pepsi

1. École Nationale
Polytechnique
ABC Pepsi
Stage
Rapport de Stage
Étude de la chaîne de production et
de la mélangeuse SIPA Berchi
Auteur :
Mohamed El Mehdi
Derrar
Encadreur :
M. Rabah Fettoum
19 décembre 2013.
04 janvier 2014.

2. Table des matières
Table des figures ii
Remerciements iii
1 Introduction 1
1.1 PepsiCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 ABC Pepsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 La siroperie 3
2.1 Les degrés de Brix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Description du process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 La mélangeuse SIPA Berchi 9
3.1 Groupes de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.1.1 Groupe de dosage du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1.2 Groupe de désaération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.1.3 Groupe de dosage de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.4 Groupe de refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.5 Groupe de carbonatation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1.6 Réservoir de stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Composants électroniques et instruments . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3 Principe de fonctionnement de la machine . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.1 Entrée du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.2 Entrée de l’eau et désaérateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.3 Dosage de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.4 Dosage du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3.5 Refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.6 Entrée du produit dans le réservoir de stockage . . . . . . . . 23
3.3.7 Sortie du produit vers la remplisseuse . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4 Commande de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Conclusion 28
References 29
i

3. Table des figures
1 PepsiCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 ABC Pepsi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Unité CIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Intérieur de l’armoire de l’unité CIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5 Unité de commande à base de logique câblée . . . . . . . . . . . . . . 6
6 Un des réservoirs de préparation de l’eau sucrée et son instrumentation 7
7 Fin de la chaîne de production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
8 Bras mécanique, paletteuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
9 Groupes de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
10 Groupe de dosage du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
11 Groupe de désaération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
12 Groupe de dosage de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
13 Groupe de refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
14 Groupe de carbonatation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
15 Réservoir de stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
16 Composants électroniques et instruments . . . . . . . . . . . . . . . . 17
17 PLC de commande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
18 Schéma synoptique de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
19 Schéma de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
20 Entrée du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
21 Entrée de l’eau et désaérateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
22 Dosage de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
23 Dosage du sirop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
24 Refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
25 Entrée du produit dans le réservoir de stockage . . . . . . . . . . . . 23
26 Sortie du produit vers la remplisseuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
27 Le pupitre de commande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
28 Synoptique de commande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
ii

4. Remerciements
Je tiens à remercier Monsieur Rabah Fettoum pour l’aide et les informations
concernant les sujets évoquées dans ce rapport, qu’il m’a apporté lors des différents
suivis.
Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnais-
sance aux équipes de production et de maintenance, pour l’expérience enrichissante
et pleine d’intérêt qu’elles m’ont fait vivre durant ces deux semaines au sein de
l’entreprise ABC Pepsi.
iii

5. 1 Introduction
1.1 PepsiCo
Figure 1 – PepsiCo
PepsiCo est une multinationale américaine spécialisée dans le secteur agroali-
mentaire. Elle est particulièrement connue pour ses boissons, dont le Pepsi-Cola, et
ses produits snacks. L’un de ses éternels concurrents est la société Coca-Cola.
PepsiCo est en 2012 la deuxième entreprise agroalimentaire du monde et la pre-
mière entreprise agroalimentaire d’Amérique du Nord par son chiffre d’affaires (65,5
milliards de dollars) et la cinquième par le bénéfice net (6,46 milliards de dollars),
après Nestlé (U.S. & Canada), Coca-Cola Co., Anheuser-Busch InBev et Sunkist
Growers.
L’entreprise employait en 2010 environ 285 000 personnes dans le monde.
PepsiCo se divise en 4 parties, dont 2 concernent des activités spécifiques au
continent américain : PepsiCo Americas Foods (snacks) et PepsiCo Americas Beve-
rages (boissons). PepsiCo Asia, Middle East & Africa et PepsiCo Europe, quant à
elles, regroupent les activités du groupe sans différenciation.
1

