Transferts couplés masse chaleur d'une matrice alvéolée : application à la décongélation-cuisson du pain précuit surgelé

par Vanessa Jury

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

Sous la direction de Alain Le Bail, Jacques Comiti et de Jean-Yves Monteau.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    Cette thèse concerne l'étude des transferts couplés de masse et de chaleur au sein d'une matrice poreuse. Le pain précuit a été pris comme matrice d'étude avec comme objectif final une meilleure compréhension des phénomènes de transfert de masse et de chaleur prenant place lors de l'opération finale de décongélation – cuisson de ces produits. Les propriétés thermophysiques du pain précuit congelé ont été mesurées et modélisées. Un système de mesure de la conductivité thermique en continu lors de la décongélation-cuisson a été mis au point. La conductivité thermique a été modélisée avec un modèle parallèle prenant en compte le phénomène d'évaporation-condensation. L'étude des transferts de masse a pris en compte les transferts générés par un gradient de concentration (diffusivité) et ceux générés par un gradient de pression (perméabilité). Ces deux propriétés ont été reliées aux paramètres de structure (tortuosité, porosité et surface spécifique dynamique) de la matrice poreuse. Les résultats obtenus mettent en évidence la complexité des phénomènes physiques impliqués dans le transfert couplé de masse et de chaleur. La modélisation des transferts couplés masse-chaleur a été réalisée en géométrie cylindrique après avoir caractérisé l'activité de l'eau et mesuré le coefficient de convection. Le modèle prend en compte les phénomènes de transfert de masse liés au gradient de concentration mais aussi au gradient de pression. Les profils de température et de la teneur en eau ont été validés par comparaison avec l'expérience.

  • Titre traduit

    Coupled heat and mass transfer in a cellular matrix : application to thawing–baking of partially baked bread


  • Résumé

    This PhD dissertation concerns a study on coupled mass and heat transfer in porous media. Partially baked bread has been considered as a case study with the final objective a better understanding of the mass transfer and heat transfer phenomena taking place during the combined thawing – baking unit operation of such products. The thermophysical properties of partially baked bread have been measured an model has been used. An experimental set up has been designed to measure the thermal conductivity during the combined thawing baking operation. The thermal conductivity has been modelled with a parallel model taking into account the evaporation – condensation phenomenon. The study of the mass transfer has accommodated the mass transfer induced by a concentration gradient (mass diffusivity) and the mean related to structure parameters (tortuosity, porosity, specific surface) of the porous matrix. The results obtained stress out the complexity ot the phenomena involved in coupled heat and mass transfer. The modeling of the coupled heat and mass transfer has been done considering a cyclindrical geometry. Water activity and convective heat transfer have been determined previously. The model accommodates the mass transfer linked to the concentration gradient and also to the partial pressure gradient. Calculated temperature and water content profiles have been compared to experimental data.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (205 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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