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Comment fonctionne la découpe par jet d’eau ?

De l’eau potable à plus de 3000 bars de pression passe par une buse d’un diamètre compris entre 0,1 et 0,2 mm. Le jet résultant coupe le produit proprement, aussi bien sur le frais que sur le congelé, en respectant dans ce cas la chaîne du froid. La machine utilise pour son fonctionnement une pompe à eau qui travaille sur le principe du multiplicateur de pression hydraulique.

Comme il s’agit d’un filet d’eau, les coupes peuvent être droites ou curvilignes. La qualité de la découpe dépend du type de produit, de la température et de la vitesse de découpe. Une vitesse moyenne de découpe peut être estimée entre 50 et 80 mm/s. Pour certains produits cette vitesse peut descendre jusqu’à 15 mm/s, alors sur certains produits semi congelés, mousses ou biscuits, la vitesse peut atteindre les 150 mm/s.

Les pompes à eau que nous utilisons dans nos machines Watercut furent développées dans les années 70. De nos jours notre fournisseur principal de composants haute pression est l’entreprise qui a développé cette technologie. Depuis lors, l’eau est utilisée pour la découpe de plaques de métal, plastique, verre, marbre, granit et autres matériaux. La différence principale est que pour la découpe de ces matériaux, il est nécessaire de rajouter des particules d’abrasif au jet d’eau (sable ou similaire), alors que pour la coupe des produits de pâtisserie ou pour les autres aliments, l’eau est potable et sans d’additifs.

Dans les années 80 se sont développées des installations industrielles de découpe par jet d’eau à haut rendement. La technologie était très coûteuse et les machines se concevaient spécifiquement pour chaque produit.

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Comment fonctionne une Watercut?

Sur nos machines, avec un mécanisme breveté, le jet d’eau reste statique au-dessus d’un orifice d’évacuation, et c’est le plateau qui supporte le produit qui bouge entre le jet et le trou d’évacuation. Ceci offre un avantage important relatif au nettoyage et à la qualité de la découpe.

L’opérateur sélectionne un programme de découpe par le biais d’un écran tactile. Le produit se positionne sur une grille rectangulaire standard de 600 x 400 de surface utile de découpe (d’autres dimensions sont disponibles), que l’on introduit manuellement dans la machine, plus concrètement sur un disque équipé de patins. Ce disque peut réaliser des rotations et des translations qui combinées, permettent d’obtenir la forme de découpe souhaitée.

La machine peut garder en mémoire 500 programmes différents. Les différentes options de software permettent au client de créer des programmes personnalisés et de les charger dans la machine avec l’aide d’une clé USB ou par Wi-Fi.

KMT-Waterjet est notre fournisseur habituel de composants haute pression.

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Quel avantage offre la découpe par jet d’eau en pâtisserie?

Il s’agit d’une avancée majeure pour l’amélioration de la rentabilité d’un laboratoire. L’opérateur dépose la planche de gâteau sur une grille spéciale pourvue de lames, ouvre la porte de la machine Watercut, introduit la grille avec le produit dans la machine, ferme la porte et appuie sur le bouton MARCHE. Durant la découpe de la planche, l’opérateur peut emballer les portions de gâteau coupées dans le cycle précédent. En quelques minutes, il peut revenir à la machine, ouvrir la porte et sortir la planche nouvellement coupée. Aussi simple que cela.

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Quels produits pouvons-nous couper?

La variété de produits que nous pouvons couper par cette méthode est supérieure à n’importe quelle autre méthode, spécialement si nous tenons compte que c’est une technique adaptée pour la découpe de produits à une température de -20 °C (-4 °F).

Une grande variété gâteaux, tartes, etc… se coupent avec des résultats parfaits par le biais du jet d’eau. Cette technologie est adaptée surtout si notre gamme de produits est ample et changeante. Comme toute méthode de travail, il y a des observations. Il n’est pas recommandé son utilisation pour des produits frais, qui sont emballés immédiatement et que l’on doit maintenir ensuite à température ambiante. Pour les chocolats d’une certaine épaisseur, il faut réaliser des essais de découpe car les résultats varient en fonction de leurs compositions, alors que les nappages en chocolat n’ont aucun souci de coupe.

Un autre point à prendre en compte est la découpe de crèmes à une température au-dessus de 0 °C du fait qu’elles peuvent se recoller après la découpe si leur densité est faible, ou bien, le courant du jet peut entraîner une partie de la crème laissant une séparation plus importante entre las parts que la théorique. Avec ces limitations générales, (certaines ayant une solution facile, comme par exemple, de permettre l’évacuation de l’humidité durant quelques minutes dans le cas de produits frais, ou d'un coup de froid dans le congélateur ou d'un petit changement dans la composition du produit) nous affirmons que la flexibilité de la machine en relation avec les différents produits à découper est l’un de ses points forts.

