Contribution au contrôle par la modélisation d'un procédé de cristallisation en continu

par José Enrique Gonzalez-Ramirez

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Gilles Trystram.

Le président du jury était Cristian Trelea.

Le jury était composé de Gilles Trystram, Graciela Alvarez, Denis Leducq.

Les rapporteurs étaient Laurent Royon, Thierry Bénézech.


  • Résumé

    L'étape de pré-cristallisation au sein d'un échangeur à surface raclée est une étape clé du procédé de production de crème glacée et a une forte influence sur la qualité finale du produit. Ce travail de thèse, effectué dans le cadre du projet européen CAFE, est dédié à la caractérisation et la modélisation de ce procédé de cristallisation afin de contribuer au développement d'un contrôleur. Une caractérisation expérimentale du procédé a été effectuée et a permis de déterminer l'influence des différentes variables de contrôle sur des critères tels que la fraction de glace, le diamètre moyen des particules et la performance énergétique du procédé. Un modèle dynamique adapté au contrôle, basé sur la résolution du bilan de population par la méthode des moments, a été développé et a été validé expérimentalement. Enfin, une analyse du coût énergétique et des pistes d'améliorations de la performance sont également proposées.

  • Titre traduit

    Control contribution by modeling of a continuous crystallization process


  • Résumé

    Freezing is an important step in the manufacturing process of ice-cream and sorbet, since the operating conditions have a strong influence on the micro-structure, and consequently on the sensorial attributes of the final product. This work presents an experimental characterization of a continuous sorbet crystallization process in a scraped surface heat exchanger. The influence of the operating conditions on the final product characteristics (ice fraction, ice crystal size) and energy consumption have been characterized. A modeling approach of the crystallization process based on the moments method coupled with a dynamic model of the refrigerating system is proposed. The global model has been validated with experimental data, and a strategy of energy optimization taking into account the final quality of the product is finally presented.


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