Étude expérimentale et modélisation de la taille moyenne des cristaux de glace obtenus par congélation unidirectionnelle d'une crème glacée modèle

par Estelle Faydi

Thèse de doctorat en Sciences. Génie des procédés

Sous la direction de Julien Andrieu.

Soutenue en 1999

à Lyon 1 .

Le président du jury était Julien Andrieu.

mots clés

• Desserts glacés
• Aliments surgelés
• Cristallisation -- Modèles mathématiques
• Texture (cristallographie)
• Transfert de chaleur

Résumé

Cette étude a pour but d'étudier l'influence des conditions opératoires de congélation sur les distributions de taille des cristaux de glace dans les crèmes glacées. La crème glacée modèle (non foisonnée) a été caractérisée par la mesure et la modélisation de ses propriétés thermophysiques (chaleur de changement d'état et température de changement d'état, fraction de glace, chaleur massique, conductivité thermique, température de transition vitreuse et viscosité). Un appareillage de congélation unidirectionnelle permettant notamment le suivi des températures à différentes hauteurs au sein de l'échantillon a été mis au point. La connaissance des propriétés thermophysiques a permis la modélisation des profils de température à l'aide du modèle de Neumann. Cette analyse du transfert thermique nous a permis de déterminer la position et la vitesse du front de congélation ainsi que les gradients de température de part et d'autre de ce front. Par la suite, l'observation des cristaux de glace a été réalisée selon 2 méthodes. D'une part, de façon indirecte après lyophilisation et, d'autre part, de façon directe par microscopie à l'éclairage épiscopique coaxial en chambre froide. Cette méthode nouvelle dans le domaine alimentaire a été mise au point au laboratoire. Par la suite, nous avons étudié l'influence des paramètres opératoires (la température de congélation Tι, la position h, la composition et les stabilisants, ainsi que le type de froid (mécanique ou cryogénique)) sur les courbes de distribution en nombre. Enfin, un modèle emprunté à la physique de la solidification des alliages nous a permis de décrire l'évolution des tailles en fonction de 2 paramètres opératoires : la distance à la paroi froid h et le paramètre δ du modèle de Neumann. La taille moyenne des cristaux de glace qui se présentent sous forme de dendrites est inversement proportionnelle au paramètre δ et proportionnelle à la racine carré de la distance

Pas de résumé disponible.