On parle beaucoup plus d'EHEDG depuis cinq ans

La miniaturisation des composants et l'apparition des capteurs numériques, notamment, ont permis d'embarquer des fonctions de pesage et de contrôle de process dans les pesons. D'où une intégration plus étroite avec les automates, la réduction des coûts, etc.

Pour des raisons de contamination bactériologique à éviter, les industriels de l'agroalimentaire, de la pharmaceutique et des cosmétiques doivent mettre en œuvre des équipements de process sans risques pour les produits alimentaires et nettoyables. Les systèmes de pesage ne dérogent pas à la règle.

Ces raisons expliquent pourquoi les industriels de l'agroalimentaire dans un premier temps, puis ceux de la pharmaceutique et des cosmétiques, font de plus en plus attention à tout ce qui permet de prévenir une éventuelle contamination des produits. « L'industrie agroalimentaire est un marché très important en France, en particulier dans la région du“grand ouest”, ajoute Philippe Cuvier, directeur marketing et communication de la Division Industrie de Mettler-Toledo France, ce que confirment les sociétés HBM et Scaime. Et les frontières deviennent floues entre l'agroalimentaire, la pharmaceutique et les cosmétiques,avec l'essor des aliments aux vertus thérapeutiques [ou alicaments, NDR] .» Au niveau des équipements de process et, en ce qui nous concerne ici, des solutions de pesage, cette sécurité alimentaire s'est traduite par des exigences plus strictes qu'auparavant –ce sont les matériels hygiéniques– et mêmes très strictes, en termes de conception des matériels et de respect du nettoyage. On parle alors d'équipements aseptiques certifiés EHEDG en Europe ou 3A aux Etats-Unis. « Ça grenouille depuis les années 2000 et on en parle beaucoup plus depuis cinq ans dans le cadre de développements techniques. C'est un marché qui se crée parce qu'il y a une réelle demande… même s'il y a aussi une part de marketing dans la certification EHEDG, pour faire le buzz », constate Bernard Vindret, chef produits/référent pour le pesage dynamique et aseptique chez HBM France. Ce que confirme Philippe Cuvier (Mettler-Toledo France) en précisant que les constructeurs sont également poussés par des pays comme les Etats-Unis et la FDA ( Food and Drug Administration , agence fédérale américaine des produits alimentaires et médicamenteux), via le commerce international. « Si les approches sont différentes,les normes d'alimentarité 3A, qui ne portent que sur les pièces en contact avec les aliments, et les prescriptions EHEDG partagent toutefois le même objectif,à savoir définir des règles de conception hygiénique », ajoute Erwan Billet (EHEDG France).

Precia Molen

Pour respecter les exigences hygiéniques, tous les composants d'un système de pesage doivent s'adapter. Contrairement à une machine de fin de ligne (à gauche), un modèle destiné à un fromage sortant de salage (à droite) doit être doté d'un transport sur courroies en plus d'une structure en inox 316L, de capteurs IP69K.

Cela se traduit par des capteurs et des systèmes de pesage avec des designs présentant très peu de zones de rétention d'eau (qui sont autant de sources potentielles de foyer bactériologique) et facilement nettoyables. Pour cela, les fabricants s'appuient sur des matériaux toujours plus purs, des versions d'acier inoxydable (inox 304L et 316L) avec la rugosité la plus faible possible et qui résistent à l'agressivité des produits corrosifs mis en œuvre dans les cycles de nettoyage en place (NEP). En plus des profils ouverts, les équipements doivent également supporter des pressions de l'ordre de 110 bar maximum et/ou des chocs thermiques réguliers (de +110 à +4°C, par exemple). Enfin, les constructeurs doivent bannir la présence visible de la visserie, des joints et des soudures, et ils doivent veiller à utiliser une connectique ad hoc.

On recourait avant à la cartérisation des capteurs

On comprend que, pour respecter toutes ces exigences, il a fallu modifier les composants constituant les capteurs et les systèmes. Les fabricants de solutions de pesage et d'équipements de process n'ont toutefois pas attendu une prise de conscience générale et l'arrivée de la certification EHEDG pour proposer des solutions compatibles avec les contraintes (certes moins strictes jusque-là) des procédés agroalimentaires.Il faut d'abord ne pas oublier une chose. « Le pesage en général étant une opération très peu intrusive, les pesons ne sont donc pas en contact direct avec le produit à contrôler. Il y a évidemment des précautions à prendre fonction en termes de l'inox utilisée, de l'indice de protection et/ou de la transmission de la charge du contenant au capteur,lors de la réalisation de petites balances de “portionnage” pour la viande nue, par exemple, de machines de calibrage pour l'emballage de doses à poids fixe, etc.» , rappelle Dominique Ribet, responsable de marchés chez Precia Molen.

