Générateurs d’azote pour l’industrie agroalimentaire et les boissons
Un générateur d’azote produit directement sur votre site, à partir de l’air comprimé, le gaz utilisé dans vos procédés agroalimentaires et dans votre production de boissons, à des puretés de 97 % à 99,999 %. Face à une citerne d’azote liquide ou à des bouteilles, la rentabilité se joue sur deux points : le niveau de pureté qu’exige votre procédé, et ce que ce niveau coûte en air comprimé en fonctionnement. Les deux sont sur cette page.
Où un générateur d’azote intervient dans un site agroalimentaire
Dans un site agroalimentaire ou une unité de production de boissons, l’azote est un gaz de procédé, et il intervient à plusieurs endroits. En tant que gaz de protection des denrées, il est chimiquement inerte et ne communique aucun goût au produit. Dans les cuves de stockage et de procédé, il tient l’oxygène à l’écart du ciel gazeux, pour que les matières grasses ne s’oxydent pas et que les arômes, la couleur et les vitamines restent dans le produit. Pour les huiles et les graisses alimentaires, cette protection à l’intérieur de la cuve est la raison première de travailler sous azote, car le rancissement démarre dans la cuve et non dans l’emballage.
Au transfert et au convoyage, l’azote assure la même fonction, cette fois en mouvement. Il pousse le produit dans les conduites et hors des récipients, et il transporte les poudres par voie pneumatique sans que l’oxygène de l’air atteigne le produit. Au remplissage et en production de boissons viennent s’ajouter les étapes que le site connaît déjà : inerter les récipients, mettre les bouteilles et les canettes en contre-pression avant remplissage, purger les bouteilles, assurer le barbotage des cuves et chasser le produit.
Au stockage et à la conservation, l’azote agit dans la durée et non sur une étape de procédé : dans les récipients fermés comme dans les locaux de stockage, il abaisse la teneur en oxygène et ralentit d’autant ce que l’oxygène fait subir au produit. Jusqu’où faire descendre cette teneur, et ce que cela change pour la durée de conservation, dépend du produit, du récipient et de la durée de stockage.
L’azote remplit la même fonction à d’autres postes du site :
| Procédé | Ce que l’azote y fait |
|---|---|
| Poudre de lait et poudres sensibles à l’oxydation | gaz de transport et de couverture à la fabrication et à la manutention |
| Production de chocolat | tient l’oxygène à l’écart du beurre de cacao, dont la matière grasse s’oxyderait autrement |
| Conservation des fruits et légumes | abaisse la teneur en oxygène dans le local de stockage, conservation sous atmosphère contrôlée |
| Vin | protège de l’oxydation en cuve et au transfert |
| Brasserie | peut reprendre, selon l’étape du procédé, une partie des fonctions habituellement assurées par le dioxyde de carbone |
Le conditionnement sous atmosphère protectrice est une étape à part entière et dispose de sa propre page. La quantité d’oxygène résiduel tolérée dans l’emballage, la plage de pureté qui convient et le volume de gaz de balayage que tire une ligne sont traités sur Générateurs d’azote pour emballage alimentaire (MAP).
L’azote de qualité alimentaire : les limites fixées pour E 941
La qualité alimentaire relève de la spécification, pas de la pureté la plus élevée possible. L’azote est inscrit comme additif alimentaire sous le numéro E 941, et l’annexe du règlement (UE) n° 231/2012 décrit les valeurs que cet additif doit respecter. Elles sont au nombre de six, et deux d’entre elles portent sur le niveau de pureté auquel un générateur est réglé.
