Etude de la dégradation de suspensions de grosses particules fragiles lors d'un traitement thermique en continu et en cuves mécaniquement agitées

• Auteur / Autrice : Nicolas Belaubre
• Direction : Michel Lebouché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transformation

Fraises

Texture

Aliments

Fluides caloporteurs

Particules (matière)

Écoulement visqueux

Suspensions (chimie)

Fluides non newtoniens

Résumé

L'objet de ce travail était d'étudier et si possible d'améliorer le procédé de fabrication de produits type fruits sur sucre. Ce produit est en fait une suspension composée d'un fluide porteur fortement visqueux et pseudoplastique et de particules (tranches de fraises) de taille importante (entre 10 et 20 mm), fragiles et de concentration élevée (> 20% en poids). Les principaux critères de qualité pour le procédé et le produit fini étaient l'homogénéité de la suspension et l'intégrité des morceaux en fin de traitement. Deux types de technologies se devaient d'être comparés : une basée sur l'utilisation d'échangeurs de chaleur (traitement continu) et l'autre mettant en œuvre des cuves mécaniquement agitées (traitement discontinu). Les principaux résultats issus de cette étude sont les suivants : une suspension modèle a été mise au point et utilisée avec succès. Cette suspension simule à la fois les caractéristiques du fluide porteur (comportement rhéologique) et les particules réelles (taille, fermeté, dépendance avec la température). Des tests spécifiques permettant de quantifier la fermeté des particules ont été mis au point (tests de compression extrusion et de pénétration). Un traitement par analyse d'images a été élaboré permettant d'analyser et de quantifier la distribution en taille des particules avant et après traitement. Cette méthode, complétée par les mesures classiques par tamisage mécanique, a permis d'estimer la détérioration des morceaux due au traitement subi. Pour les systèmes mécaniquement agités, les paramètres limitant ont pu être mis en évidence : vitesse de rotation, viscosité du fluide porteur, concentration initiale en particules, taille de la particule (par rapport à la taille de l'entrefer) et fermeté de la particule. Pour les conditions opératoires retenues, le traitement en continu semble beaucoup plus efficace que celui en systèmes mécaniquement agités.