L'une des solutions souvent mises en œuvre jusque-là pour rendre les systèmes de pesage nettoyables consistait, et consiste encore, en une cartérisation des pesons ou des balances. « Il s'agit de protéger les capteurs et d'autres composants sensibles dans un carter, garantissant également la présence de zones propres. Mais cela peut venir perturber les mesures de pesée » , explique SylvainTasserie, chef de ventes Pesage et process contrôle industriel chez Sartorius Mechatronics France. « Ce qui a changé ces dernières années c'est notamment la disparition de tous les éléments et accessoires autour des balances (air en surpression envoyée à l'intérieur, par exemple) pour obtenir leur étanchéité.A cela il faut également ajouter des dimensions devenues plus petites et une connectivité souvent directe avec les automates [voir encadré“Des pesons plus intégrés à l'automatisme” page 44] », constate Olivier Legendre, responsable marketing chez le français Scaime. Ce que confirme d'ailleurs Alain Sauvage, responsable des ventes chez Flintec France: « La miniaturisation des composants et le support des bus de terrain Profibus DP, ProfiNet, Modbus RTU, CANopen, Ethernet TCP/IP, etc. ont permis d'embarquer des fonctions de pesage et de contrôle de process dans le capteur lui-même (capteur numérique), et ainsi de réduire les coûts.» Signalons au passage que la société, qui fait partie du groupe suédois Indutrad, dispose depuis le début de l'année 2012 d'une représentation en propre en France. Mais ces produits sont toutefois loin d'être simples à concevoir pour les raisons que nous allons voir, ce qui explique également pourquoi les constructeurs interrogés sont à des étapes différentes dans le développement de capteurs et/ou de systèmes de pesage hygiéniques ou aseptiques.

Le fabricant de machines de remplissage Hema a intégré dans sa remplisseuse multitête rotative des capteurs AXD-D de Scaime. Chaque voie de dosage est équipée d'un capteur de pesage qui contrôle le cycle de remplissage en pilotant directement les électrovannes multidébit de remplissage.

Une mutation technologique pour les constructeurs

Pour BernardVindret (HBM France), il s'agit même d'une « mutation technologique difficile pour les constructeurs. La prise en compte des exigences hygiénique ou aseptiques nécessite de revoir entièrement la conception des capteurs. Il nous faut être créatifs,car cette mutation ne s'inscrit pas dans le cycle normal du développement des produits.» Comme on l'a évoqué auparavant, les capteurs hygiéniques doivent tendre vers des formes réduisant au maximum les surfaces planes et proscrivant les angles droits pour éviter les zones de rétention. Au point que, les méthodes de modélisation ne reposant que sur des angles droits, il est impossible d'utiliser les outils de CAO classiques!

Même si l'on a dit que les pesons reposent toujours sur la technologie des jauges de contrainte, les contraintes imposées par les applications hygiéniques et aseptiques ont poussé les constructeurs à regarder de très près les capteurs. « Les pesons étant constitués de jauges de contrainte collées sur un barreau, il a en effet fallu choisir des colles les mieux adaptées pour résister aux chocs thermiques. Si les raisons premières de ces développements n'étaient pas liées à l'EHEDG, ils y ont contribué », ajoute Philippe Cuvier (Mettler-Toledo France). L'encapsulage des pesons, qui faisait intervenir auparavant un soufflet, est par ailleurs de plus en plus souvent remplacé par des capteurs à pression sans soufflet.

Flintec HBM

Les fabricants ont dû repenser entièrement la conception de leurs pesons pour qu'ils respectent les exigences hygiéniques et EHEDG. Cela se traduit par des formes et des profils réduisant au maximum les surfaces planes, proscrivant les angles droits, etc. pour éviter les zones de rétention.

