Contrôle des propriétés rhéologiques du chocolat: optimisation de l'empilement des particules

par Janine Deou

Projet de thèse en Sciences des Matériaux

Sous la direction de Nicolas Roussel.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    Les propriétés rhéologiques des suspensions de particules rigides dans un fluide visqueux non newtonien sont des fonctions croissantes de la fraction de volume des particules rigides. Ces propriétés divergent finalement lorsque la fraction de volume des particules atteint la densité d'empilement maximale. Les densités d'empilement les plus élevées sont obtenues en mélangeant des particules de taille différente et les distributions de granulométrie (PSD) qui conduisent à la plus grande densité d'empilement donnent également les suspensions les plus fluides pour une fraction de volume de particules fixes. La communauté scientifique du ciment et du béton a développé au fil des années des modèles avancés d'empilement physique. Ceux-ci ont permis de développer et de mélanger la conception de performances mécaniques ultra élevées grâce à une optimisation du PSD et à la diminution consécutive de la porosité du produit final. Ils peuvent également permettre une augmentation de la teneur en sable et en gravier dans le béton et une diminution concomitante du volume de la matrice, qui est le composant le plus faible et le plus coûteux du mélange. Les produits au chocolat peuvent être considérés comme des suspensions de particules rigides (poudre de lait, cristaux de sucre et poudre de cacao) dans un liquide non-newtonien (gras). De même que le béton, il existe un avantage économique et sanitaire évident dans la réduction du volume de la matrice grasse. Le but du présent travail est donc d'évaluer le transfert des outils d'optimisation de PSD ci-dessus aux produits au chocolat.

  • Titre traduit

    Controlling the rheological behaviour of chocolate suspensions: optimization of the particle size distribution


  • Résumé

    Rheological properties of suspensions of rigid particles in a non-Newtonian viscous fluid are increasing functions of the rigid particles volume fraction. These properties ultimately diverge when particles volume fraction reaches the maximum packing density. The highest packing densities are obtained by mixing particles of different size and the particle size distributions (PSD) that lead to the highest packing density also gives the most flowable suspensions for a fixed particles volume fraction. The cement and concrete scientific community has developed through the years some advanced physical packing models. These have allowed for the development and mix design of ultra high mechanical performances concrete through an optimization of PSD and the consecutive decrease in the porosity of the final product. They can also allow for an increase in sand and gravel content in concrete and a concomitant decrease of the matrix volume, which is the weakest and most expensive component of the mixture. Chocolate products can be considered as suspensions of rigid particles (milk powder, sugar crystals and cacao powder) in a non-Newtonian fluid (fat). Similarly to concrete, there exists an obvious economic and sanitary issue in reducing the volume of the fat matrix. The goal of the present work is therefore to evaluate the transfer of the above PSD optimization tools to chocolate products.