La hauteur de remplissage des bouteilles de boissons se situe entre trois services qui échangent rarement leurs points de vue : le fournisseur de verre, la ligne de remplissage et l’équipe marketing qui a promis un volume sur l’étiquette.

Si tout se passe bien, rien ne se passe, et c'est bien là l'essentiel. En cas d'erreur, une boisson gazeuse perd son volume sur une étagère, un jus chaud conditionné ne passe pas le contrôle de sa teneur nette, ou une bouteille se déforme sous le poids de la pile.

PauPack fournit des bouteilles pour boissons aux fabricants de jus, de kombucha, de produits laitiers et de spiritueux en Europe, en Amérique du Nord et en Australie, et la hauteur de remplissage est le chiffre qui génère le plus de questions de dernière minute.

Voici comment définir l'objectif, ligne par ligne, et comment le maintenir une fois la production lancée.

Quel est le véritable contrôle la hauteur de remplissage des bouteilles de boissons ?

Quatre éléments sont liés au niveau de remplissage. Le volume de gaz dans l'espace libre détermine la carbonatation d'une bouteille gazeuse et l'exposition à l'oxygène d'une bouteille plate. Le contenu net détermine la contenance indiquée sur l'étiquette. La masse thermique détermine la vitesse de refroidissement de la bouteille ou la quantité de chaleur qu'elle emmagasine dans un tunnel de réfrigération. Enfin, la résistance à la charge détermine la solidité de l'épaulement de la bouteille sur une palette en entrepôt.

C’est pourquoi une valeur numérique ne peut être transposée d’un produit à l’autre. La hauteur de remplissage d’une bouteille de boisson est un paramètre de processus exprimé en millimètres, et elle n’a de sens qu’en fonction de la température et du système de fermeture.

PauPack inscrit la fenêtre de remplissage directement sur le dessin du moule plutôt que de laisser cette tâche au remplisseur, car c'est le profil interne de la bouteille qui rend cette fenêtre pratique en premier lieu.

Les trois lignes et leurs cibles

Presque tous les projets liés aux boissons appartiennent à l'une de ces trois familles. Trouvez la ligne correspondant au processus, et les autres numéros suivront.

Considérez la deuxième colonne comme une indication plutôt que comme une valeur cible. Dans une gamme de boissons gazeuses, une boisson de 4,0 volumes nécessite plus d'espace libre qu'une boisson de 2,2 volumes, et une même bouteille peut contenir les deux si le niveau de remplissage est décalé.

Garniture gazeuse : L'espace libre fait partie de la recette

Une boisson gazeuse conserve ses bulles car l'espace libre atteint une pression d'équilibre avec le liquide. Si la bouteille est trop remplie, cet espace disparaît, la pression chute et la boisson perd son goût en quelques jours, même si le dosage de CO2 a été correct.

Paradoxalement, un remplissage insuffisant n'est pas forcément plus sûr. Un espace vide trop important crée une poche de gaz qui se dilate lorsque la bouteille se réchauffe, ce qui peut comprimer le bouchon et déformer une bouteille légère sur une palette en été.

PauPack dimensionne les moules à boissons gazeuses avec un profil d'épaulement qui offre une référence visuelle claire à la ligne de remplissage, permettant ainsi à un système de vision de contrôler la hauteur de remplissage d'une bouteille de boisson au millimètre près sans jauge spéciale.

Remplissage à chaud : Remplir jusqu'à un niveau bas et laisser refroidir.

Sur une ligne de remplissage à chaud, la bouteille est remplie à près de 90 °C, capsulée immédiatement, puis refroidie. Le produit se contracte de 3 à 5 % en descendant à température ambiante, et le niveau de remplissage baisse en conséquence.

Le piège visuel est évident une fois expliqué : une bouteille qui semble insuffisamment remplie à la sortie de la machine est généralement correctement remplie douze heures plus tard. Les opérateurs qui la remplissent à nouveau sur la chaîne créent un emballage trop rempli qui exerce une pression sur le bouchon et, dans le cas d’une bouteille en verre, peut fissurer le goulot lors du passage dans le tunnel de refroidissement.

