Développement d’un outil ultrasonore de caractérisation des propriétés d’adhésion de milieux modèles avec application aux dépôts laitiers

par Nicolas Collier

Thèse de doctorat en Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications


  • Résumé

    Dans les industries laitières, les procédés de transformation du lait conduisent à la formation de dépôts indésirables sur les parois des équipements. En raison du manque de solutions pour minimiser ces dépôts et assurer la sécurité et qualité des transformations, des procédures de nettoyage aux impacts économiques et environnementaux conséquents sont réalisées. Redéfinir les conditions optimales de transformation en amont afin de rendre éco-efficientes les procédures de nettoyage en aval représente aujourd’hui un enjeu important. Dans ce contexte, disposer d’outils capables de discriminer l’adhésion des dépôts en fonction des conditions d’expérience est une nécessité. Or il existe peu de dispositifs adéquats. Ce travail de thèse présente une nouvelle approche de quantification de l'adhésion de dépôts laitiers par ondes ultrasonores (US). Elle est basée sur l’étude du coefficient de réflexion des ondes transversales en incidence normale à l'interface substrat/dépôt. Le développement de la technique US avec des milieux modèles a permis de vérifier son aptitude quant à la caractérisation de l’adhésion aux interfaces solide/fluide et solide/solide. Les résultats montrent que le coefficient de réflexion est corrélé avec le pouvoir collant du fluide étudié et qu’il est possible de distinguer différentes qualités d’interfaces solide/solide. Les essais de caractérisation par la technique US de différents dépôts laitiers formés sur des aciers inoxydables confirment l’aptitude du dispositif à nous renseigner sur l’adhésion. Cette thèse ouvre de nombreuses perspectives sur la caractérisation de surfaces antiadhésives ou encore l’adhésion de biofilms.

  • Titre traduit

    Adhesion measurement of phantom media on solid surfaces using a shear waves ultrasonic approach : Application to adhesion measurement of whey protein fouling


  • Résumé

    In the dairy industry, the milk processing leads to the formation of undesirable deposits. Due to the lack of solutions to minimize these deposits and to ensure the safety and quality of transformation, cleaning processes with both economic and environmental impacts are commonly performed. Setting optimal processing conditions to make eco-efficient cleaning procedures is an important issue today. The knowledge of deposits adhesion is a prerequisite for tuning innovative operating conditions of processing and for improving cleaning strategies. Unfortunately, these data are lacking because few methods of characterization of the adhesion quality exist. This thesis presents a new approach for quantifying the adhesion of whey protein fouling by ultrasonic waves. This work is based on the reflection of shear waves at normal incidence at the interface between the substrate and the deposit.In order to illustrate the potential of the US method for adhesion quantification, measurements were conducted with various models fluids deposited on different substrates. The results show that the reflection coefficient is correlated with stickiness of fluids and allows distinguishing between different solid/solid inter-faces. The US method was then applied to the characterization of the deposit adhesion on stainless steel substrates. The results show that the reflection coefficient can be also an effective indicator for evaluating the fouling deposit adhesion onto stainless steel. It could be a decisive test for rapidly assessing the interest of surfaces coatings, with regard to anti-fouling properties or to better understand interaction magnitude of biofilm on wall equipment.


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