| Paramètre | Limite selon le règlement (UE) n° 231/2012 |
|---|---|
| Composition | Pas moins de 99 % |
| Oxygène | Pas plus de 1 % |
| Teneur en eau | Pas plus de 0,05 % |
| Monoxyde de carbone | Pas plus de 10 µl/l |
| Méthane et autres hydrocarbures | Pas plus de 100 µl/l (exprimés en méthane) |
| Dioxyde d’azote et monoxyde d’azote | Pas plus de 10 µl/l |
Mettez la valeur d’oxygène en regard de la fiche technique de la gamme. La limite est de 1 % d’oxygène au maximum, et le niveau de pureté 99 % affiche 10 000 ppm d’oxygène résiduel, soit exactement cette valeur. Cette valeur est atteinte au facteur d’air le plus bas de tous les niveaux qui respectent la limite. Au calcul, ce niveau se place donc sur la limite et non en dessous. À vous de décider si votre système de sécurité des aliments exige une marge : qui en a besoin passe au niveau supérieur. La précision avec laquelle l’installation tient sa consigne, en fonctionnement comme au démarrage et lors des variations de charge, relève donc du dimensionnement : elle se tranche avant le choix du niveau. Pour la composition et l’oxygène, le niveau qui compte en définitive est celui qu’exige votre propre spécification produit.
Les quatre autres valeurs se jouent dans le traitement de l’air comprimé, en amont du générateur. L’eau, le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et les hydrocarbures entrent dans l’installation avec l’air comprimé ou n’y entrent pas, et cela dépend du sécheur et des étages de filtration, non du tamis moléculaire carboné. Deux exigences coexistent ici, et on les confond volontiers : la classe d’air comprimé que le générateur réclame pour lui-même protège le tamis moléculaire ; le traitement qui tient vos quatre valeurs, lui, suit les limites du tableau ci-dessus. La chaîne de séchage et de filtration capable de satisfaire les deux à la fois dépend de la qualité de votre air à l’entrée, et elle se détermine avant l’achat. La composition de cette chaîne est décrite plus bas, sous « Ce dont le générateur a besoin sur site ». Pour situer les choses, parce que ces deux fonctions apparaissent dans les spécifications : le règlement (CE) n° 1333/2008 range ces deux emplois dans deux catégories fonctionnelles distinctes, définies l’une et l’autre comme des gaz autres que l’air. Le premier est introduit dans le récipient avant, pendant ou après que la denrée y a été placée ; le second expulse une denrée hors du récipient.
Avec la production sur site, la preuve se déplace, elle ne disparaît pas. Pour le gaz livré, la qualité arrive sous forme de certificat avec la livraison. Avec un générateur, la pureté est mesurée en fonctionnement et peut donc être enregistrée, et un écart se voit pendant la production plutôt que sur un papier après coup. La vérification au regard de votre spécification produit et de votre système de sécurité des aliments reste à votre charge, en tant qu’exploitant.
Ce qu’une pureté plus élevée coûte en air comprimé
Chaque niveau de pureté a son propre facteur d’air, c’est-à-dire son propre rapport entre l’air comprimé consommé et l’azote produit. Ce facteur ne dépend que de la pureté réglée et reste identique sur les 18 modèles de la gamme. Le choix de la pureté se calcule donc avant l’achat, au lieu de se découvrir plus tard sur la facture d’électricité.
| Pureté | Qualité | Oxygène résiduel | Débit de N₂ sur la gamme | Facteur d’air | Air comprimé requis |
|---|---|---|---|---|---|
| 97 % | non indiqué dans la fiche technique | non indiqué dans la fiche technique | 10,7 à 1 709,1 Nm³/h | 2,3 | 24,6 à 3 930,8 Nm³/h |
| 98 % | non indiqué dans la fiche technique | non indiqué dans la fiche technique | 8,6 à 1 373,6 Nm³/h | 2,3 | 19,8 à 3 159,4 Nm³/h |
| 99 % | 2.0 | 10 000 ppm | 7,1 à 1 134,0 Nm³/h | 2,6 | 18,5 à 2 948,5 Nm³/h |
| 99,5 % | 2.5 | 5 000 ppm | 6,2 à 990,3 Nm³/h | 2,9 | 18,0 à 2 871,9 Nm³/h |
| 99,9 % | 3.0 | 1 000 ppm | 4,1 à 654,9 Nm³/h | 3,4 | 13,9 à 2 226,6 Nm³/h |
| 99,99 % | 4.0 | 100 ppm | 2,2 à 351,4 Nm³/h | 4,6 | 10,1 à 1 616,4 Nm³/h |
| 99,995 % | 4.5 | 50 ppm | 1,7 à 271,5 Nm³/h | 5,2 | 8,8 à 1 412,0 Nm³/h |
| 99,999 % | 5.0 | 10 ppm | 1,2 à 191,7 Nm³/h | 6,4 | 7,7 à 1 226,7 Nm³/h |
Comparez la colonne du facteur d’air à l’intérieur de la plage ouverte à votre produit. Les niveaux 97 % et 98 % se situent sous la valeur de composition de 99 % fixée pour E 941 et ne valent donc que pour des usages sans contact alimentaire. Dans la plage de qualité alimentaire, 2,6 à 99 % fait face à 6,4 à 99,999 % : la même quantité d’azote coûte environ deux fois et demie plus d’air comprimé au niveau le plus élevé, et ce à chaque heure de fonctionnement. Le niveau de pureté sort donc de la spécification de votre produit. Une fois ce chiffre fixé, le débit multiplié par le facteur d’air donne le débit d’air comprimé requis, ce qui indique si le compresseur déjà en place suffit.
