Nettoyabilité d'équipements fermés agro-industriels : modélisation des cinétiques de nettoyage de surfaces contaminés par des spores de Bacillus et caractérisation de l'influence de l'hydrodynamique

• Auteur / Autrice : Caroline Lelièvre
• Direction : Thierry Bénézech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (mécanique)

Contamination

Nettoyage

Hydrodynamique

Bacillus cereus

Spores bactériennes

Résumé

La contamination bactérienne des équipements peut présenter un risque sanitaire majeur pour l'agro-industrie de par la résistance de certains microorganismes aux procédures d'hygiène. Une procédure efficace de Nettoyage En Place (NEP) suivie d'une procédure de désinfection légère, reste cependant la meilleure solution pour éviter une contamination potentielle. Le nettoyage est un phénomène complexe fonction de nombreux paramètres, dont l'hydrodynamique qui est un élément prépondérant dans le nettoyage de systèmes fermés. En effet, c'est l'écoulement qui engendre les forces de cisaillement qui seront appliquées sur les surfaces pour décrocher les souillures. Cette thèse avait pour objectifs premièrement, la modélisation des cinétiques de nettoyage de spores de Bacilles cereus adhérées dans des conduites en acier inoxydable dans des conditions proches de l'industrie et deuxièmement, la caractérisation de l'action de l'hydrodynamique sur la nettoyabilité de géométries générant des écoulements pouvant être perturbés. La modélisation des cinétiques est basée sur l'hypothèse d'une compétition entre arrachement et dépôt. Ce travail a permis de valider un modèle simple pour les cinétiques de nettoyage, mais aussi pour les cinétiques de contamination. Les constantes de vitesse d'adhésion et d'arrachement dépendent du cisaillement pariétal moyen en suivant des lois qui sont a priori différentes. Pour prédire les cinétiques de nettoyage, il faudra à l'avenir établir les lois de variation des constantes de vitesse traduisant la vitesse d'adhésion et d'arrachement en fonction du cisaillement pariétal en incluant des variations de conditions d'adhésion et de nettoyage (température, détergent). L'étude de l'action de l'hydrodynamique a révélé que dans les géométries ne générant pas un écoulement très perturbé, le cisaillement pariétal caractérise le mieux la nettoyabilité dès lors que la valeur de cisaillement pariétal et que le temps de nettoyage sont suffisamment importants. En revanche, pour les géométries générant un écoulement très perturbé, la forte intensité des fluctuations du cisaillement en paroi permet une bonne nettoyabilité malgré des valeurs moyennes très faibles. Un changement géométrique simple sur un corps de pompe confirme l'influence de la géométrie sur la nettoyabilité dans un équipement complexe. La conception hygiénique devra à l'avenir être basée sur la génération de conditions de cisaillement pariétal ayant des valeurs moyennes ou des fluctuations élevées. Des outils d'aide à la conception hygiénique, comme la simulation numérique, pourront être utilisés en prédisant les géométries générant ces différents types d'écoulements.