6. 1.2 ABC Pepsi
Figure 2 – ABC Pepsi
– 1995 : Création d’Atlas Bottling Corporation (ABC Pepsi) suite à la signature
d’un partenariat entre Pepsi Cola International et le Groupe MEHRI.
– 1998 : Inauguration de l’usine ABC Pepsi dans la zone industrielle de Rouiba.
– 2000 : Atlas Bottling Corporation reçoit le trophée du meilleur embouteilleur
Pepsi.
2

7. 2 La siroperie
2.1 Les degrés de Brix
L’échelle de Brix sert à mesurer en degrés Brix (◦
B) la fraction de saccharose
dans un liquide. un degré Brix est un gramme de saccharose dans 100 grammes
de solution et représente la teneur de la solution en un pourcentage par poids (%
W/W). Si la solution contient des solutés solides autres que le saccharose, le ◦
Bx
n’est alors qu’une approximation du contenu solide soluté.
2.2 Description du process
Durant le stage on a fait une visite aussi à la siroperie pour voir le principe de
fonctionnement et comment se fait le dosage, avant ça nous avons vu la chambre
responsable de l’exécution du CIP qui est le nettoyage des conduites de la machine
avec des produits, et qui est contrôlé par un boitier de commande muni d’une logique
programmable ; après la stérilisation de toutes les conduites la machine sera prête
pour exécuter ses cycles du quotidien normalement.
3

8. Figure 3 – Unité CIP
Pour le début de la préparation du sirop il faut préparer le mélange eau/sucre
pour cela il y a une chambre ou s’effectue ce mélange avec un Brix recommandé
pour sa gestion il y a des capteurs qui contrôlent la quantité exacte de chaque
composant avec la contribution des régulateurs afin d’éliminer chaque erreur qui
éloigne la mesure de la consigne.
4

9. Figure 4 – Intérieur de l’armoire de l’unité CIP
Le mélange eau/sucre sera envoyé à l’aide d’une autre conduite vers une chambre
ou il y a de grands réservoirs ou le sirop est conservé, nous avons constaté qu’il y
avait deux chambres pour les réservoirs une nouvelle et une ancienne (9 réservoirs
pour l’ancienne), dans ces réservoirs y a des sirops d’arôme différent par exemple
dans un réservoir on trouve un sirop pour Pepsi et un autre réservoir pour Orange
5

10. ...
Figure 5 – Unité de commande à base de logique câblée
Chaque réservoir sera rempli de façon à être prêt à l’envoi vers la mélangeuse
SIPA.
6

11. Figure 6 – Un des réservoirs de préparation de l’eau sucrée et son instrumentation
Pour qu’un réservoir soit prêt il doit être fini qui veut dire avoir le Brix exacte
mentionné dans la fiche fournit par Pepsi , le sirop primaire contiendra un mélange
de sucre/eau et des ingrédients de chaque goût au final de ce mélange on aura un
Brix de 68% du sirop puis pour qu’il soit fini est prêt il doit atteindre le Brix de
53% pour y atteindre on rajoute du l’Eau puis la résultat final sera traité dans un
7

12. laboratoire pour confirmer si le sirop est conforme aux normes.
Figure 7 – Fin de la chaîne de production
Figure 8 – Bras mécanique, paletteuse
8

13. 3 La mélangeuse SIPA Berchi
3.1 Groupes de la machine
Figure 9 – Groupes de la machine
9

14. 3.1.1 Groupe de dosage du sirop
Figure 10 – Groupe de dosage du sirop
Le groupe de dosage du sirop a pour fonction de doser en continu la quantité de
sirop nécessaire pour atteindre le Brix correct de la boisson. Le réglage est effectué
à l’aide d’un débitmètre massique et d’une vanne modulante de réglage.
10

15. 3.1.2 Groupe de désaération
Figure 11 – Groupe de désaération
Le groupe de désaération est constitué d’un réservoir horizontal dans lequel est
maintenu le vide à l’aide d’une pompe à vide : sa fonction est d’éliminer l’air de
l’eau pour faciliter le processus d’absorption du CO2 de la part de la boisson.
11

