Détection du facteur d'encrassement par onde de coda ultrasonore lors de la contamination et le nettoyage d'un substrat solide

par Bowei Chen

Thèse de doctorat en Électronique. Acoustique et télécommunications

Sous la direction de Emmanuel Moulin.

Soutenue le 10-07-2019

à Valenciennes , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) , en partenariat avec Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) (laboratoire) et de Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE)) .

Le président du jury était Guy Feuillard.

Le jury était composé de Emmanuel Moulin, Romain Jeantet, Emmanuel Le Clézio, Dorothée Debavelaere, Pierre Campistron, Guillaume Delaplace, Marieke Van Audenhaege.

Les rapporteurs étaient Romain Jeantet, Emmanuel Le Clézio.

mots clés

• Détection du dépôt
• Onde coda
• Encrassement
• Interférométrie
• Ultrasons -- Applications industrielles

Résumé

L’encrassement des équipements a lieu dans de nombreux secteurs industriels. Parexemple, la contamination des surfaces de contact avec les aliments, provoquée par un encrassement, entrainent des pertes économiques considérables et augmentent les risques de santé publique. Le nettoyage de l’encrassement est généralement réalisé à l’aide de produits chimiques très polluants. Par conséquent, il est important de développer des dispositifs permettant de surveiller la formation/l’élimination des encrassements sur ces surfaces (sans perturber la production) afin de réduire les risques microbiologiques, les impacts environnementaux et économiques liés aux processus de nettoyage. Dans ce travail, on s’intéresse à la détection du facteur d’encrassement à l’aide d’une méthode ultrasonore non invasive, dite “interférométrie d’ondes de coda”, abrégée en anglais (CWI). Cette technique a été testée pour différents types d’applications (Nettoyage de cire, détection de la formation de biofilm et nettoyage de dépôts protéiques). Les résultats obtenus sont très prometteurs et montrent que la CWI est capable de déceler même un léger changement du facteur d’encrassement. En particulier, l’évolution du coefficient de décorrélation pour chaque application montre une bonne concordance avec l’état d’encrassement réel de la surface. Dans l’ensemble, ces travaux fournissent un ensemble de preuves montrant que la méthode CWI, est applicable au suivi du facteur d’encrassement de dépôts sur des surfaces solides.

mots clés

• Fouling detection
• Coda wave
• Ultrasound

Titre traduit

Detection of fouling factor by ultrasonic coda wave during contamination and cleaning of solid substrate

Résumé

Fouling of equipment occurs in many industrial sectors. For example, contamination of surfaces in contact with foodstuff, caused by fouling, causes considerable economic losses and increases public health risks. The cleaning of the fouled surface is generally carried out using highly polluting chemicals. Therefore, it is important to develop devices to monitor the formation / removal of fouling on these surfaces (without disrupting production) in order to reduce the microbiological risks and environmental/economic impacts associated with the cleaning processes. In this work, the detection of fouling factor using a noninvasive ultrasonic method, called "coda wave interferometry", abbreviated in English (CWI), was investigated. This technique has been tested for various types of applications (wax cleaning, biofilm formation detection and protein deposit cleaning). The results obtained are very promising and show that the CWI is able to detect even a slight change in the fouling factor. In particular, the evolution of the decorrelation coefficient for each application shows good agreement with the actual fouling factor. Overall, this work has provided evidence that the CWI method is applicable to the monitoring of fouling factor of solid surfaces.