« La conception de systèmes hygiéniques peut se traduire par des balances simplement posées sur le sol, au lieu d'être encastrées dans ce dernier, et des tabliers de travail d'une hauteur de 25 mm ou escamotable pour être facilement lavables », explique Sylvain Tasserie (Sartorius Mechatronics France). On peut encore citer l'intégration dans les pesons des butées pour limiter les surcharges, qui sont des vis avec écrou positionnés à l'extérieur, l'utilisation de courroies rondes dans les trieuses pondérales ou la coloration en bleu des pieds de balance. Couleur qui permet de les repérer si ces derniers tombent dans une cuve. « Pour être capable de répondre aux besoins de chaque industriel, nos capteurs de pesage sont réellement scellés hermétiquement au niveau de l'opercule et, aussi, des sorties de câble. Cela évite que l'humidité remonte par capillarité dans le connecteur » , indiqueAlain Sauvage (Flintec France).

Les problèmes d'étanchéité, de corrosion, etc. touchent les con-necteurs, les câbles et les armoires hygiéniques. Au fil du temps et des retours d'expérience accumulés, les constructeurs ont pu trouver des matériaux de câbles adaptés aux industries pharmaceutiques et chimiques. « La connectivité et le câblage des jauges de contrainte restent néanmoins très délicats, en raison d'un manque de place et de la sensibilité extrême vis-à-vis des produits solvants », affirme Olivier Legendre (Scaime). Il ne faut donc pas sous-estimer la protection des câbles de jauge, via des câbles gainés, des presse-étoupes et des tubes de passage dans les balances. A défaut de le réduire, le câblage n'est au moins plus apparent.

L'une des premières exigences imposées par les cycles de NEP porte sur l'indice de protection des pesons et des terminaux de pe-sage, en particulier vis-à-vis de l'étanchéité à l'eau. Les fabricants ont apporté une somme de petites améliorations, sur les joints notamment, pour faire progresser l'indice de protection jusqu'aux niveaux IP66, IP67 et IP68, voire IP69K. « Plus un appareil doit être accessible, plus le niveau de protection est élevé. Avec les balances à compensation électromagnétique, la technologie à paliers de la cellule électromagnétique permet d'aller jusqu'à un indice de protection de IP67 et une portée de 3 t. Au-delà, seules les jauges de contrainte fonctionnent », constate Philippe Cuvier (Mettler-Toledo France). Dans la plupart des cas, des indices de protection IP68, pour les capteurs, et IP66, pour les terminaux, sont largement suffisants. Mais il arrive que le nettoyage impose de respecter un niveau IP69K (un indice de protection défini à l'origine pour l'automobile).

Les terminaux de pesage ne sont pas en reste pour les applications agroalimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. En plus de couleurs vives pour certains modèles, tous leurs composants (carte électronique, touches piézoélectriques, écran…) doivent pouvoir résister d'une manière ou d'une autre à de fréquents nettoyages.

« L'IP69K devient même la référence en raison des nettoyages à haute pression et avec des produits chimiques agressifs. Mais disposer d'un tel niveau de protection n'est pas si difficile que cela : un coffret IP69K dans lequel on installe les différents composants peut suffire. On ouvre la porte pour lire les valeurs et la ferme lors du nettoyage », précise Dominique Ribet (Precia Molen). « Un indice de protection IP69K n'a strictement aucun sens d'un point de vue technique pour un certain nombre d'applications, mais on constate cependant une hausse de la demande du marché », confirme BernardVindret (HBM France). Et, ce, même si ce n'est pas la meilleure solution comme cela pourrait être le cas d'un capteur conçu pour supporter une pression de 110 bar alors qu'il travaillera à seulement 4 bar mais en présence de produits très agressifs. Ce qui fait dire à Dominique Ribet (Precia Molen) que, « à un moment donné, les industriels et les autres acteurs du marché devront se mettre autour d'une table pour trouver des solutions plus adaptées.» Revenons aux évolutions des systèmes de pesage pour s'adapter aux exigences des applications agroalimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques. « En raison des chocs thermiques et autres contraintes en température que doivent encaisser les appareils, nous avons porté une attention particulière à la partie électronique embarquée dans le capteur », constate Olivier Legendre (Scaime). Cela est d'autant plus essentiel que les capteurs numériques embarquent, comme on l'a évoqué auparavant, de plus en plus de fonctions de contrôle-commande. Pour des fabricants comme Mettler-Toledo, un autre axe d'évolution en termes d'électronique porte sur les terminaux de pesage. Par exemple, afin d'éviter la formation de condensation dans un boîtier étanche lors de chocs thermiques, on peut installer des soupapes sous la forme de joints en Gore-Tex assurant le passage de l'humidité (filtration à membrane). « Nous utilisons également de plus en plus souvent des céramiques,ce qui se traduit par exemple par la présence de touches piézoélectriques dans les terminaux de pesage les plus évolués. Un simple coup d'éponge suffit alors pour nettoyer l'indicateur », ajoute Philippe Cuvier (Mettler-Toledo France).

