Comment la maintenance prédictive change le visage de la fabrication alimentaire ?

«Comment la maintenance prédictive change le visage de la fabrication alimentaire», source article d’Eric Whitley, contributeur invité de Food Safety News, paru le 4 août 2022.

La fabrication de produits alimentaires est l'une des industries les plus réglementées aux États-Unis et dans le monde. La raison ultime de toute cette surveillance réglementaire est évidente : prévenir la contamination des aliments.

Des mesures solides et de classe mondiale de maintenance sont nécessaires pour garantir les normes les plus élevées de sécurité des aliments. La maintenance se présente sous des formes à la fois réactives et proactives. L'accent doit cependant être mis sur ce dernier, car réagir à un problème de maintenance dans une installation de production alimentaire pourrait signifier qu'une contamination s'est déjà produite. Cet article fournira un bref aperçu de la façon dont la maintenance prédictive change le visage de la fabrication alimentaire.

Fondamentaux de la maintenance prédictive

La maintenance prédictive est une approche proactive du management de la maintenance, et comme son nom l'indique, l'objectif est d'aider à prévoir quand la maintenance doit être effectuée. Il s'agit d'une forme de maintenance basée sur les données conçue pour analyser l'état actuel des équipements et des machines afin de planifier les interventions nécessaires.

La maintenance prédictive y parvient en utilisant des analyses prédictives qui estiment les points de défaillance (futurs) potentiels. L'objectif est alors de programmer une maintenance corrective avant la probabilité que ces points de défaillance se produisent. La maintenance peut ainsi être planifiée à l'avance, et au moment le plus pratique et le plus économique. D'autres aspects de cette maintenance incluent la surveillance de l'état, l'évaluation de la santé et les pronostics.

La maintenance prédictive présente de nombreux avantages, notamment :

- Permettre la détection précoce des pannes, c'est-à-dire arrêter les pannes imminentes

- Réduction du risque de perturbations de la production et des temps d'arrêt

- Amélioration des performances des actifs liés à la production

- Optimiser la durée de vie des machines et équipements

- Économies globales sur les coûts de production grâce à une plus grande efficacité des actifs

Des coûts de maintenance plus rentables sont un autre avantage. Il a été estimé que la maintenance prédictive peut réduire le temps moyen de réparation (MTTR) de 60%. Le MTTR est calculé en divisant la durée totale d'interruption causée par des pannes par le nombre total de pannes.

Technologie de maintenance prédictive

La maintenance prédictive est centrée sur l'équipement qui doit constamment surveiller, enregistrer et analyser l'équipement, connu sous le nom de surveillance de l'état. La technologie intelligente est au cœur d'une grande partie de cette technologie prédictive, y compris l'Internet industriel des objets (IIoT), l'intelligence artificielle (IA) et l'apprentissage automatique. Une plate-forme IIoT peut être connectée à une multitude de capteurs et de sondes sans fil qui surveillent toute chose dans les opérations de transformation des aliments, de la température et de la conductivité aux niveaux de vibration et de pression.

Ces technologies permettent d'interconnecter les systèmes de surveillance et les données d'action en tandem les unes avec les autres. Ainsi, par exemple, un capteur piloté par l'IA dans un système de filtration peut collaborer en temps réel avec d'autres capteurs, de sorte que l'analyse et l'agrégation des données à l'échelle de la production puissent être effectuées en continu.

Il existe aujourd'hui diverses technologies de maintenance prédictive dans la fabrication de produits alimentaires, dont certaines parmi les plus courantes incluent :

- Instruments d'analyse de l'huile : les accumulations ou les fuites d'huile peuvent nuire à l'équipement. Dans la fabrication alimentaire, cette instrumentation est principalement utilisée pour les équipements utilisant de l'huile, tels que les systèmes hydrauliques, les compresseurs, les bandes transporteuses et les systèmes de réfrigération.

- Capteurs de température : cette méthode mesure les «points chauds» dans les équipements électroniques ou ceux dotés de circuits électriques, ce qui peut indiquer une surchauffe ou une fusion imminente dans l'équipement.