PauPack fournit une jauge de hauteur de remplissage avec les échantillons de remplissage à chaud afin que la ligne puisse marquer la ligne correcte avant la première production, ce qui élimine complètement la discussion.

Ambiant et aseptique : le remplissage le plus haut

Le remplissage à froid, sans gaz carbonique, permet de minimiser l'espace libre, ce qui correspond généralement aux attentes des marques : moins d'oxygène, plus de produit par palette et aucune pression à gérer. Un niveau de remplissage des bouteilles de 2 à 4 % est courant.

La contrainte provient d'une autre source. Avec un faible espace libre, le produit a peu de marge de dilatation dans un entrepôt chaud ; le bouchon supporte donc une charge hydraulique plus importante que dans un emballage de produit gazeux. Un joint homologué pour un espace libre de 3 % peut fuir à 1 %.

PauPack associe le test de remplissage au test de fermeture plutôt que de les traiter comme des éléments distincts, ce qui correspond à la même logique que celle qui sous-tend notre liste de contrôle pour les tests d'échantillons de bouteilles de boissons .

Mesure de la hauteur de remplissage sur la ligne

Généralement, trois instruments peuvent donner des résultats différents sur une même bouteille, et chaque désaccord a une signification différente.

1. Marquez la ligne cible sur une bouteille de référence et conservez-la chez le remplisseur comme étalon physique.
2. Réglez le système de vision par rapport à cette référence, puis confirmez-le sur dix bouteilles de chaque cavité plutôt que sur une seule.
3. Vérifiez les résultats avec la trieuse pondérale en utilisant la densité du produit mesurée et notez la différence entre les deux méthodes.
4. Enregistrez la température du produit toutes les 30 minutes, car une dérive de 5 °C déplace davantage la ligne de remplissage qu'un changement de buse.
5. Si de l'azote est dosé, prélevez un échantillon du gaz de l'espace de tête sur trois bouteilles par heure et enregistrez la lecture en fonction de la hauteur de remplissage.
6. Photographiez l'épaule de la bouteille au début, au milieu et à la fin du quart de travail sous le même éclairage.

PauPack demande cet enregistrement de six lignes pour chaque réclamation concernant un échantillon, car cela permet de distinguer un problème de moisissure d'un problème de ligne en une dizaine de minutes, et parce qu'une hauteur de remplissage de bouteille de boisson sans indication de température ne peut pas être reproduite ultérieurement.

Pourquoi la même bouteille peut-elle s'afficher différemment sur deux lignes ?

Lorsqu'on déplace un moule d'une usine à l'autre, le niveau de remplissage des bouteilles de boisson semble varier, même si les bouteilles sont identiques. Trois facteurs expliquent la quasi-totalité de ce phénomène : une température de produit différente, un temps de remplissage différent dû à une valve plus ou moins grande, et une méthode de moussage différente.

C'est la mousse qui pose problème. Une remplisseuse à grande vitesse qui se dépose contre la paroi produit moins de mousse qu'une remplisseuse lente qui se dépose au centre, et c'est la hauteur de la mousse qui détermine où le produit se dépose, et non son point de distribution.

C’est pourquoi PauPack maintient le diamètre du col et le profil de l’épaulement constants sur toute sa gamme. Cette constance dans la bouteille élimine au moins une variable que la ligne de production ne peut contrôler.

Hauteur de remplissage des bouteilles de boissons et indication du volume

Les règles relatives au contenu net sont appliquées au point de vente ; la hauteur de remplissage de la bouteille de boisson doit donc résister au rétrécissement, à l'évaporation et à une année de stockage en entrepôt avant d'être testée.

La méthode pratique consiste à remplir les bouteilles au-delà du volume indiqué sur l'étiquette, en tenant compte des pertes prévues, puis à vérifier que le niveau de remplissage indiqué reste correct après six mois de stockage. PauPack conserve ces bouteilles et les pèse à nouveau après 30, 90 et 180 jours, ce qui permet de confirmer le niveau de remplissage spécifié et non de le supposer.

