Etude de l’écoulement diphasique à l’échelle millimétrique et micrométrique : application aux mousses.

Thèse de doctorat en Sciences pour l’Ingénieur, Génie des procédés

Sous la direction de Agnès Montillet. Co-encadrants: Alain Riaublanc & Catherine Loisel.

Soutenue en 2014 à Nantes, dans le cadre de l’École doctorale Sciences pour l’ingénieur, Géosciences, Architecture (SPIGA), par Martin Laporte.

 

 

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Martin LAPORTE (né en 1989 à Caen) a effectué des études de Génie des Procédés, d’abord avec un DUT Génie chimique/Génie des Procédés à Caen en 2008 puis Licence 3 et Master à Saint-Nazaire de 2008 à 2011 dans l’option Recherche/Agroalimentaire. Après un Master 2 Recherche en Génie des Procédés Environnement Agroalimentaire à l’Université de Nantes, Saint-Nazaire, il commence en 2011 un doctorat en Génie des Procédés Alimentaires à ONIRIS, Nantes. Sa thèse de doctorat concerne l’étude de l’écoulement diphasique à l’échelle milli/micrométrique et ses applications aux mousses/émulsions.

 

 

Résumé

Une étude antérieure a montré la possibilité de produire en continu des mousses alimentaires avec un mélangeur statique SMX10 (SulzerTM) pour des fractions de vide supérieures à 0,85. L’objectif de cette thèse est de diminuer cette fraction de vide vers des valeurs cibles de l’industrie agroalimentaire (0,55 – 0,8) sans effet négatif sur la stabilité des mousses. Pour ce faire, il est nécessaire de diminuer la taille des bulles, en augmentant les taux de cisaillement dans les procédés et/ou la viscosité de la phase liquide. Dans cette optique, nous avons utilisé des mélangeurs statiques SMX10 et SMX+6 (10 et 6 cm de diamètre) ainsi que des micromélangeurs (canaux carrés de 500 et 600 µm) pour produire en continu des mousses à base d’isolats de protéines sériques et de gomme de xanthane pour moduler la viscosité. Dans un premier temps, nous avons ciblé les zones de régimes appropriées pour le contrôle de la quantité de gaz dans la mousse pour une grande plage de fraction de vide [0,5 – 0,98]. Ensuite, dans le régime d’écoulement adéquat, nous avons montré que ces procédés permettent de maîtriser les propriétés structurales des mousses, notamment la réduction de la taille de bulles. Enfin, l’effet de cette réduction a pu directement être relié aux propriétés d’usage des mousses que sont la texture et la stabilité. Les micromélangeurs s’avèrent capables de produire en continu des mousses stables, offrant des propriétés adéquates pour une application alimentaire. L’intérêt de ces dispositifs, est d’apporter une complémentarité en terme de gamme de fraction de gaz. Les débits traités par ces systèmes sont par ailleurs compatibles avec une utilisation industrielle.

 

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