16. 3.1.3 Groupe de dosage de l’eau
Figure 12 – Groupe de dosage de l’eau
Le groupe de dosage de l’eau a pour fonction de doser la quantité d’eau nécessaire
à la préparation de la boisson en la prélevant en continu du réservoir de désaération.
12

17. 3.1.4 Groupe de refroidissement
Figure 13 – Groupe de refroidissement
Le groupe de refroidissement est constitué d’un échangeur de chaleur et d’une
vanne modulante pour le réglage de la valeur de température.
13

18. 3.1.5 Groupe de carbonatation
Figure 14 – Groupe de carbonatation
La boisson déjà mélangée composée d’eau et de sirop est en premier lieu refroidie
et ensuite gazéifiée.
14

19. 3.1.6 Réservoir de stockage
Figure 15 – Réservoir de stockage
Puis, la boisson mélangée, refroidie et gazéifiée est envoyée dans un réservoir de
stockage où elle est maintenue sous pression pour éviter que le CO2 ne se dissipe.
De ce réservoir elle est transférée à la remplisseuse.
3.2 Composants électroniques et instruments
La machine est gérée par une CPU 319 (unité centrale de traitement).
Il a été utilisé des inverters Danfoss pour les pompes.
15

20. Les instruments, les inverters, les groupes de vannes Festo, l’instrument Anton
Paar et la carte FM350 pour les comptages rapides sont raccordés sous le profibus.
Les E/S et le panneau MP377 15" sont raccordés sous le réseau profinet.
Pour mesurer le CO2, on utilise un débitmètre massique Promass 83 non raccordé
en profibus.
Pour mesurer le sirop, on utilise un débitmètre massique Promas’s 83 raccordé
en profibus.
Pour mesurer l’eau, on utilise un débitmètre magnétique Promag 53 raccordé en
profibus.
Le réducteur de pression du CO2 est un NORGREN_VP23.
Le CO2 est modulé moyennant une vanne modulante BURKERT 8692.
Le niveau dans le barillet du sirop est modulé grâce à un PID contrôlé par
rétroaction par la sonde de niveau VEGABAR 14 transducteur pression - niveau
qui gère une vanne modulante BURKERT 8692.
Les sondes capacitives de niveau VEGABAR 63 sont montées sur le réservoir de
désaération et de stockage.
L’instrument Anton Paar raccordé en profibus effectue une rétroaction sur la
préparation de la boisson parce qu’il détecte la densité de la boisson et de ce fait le
brix et effectue également la rétroaction au CO2 par le biais de la lecture à l’aide de
l’instrument CARBO 510.
La communication avec la remplisseuse s’effectue moyennant l’accouplement DP-
DP coupleur.
16

21. Figure 16 – Composants électroniques et instruments
17

22. Figure 17 – PLC de commande
Figure 18 – Schéma synoptique de la machine
18

23. 3.3 Principe de fonctionnement de la machine
Figure 19 – Schéma de la machine
3.3.1 Entrée du sirop
Figure 20 – Entrée du sirop
Le barillet du sirop est ma intenu à un niveau constant à l’aide du réglage PID
sur la vanne modulante VPMS03 avec rétroaction par la son de de niveau LC-501.
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24. 3.3.2 Entrée de l’eau et désaérateur
Figure 21 – Entrée de l’eau et désaérateur
L’eau nécessaire pour la préparation de la boisson est prélevée du désaérateur
qui est un réservoir où s’effectue le vide moyennant la pompe à vide PMKOl et est
maintenu à un niveau constant en le réglant à l’aide de la sonde capacitive LC-TOl ;
l’eau entre en passant par la vanne VPTOl et, si le flux est très grand, également par
la vanne VPT02 et elle est injectée avec les buses qui la nébulisent pour la désaérer
le plus possible.
3.3.3 Dosage de l’eau
Figure 22 – Dosage de l’eau
20