Si vous achetez aujourd’hui de l’azote liquide, vous n’avez pas d’emblée la bonne unité en main. Vos bons de livraison sont en kilogrammes ou en litres d’azote liquide, le tableau ci-dessus en mètres cubes normaux de gaz. Entre les deux se place la masse volumique normale de l’azote, que votre fournisseur de gaz indique sur le bon de livraison ou dans la fiche technique du produit. Pour passer de la quantité annuelle à une valeur horaire, divisez par les heures pendant lesquelles vous prélevez réellement, et non par 8 760. Ces deux étapes vous font entrer dans le tableau avec vos propres documents.
Le deuxième poste, c’est la simultanéité. Additionner les pointes de tous les procédés revient à acheter une installation qui ne tourne jamais à pleine charge. Quand plusieurs procédés aux profils différents se superposent, le calcul est plus délicat que sur une ligne unique : l’inertage des cuves tire de façon régulière, le transport pneumatique de poudres tire au rythme des lots convoyés, donc par à-coups, une purge de bouteilles tire fort et brièvement, une atmosphère de local de stockage ne tire presque rien et tourne en revanche en permanence. Dans un site de poudres, c’est donc le transport qui est le consommateur de pointe, même si la couverture gazeuse des cuves tire la plus grande quantité sur la journée. Si les exigences de niveau de pureté diffèrent elles aussi, la question mérite d’être posée : faut-il que tous les procédés dépendent de la même source, ou deux lignes réunies coûtent-elles moins cher qu’une seule réglée haut ?
En retour, vous recevez un niveau de pureté, un modèle et un débit d’air comprimé.
Pour commencer, votre consommation actuelle suffit, avec la liste des procédés qui en dépendent. Il en ressort le niveau de pureté nécessaire et le débit d’air comprimé qui va avec. Si vous avez déjà sous la main le débit, la pureté et les heures de fonctionnement, vous recevez une proposition de dimensionnement.
Générateur d’azote sur site face à la citerne et aux bouteilles
La citerne d’azote liquide et le cadre de bouteilles livrent l’un comme l’autre la pureté demandée. Ce que vous payez n’est pas seulement le gaz, c’est la mise à disposition : la location de la citerne continue de courir pendant les semaines creuses, les pertes par évaporation courent chaque nuit, les contrats de fourniture portent des clauses d’indexation, et le changement de bouteille tombe pendant que la ligne tourne. S’y ajoutent trois postes qui figent le prix pour des années : la revalorisation annuelle du fournisseur, le contrat de citerne de longue durée et les coûts consécutifs à l’achat qui ne figuraient pas dans l’offre.
La production sur site échange tout cela contre un investissement et une facture d’électricité. Face à une fourniture continue d’azote liquide, l’amortissement se situe habituellement entre deux et trois ans. La comparaison met en regard la production sur site et précisément ce mode d’approvisionnement ; une extension de votre centrale d’air comprimé n’entre pas dans cette fourchette et relève de votre propre calcul. Vous échangez aussi un risque de prix contre un autre : à la place de la revalorisation annuelle de votre fournisseur de gaz, vous portez le prix de l’électricité, que vous achetez de toute façon et qui n’est lié à aucun contrat d’enlèvement. Que le compte soit bon chez vous dépend du profil de consommation, des heures de fonctionnement et du prix de l’électricité ; il vaut donc la peine de faire ce calcul avec vos propres chiffres plutôt que de s’en remettre à une règle empirique.