- Capteurs d'analyse des vibrations : la méthode calcule s'il y a des changements significatifs par rapport aux vibrations typiques d'une machine. Les déviations concernant les vibrations, telles que celles à proximité des vannes ou des moteurs, permettent une détection précoce d'un dysfonctionnement potentiel.

Industrie 4.0 et maintenance prédictive dans l'industrie alimentaire

Les usines de fabrication alimentaires s'efforcent de devenir plus intelligentes et plus efficaces. L'industrie 4.0 est le prochain niveau d'industrialisation, basé sur le cloud computing, l'automatisation, la connectivité et de grandes quantités de données numériques. Lorsque l'industrie 4.0 est associée au travailleur connecté, ils forment l’«usine intelligente».

L'usine intelligente se définit par son haut niveau de digitalisation, notamment dans le contrôle des machines et des processus de production. Pour ce faire, il utilise des capteurs et des sondes liés à l'IIoT local et pilotés par l'IA, le ML (machine learning ou apprentissage automatique) et le cloud computing afin que la collecte et l'analyse de données en temps réel puissent être effectuées et analysées par des personnes.

Cela vous semble familier ? Il n'est pas étonnant que la maintenance prédictive soit conçue sur mesure pour l'usine de fabrication d'aliments numérisée et intelligente.

S'il subsiste des doutes quant à la viabilité d'une usine de fabrication de produits alimentaires mettant en œuvre la maintenance prédictive, alors considérez ceci : selon une étude du McKinsey Global Institute, on estime que la mise en œuvre de la maintenance prédictive dans l'ensemble de la fabrication réduira les coûts d'usine jusqu'à 40% et se traduisent par entre 240 et 627 milliards de dollars d'économies pour l'économie américaine.

En fin de compte, la maintenance prédictive joue un rôle central dans la sécurité des aliments. Ce sera sûrement un moyen de premier plan par lequel les scandales de contamination alimentaire qui continuent de frapper l'industrie pourront être évités à l'avenir.

A propos de l’auteur

Depuis plus de 30 ans, Eric Whitley est un leader remarquable dans le domaine de la fabrication. En plus des nombreuses publications et articles qu'il a écrits sur divers sujets de fabrication, vous le connaissez peut-être pour ses efforts à la tête de l'effort de maintenance productive globale chez Autoliv ASP ou pour son implication dans les programmes de certification de management à l'Ohio State University, où il a servi en tant que membre auxiliaire du corps professoral. Après une longue carrière en tant que consultant en fiabilité et en amélioration des affaires, Eric a rejoint L2L, où il occupe actuellement le poste de directeur de la fabrication intelligente. Son rôle dans ce poste est d'aider les clients à apprendre et à mettre en œuvre l'approche pragmatique et simple de L2L en matière de transformation numérique d'entreprise.

Commentaire

Oui à la maintenance préventive, mais surtout il faut investir dans la formation des personnels car souvent ces mêmes personnels ont le nez dans le guidon, et ne voient pas les erreurs et donc certains scandales.

Aux lecteurs du blog

La revue PROCESS Alimentaire censure pour une triste question d’argent les 10 052 articles initialement publiés gracieusement par mes soins de 2009 à 2017 sur le blog de la revue, alors que la revue a bénéficié de la manne de la publicité faite lors de la diffusion de ces articles. La revue PROCESS Alimentaire a fermé le blog et refuse tout assouplissement. Derrière cette revue, il faut que vous le sachiez, il y a une direction aux éditions du Boisbaudry, pleine de mépris, et un rédacteur en chef complice !

Résistance aux antimicrobiens et environnement de production alimentaire: sources et options de contrôle, selon l'EFSA

Résistance aux antimicrobiens et environnement de production alimentaire: sources et options de contrôle, source EFSA.

