Traitement haute pression - basse température : étude des phénomènes de transfert

par Abdellah Ousegui

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur. Génie des procédés

Sous la direction de Alain Le Bail et de Michel Havet.

Soutenue en 2005

à Nantes .


  • Résumé

    La technologie des hautes pressions intéresse de nombreux secteurs industriels, en particulier l'agroalimentaire. Le procédé de décongélation par haute pression représente une des applications innovantes qui met à profit l'abaissement de la température du point de congélation sous l'effet de la pression. (–22°C à 220 MPa). Ceci autorise une décongélation rapide des produits tout en évitant les contaminations microbiologiques puisque la décongélation se réalise à basse température. L'objectif essentiel de ce travail consiste à modéliser ce proce��dé de décongélation dans une enceinte haute-pression. Les phénomènes majeurs considérés sont les transferts internes avec changement d'état et la convection naturelle entre la surface du produit et le fluide de chauffage. Nous avons dans un premier temps étudié une des difficultés spécifiques à ce procédé : la variation des propriétés thermophysiques avec la température et la pression. La simulation a été réalisée tout d'abord à pression atmosphérique afin de valider le modèle développé avec le code de calcul CFX5. 5. Nous avons ainsi analysé les champs thermique et dynamique en régime instationnaire et observé une adéquation très satisfaisante avec les résultats expérimentaux sur maquette. L'influence de la pression a ensuite été prise en compte en terme de chaleur de compression et modification des propriétés du produit et du fluide. Les simulations ont également été validées d'un point de vue thermique sur une enceinte pilote et le modèle a ainsi permis d'évaluer l'effet de la pression sur le temps de décongélation. Enfin, une étude paramétrique a été menée afin de rechercher des solutions permettant d'optimiser la décongélation dans une enceinte industrielle contenant plusieurs produits. L'intérêt d'un régime de convection forcée a ainsi été clairement démontré et l'étude du taux de remplissage présente des pistes à exploiter.


  • Résumé

    Many industries are interested in the High Pressures technology, especially the food industry. High pressure thawing, which makes profitable the decrease of the temperature of the freezing point with the pressure (-22°C at 220 MPa), is one of the most innovative applications. Thawing is then faster than conventional methods and, as it is carried out at low temperature, it avoids microbial contamination. The main objective of this work consists in modelling the high pressure thawing process. The major phenomena considered are the internal transfers with phase change and the natural convection between the surface of the food and the heating medium. We firstly studied the variation of the food properties with the temperature and the pressure. The simulation was carried out at atmospheric pressure in order to validate the model developed using the CFD code CFX5. 5. The analysis of temperature and velocity fields in non stationary regime lead to some observations of the process. The predictions performed on an experimental set-up were in a good agreement with the experimental data. The influence of the pressure, heat of compression and modification of food and medium properties was then taken into account. Simulations were also validated from a thermal point of view on a pilot-scale vessel and the model was then used to study the effect of the pressure on thawing time. Lastly, a parametric study was performed in order to evaluate some modifications and to optimize the process at an industrial scale. The potential benefit of forced convection was clearly demonstrated and the study of the filling rate open the way to further works.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (146 p.)
  • Notes : Publication autorisée pare le jury
  • Annexes : Bibliographie p. 125-132

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 NANT 2089
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2113

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05 NANT 2089
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.