Ce dont le générateur a besoin sur site
Le générateur s’insère dans une chaîne, et vous en fournissez vous-même deux maillons. La chaîne se compose ainsi : air comprimé, traitement, générateur, réservoir tampon, point de prélèvement. L’air comprimé et son traitement viennent de chez vous, et c’est précisément là que se décide la part de la qualité du gaz qui ne dépend pas du niveau de pureté. Un sécheur sous-dimensionné introduit de l’humidité dans l’installation et raccourcit d’autant la durée de vie du tamis moléculaire carboné. Le réservoir tampon couvre ce qu’une moyenne ne montre jamais : les pointes de nettoyage et de démarrage, les changements de format et le lancement d’un lot.
Un point relève du lieu d’implantation et non de l’installation : l’azote chasse l’oxygène. Pour le local où se trouve le générateur, la ventilation et une surveillance du taux d’oxygène ont donc leur place dans votre évaluation des risques, et les deux coûtent moins cher à régler avant le choix de l’emplacement qu’après.
Le procédé lui-même tient en quelques lignes. L’air comprimé traité traverse le tamis moléculaire, qui adsorbe l’oxygène et l’humidité nettement plus vite que l’azote, pendant que la seconde colonne se régénère à plus basse pression. La pureté est ici un réglage, pas une propriété figée de l’appareil. Le procédé est détaillé étape par étape sur la page Générateur d’azote PSA.
Les modèles NITROBERG® pour l’agroalimentaire et les boissons
Du procédé à l’appareil, une seule question se pose : quelle quantité, à quel niveau de pureté ? La gamme NITROBERG® couvre 97 % à 99,999 % et délivre entre 1,2 et 1 709,1 Nm³/h d’azote, selon le modèle et la pureté réglée. Cette plage accueille aussi bien le petit site avec une seule ligne de remplissage que celui qui alimente d’une seule source son parc de cuves, son convoyage et plusieurs lignes. Les valeurs complètes par modèle figurent sur la vue d’ensemble Générateurs d’azote.
Lorsqu’un site ne dispose pas d’un réseau d’air comprimé adapté, le package de production d’azote réunit le générateur, la production d’air comprimé, le traitement avec sécheur DRYBERG®, le stockage et la régulation dans une unité pré-assemblée, en configuration plug-and-play pour les NITROBERG® 500 à 900. Au-delà de ces modèles, nous dimensionnons l’installation pour votre site. L’appareil seul comme le package complet passent par un seul interlocuteur au sein du BERG Group. Les équipements sous pression NITROBERG® concernés font l’objet d’une évaluation de la conformité au titre de la directive PED 2014/68/UE, dans les limites du domaine certifié.
Coûts et service après l’achat
Des pièces d’usure disponibles dans le commerce
Les filtres et les pièces d’usure sont des articles standard disponibles dans le commerce, et non les éléments d’un programme de pièces propriétaires. Vous pouvez comparer les offres et placer le remplacement dans une fenêtre de maintenance planifiée, au lieu d’attendre une date de livraison. Sur la durée d’utilisation, cela pèse le plus souvent plus lourd que le prix d’achat.
Trois ans de garantie, jusqu’à cinq avec un contrat de maintenance
La garantie court trois ans en standard, et jusqu’à cinq ans avec un contrat de maintenance. Le contrat fixe les intervalles, si bien que les interventions s’inscrivent dans votre planning au lieu de tomber au milieu d’un lot en cours.
Un seul interlocuteur pour le service
Le service et les pièces de rechange passent par un seul interlocuteur au sein du BERG Group, la conception et la fabrication se font en Allemagne. Hors d’Allemagne, un contact local s’y ajoute sur la plupart des marchés. Cela compte surtout là où il n’y a pas de service de maintenance interne.
Un accès direct au bureau d’études
Le dimensionnement, l’air comprimé et la documentation, vous en parlez avec les ingénieurs qui conçoivent les installations, pas avec un centre d’appels : +49 2151 568 9550. La mise en service et la formation des opérateurs font partie de la livraison, pour que vos équipes postées conduisent l’installation elles-mêmes après la remise.
