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RÉSUMÉ
En industrie alimentaire, une étape intermédiaire de concentration par évaporation est souvent nécessaire pour transformer les produits. Il existe plusieurs types d'évaporateurs qui permettent de réaliser une telle opération. Pour une utilisation optimale de ces outils, il est indispensable d'avoir, outre la connaissance des principes physiques de l'évaporation, une bonne maitrise des caractéristiques et du fonctionnement de telles machines. Cet article présente les deux principaux types d'évaporateurs en détaillant leurs caractéristiques et leur principe de fonctionnement. Les principaux modes d'agencement des évaporateurs sont également abordés, ainsi que les économies d'énergie réalisées. Enfin, des cas pratiques dans l'industrie agroalimentaire (lait, jus de fruit, alcool, etc.) sont expliqués afin d'avoir des exemples de choix effectués en fonction des produits utilisés et des contraintes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Martine DECLOUX : Professeur de génie des procédés à AgroParisTech
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Bernard RÉMOND : Responsable R&D Évaporation - GEA Process Engineering France
INTRODUCTION
La première partie de cet exposé sur l'évaporation [F 3 003] a repris les principes généraux, en particulier la détermination des données utiles à l'écriture des bilans. Cette seconde partie [F 3 004] décrit l'agencement des évaporateurs afin d'économiser l'énergie, la nécessité de prendre en compte le fonctionnement séquentiel des évaporateurs, quelques exemples d'application et, pour conclure, les questions à se poser lorsque l'implantation d'un nouvel évaporateur est envisagée.
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4. Applications dans l'industrie alimentaire
La description de quelques évaporateurs installés dans différentes filières alimentaires illustre la diversité des appareils mis en œuvre et la diversité de contraintes qu'il faut prendre en compte dans le choix du type d'évaporateur. Mais avant cette description, précisons quelques éléments concernant les matériaux utilisés.
Les matériaux de construction sont sélectionnés en fonction de l'application concernée. En particulier, on attache la plus grande attention aux problèmes de corrosion qui dépendent du produit à concentrer, des conditions de marche, des procédures de lavage et des modes de fabrication de l'équipement.
Lorsque le produit est une « denrée alimentaire », les matériaux (métaux, élastomères des joints, matières plastiques) doivent bien sûr être compatibles et en conformité avec le règlement européen 1935/2004 « matériaux et objets destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires » qui établit en outre une exigence de traçabilité. Les différentes nuances d'acier inoxydable austénitique sont très souvent employées dans l'industrie agroalimentaire du fait de leur excellente tenue à la corrosion.
4.1 Industrie des sucres et de l'alcool
4.1.1 Concentration des jus de betterave ou de canne
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En sucrerie de betterave, le saccharose est extrait des betteraves découpées en petits morceaux (cossettes) par diffusion en utilisant de l'eau à 72 oC [13]. Le jus obtenu, après précipitation d'une partie des impuretés dans l'atelier d'épuration, est à ≍ 18 %MS. Or, pour pouvoir cristalliser le saccharose, la solution doit être concentrée au-delà de la saturation, soit ≍ 83 %MS. Le jus est donc concentré jusqu'à ≍ 68,5 %MS (moyenne 2001). Pour une usine traitant 10 000 t de betteraves par jour, cela correspond à environ 340 t/h d'eau à évaporer.
L'atelier d'évaporation fonctionne en multiple effet à cocourant....
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DECLOUX (M.), RÉMOND (B.) - Évaporation. Agencement des évaporateurs et applications. - [F 3 004] Base documentaire «Agroalimentaire» (2009).
-
(2) - VASSEUR (J.) - Séchage : principe de calcul d'appareil. Séchage convectif par air chaud. - [J 2 451], [J 2 452] Base documentaire « Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique » (2009).
-
(3) - ARLABOSSE (P.) - Séchage : aspects pratiques. - [J 2 455] Base documentaire « Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique » (2008).
-
(4) - Diagrammes de l'air humide. - [Ann. J 2 451], [Ann. J 2 452], [Ann. J 2 453] (2009).
ANNEXES
ALI ADIB (T.), VASSEUR (J.) - Bibliographic analysis of predicting heat transfer coefficients in boiling for applications in designing liquid food evaporators. - Journal of Food Engineering, p. 149-161 (2008).
AUZENET (E.), CLERC-RENAUD (M.) - Pompes à chaleur. Systèmes à compression de vapeur. - [BE 9 620] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Génie énergétique » (2005).
AUZENET (E.), CLERC-RENAUD (M.) - Pompes à chaleur. Application et systèmes particuliers. - [BE 9 621] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Génie énergétique » (2006).
BENAICHE (J.) - Jus d'orange concentré : extraction et conservation. - [F 6 280] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Agroalimentaire » (2001).
BERTIN - * - Thermocompresseurs multituyères. Documentation interne.
BIMBENET (J.-J.), DUQUENOY...
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