Concepts de Concepts de génie alimentaire génie alimentaire Procédés associés e

Concepts de Concepts de génie alimentaire génie alimentaire Procédés associés et applications Procédés associés et applications à la conservation des aliments à la conservation des aliments 1FZWJSY'F_NSJYˆ+WFSqTNX(FXYFNLSJ 1FZWJSY'F_NSJYˆ+WFSqTNX(FXYFNLSJ XIV Concepts de génie alimentaire Concepts de génie alimentaire Procédés associés et applications à la conservation des aliments Laurent Bazinet François Castaigne 11 rue Lavoisier 75008 Paris Chez le même éditeur Génie des procédés appliqués à l’industrie laitière R. Jeantet, G. Brulé, G. Delaplace, 2e édition, 2011 Polyphénols et procédés : transformation des polyphénols au travers des procédés appliqués à l’agro-alimentaire S. Collin, J. Crouzet, coll. AUF, 2011 Sciences des aliments. Biochimie, microbiologie, procédés, produits. Volume 1 : stabilisation biologique et physico-chimique R. Jeantet, T. Croguennec, P. Schuck, G. Brulé, 2006 Sciences des aliments. Biochimie, microbiologie, procédés, produits. Volume 2 : technologie des produits alimentaires R. Jeantet, T. Croguennec, P. Schuck, G. Brulé, 2006 Génie industriel alimentaire. Tome 2 : techniques séparatives P. Mafart, E. Béliard, 2e édition, 2004 Génie industriel alimentaire. Tome 1 : procédés physiques de conservation P. Mafart, 2e édition, 1997 © Lavoisier, 2011 ISBN : 978-2-7430-1393-6 Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans autorisation de l’éditeur ou du Centre français d’exploitation du droit de copie (20 rue des Grands Augustins – 75006 Paris), est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, d’autre part les analyses et courtes citations justifiées dans le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (Loi du 1er juillet 1992 – art. L. 122-4 et L. 122-5 et Code pénal art. 425). Table des matières Introduction...............................................................................................................................................1 Première partie Principes de conservation et notions préliminaires Chapitre 1 L’activité de l’eau en conservation des aliments 1. L’activité de l’eau.................................................................................................................................7 1.1 Définition ....................................................................................................................................7 1.2 Relation aw et humidité relative...................................................................................................8 1.3 Loi de Raoult...............................................................................................................................9 1.4 Mesure de l’activité de l’eau .....................................................................................................10 2. Les isothermes de sorption .................................................................................................................11 2.1 Définition et relation avec la valeur d’aw...................................................................................11 2.2 Courbes de désorption et d’adsorption ......................................................................................11 2.3 Hystérèsis ..................................................................................................................................13 2.4 Détermination théorique de la couche d’eau monomoléculaire.................................................14 2.5 Relation entre isotherme de sorption et entreposage d’un aliment ............................................16 3. Relation entre l’activité de l’eau et la détérioration des aliments........................................................18 3.1 Catégories d’aliments et activité de l’eau..................................................................................18 3.2 Réactions de détérioration des aliments liées à l’aw...................................................................20 3.2.1 Oxydation des lipides....................................................................................................20 3.2.2 Brunissement non enzymatique ....................................................................................21 3.2.3 Réactions enzymatiques................................................................................................21 3.2.4 Croissance des microorganismes ..................................................................................22 3.3 Comment baisser l’activité de l’eau ..........................................................................................23 3.4 Les produits à humidité intermédiaire .......................................................................................24 3.4.1 Procédé dit d’infusion humide ......................................................................................24 3.4.2 Procédé dit de mélange .................................................................................................26 Conclusion ................................................................................................................................................29 Bibliographie ............................................................................................................................................30 Chapitre 2 Cinétique de réaction et paramètres de prédiction de la durée de vie des aliments 1. Vitesse et ordre de la réaction.............................................................................................................32 1.1 Vitesse de réaction.....................................................................................................................32 1.2 Ordre de la réaction ...................................................................................................................33 1.2.1 Réaction d’ordre zéro....................................................................................................33 1.2.2 Réaction d’ordre un.......................................................................................................36 1.2.3 Réaction d’ordre deux...................................................................................................38 1.2.4 Réaction d’ordre trois....................................................................................................39 IV Concepts de génie alimentaire 2. Impact de la température sur la constante de réaction.........................................................................43 2.1 Énergie d’activation ..................................................................................................................43 2.1.1 Définition......................................................................................................................43 2.1.2 Niveau énergétique de la réaction.................................................................................43 2.1.3 Énergie d’activation et chauffage thermique.................................................................44 2.2 La loi d’Arrhénius .....................................................................................................................45 3. Effet des conditions environnementales..............................................................................................47 3.1 Valeur Q10 .................................................................................................................................47 3.2 Généralisation de la valeur du Q10 en fonction de la température..............................................50 4. La destruction ou l’inactivation en fonction du temps........................................................................51 4.1 Cinétique de la réaction ............................................................................................................51 4.2 Le temps de réduction décimale (D) .........................................................................................52 5. La destruction ou l’inactivation en fonction de la température...........................................................53 5.1 Cinétique de réaction................................................................................................................53 5.2 La valeur Z ................................................................................................................................55 Conclusion ................................................................................................................................................58 Bibliographie ............................................................................................................................................58 Chapitre 3 Fluides et écoulements 1. Types d’écoulement des fluides..........................................................................................................59 1.1 Définition ..................................................................................................................................59 1.2 Écoulement newtonien ..............................................................................................................60 1.3 Écoulement non newtonien .......................................................................................................60 1.4 Écoulements plastique et quasiplastique....................................................................................61 2. Viscosimétrie......................................................................................................................................64 3. Écoulement des fluides newtoniens et non newtoniens ......................................................................68 3.1 Écoulement des fluides newtoniens...........................................................................................68 3.2 Écoulement des fluides non newtoniens....................................................................................71 Bibliographie ............................................................................................................................................72 Chapitre 4 Propriétés thermophysiques des aliments 1. La chaleur...........................................................................................................................................73 1.1 La chaleur massique Cp .............................................................................................................73 1.1.1 Au-dessus du point de congélation de l’aliment............................................................74 1.1.2 En dessous du point de congélation de l’aliment ..........................................................78 1.2 La chaleur latente CL.................................................................................................................80 2. Masse volumique () ..........................................................................................................................81 2.1 Si on ne connaît que la teneur en eau ........................................................................................81 2.2 Si on connaît la composition de l’aliment .................................................................................81 2.2.1 Au-dessus du point de congélation de l’aliment............................................................81 2.2.2 En dessous du point de congélation de l’aliment ..........................................................82 3. Conductivité thermique (K)................................................................................................................83 3.1 Au-dessus du point de congélation de l’aliment........................................................................84 3.1.1 Si on ne connaît que le pourcentage d’eau....................................................................84 3.1.2 Si on connaît le pourcentage d’eau et la température....................................................85 3.1.3 Si on connaît la composition de l’aliment et la température (T) ...................................85 3.2 En dessous du point de congélation de l’aliment.......................................................................85 3.2.1 Si on connaît le pourcentage d’eau W...........................................................................85 Table des matières V 3.2.2 Si on connaît la température de congélation commençante ou de changement d’état (Te) et la température du produit congelé (T) ........................86 4. Diffusivité thermique ()....................................................................................................................87 4.1 Au-dessus du point de congélation de l’aliment........................................................................88 4.1.1 Si on connaît le pourcentage d’eau ...............................................................................88 4.1.2 Si on connaît le pourcentage d’eau (W), le pourcentage de gras (F) et la température (T) .....................................................................................................88 4.2. En dessous du point de congélation de l’aliment.......................................................................88 Bibliographie ............................................................................................................................................89 Chapitre 5 Bilans de matière et d’énergie 1. Les bilans de matière ..........................................................................................................................91 1.1 Principe du bilan de matière......................................................................................................91 1.1.1 Définitions générales et base de calcul..........................................................................91 1.1.2 Bilan de matière global .................................................................................................93 1.1.3 Bilan de matière sur les composants .............................................................................94 1.2 Bilan de matière relatif à la dilution, la concentration et la déshydratation...............................96 1.2.1 Dilution.........................................................................................................................96 1.2.2 Concentration................................................................................................................97 1.2.3 Séchage.........................................................................................................................97 1.3 Bilan de matière dans les mélanges de produits ........................................................................98 2. Énergie et bilan d’énergie.................................................................................................................101 2.1 Définitions...............................................................................................................................101 2.1.1 La chaleur ...................................................................................................................101 2.1.2 Énergie consommée pour produire de la chaleur ........................................................101 2.2 Vapeur saturante et utilisation des tables de vapeur saturante................................................103 2.3 Bilans d’énergie.......................................................................................................................108 Bibliographie ..........................................................................................................................................109 Chapitre 6 Transfert de chaleur 1. Les transferts de chaleur ...................................................................................................................111 2. Les modes de transfert de chaleur.....................................................................................................112 2.1 Transfert de chaleur par conduction ........................................................................................112 2.1.1 Définition....................................................................................................................112 2.1.2 Taux de transfert de chaleur par conduction ...............................................................113 2.2 Transfert de chaleur par convection ........................................................................................115 2.2.1 Définition....................................................................................................................115 2.2.2 Taux de