Mélange des produits pâteux - Caractéristiques d’un système agité

Le secteur agroalimentaire est aujourd’hui de plus en plus confronté à la mise en circulation ou à l’élaboration de produits rhéologiquement complexes (plats cuisinés, assaisonnements, yaourts…). Les goûts et les critères de choix des consommateurs sont directement responsables de cet état de fait. Pour donner un ordre de grandeur, il faut savoir qu’aujourd’hui plus de 80 % des fluides traités dans l’industrie alimentaire ont un comportement rhéologique non newtonien.

Ces nouveaux produits sont très souvent obtenus en mettant en contact les différentes substances nécessaires à leur élaboration (ingrédients, épaississants, colorants) dans des cuves mécaniquement agitées.

L’agitation mécanique du système a principalement pour but d’apporter de l’énergie mécanique au milieu et donc de favoriser le contact intime entre les différentes substances ou phases, pour réaliser dans les meilleures conditions les transferts de matière ou de chaleur.

Ces dernières années, l’agitation est passée progressivement de l’état « d’art » à l’état « de science », dû notamment aux avancées des techniques expérimentales (vélocimétrie laser, particle image velocimetry PIV, tomographie, techniques ultrasonores) et des techniques numériques (computational fluid dynamic CFD).

Lorsque l’on aborde un problème d’agitation-mélange, la première question qu’on est amené à se poser est de savoir quel type de mobile d’agitation peut être utilisé pour répondre aux objectifs de l’opération de mélange préalablement définis, en particulier lorsqu’il s’agit de traiter des milieux rhéologiquement complexes et/ou fortement visqueux.

Nous proposons, dans ce dossier, de présenter les différents équipements de mélange traitant des fluides visqueux. Puis les principales grandeurs caractéristiques concernant plus spécifiquement les systèmes mécaniquement agités seront reportées, notamment la puissance consommée, les temps de mélange et de circulation, ainsi que le transfert de chaleur au sein de ces systèmes d’agitation.

Dans une deuxième partie seront abordées les performances des appareils d’agitation.

Pour plus d’informations concernant la rhéologie, la texture et la texturation des produits alimentaires, le lecteur pourra se reporter au dossier [F 3 300].