DUMOULIN

Contexte

Depuis une dizaine d’années, Dumoulin a innové dans de nouvelles gammes de produits, notamment dans les aliments extrudés destinés à des applications alimentaires et à des marchés cibles bien spécifiques, en Belgique et à l’exportation. Fin 2012, une nouvelle gamme de produits de graines de soja thermo-traitées par floconnage et toastage a été également développée grâce à l’acquisition de nouvelles connaissances en nutrition par le biais notamment du projet de recherche « Alimentation de la vache laitière, amélioration de la qualité du lait et réduction de méthane », réalisé en collaboration avec une autre PME wallonne et l’aide financière de la Région Wallonne et de l’Europe (programme Retech, convention n° 6172). La production de ces nouveaux produits extrudés et floconnés nécessite le développement d’outils analytiques appropriés pour suivre le processus de fabrication et contrôler la qualité des produits finis. C’est dans ce contexte que la société Dumoulin a participé à partir de septembre 2013 pour une durée de 2 ans à un projet first entreprise (Projet n° 7047), financé par la Région wallonne, en partenariat avec le CRA-W pour son expertise dans le développement de solutions analytiques basées sur la spectrométrie infrarouge (SPIR).

Objectifs

Les principaux objectifs de ce projet étaient :

1° le partage de connaissances scientifiques sur la spectroscopie infrarouge du CRA-W et formation d’un ingénieur de l’usine d’Andenne.

2° l’évaluation de la qualité des matières premières par spectroscopie IR afin de contrôler l’approvisionnement très diversifié (analyse au labo)

3° l’évaluation de la qualité des produits spécifiques à haute valeur ajoutée (floconnés et extrudés) par spectroscopie IR (analyse en ligne et au labo)

La meilleure maîtrise de la qualité pour ces produits spécifiques qui différencient DUMOULIN de ses concurrents sur les marchés belges et étrangers, est une suite logique de la diversification de son offre et est primordiale pour soutenir l’innovation au sein de l’entreprise et pour maintenir sa croissance.

Résultats attendus

A l’issue du projet, l’ingénieur aura développé une connaissance scientifique approfondie et des compétences techniques pointues dans le domaine de l’analyse qualité par spectroscopie infrarouge et aura développé des applications concrètes de cette technologie pour le contrôle qualité des produits extrudés et floconnés de Dumoulin. Après s’être familiarisé avec la production d’aliments composés pour animaux à l’usine d’Andenne, et plus particulièrement des flocons et extrudés qui suivent en partie des procédés très particuliers, il étudiera les fondements de la spectroscopie infra-rouge et découvrira les applications déjà réalisées au sein du CRA-W. Après l’acquisition de ces différentes expertises, il participera en collaboration avec le CRA-W à l’évaluation de différents types d’instruments (en laboratoire et en ligne) et à l’élaboration de courbes de calibration pour les matières premières et les nouveaux produits floconnés et extrudés pour les différents critères de qualité nutritionnelle (protéines, matière grasse, fibres, amidon) et de qualité de stockage (humidité).

Résultats obtenus

Afin d’évaluer par SPIR, au labo et en ligne, la qualité des aliments produits par la société Dumoulin, le choix de l’instrument s’est porté sur un spectromètre Polytec couvrant une gamme de longueurs d’onde de 850 à 1650 nm. Il est combiné à un multiplexer qui permet d’alterner les analyses en utilisant soit une sonde offline pour le laboratoire (analyse à distance) soit une sonde online pour la ligne de fabrication (analyse de contact). Les principaux critères de choix étaient la capacité à réaliser les analyses en ligne dans une cadence très rapide (1500 scan/sec) et la robustesse de l’appareil équipé d’une technologie « barrette à diodes» réduisant le nombre de pièces mobiles.

Dans une première étape, l’instrument a été installé au laboratoire du CRA-W en utilisant un dispositif expérimental de simulation de flux d’aliments. Les valeurs de référence ont été obtenues par mesure en double sur le spectromètre FOSS XDS des échantillons des différents types de produits (aliments composés granulés ou extrudés) et par application des équations de calibration du CRA-W. Ceci a permis un gain de temps et financier important. Certains échantillons étaient en outre analysés par les méthodes de référence en laboratoire agréé afin de contrôler les valeurs prédites. Tous ces échantillons étaient également analysés sur le spectromètre Polytec en utilisant les 2 sondes. Des courbes de calibration étaient développées pour 4 types d’aliments (bovin, porc, correcteur protéique, extrudé) et pour 6 paramètres : l’humidité, la protéine brute, la matière grasse, la cellulose brute, l’amidon et les cendres. La majorité des équations offline présentent un R² de cross-validation supérieur à 0.9 et un RPD supérieur à 3.

Après la phase de calibration et de validation en laboratoire au CRA-W, le spectromètre a été déplacé chez Dumoulin avec ses 2 sondes. La sonde d’analyse online a été installée dans la trémie après la mélangeuse de matières premières permettant d’analyser toutes les gammes de produits fabriqués au sein de la société. Une phase de programmation et d’automatisation a été nécessaire afin de stocker les résultats de prédiction dans la base de données et de les exploiter pour le contrôle en ligne. Une mise à jour des équations a été également nécessaire pour tenir compte de la forme du produit (farine avant compression ou extrusion). La majorité des équations online présentent un R² de cross-validation supérieur et un RPD permettant la discrimination entre valeurs élevées et valeurs faibles. Pour les mesures avec la sonde offline, les équations labo développées au CRA-W ont été utilisées.

L’appareil aujourd’hui installé sur le site de Seilles (Belgique) permet d’analyser en ligne toutes les gammes de produits (sous forme de farine) et de fournir à l'entreprise les valeurs prédites moyennes de chaque lot. La sonde d’analyse installée au laboratoire permet d’une part de contrôler la qualité des matières premières à la réception et la qualité des produits finis (sous forme de granulé ou d’extrudé). L’amélioration de la qualité des produits finis est bénéfique pour l’image de la société et la diminution d’expéditions de produits non conformes permet de réduire les coûts liés aux litiges avec la clientèle.

Contribution

Le CRA-W fournit son expertise en spectrométrie infrarouge. Il joue un rôle déterminant dans le développement des équations de calibration pour le contrôle qualité des productions d’aliments de la société DUMOULIN.