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Puis-je programmer toutes les découpes souhaitées?

La machine est livrée avec un software générateur de trajectoires qui inclut les formes de découpes les plus habituelles (rectangles, cercles, ellipses, drapeaux, fanions…) le client choisit la taille des portions et de la planche de départ. Il est aussi possible d’introduire des images, comme des logos ou des photographies, de peaufiner des images avec le software générateur de trajectoires selon ses formes, et de n’importe quelle taille, et les répéter sur le plateau le nombre de fois souhaitées.

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Quelle est la capacité de production?

Avec la machine Watercut, la capacité de production n’est plus limitée par notre disponibilité de main d’œuvre pour la découpe. Les heures de main d’œuvre qualifiée se transforment en minutes de main d’œuvre non qualifiée. Nous estimons une production moyenne d’entre 10 et 12 planches de gâteaux complètes (600 x 400 mm) à l’heure, avec une machine standard simple buse. Ceci est une approximation du fait que les temps varient entre 2 minutes pour une planche de biscuits fraiche ou congelée, à un maximum de 10 à 12 minutes pour une planche épaisse, fraiche et découpée en petites parts avec des formes complexes.

Les productions supérieures ne sont pas un problème. Nous pouvons proposer des configurations de machines multi jets avec une pompe à eau externe plus puissante, ou une pompe de plus grande capacité qui alimente deux machines simple buse ou plus.

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Quelle répercussion a la découpe par jet d’eau dans mon entreprise?

Dans les premiers temps la machine est souvent utilisée pour effectuer le même type de découpes que nous faisions avant d’avoir la machine, c’est à dire des découpes droites. Dès lors les économies commencent à être visibles. Le premier changement que nous voyons est qu’il n’est pas nécessaire d’élever la température du produit pour le découper. Vous pouvez découper la quantité nécessaire à tout moment et le restant se conserve dans le congélateur. La chaine du froid se maintient. La majorité des produits peuvent se découper et revenir après dans le congélateur. La qualité de la découpe est uniforme et parfaitement verticale, et il n’y a pas de mélange de couleurs entre les couches d’un gâteau. La machine peut être utilisée par différentes personnes du laboratoire et le résultat sera toujours le même.

Une fois que le client prend confiance en la machine, il commence à réaliser des découpes avec des formes diverses. Cela évite d’acheter de nouveaux moules, avec les économies que cela entraîne. En plus nous pouvons modifier la taille de chaque portion par programmation. Il n’y aura donc pas d’erreurs sur les tailles des portions à cause de moules mal dimensionnés. Nous modifions 2 mm en plus ici, 2 en moins là, et en un clin d’œil nous avons les nouvelles formes prêtes pour la découpe. À partir de ce moment-là, la machine est indispensable pour notre production. Les temps de découpes se réduisent de façon significative en comparaison avec le temps où nous ne disposions pas de la machine. Nous disposons maintenant de plus de personnel qualifié pour réaliser d’autres opérations.

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Comment va influer la Watercut dans notre processus de fabrication?

Malgré que tout processus de changement est progressif, les changements se succèdent rapidement avec la machine Watercut. La diminution des coûts de production est tellement franche que les clients redirigent bientôt toute leur production afin de passer au travers de la machine. Si nous nous basons sur une production de pâtisseries congelées, la machine permet de substituer la production de tartes circulaires par la production de planches de 60 x 40 cm desquelles nous pouvons obtenir des parts en forme de portions comme si elles venaient d’être découpées depuis une tarte. Ceci entraine une économie sur les congélateurs, la manipulation, sur les emballages des produits, etc… Les clients professionnels apprécient spécialement que toutes les portions soient identiques, et surtout que sur un gâteau emballé, le client reçoit un nombre exact de parts pour sa consommation, ce qui permet d’assigner parfaitement le coût exact de chaque part.

