Article de référence | Réf : F2005 v1
Auteur(s) : Roman PECZALSKI, Michel LAURENT
Date de publication : 10 sept. 2001
Relu et validé le 10 déc. 2017
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Sauf mention spéciale, dans tout ce paragraphe les échanges de chaleur et de matière avec le milieu ambiant sont supposés avoir lieu sur la même face du produit.
Certains procédés induisent un changement d’état de l’eau au sein du produit à savoir :
l’évaporation pour le séchage et la cuisson ;
la solidification pour la congélation ;
la sublimation pour la lyophilisation.
L’apparition d’un terme source mobile (à l’endroit de la transformation) introduit une difficulté supplémentaire dans la formulation et la résolution des équations de transfert. Cette difficulté est souvent contournée par un découpage approximatif du domaine en deux zones aux propriétés distinctes, séparées par un front mobile de changement d’état et par l’écriture des équations pour chacune des zones prises séparément. Le problème peut être davantage simplifié si l’on considère que le front de changement d’état constitue une barrière au transfert de chaleur et au transfert de matière. Dans ce cas, dans la zone superficielle, déjà transformée, les transferts ont lieu en régime quasi permanent et dans la zone à l’intérieur du produit, les potentiels de transfert sont quasi uniformes.
La progression de la zone transformée vers le cœur du produit et donc la vitesse du procédé est contrôlée par le transfert de chaleur ou de vapeur d’eau entre le front de changement d’état (indice fr) et le fluide ambiant. Selon les conditions opératoires et le matériau traité différents cas sont possibles.
Congélation : la vitesse du procédé est contrôlée soit par la diffusion de chaleur entre le front de changement d’état et la surface du produit (transfert interne), soit par la diffusion de chaleur dans les film fluide à la surface du produit (transfert externe).
Séchage, cuisson, lyophilisation : l’eau passe de l’état solide ou liquide à l’état de vapeur au sein du produit et migre ensuite à travers la zone sèche vers la surface. Il y a simultanément un transfert de chaleur du fluide ambiant vers le front et un transfert de vapeur d’eau dans le sens inverse. La vitesse de ces opérations est généralement contrôlée par le transfert interne....
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AGROALIMENTAIRE
(1) - BIRD (R.B.), STEWART (W.E.), LIGHTFOOT (E.N.) - Transport phenomena (Phénomènes de transport). - 780 p., John Wiley & Sons, New York,1960.
(2) - BIMBENET (J.J.), LONCIN (M.) - Bases du génie des procédés alimentaires. - 304 p., Masson, Paris, 1995.
(3) - CARSLAW (H.S.), JAEGER (J.C.) - Conduction of heat in solids (Conduction de la chaleur dans les solides). - 510 p., Oxford University Press, London, 1959.
(4) - CRANK (J.) - The mathematics of diffusion (Les mathématiques de la diffusion). - 411 p., Clarendon Press, Oxford, 1975.
(5) - FRYER (P.J.), PYLE (D.L.), RIELLY (C.D.) - Chemical engineering for the food industry (Génie chimique pour l’industrie alimentaire). - 462 p., Chapman & Hall, London, 1997.
(6) - GEANKOPLIS (C.J.) - Transport processes and unit...
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