La législation évoluera dans les années à venir

L'une des contraintes des matériels hygiéniques et aseptiques est l'obligation d'être lavables avec de l'eau sous (très) haute pression et des produits chimiques parfois hautement agressifs. Il faut donc que les différents équipements soient en acier inoxydable, IP68 voire IP69K, etc.

Au vu des évolutions en termes de terminaux de pesage et de protection des capteurs ainsi que des développements de nouvelles conceptions de pesons (profils, matériaux…), on pourrait croire que les industriels sont demandeurs d'appareils certifiés EHEDG.La situation n'est toutefois pas aussi tranchée. Certes, il existe sur le marché trois modèles de pesons certifiés EHDG, mais « nous n'avons pas de demandes pour des capteurs certifiés de la part de nos clients. A l'avenir, il y en aura une pour ce type de pesons dans une optique,toujours,de simplification, comme il y a quelques années où l'on mettait en œuvre une cartérisation parce que l'on ne trouvait pas de capteurs IP69K », précise Olivier Legendre (Scaime). Pour l'instant, les doseuses, les ensacheuses, les machines de remplissage et de calibrage répondent aux NEP et autres contraintes, sans être forcément certifiées EHEDG, via des protections pour “déconnecter” le(s) composant(s) non certifié(s) du produit alimentaire.

Pour sa nouvelle série de balances et de terminaux ICS 4x9, Mettler-Toledo a optimisé tous les aspects mécaniques pouvant être une éventuelle zone de rétention, source de contamination bactériologique. Cela va jusqu’aux connecteurs et câbles, ainsi qu’au niveau des pieds.

Pour SylvainTasserie (Sartorius Mechatronics France), « la demande de matériels hygiéniques est de jour en jour plus présente, les grands groupes en particulier portant une attention toujours plus grande sur le nettoyage… même si la demande de produits certifiés EHEDG reste encore rare en France.» Les industriels sont également en train de prendre conscience de l'aspect lié à la contamination en plus de celui de la nettoyabilité. Philippe Cuvier (Mettler-Toledo France) confirme de son côté la sensibilisation croissante du marché sur ces problématiques, via le nombre important de demandes pour les guides que la société a mis à disposition sur son site Internet. Depuis près de deux ans, les demandes de matériels certifiés EHEDG dans les cahiers des charges des grands groupes industriels ne sont pas systématiques mais induites : un appareil avec telle caractéristique de rugosité pour la surface, aucunes vis et traçabilité via un certificat. Ne se satisfaisant pas de simples déclarations, ces industriels montrent ainsi la voie, en particulier ceux de la pharmaceutique qui demandent déjà de nombreux certificats.

Bernard Vindret (HBM France) raconte l'anecdote suivante: « une entreprise nous a demandés si nous fabriquions des pesons aseptiques certifiés EHEDG,mais elle nous a acheté des capteurs de pesage classiques. Pour quelle raison ? Elle voulait avoir la garantie de pouvoir travailler avec HBM une fois que ses exigences seront écrites dans le marbre.» «Les prescriptions EHEDG ne sont qu'une étape pour répondre aux exigences des acteurs de la pharmacopée », avance quant à lui Sylvain Tasserie (Sartorius Mechatronics France). « Nous sommes dans un processus de développement et d'amélioration conti-nu, poursuit Alain Sauvage (Flintec France) .Les exigences de chacun (entreprises, Etat, particuliers…) se durcissent chaque année.» Et le marché des équipements et produits certifiés EHEDG risque bien d'évoluer dans les années à venir avec la législation. « Les industriels seront alors obligés de s'équiper avec des solutions EHEDG.Sans obligations réglementaires,cela n'avance malheureusement pas », conclut Erwan Billet (EHEDG France).