25. L’eau est prélevée par le désaérateur moyennant la pompe PMT01 réglée sous
préssion à l’aide du régulateur PID avec rétroaction par PC-T01.
3.3.4 Dosage du sirop
Le sirop est prélevé par le barillet de la pompe PM501 réglée sous pression
moyennant le régulateur PID avec rétroaction par PC-501, avec point de consigne
du niveau du barillet.
Figure 23 – Dosage du sirop
La quantité de sirop dosée est contrôlée moyennant une vanne modulante
VPM506 réglée par un PID avec rétroaction par le débitmètre massique MC501/Ml-
501 qui a comme point de consigne l’erreur 0, calculé comme sucre dosé - sucre
requis.
21

26. 3.3.5 Refroidissement
Figure 24 – Refroidissement
Après le mélange eau sirop, la boisson est refroidie dans le groupe de refroidisse-
ment vanne modulante VPMIOl réglée par un PID contrôlé par rétroaction par la
sonde de température TC-GOl.
22

27. 3.3.6 Entrée du produit dans le réservoir de stockage
Figure 25 – Entrée du produit dans le réservoir de stockage
Après le refroidissement, le C02 est additionné, modulé par la VPMC02 réglée
par un PID à rétroaction par le débitmètre massique M1-CO1/MC-CO1. Le point
de consigne est l’erreur de gazéification à zéro, calculée comme la valeur théorique
la valeur réelle provenant de l’instrument.
Le débit de la machine est réglé par la vanne modulante VPMGlO, réglée par
un PID à rétroaction par le débitmètre magnétique FC-T101/Fl-T101 qui configure
comme point de consigne la valeur de débit d’eau. En effet, le flux de l’eau plus celui
du sirop passent par la vanne.
23

28. 3.3.7 Sortie du produit vers la remplisseuse
Figure 26 – Sortie du produit vers la remplisseuse
Le produit fini est maintenu sous pression dans un réservoir de stockage à partir
duquel il est envoyé à la remplisseuse. La machine s’arrête quand elle est en produc-
tion si dans le réservoir de stockage un niveau de point de consigne est atteint parce
que le produit n’est pas consommé.
24

29. 3.4 Commande de la machine
La commande et le réglage des paramètres de la machine peuvent être effectués
grâce au pupitre présent sur cette dernière ou au synoptique de la machine sur
l’écran tactile installé sur celle-ci.
À partir du synoptique de la machine, il est possible de voir l’état de fonection-
nemen de la machine, si celle-ci est en production ou en CIP CleaningInPlace et
quelle est la recette sélectionnée, quelles vannes sont ouvertes ou fermées et quelles
pompes sont en marche ou à l’arrêt. Il est possbible de voir les niveaux dans les
réservoirs ; avec le bouton play-stop, on met en marche ou on arrête la partie de
production, tandis que la partie d’envoi à la remplisseuse reste en marche ; à partir
de la barre dans la partie inférieure il est possible de naviguer dans les autres pages.
25

30. Figure 27 – Le pupitre de commande
26

31. Figure 28 – Synoptique de commande
27

32. Conclusion
Ainsi, j’ai effectué mon au sein de l’entreprise ABC Pepsi. Lors de ce stage de 02
semaines, j’ai pu mettre en pratique mes connaissances théoriques acquises durant
ma formation, de plus, je me suis confronté aux difficultés réelles du monde du
travail.
Après ma rapide intégration dans l’équipe, j’ai eu l’occasion de réaliser plusieurs
tâches qui ont constitué une mission de stage globale.
Chacune de ces tâches, utiles au service et au bon déroulement de l’activité
de l’entreprise. Je garde du stage un excellent souvenir, il constitue désormais une
expérience professionnelle valorisante et encourageante pour mon avenir.
Je pense que cette expérience en entreprise m’a offert une bonne préparation à
mon insertion professionnelle car elle fut pour moi une expérience enrichissante et
complète qui conforte mon désir d’exercer mon futur métier de d’ingénieur dans le
domaine de l’automatisation des processus industriels.
Enfin, je tiens à exprimer ma satisfaction d’avoir pu travaillé dans de bonnes
conditions matérielles et un environnement agréable.
28

33. Références
[1] SIPA Training Manual. SIPA.
29