Analyse et conception d'un réacteur à pulvérisation contrôlée agissant sous vide (VCS)

Analysis and designing of an under vacuum controlled cpraying VCS reactor

• Auteur / Autrice : Manuel Delgado-Rosas
• Direction : Václav Sobolík
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pulvérisation

Aliments -- Séchage

Aliments -- Conservation

Détente instantanée contrôlée

Résumé

La difficulté des opérations de préservation par séchage/texturation des produits alimentaires liquides est due à la dégradation des éléments thermo-sensibles. Pourtant, du fait de son coût, la lyophilisation est peu utilisée alors que l’atomisation a, malgré ses problèmes de qualité, un large secteur d’application. Pour les produits biologiques en morceaux, le séchage/texturation par DIC (Détente Instantanée Contrôlée) a induit l'amélioration de la qualité et la réduction du coût ; l'extension de son application aux produits liquides serait donc très intéressante. Le présent travail vise cette extension à travers la définition d'une méthode de pulvérisation/séchage sous vide. Dans le présent mémoire, nous exposons la base de conception, construction, réalisation puis utilisation et instrumentation de l’équipement en vue d’acquérir et traiter les données. Les essais réalisés avec de l’eau, ont permis la mise en fonctionnement de l’équipement et prouvé la diversité des phénomènes d’extraction de l’eau : par évaporation et par entraînement. Grâce à l’analyse de la concentration de jus et concentrés (tomate, poisson), on a quantifié l’eau évaporée (convection et autovaporisation) et identifié la présence d'un phénomène de sur-autovaporisation ; il restera à en analyser les paramètres et en modéliser les processus. La maltodextrine traité par DIC classique du produit en poudre et par VCS du produit pompable a permis la comparaison des deux opérations, vérifié les limites de fonctionnement de l’équipement, et prouvé la haute qualité du produit fini. La pulvérisation/autovaporisation est donc une opération de grande potentialité tout particulièrement dans le cas de produits à grande évolution rhéologique en fonction de la température et du taux de concentration ; l’obtention de la transition vitreuse au cours de l’opération est la condition d’aboutir à un produit texturé par VCS de haute qualité contrôlée et de consommation énergétique relativement faible.

Difficulty issue from preservation by drying/texturing process in the case of liquid foodstuffs is normally due to a thermal degradation of some elements. However, because of its cost, freeze-drying is not used in the food industry sector whereas atomisation has, in spite of quality problems, broad application sectors. For on pieces biological products, drying/texturing by DIC (Controlled Instantaneous Pressure - Drop) induces an improvement of quality and a reduction of cost; extension of DIC'application to liquid products would be thus very interesting. The present work aims this extension through the definition of a new vacuum spraying/drying process. In the present report, we expose the base of design, construction, realisation then use and instrumentation of the equipment in order to gather and treat the data. Tests carried out with water, allowed the starting of the equipment and proven the diversity of the phenomena of water extraction: evaporation and mechanical ways. Analysing the concentration of juice (tomato, fish), one can quantify the evaporated water rate (convection and autovaporisation) and identify the presence of a phenomenon of over-autovaporisation; it will remain to analyse the process parameters and to model it. The two treatments of maltodextrine by traditional DIC (powder product) and by VCS (liquid product) allowed the comparison of the two operations, checked the VCS limits, and proven the high quality of the end product. The spraying/autovaporisation operation has thus a great potentiality particularly in the case of products with a high rheological evolution versus of temperature and concentration rate; reaching the vitreous transition during the VCS treatment is the main condition leading to a textured and high controlled quality product and a relatively low power consumption operation.