Questions fréquentes sur les générateurs d’azote dans l’agroalimentaire
L’azote est inscrit comme additif alimentaire sous le numéro E 941, et l’annexe du règlement (UE) n° 231/2012 fixe sa spécification : six valeurs, de la composition et de l’oxygène à l’eau, au monoxyde de carbone, aux oxydes d’azote et aux hydrocarbures. Les limites figurent dans le tableau de cette page. La qualité alimentaire relève donc de la spécification et non du degré de pureté atteint. La valeur obtenue au point d’utilisation dépend du niveau de pureté réglé et du traitement de l’air comprimé en amont.
Le niveau de pureté sort de votre spécification produit. Le niveau auquel tourne un procédé alimentaire donné dépend du produit et du site : le même procédé réclame un autre chiffre avec un autre produit, un autre récipient ou une autre durée de stockage. Il n’existe donc pas de correspondance générale entre procédé et niveau de pureté. La démarche fiable passe par la valeur cible de votre spécification et par la question de ce qu’elle coûte en air comprimé. Les valeurs par niveau de pureté figurent dans le tableau de cette page, et la valeur cible qui tient pour votre produit, nous la déterminons avec vous lors de l’entretien de dimensionnement.
Dans les cuves de stockage et de procédé, l’azote protège le produit dans le ciel gazeux ; au transfert et au convoyage, il le chasse et le transporte ; au remplissage, il inerte les bouteilles et les canettes et les met en contre-pression. S’y ajoutent la purge et le barbotage en production de boissons, ainsi que le stockage et la conservation, où il abaisse la teneur en oxygène dans les récipients et les locaux de stockage. L’étape d’emballage elle-même est traitée sur Générateurs d’azote pour emballage alimentaire (MAP).
Deux grandeurs en décident, et la qualité de l’air est plus souvent négligée que le volume. NITROBERG® requiert un air comprimé conforme à ISO 8573-1:2010 classe 1.4.1 à 7 bar(g), parce que l’huile et l’humidité résiduelle dans le flux d’air font vieillir prématurément le tamis moléculaire carboné. Le volume découle du débit multiplié par le facteur d’air, et ce facteur ne dépend que de la pureté réglée : identique sur les 18 modèles, de 2,3 à 97 % jusqu’à 6,4 à 99,999 %, et à partir de 2,6 dans la plage de qualité alimentaire qui démarre à 99 %. Un niveau de pureté plus bas réduit donc le besoin de façon plus que proportionnelle.
La différence tient à la spécification au regard de laquelle on mesure. Six valeurs sont fixées pour l’additif E 941. Deux d’entre elles dépendent du niveau de pureté : la composition, pas moins de 99 %, et la teneur en oxygène, pas plus de 1 %, qui correspond au niveau de pureté 99 % avec ses 10 000 ppm d’oxygène résiduel et se place donc, au calcul, exactement sur la limite. Qui a besoin d’une marge passe au niveau supérieur. Les quatre autres, c’est-à-dire l’eau, le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et les hydrocarbures, se jouent dans le traitement de l’air comprimé, en amont du générateur. Acheter de la qualité alimentaire suppose donc les deux : le niveau de pureté qui convient et un traitement adapté aux valeurs restantes.
Avec du gaz livré, un certificat accompagne chaque livraison. Avec la production sur site, la pureté est mesurée en fonctionnement et peut être enregistrée, si bien qu’un écart se remarque pendant la production et non après. La vérification au regard de votre propre spécification produit vous revient, de même que le choix des points de mesure et de ce qui est suivi en continu ou contrôlé périodiquement. Ces questions relèvent de l’entretien de dimensionnement, car un point de mesure coûte moins cher avant la pose de la tuyauterie qu’après.
Le réservoir tampon couvre les courtes interruptions et donne du temps pour réagir. Sa taille découle de la plus longue interruption que votre procédé supporte, et cette question se tranche avant le choix du modèle. La réserve à prévoir au-delà, nous la déterminons lors de l’entretien de dimensionnement, avec votre concept d’installation et les exigences de votre site. La décision finale vous revient, en tant qu’exploitant.