Les engrais d'origine fécale, l'irrigation et l'eau constituent les sources les plus importantes de résistance aux antimicrobiens (RAM) dans les aliments à base de plantes et/ou dans l’aquaculture. En ce qui concerne la production animale terrestre, les sources potentielles sont les aliments pour animaux, les humains, l'eau, l'air ou la poussière, la terre, la faune, les rongeurs, les arthropodes ou encore l'équipement, selon l'EFSA.

Pour la première fois, des experts de l'EFSA ont évalué le rôle des environnements de production alimentaire dans l'émergence et la propagation de la RAM. Ils ont identifié les principales sources de bactéries et de gènes résistants, bien que les données actuelles ne permettent pas de quantifier la contribution spécifique de chacune d'entre elles à ce problème mondial.

L'EFSA a identifié les bactéries et les gènes résistants de haute priorité pour la santé publique qui peuvent être transmis par la chaîne alimentaire et a étudié la littérature scientifique pour décrire leur présence dans ces sources environnementales.

Les mesures visant à limiter l'émergence et la propagation de la résistance dans les environnements de production alimentaire comprennent la réduction de la contamination microbienne fécale des engrais, de l’eau et des aliments pour animaux, ainsi que la mise en œuvre de bonnes pratiques d'hygiène. Les experts ont également formulé des recommandations portant sur les domaines de recherche prioritaires qui contribueraient à combler les lacunes en matière de données – aidant ainsi les gestionnaires du risque de l'UE à mettre en œuvre le plan d'action «Une santé» de l’UE contre la RAM.

• Role played by the environment in the emergence and spread of antimicrobial resistance (AMR) through the food chain

Résumé

Le rôle des environnements de production alimentaire dans l'émergence et la propagation de la résistance aux antimicrobiens (RAMs) dans la production alimentaire à base de plantes de l'UE, les animaux terrestres (volaille, bovins et porcins) et l'aquaculture a été évalué. Parmi les différentes sources et voies de transmission identifiées, les engrais d'origine fécale, l'irrigation et les eaux de surface pour les végétaux et l'eau pour l'aquaculture ont été considérés comme d'une importance majeure. Pour la production d'animaux terrestres, les sources potentielles sont les aliments pour animaux, les humains, l'eau, l'air/la poussière, le sol, la faune, les rongeurs, les arthropodes et l'équipement. Parmi celles-ci, des preuves ont été trouvées pour une introduction avec les aliments pour animaux et les humains, pour les autres sources, l'importance n'a pas pu être évaluée. Plusieurs bactéries résistantes aux antimicrobiens (ARB pour antimicrobial-resistant bacteria) de la plus haute priorité pour la santé publique, tels que les entérobactéries résistantes aux carbapénèmes ou aux céphalosporines à spectre étendu et/ou aux fluoroquinolones (y compris Salmonella enterica), Campylobacter spp. résistant aux fluoroquinolones, Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline et Enterococcus faecium et E. faecalis résistants aux glycopeptides ont été identifiés. Parmi les ARGs (antimicrobial-resistance determinants/genes) les plus prioritaires, bla_CTX-M, bla_VIM, bla_NDM, bla_OXA-48-like, bla_OXA-23, mcr, armA, vanA, cfr et optrA ont été rapportés. Ces bactéries et gènes prioritaires ont été identifiés dans différentes sources, au niveau primaire et post‐récolte, en particulier les fèces/fumier, le sol et l'eau. Pour tous les secteurs, réduire l'occurrence de la contamination microbienne fécale des engrais, de l'eau, des aliments pour animaux et de l'environnement de production et minimiser la persistance/le recyclage des ARBs dans les installations de production animale est une priorité. La bonne mise en œuvre de bonnes pratiques d'hygiène, de systèmes de management de la biosécurité et de la sécurité des aliments est très importante. Les interventions potentielles spécifiques à la RAM en sont aux premiers stades de développement. De nombreuses lacunes dans les données relatives aux sources et à la pertinence des voies de transmission, à la diversité des ARBs et des ARGs, à l'efficacité des mesures de réduction ont été identifiées. Des études épidémiologiques et d'attribution représentatives sur la RAM et son contrôle efficace dans les environnements de production alimentaire au niveau de l'UE, liées aux initiatives One Health et environnementales, sont nécessaires de toute urgence.