Les parts produites auparavant avec des moules, si nous passons à les fabriquer par le biais du jet d’eau, supposent une certaine perte de matière première, et sont de ce fait progressivement éliminées du catalogue (octogones, par exemple). Elles sont substituées par des parts qui ne génèrent pas de pertes (hexagones ou fanions). La raison fondamentale n’est pas en soit la perte de matière première, mais surtout le travail additionnel pour éliminer les petites chutes entre les portions au moment de l’emballage. Nous acceptons ces petites pertes sur des portions spéciales comme des cœurs de St Valentin ou d’autres formes spéciales. La machine est si précise que lors de la découpe de cercles, la perte que suppose les chutes entre les cercles n’excède pas 17% du produit total. Avec cette technologie l’imagination du fabricant s’exacerbe pour créer de nouveaux produits. Nous pouvons couper des morceaux de chocolat ou de caramel pour décorer des tartes ou comme une base pour de nouvelles créations, des pièces pour mettre dans des terrines, des pâtes ou des biscuits avant de les passer au four, des canapés, en plus de tous les produits habituels tels que les gâteaux ou les biscuits, etc…

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Le jet d’eau mouille-t-il les gâteaux?

L’eau traverse les gâteaux à 2,5 fois la vitesse du son. La petite trace d’humidité résiduelle est inférieure au résultat de découper avec un couteau mouillé. Cela ne suppose aucun problème si le produit se distribue réfrigéré ou congelé.

Le mécanisme breveté de la machine se base sur un jet statique, qui traverse le gâteau et est évacué par un orifice par lequel la force de l’eau entraîne l’air et tout reste d’humidité dans l’air ambiant. En plus, pour éviter que le produit ne se mouille par dessous et qu’il y ait des rebonds sur la grille, celle-ci est composée de lames affûtées qui supportent le gâteau et dévient l’eau vers orifice d’évacuation. Nous disposons de deux modèles de grilles avec des pas entre lames différents.

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Comment sait la machine par où couper?

La découpe se réalise en prenant la grille sur laquelle est disposé le gâteau comme référence. Pour cela l’opérateur doit positionner le gâteau toujours en relation avec des marques réalisées sur la propre grille. Ceci s’apprend très facilement. Il n’est pas nécessaire d’avoir une formation spéciale pour utiliser la machine, juste quelques notions de sécurité.

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Comment retirer le produit des grilles?

Le plus pratique reste l’utilisation de spatules de grandes dimensions afin de retirer plusieurs portions avec chaque mouvement, surtout si les parts vont-être distribuées dans des emballages collectifs, sans être séparées au préalable. Certains produits peuvent-être enlevés en les basculant mais ce n’est pas le plus habituel.

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Peut-on couper plusieurs produits en même temps?

L’utilisateur dispose d’un minimum de deux grilles de travail pour introduire les produits dans la machine. Les produits ne sont en contact qu’avec leur grille et avec le jet d’eau, donc il n’y a pas de risque de contamination croisée entre les saveurs ou les couleurs des différents produits. Pour choisir un programme de découpe, on sélectionne simplement son nom sur l’écran tactile. La machine peut stocker jusqu’à 2500 programmes organisés en 8 répertoires et 8 sous répertoires différents.

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Un seul jet d’eau est-il suffisant?

Avec une production d’un plateau toutes les 2 à 5 minutes (suivant les découpes et le type de produits), la machine permet d’assurer la production d’une entreprise sans avoir à se soucier des augmentations de la production. D’un autre côté, une production journalière d’une heure et demi est suffisante pour amortir la machine d’un point de vue de la main d’œuvre. À partir de cette production, la machine est d’un point de vue économique indispensable. Si, malgré tout, la production d’une machine était insuffisante, nous pouvons étudier la meilleure option pour installer de multiples machines, combiner une pompe à eau avec plusieurs machines, machines multi jet automatiques, etc…

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Comment se justifie le coût de la machine?

En premier lieu la machine remplace les opérateurs de découpe, en réalisant un travail plus rapide et de meilleure qualité. Dans un laboratoire la coupe représente 20% du travail. Avec une main d’œuvre de 5 personnes l’amortissement se réalise en 4 ou 5 ans, avec 10 personnes ce chiffre descend à deux ans.

En second lieu, la machine peut changer la méthode de travail et en plus permet de créer de nouveaux produits. Voir l’élimination de moules, préparation des biscuits, découpe de canapés… L’expérience nous démontre que la valeur ajoutée des produits est plus importante que les économies sur les coûts directs de la main d’œuvre. Les clients de la machine gagnent jusqu’à 50% de plus sur un produit coupé avec des formes par rapport à un produit coupé droit. Dans d’autres cas le prix de vente est maintenu, et en plus des économies sur les coûts, nous obtenons une augmentation très importante sur les volumes des ventes.