Lorsque le produit est expédié aux États-Unis en tant que bien de consommation, son emballage peut également être soumis à la réglementation fédérale en matière d'emballage. Les pages d'information aux entreprises de la CPSC permettent de vérifier rapidement si le système de fermeture ou le contenant entraîne des exigences supplémentaires.

La finition du col et la hauteur de remplissage ne font qu'une seule décision

Le niveau de remplissage du goulot détermine la hauteur à laquelle le produit peut reposer en toute sécurité. Si le niveau dépasse le siège de l'insert, le produit atteint le filetage du bouchon et risque de s'évaporer, de tacher le bouchon ou de moisir sur l'étagère. La hauteur de remplissage d'une bouteille de boisson dépend donc autant de la dimension du goulot que d'un paramètre de fabrication.

C’est pourquoi la hauteur de remplissage et la finition du col sont indiquées ensemble sur le schéma. Une hauteur de remplissage d’une bouteille de boisson qui laisse 3 mm de col libre dans une finition peut ne laisser aucun espace libre dans une finition plus haute de volume identique.

PauPack indique les deux dimensions sur le dessin du moule et fournit une jauge de remplissage avec l'échantillon, ce qui constitue un moyen économique d'éviter les conflits en atelier avant même qu'ils ne commencent.

Défauts ressemblant à des problèmes de remplissage

Toutes les plaintes concernant le remplissage ne sont pas liées à un réglage du remplissage. La moitié des appels que nous recevons concernent en réalité un autre problème présentant le même symptôme.

Un essai de hauteur de remplissage que vous pouvez réaliser en une semaine

Une bouteille, trois niveaux de remplissage, une semaine. Le résultat est un cahier des charges que vous pouvez transmettre à un remplisseur situé dans un autre pays.

1. Remplir trente bouteilles au niveau recommandé, trente à 3 mm au-dessus et trente à 3 mm en dessous, le tout à température de production.
2. Boucher et pressuriser la moitié de chaque groupe, ou exécuter le cycle de remplissage à chaud, afin que la comparaison corresponde au processus réel.
3. Conserver à 20 °C et à 32 °C pendant sept jours, puis mesurer la hauteur de remplissage, le gaz dans l'espace libre et le couple de serrage de la fermeture sur chaque bouteille.
4. Découpez verticalement trois bouteilles de chaque groupe pour photographier le niveau de remplissage contre l'épaule.
5. Inscrivez le nom du groupe gagnant dans le cahier des charges en y indiquant la température et le type de fermeture.

PauPack réalise cet essai avec le produit de la marque et la bouteille de production, et conserve les sections découpées avec le dossier de lot, ce qui permet de reproduire le résultat lors de la commande suivante.

Ce que PauPack prépare avant une tournée de boissons

Un pack de boisson comprend une bouteille, un bouchon, une fenêtre de remplissage et une température de traitement qui doivent être réunis avant que la première palette ne quitte le magasin.

PauPack prépare les bouteilles de boissons selon le moule, le col et la décoration choisis par la marque, et fournit des bouteilles de référence dont le niveau de remplissage correspond à la cavité de production. Les marques de jus utilisent généralement des bouteilles en verre , les marques de boissons gazeuses des bouteilles de kombucha , et les entreprises laitières des bouteilles en verre pour le lait , la ligne de crème et la ligne de remplissage correspondant au même choix de conception.

Lorsque l'emballage est soumis à une contrainte de pression, nos notes sur les flacons à bouchon mécanique abordent la question de la fermeture. De plus, pour les produits faisant également l'objet d'une allégation de conservation, les exigences de l'USP en matière d'emballage et de conservation soulignent utilement que le contenant, le bouchon et l'état de remplissage constituent un système unique.

Niveau de remplissage des bouteilles de boissons : Les questions que se posent les marques

Quelle est la hauteur de remplissage correcte pour une bouteille de boisson ?

Cela dépend de la ligne de production. Les emballages de boissons gazeuses sont remplis avec un espace libre d'environ 4 à 6 % du volume de la bouteille, les emballages à chaud avec un espace libre de 6 à 8 % car le produit se rétracte en refroidissant, et les emballages à température ambiante ou aseptiques avec un espace libre de 2 à 4 %. La conception de la bouteille détermine la plage de remplissage ; le procédé de fabrication détermine le volume cible à l'intérieur de cette plage.