Dynamique de colonisation des souches de Listeria monocytogenes isolées d'environnements de production alimentaire

«Dynamique de colonisation des souches de Listeria monocytogenes isolées d'environnements de production alimentaire», source article paru dans Scientific Reports.

Listeria monocytogenes est une bactérie ubiquitaire capable de coloniser et de persister dans les environnements de production alimentaire (EPAs) pendant de nombreuses années, voire des décennies.

Cette capacité à coloniser, survivre et persister au sein des EPAs peut entraîner une contamination croisée des produits alimentaires, y compris des produits vulnérables tels que les aliments prêts à consommer. Divers éléments environnementaux et génétiques seraient impliqués, la capacité à former des biofilms étant un facteur important. Dans cette étude, nous avons examiné divers mécanismes qui peuvent influencer la colonisation dans les EPAs. La capacité des isolats (n = 52) à se fixer et à se développer au sein d’un biofilm a été évaluée, en distinguant les formateurs de biofilm plus lents des isolats formant plus rapidement un biofilm. Ces isolats ont été évalués plus avant pour déterminer si le taux de croissance, la production de substances exopolymères et/ou le système de communication agr influençaient cette dynamique et pouvaient favoriser la persistance dans des conditions reflétant les EPAs. Malgré l'absence d'association forte avec les facteurs ci-dessus à un phénotype de colonisation rapide, le transcriptome global a suggéré que les gènes de transport, de production d'énergie et de métabolisme étaient largement régulés à la hausse pendant les étapes initiales de colonisation dans des conditions limitées en nutriments. Cependant, la régulation à la hausse des systèmes métaboliques variait entre les isolats, soutenant l'idée que la capacité de L. monocytogenes à coloniser les EPAs est spécifique à la souche.

Dans la conclusion, les auteurs notent,

Les isolats de L. monocytogenes sont préoccupants pour la santé publique en raison de leur capacité à coloniser et à persister dans les EPAs. La réputation économique et de marque d'une entreprise de transformation alimentaire peut être considérable si les souches de L. monocytogenes contaminent des produits alimentaires prêts à consommer et provoquent la listériose. Cette étude a examiné divers facteurs pouvant influencer la capacité de L. monocytogenes à coloniser une installation de transformation alimentaire. Nous avons démontré que la capacité à former des biofilms était différente d'une souche à l'autre et n'était pas liée à des différences de croissance dans des conditions reflétant les EPAs, ni à l'expression de la cellulose ou des curli telles que cela a été identifié chez d'autres espèces comme E. coli et Salmonella. Bien qu'il n'y ait pas eu non plus de gènes spécifiques identifiés par une étude d'association pangénomique (Genome-wide association study), il est intéressant de noter que le transcriptome global a indiqué que les mécanismes métaboliques étaient régulés à la hausse, suggérant que l'espèce utilise son vaste répertoire métabolique et de transport pour initier une adaptation rapide aux conditions limitées en nutriments. Ceci est ensuite couplé à une régulation à la hausse des gènes impliqués dans la production de composants structurels cellulaires pour l'expansion du biofilm, avec une régulation à la hausse du système de communication agr dans la fixation initiale et la croissance du biofilm. La colonisation est probablement facilitée par des facteurs environnementaux tels que des niches difficiles à nettoyer et à désinfecter, et des déterminants génétiques tels que la capacité de former des biofilms et de se fixer dans des conditions sous-optimales, notre connaissance de la capacité de L. monocytogenes à persister et à survivre dans les EPAs nécessite une exploration plus approfondie, car ces connaissances seront nécessaires pour prévenir et réduire la contamination.

La photo représente la formation d’un biofilm de Listeria monocytogenes à 20°C sur de l’acier inoxydable. Photo MEB : P. Chavant, M. Hébraud, B. Martinie (INRA, site de Theix).