En tenant compte des deux raisonnements précédents, on peut en conclure qu’entre l’augmentation de la capacité de production et la valeur ajoutée sur les produits, les bénéfices de la Watercut sont très supérieurs au simple calcul d’économies de main d’œuvre, et cela sans tenir compte des délais d’amortissement qui sont déjà très intéressants à eux seuls. Dans la pratique, la majorité des clients ont augmenté la main d’œuvre de leur laboratoire par le fait que leurs aspirations de bénéfices passent à un niveau supérieur.

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Coûts de maintenance?

Les coûts de maintenance d’une machine Watercut, amortissement et énergie à part, calculés à partir des données pour une machine standard d’un seul jet d’eau est d’approximativement de 4 euros pour chaque heure de découpe effective. En une heure nous estimons une production de 10 ou 12 planches de gâteaux, ce qui nous ramène à un coût de 0,40 euros par planche. Ce coût tient compte de certains coûts ponctuels de l’ordre de 1000 euros. Ces chiffres doivent être pris en considération dans le contexte global de la production que réalise une machine Watercut, est n’est pas comparable à d’autres types de machines, comme par exemple un réfrigérateur. En réalisant une maintenance adaptée, la machine à une longue durée de vie en production. La première machine installée en 2003 travaille actuellement en 2/8 durant plusieurs mois dans l’année. Après la première année de production les coûts de maintenance sont stables, avec des pics tous les 2 ou 3 ans.

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Comment se réalise l'installation et la formation?

La période de démarrage d'une machine Watercut standard est de trois à quatre jours. En moins de 4 heures, un plombier et un électricien du client réalisent le branchement de la machine aux alimentations respectives: eau (décalcification des équipements et filtres de 20 et 5 microns dans le branchement), air comprimé, vidange drainage et énergie électrique. L'évacuation de l'air humide sortant de la machine peut être connectée ultérieurement. Le premier jour de mise en service, la machine fonctionne déjà à 100%. Le deuxième jour, notre technicien apprend au client comment utiliser la machine et la production peut commencer. Le troisième jour, notre technicien vous apprend à utiliser le logiciel du générateur de trajectoire et à effectuer l'entretien de base de la machine. Dans les installations éloignées, nous pouvons rester un quatrième jour pour renforcer les connaissances acquises, pendant que la production se déroule simultanément.

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Service technique?

Les pièces qui nécessitent une maintenance plus fréquente sont les composants en relation avec la haute pression, c’est-à-dire, la pompe à eau, les vannes et les buses. Le fabricant de ces pièces compte sur des délégations dans bon nombre de pays de par le monde, et peut livrer en 24 heures dans la majorité des cas. Chez Metronics, nous avons en stock des composants pour la haute pression et du personnel technique, à Pampelune (Espagne) et à Strasbourg (France).

Pendant la mise en service et suivant la disponibilité des clients, nos techniciens donnent une formation de base sur la maintenance de la machine.

Une solution pratique pour la maintenance urgente dans le cas de clients ne disposant pas de personnel de maintenance technique, est la localisation dans les alentours d’une entreprise disposant d’une installation de découpe par jet d’eau pour métaux ou autres matériaux. Ces applications utilisent une pression d’eau plus importante que celle utilisée pour la pâtisserie, mais les principaux composants utilisés restent les mêmes. Ces utilisateurs d’installations de découpe par jet d’eau sont habitués à faire des maintenances fréquentes et l’expérience nous montre qu’ils sont disposés à collaborer sur la maintenance urgente d’une machine pour un voisin pâtissier. Ils peuvent solutionner de petites incidences qui ne justifient pas le déplacement d’un technicien Metronics ou du fabricant des pièces. De toute manière, après deux ou trois ans d’utilisation de la machine, un bon nombre de clients apprennent à faire eux-mêmes les maintenances sur la machine.

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J’ai une bonne vision du projet, mais je veux être sûr. Alternatives?

Pour choisir l’un ou l’autre des systèmes il est nécessaire de prendre en compte quels sont les produits que nous souhaitons découper. Nous éliminons le jet d’eau pour les produits que l’on doit maintenir emballés pendant plusieurs semaines. Les principaux avantages de la coupe par ultrason avec des coûts d’exploitation inférieurs et une simplicité d’utilisation sont une solution envisageable. Par contre, les lames à ultrasons ne sont pas capables de découper correctement une aussi large gamme de produits que le jet d’eau, ni de travailler à très basse température (-20 °C pour le jet d’eau, -10 °C pour l’ultrason, en fonction des produits). En règle générale, nous ne recommandons l’utilisation de l’ultrason que lorsque nous avons un unique produit à découper, et les résultats ont été probants avec un résultat correct. Dès lors que nous avons différents produits à couper, le jet d’eau s’avère plus versatile.

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