Etude de nouveaux procédés de fabrication de poudres par insertion de la technologie de détente instantanée contrôlée (DIC), dans les processus d'atomisation et de broyage couplé au séchage-texturation de produits laitiers

par Sabah Mounir

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Karim Allaf.

Soutenue en 2007

à La Rochelle .

  • Titre traduit

    Study of new processes of manufacturing powders by insertion of the technology of instant controlled pressure-drop DIC, in the spray-drying and grinding coupled to swell-drying of dairy products


  • Résumé

    La recherche réalisée dans le cadre du présent travail, est une solution proposée en vue de répondre positivement au paradoxe de trois exigences à priori contradictoires concernant les principales caractéristiques d'une poudre. Il s'agit de sa granulométrie, sa capacité d'écoulement et sa surface spécifique : 1. Le besoin d'augmenter la surface spécifique, en vue d'intensifier les processus, d'approfondir des propriétés fonctionnelles et d'accélérer des réactivités. 2. La nécessité d'éviter la présence de fines, en raison de ce qu'elles induisent comme problèmes de santé, difficultés de nettoyage, génération de grumeaux, d'impossibilité d'écoulement. . . 3. Le besoin de maintenir une capacité de coulabilité intacte voire renforcée. Nous avons proposé des opérations d'alvéolation du granule des poudres obtenues par atomisation et du produit en morceaux pour obtenir, par broyage, ce même type de granules expansés alvéolés. Nous avons défini, étudié et optimisé deux versions de l'opération de traitement par Détente Instantanée Contrôlée DIC. Cette étude a nécessité un développement particulièrement détaillé des moyens de caractérisation physique, structurelle, fonctionnelle et technologique de la matière. Ces divers paramètres ont été utilisés comme variables de réponse permettant d'aboutir à une meilleure optimisation pluridimensionnelle des opérations d'alvéolation envisagées et ainsi étudiées. Les nouvelles structures ainsi générées conduisent à une intensification de l'opération de séchage pour atteindre, plus aisément, des niveaux d'humidité plus faibles ; l'écoulement de la poudre se trouve ainsi amélioré. L'application de ces opérations à plusieurs familles de produits laitiers (poudres de lait écrémé, de protéines sériques et de caséinates de sodium et des produits en morceaux comme du fromage et des caséinates de sodium) a permis d'aborder des problèmes de plus haut degré de difficulté et une contrainte opératoire supplémentaire non négligeable en raison de la nature thermiquement fragile de ces produits. La complexité de l'opération nous a amenés à aborder l'étude sur la base d'une analyse fondamentale concernant tout autant le séchage que les processus d'expansion et d'accorder dans les deux cas une importance particulière aux courbes (T, W) de transition vitreuse. Une analyse empirique détaillée nous a aidés en termes d'adoption d'une étude expérimentale pertinente permettant d'obtenir des lois empiriques et des optimisations simplifiées des procédés. Les applications industrielles sont déduites directement de l'ensemble de cette étude ; nous en avons retenu tout spécifiquement l'atomisation trois étages et le broyage de produits en morceaux expansés alvéolés.


  • Résumé

    The research carried out within the present work, is a solutionwe suggested in order to remedy to the three requirements a priori opposite concerning granulometry, flowability and specific surface area of powder : 1. One generally needs to increase specific surface aera, in order to intensify the processes, to extend functional properties and to accelerate reactivities. 2. For normal uses of powder, it is required to avoid the presence of fines, because of their bad impact in terms of healthy, cleaning, clumping behavior, flowability. 3. Industrial uses need to keep intact even to reinforce flowability. In the frame of the present work, we proposed operations for alveolating spray-dried granule and pieces of product in order to obtain, by crushing, similar swelled alveolated granules. We defined, studied and optimized two versions of the DIC treatment (Instantaneous Controlled Pressure-Drop). We studied in a very detailed way, physical, structural, functional and technological characteristics of the both raw material and treated powder. We used these various parameters as reponses in our specific experimental design for getting empirical laws and multidimensional optimization of the operations. The new alveaolated structures lead us to intensify drying kinetics reaching, more easily, lower levels of moisture ; the powder flow may thus improve. By applying these operations to several families of dairy products as powders (skimmed milk, proteins and sodium caseinates) and pieces of products as cheese and sodium caseinates, we made it possible to tackle problems of thermal fragility giving higher constraint. The complexity of the operation led us to carry out fundamental approaches concerning drying as much as swelling processes ; we particulary analyzed in both cases glass transition curves (T, W). Through empirical analysis, we adopted a relevant experimental design making it possible to get relevant empirical laws and simplifying the optimization of such processes. The industrial applications are directly deduced from the whole of this study ; we specifically notify the three stage spray-drying and the crushing of swelled alveolated dairy products.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en 2011
  • Annexes : Bibliogr. p. 224-229

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  • Bibliothèque : Université de La Rochelle. Bibliothèque universitaire.
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