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Couplage cristallisation-foisonnement au sein d’un échangeur de chaleur à surface raclée lors de la production de sorbet.

Auteurs : HERNANDEZ PARRA O.

Type de monographie : Thèse de doctorat

Résumé

Lors de la fabrication de sorbet, une étape cruciale est la congélation initiale dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR), où l’on cherche à générer des petits cristaux de glace (par cristallisation) et des bulles d'air (par foisonnement) afin d’obtenir un produit avec une texture lisse. Le couplage cristallisation-foisonnement met en œuvre diverses interactions qui entrainent une modification du produit en termes d’écoulement, de mélange, de changement de phase, de transferts thermiques et de rhéologie, pouvant affecter les mécanismes de cristallisation et donc les distributions de tailles. L’objectif de ce travail de thèse est d’apporter une meilleure connaissance des mécanismes mis en jeu lors de la cristallisation et du foisonnement simultané dans un ECSR et de leur incidence sur les propriétés structurales et texturales du produit final. Cette thèse a permis de mieux appréhender les phénomènes induits par le foisonnement sur les processus de cristallisation lors de la fabrication de sorbet dans un ECSR, grâce à une approche combinée d’expérimentations et de modélisation. L’étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les distributions des tailles de cristaux de glace et de bulles d’air a été réalisée à travers la mise au point d’une technique de granulométrie discriminatoire à l’aide d’une boîte à gants réfrigérée. Elle a mis en évidence le fort couplage entre les mécanismes de cristallisation et de foisonnement.La caractérisation globale des écoulements au sein de l’ECSR s’est faite grâce à une étude expérimentale et numérique de la distribution des temps de séjour (DTS) pendant le processus simultané de cristallisation et de foisonnement. La DTS a notamment révélée la présence d'une poche d'air quasi- stagnante à l'intérieur de l'échangeur.Un modèle numérique d’écoulement en 3D a été développé pour étudier le couplage écoulement transfert thermique en absence d’air. Il a permis de mettre en évidence des zones de recirculation qui peuvent influer sur les transferts et la dynamique de formation des bulles d’air.Un autre modèle basé sur les mécanismes locaux de fragmentation des bulles d’air a été développé grâce à une approche CFD. Il permet, en première approche, d’identifier les zones de formation des premières bulles d’air et de prédire l’ordre de grandeur de la taille des bulles d’air les plus larges.

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Format PDF

Pages : 211 p.

Disponible

Gratuit

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Détails

  • Titre original : Couplage cristallisation-foisonnement au sein d’un échangeur de chaleur à surface raclée lors de la production de sorbet.
  • Identifiant de la fiche : 30032277
  • Langues : Français
  • Sujet : Technologie
  • Édition : AgroParisTech - Antony - France
  • Mention d'édition : Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France
  • Date d'édition : 13/11/2018

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