Modelisation des transferts de chaleur dans des conserves de grosses particules en statique

Modeling of heat transfert during sterilisation of big particles in a cylindrical vertical still can

• Auteur / Autrice : Ladan Rabiey Motmaen
• Direction : Albert Duquenoy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Massy, ENSIA

Mots clés

Mots clés libres

Appertisation

Convection naturelle

Modélisation

Stérélisation

Modèle numérique

Valeur stérilisatrice

Conserve

Résumé

L'objectif de notre travail était optimiser les traitements thermiques d'appertisation en prédisant les évolutions de température dans les boîte de conserve. Il inclut l'étude des variations des coefficients d'échange de chaleur dans le cas d'un liquide confiné dont la littérature n'est pas riche. Nous avons étudié expérimentalement et numériquement l'échauffement en convection naturelle d'une boîte renfermant de l'eau en présence de particules à peu près sphériques (des tomates en forme d'olives et des sphères de gel de différentes tailles). Les travaux réalisés au cours de notre étude contribuent à une meilleure compréhension des phénomènes hydrodynamiques et thermiques au cours de l'appertisation d'un liquide ou de grosses denrées alimentaires solides baignant dans un liquide, lorsque la boîte est disposée en position debout et statique. Nous avons utilisé différents modèles comme conduction, convection parfaite ou naturelle et convection +conduction et avons comparé les résultats de ces modèles avec ceux des expériences. Nous avons notamment établi à l'aide de FLUENT des profils de vitesse, d'écoulement du liquide et de température. Un accord satisfaisant a été obtenu avec nos résultats expérimentaux au plan des températures. Au cours de notre étude, nous avons fait une investigation assez précise de l'hétérogénéité des températures au sein du liquide et des particules qu'il baigne. Notre travail aura permis de rassembler et mettre au point l'ensemble des moyens expérimentaux et logiciels qui permettront d'étendre rapidement le domaine d'investigation.

Objective of our work was to optimise the thermal treatment of canned products, by the prediction of the temperature evolution inside the can. It includes the study of the variation of the heat transfer coefficients in the case of a confined liquid which is seldom describes in the literature. We have studied experimentally and numerically the heating by natural convection in a can containing large spherical particulates in a liquid. Our experiments lead us to a better understanding of hydrodynamic and thermal phenomena in the case of a cylindrical can held vertically in a still retort. We have used different models such as conduction, natural or pure convection and the combination of convection and conduction to simulate these phenomena. We have compared the results from our simulations to the experimental ones. We have also established velocity and temperature profiles inside the can using FLUENT as simulation tool. Simulation and experiments gave quite close results. During this work we made a fine investigation of the temperature heterogeneity inside the liquid and particulates. It required to gather and fit together experimental device and simulation means which will allow a large extend of this work.