Les séquenceurs d'ADN portables sont prometteurs pour la surveillance des micro-organismes pendant la production alimentaire

«Les séquenceurs d'ADN portables sont prometteurs pour la surveillance des micro-organismes pendant la production alimentaire», source Phys.org.

Des appareils portables sont bien adaptés à la surveillance de l'environnement pendant la production alimentaire et présentent des avantages clés en termes de facilité d'utilisation et d'identification d'une grande variété de bactéries, selon une nouvelle étude publiée dans la revue npj Science of Food.

L'étude, menée par des chercheurs du Teagasc Food Research Program et du APC Microbiome Ireland SFI Research Center, est la première à tester des séquenceurs d'ADN portables en tant que solution de surveillance microbienne de routine pour les installations de production alimentaire.

Identifier les microbes présents dans nos aliments est important. Après tout, ils peuvent entraîner une altération des aliments et des maladies, de sorte que des contrôles de routine de la vie microbienne dans les installations de production alimentaire sont une nécessité. Cependant, les techniques actuelles pour y parvenir, bien qu'essayées et testées, présentent certaines limites.

«Les analyses microbiologiques dans la chaîne alimentaire reposent et continuent de s'appuyer sur des analyses microbiologiques classiques plus anciennes, tels que l'utilisation de mileiu gélosé et de boîtes de Pétri», a expliqué l'auteur principal de l'étude, le professeur Paul Cotter. «C'est une approche qui prend du temps et seuls les micro-organismes qui sont spécifiquement analysés sont identifiés.»

Le séquençage de l'ADN offre une alternative. Au lieu de cultiver des prélèvements bactériens dans des boîtes de Pétri, il peut analyser rapidement l'ADN bactérien et identifier l'espèce dans un échantillon.

Le piège?

Le séquençage conventionnel de l'ADN implique un équipement de laboratoire coûteux et seuls des techniciens de laboratoire hautement qualifiés peuvent effectuer la procédure et analyser les résultats.

Ce n'est pas un bon choix pour la surveillance microbienne de routine dans les installations de production alimentaire très fréquentées. Une technologie plus récente offre un séquençage rapide de l'ADN avec un appareil portatif facile à utiliser, mais personne n'avait testé son potentiel dans la production alimentaire - jusqu'à présent.

Le professeur Cotter et ses collègues, dirigés par le Dr Aoife McHugh, ont entrepris d'étudier comment une telle technologie de séquençage portable se comparerait au séquençage en laboratoire, en utilisant des échantillons sur écouvillon dans une laiterie en activité.

Il est frappant de constater que l'appareil portatif s'est avéré similaire au système de séquençage plus grand en laboratoire en termes de nombre d'espèces bactériennes qu'il pouvait identifier dans les échantillons, ce qui suggère qu'il a un potentiel en tant que dispositif de surveillance de routine dans la production alimentaire. Cependant, le petit appareil nécessite une quantité minimale d'ADN avant de pouvoir fonctionner correctement.

Dans la laiterie bien nettoyée, il n'y avait tout simplement pas assez de bactéries dans la plupart des échantillons, de sorte que les chercheurs ont dû effectuer une étape supplémentaire pour amplifier l'ADN bactérien avant qu'il n'y en ait assez à analyser. Il s'agit d'un obstacle mineur, et les développements ultérieurs de la technologie peuvent aider à le surmonter.

«En tant que microbiologistes, l'utilisation du séquençage de l'ADN a révolutionné notre compréhension des fascinantes communautés microbiennes au fond des océans, au sommet des icebergs et dans une vaste gamme d'autres environnements», a dit le professeur Cotter. «Bien que de telles études aient le potentiel d'avoir un impact sur nos vies à long terme, l'utilisation de ces technologies pour améliorer la qualité et la sécurité des aliments peut avoir un impact très rapide sur la vie quotidienne. Cette étude représente une étape clé vers un jour où les les experts peuvent utiliser des outils de séquençage de l'ADN pour effectuer des tests microbiologiques dans la chaîne alimentaire.»