Étude du conditionnement de produits semi-solides pâteux

Le conditionnement est une opération unitaire clé du processus industriel de fabrication des produits semi-solides de type alimentaire, cosmétique, etc. Cette étape consiste à remplir par un jet de façon homogène des emballages de formes variées par des produits à propriétés rhéologiques complexes tout en assurant des cadences optimisées.

Résultats

Dans ce cadre, nous avons construit au laboratoire un pilote de simulation instrumenté et dimensionné pour reproduire des conditions opératoires industrielles de conditionnement en particulier en transitoire rapide. Il permet d’accéder à la morphologie de la dynamique du jet et des interfaces lors de la dépose du produit.

Avec cette instrumentation, nous avons mis en évidence les paramètres opératoires clefs pour le dimensionnement de nouveaux procédés de conditionnement ou l’optimisation de procédés existants. Les premiers travaux effectués sur ce pilote ont permis de vérifier la cohérence des résultats obtenus avec le dispositif expérimental avec ceux de la littérature pour un fluide newtonien ainsi que l’étude de l’hydrodynamique des jets et du remplissage lors du conditionnement de produits à seuil de contrainte (Rasschaert et al., 2018). Cinq régimes d’écoulement ont été observés et caractérisés pendant le remplissage et au niveau de la hauteur de motte finale du dépôt après le remplissage, paramètre décisif de la qualité du conditionnement. Des diagrammes de fonctionnement adimensionnels d’observation des régimes ont été déterminés à partir des forces en jeu dans le système. Ainsi, le régime d’écoulement peut être prédit par ces diagrammes à partir des propriétés rhéologiques du produit et des paramètres géométriques et opératoires du procédé.

Références

Rasschaert, F., Talansier, E., Blésès, D., Magnin, A. and Lambert, M. Packaging of yield stress fluids: Flow patterns. AIChE J., 2018, 64: 1117-1126.