Pourquoi une bouteille de gaz carbonique a-t-elle besoin de plus d'espace libre ?

L'espace libre contient le gaz carbonique. Le CO2 s'échappe du liquide et se loge dans cette poche de gaz, et la pression ainsi créée empêche la boisson de perdre son gaz. Si la bouteille est remplie à ras bord, la pression ne peut pas s'accumuler ; c'est pourquoi une hauteur de remplissage adaptée aux jus de fruits plats ne convient pas aux boissons gazeuses.

De combien le remplissage à chaud rétrécit-il le produit ?

Pour un jus ou un thé classique, la contraction est d'environ 3 à 5 % en volume entre 88 °C et 20 °C. C'est pourquoi la ligne de remplissage est basse sur la remplisseuse et que la bouteille finie a une apparence correcte sur la palette ; c'est aussi pourquoi la hauteur de remplissage doit être spécifiée avec une température associée.

La hauteur de remplissage a-t-elle une incidence sur la revendication de contenu net ?

Directement. Le contenu net est évalué au point de vente, et non au niveau de la machine de remplissage. Un emballage conforme à l'étiquette sur la chaîne de production peut donc ne plus l'être après les pertes par rétrécissement et évaporation. Nos notes de conformité relatives aux bouteilles en verre de qualité alimentaire expliquent comment l'objectif est défini en tenant compte de cette marge d'erreur.

Comment mesure-t-on la hauteur de remplissage sur une chaîne de production ?

Trois méthodes de mesure sont utilisées. Un système de vision analyse le ménisque par rapport à l'épaulement, une trieuse pondérale convertit le poids en volume grâce à une densité connue, et une jauge manuelle effectue la mesure au niveau du bord. PauPack associe ces trois méthodes dans son rapport d'exemple, car chacune présente des défaillances différentes.

La même bouteille peut-elle servir pour les boissons plates et gazeuses ?

Généralement oui, avec un niveau de remplissage cible différent, mais vérifiez d'abord la pression nominale. Une bouteille de boisson plate à paroi fine peut se déformer sous l'effet de la carbonatation à 4 volumes, et la marge de remplissage se réduit à mesure que la pression augmente. Les spécifications des bouteilles de kombucha illustrent bien l'utilisation d'un même moule pour deux pressions différentes.

Pourquoi le niveau de remplissage varie-t-il au cours d'un quart de travail ?

Quatre causes fréquentes : variations de température du produit, usure de la pompe ou des vannes, modifications de la vitesse de la ligne réduisant le temps de remplissage et variations de poids des bouteilles entre les cavités. Seule cette dernière cause est liée aux bouteilles et c’est celle qu’un système de contrôle pondéral détectera en premier.

L'espace de tête a-t-il besoin d'azote ?

Pour les boissons sensibles à l'oxygène, oui. L'injection d'azote liquide dans l'espace libre et le bouchage immédiat créent un coussin de pression lors de l'évaporation, permettant ainsi à un emballage à paroi mince de maintenir la pression sans être rempli à ras bord. C'est une solution courante pour les boissons plates en bouteilles légères.

Quelle tolérance doit avoir la hauteur de remplissage ?

Une tolérance de ± 2 mm est acceptable pour une bouteille en verre de 500 ml. Une tolérance plus faible engendre généralement plus de pertes liées aux bouteilles conformes rejetées qu'elle n'en génère de gratuites. PauPack imprime la bande de tolérance sur le plan du moule afin que le remplisseur et le fournisseur de verre travaillent à partir d'une même valeur.

Que doit-on inclure dans un enregistrement de hauteur de remblai ?

Température du produit à la remplisseuse, hauteur de remplissage en trois points de la ligne, poids contrôlé par la balance, niveau de gaz dans l'espace libre (si azote utilisé), numéro de cavité de la bouteille et heure. Quatorze lignes. Grâce à ces données, PauPack peut, en un seul poste, identifier un problème lié au verre ou à la ligne de production.