Note ABES Contribution à l’étude de la formation et de l’élimination de dépôts protéiques d’origine laitière dans les zones de chauffage et de chambrage : développement et étude d’un capteur d’encrassement et d’un mélangeur statique tourbillonnaire Dairy protein fouling and cleaning in heating and holding zones : effect of swirl-type flow and development of a fouling sensor Écoulement tournant Chambrage Mélangeur statique 660.63 Échangeurs de chaleur -- Encrassement Nettoyage Industrie laitière -- Technique Protéines du lait Effets de la chaleur Capteurs (technologie) Tourbillons (mécanique des fluides) Dans l'industrie agroalimentaire, la formation de dépôts d’origine protéique en paroi interne des équipements sous l’effet de la chaleur est un inconvénient majeur. Accéder au taux d’encrassement de l’installation par des capteurs non intrusifs reste un défi. Dans le but d’améliorer la détection des encrassements dans des systèmes fermés, un capteur permettant de suivre in situ et en continu l’évolution de la résistance thermique d’un dépôt a été développé et validé par comparaison avec le facteur d’encrassement d’un échangeur de chaleur en amont de la zone de mesure. Un deuxième objectif était de quantifier l’effet d’un module générant un écoulement de type swirl lors de la formation d’un dépôt ainsi que lors de son élimination par un nettoyage en place à l’échelle du pilote industriel. Les expérimentations réalisées ont permis de mettre en évidence qu’en présence du module de swirl une augmentation de la masse de dépôt se produisait à la paroi interne des sections tubulaires après traitement thermique d’une solution de protéines laitières. L’hypothèse d’une augmentation des transferts de matière en proche paroi a été émise et démontrée pour expliquer ce résultat en dépit de l’augmentation des contraintes pariétales. Afin d’étudier l’effet de l’écoulement de type swirl sur le nettoyage, un dispositif permettant de générer un dépôt à l’intérieur d’un tube en verre a d’abord été développé puis une méthode de détermination du temps de nettoyage par analyse d’images. Pour les conditions thermomécaniques de nettoyage testées, cette étude a mis en évidence qu’une plus grande efficacité au nettoyage pouvait être atteinte en présence du module de swirl confirmant que l’augmentation des transferts de matière est le mécanisme prépondérant lors de la formation des dépôts et de leur élimination. In food industry, protein fouling growth under heat flux at the internal wall of equipment is a major drawback. Fouling measurements by non-intrusive sensor is a challenge. Aiming to improve fouling detection in closed systems, a continuous monitoring system was developed and validated by comparison with the fouling factor of the upstream heat exchanger. A second challenge was to evaluate the effect of an insert generating a swirl flow on the fouling phenomenon and also during the cleaning in place step at a pilot scale. The experimental results shown that the swirl flow leads to a mass deposit increase inside ducts placed after a heat plate exchanger treating milk protein. Mass transfer increase close to the wall can explain the result in spite of the wall shear rate increase. In the aim of study the effect of swirl flow on cleaning, first a device was developed in order to generate fouling inside glass ducts and next a method for determining cleaning time using images analysis technique was also developed. In the thermal and hydraulic conditions tested, the experiments shown a better cleaning efficiency in presence of swirl flow. It confirms that mass transfer increase is the fouling and cleaning leading mechanism. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 8141431 text/html https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSMRE/2018/50376-2018-Bouvier.pdf https://theses.fr/2018LILUR043/abes Bouvier Laurent Bouvier 1971-08-10 FR 195713265 https://theses.fr/2018LILUR043 2018LILUR043 https://doi.org/10.70675/08104e46zf568z4623z844fz5d92695bca15 2018-11-28 Molécules et Matière Condensée Université de Lille (2018-2021) 223446556 Doctorat Docteur es non oui Delaplace Guillaume MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 153573279 Lalot Sylvain MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 180031333 École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 148937330 Unité Matériaux et Transformations (Lille ; 2010-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 161609465 Processus aux Interfaces et Hygiène des Matériaux (PIHM) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 168052059 ddc:660 Delaplace Guillaume Lalot Sylvain École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) Unité matériaux et transformations (UMET) Processus aux interfaces et hygiène des matériaux (PIHM) PDF 8141431