transfert de chaleur par convection................................................................115 2.3 Transfert de chaleur par radiation............................................................................................116 2.3.1 Définition....................................................................................................................116 2.3.2 Taux de transfert de chaleur par radiation...................................................................117 3. Transferts de chaleur stationnaires....................................................................................................117 3.1 Transfert par conduction dans un corps solide : cas général....................................................117 3.2 Transfert de chaleur par conduction à travers des couches successives...................................119 3.3 Transfert par conduction à travers la paroi d’un tuyau ............................................................121 3.4 Transfert par conduction à travers la paroi d’un tuyau multicouche........................................124 3.5 Cas de transferts de chaleur combinés (conduction-convection) à travers une paroi entourée de deux fluides............................................................................125 VI Concepts de génie alimentaire 3.6 Cas de transferts de chaleur combinés (convection-conduction) à travers la paroi d’un tuyau ....................................................................................................128 3.7 Détermination des coefficients de transfert de chaleur par convection h.................................132 3.7.1 Invariants de similitude...............................................................................................132 3.7.2 Équations permettant de calculer le coefficient de transfert de chaleur par convection h..........................................................................................................136 3.8 Corps chauffé par une source radiante : cas général................................................................141 3.9 Taux de transfert par radiation entre deux objets.....................................................................143 3.9.1 Transfert de chaleur par radiation et facteur de forme ................................................143 3.9.2 Évaluation du facteur de forme...................................................................................144 4. Transferts de chaleur non stationnaires.............................................................................................149 4.1 Chauffage et refroidissement de produits alimentaires solides................................................150 4.1.1 Transferts de chaleur et résistances thermiques associées...........................................150 4.1.2 Approche expérimentale de la cinétique de variation de la température dans l’aliment..............................................................................................................152 4.1.3 Relation entre la cinétique de variation de la température expérimentale et théorique154 4.1.4 Transfert de chaleur non stationnaire dans des solides ayant la forme d’un parallélépipède rectangle et d’un cylindre fini............................157 4.2 Chauffage et refroidissement de produits alimentaires liquides ..............................................161 Bibliographie ..........................................................................................................................................162 Annexes .................................................................................................................................................164 Chapitre 7 Notions générales sur les mélanges air-vapeur d’eau 1. Humidité relative ..............................................................................................................................167 2. Mélange air-vapeur d’eau.................................................................................................................168 3. Température du thermomètre humide Th..........................................................................................169 4. Enthalpie de l’air humide..................................................................................................................173 5. Utilisation du diagramme enthalpique de l’air humide ou diagramme psychrométrique..................175 5.1 Diagramme enthalpique...........................................................................................................175 5.2 Détermination de la température de rosée Tr...........................................................................178 5.3 Détermination de la température du thermomètre humide Th..................................................179 5.4 Détermination de la teneur en eau de l’air lors du chauffage de l’air ......................................180 5.5 Détermination de l’enthalpie de l’air.......................................................................................181 6. Détermination des caractéristiques d’un mélange d’air ....................................................................182 7. Cas du séchage par entraînement d’air : méthode approchée............................................................184 7.1 Bilan de matière ......................................................................................................................184 7.2 Bilan d’énergie........................................................................................................................184 Bibliographie ..........................................................................................................................................187 Chapitre 8 Transfert de masse 1. Les transferts de masse .....................................................................................................................189 2. Les modes de transfert de masse.......................................................................................................190 2.1 Transfert de masse par diffusion .............................................................................................190 2.1.1 Définition....................................................................................................................190 2.1.2 Taux de transfert de masse par diffusion.....................................................................191 2.2 Transfert de masse par convection ..........................................................................................194 2.2.1 Définition....................................................................................................................194 2.2.2 Taux de transfert de masse par convection..................................................................195 Table des matières VII 2.3 Transfert de masse par migration ............................................................................................196 2.3.1 Définition....................................................................................................................196 2.3.2 Taux de transfert de masse par migration ...................................................................196 3. Transferts de masse stationnaires......................................................................................................197 3.1 Transfert de masse par diffusion dans un corps : cas général..................................................197 3.1.1 Cas des liquides ..........................................................................................................198 3.1.2 Cas des gaz..................................................................................................................199 3.2 Transfert de masse par diffusion à travers des couches successives........................................205 3.2.1 Cas des liquides ..........................................................................................................205 3.2.2 Cas des gaz..................................................................................................................207 3.3 uploads/Industriel/ concepts-de-genie-alimentaire-procedes-associes-et-applications-a-la-conservation-des-aliments-sommaire.pdf

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• Publié le Oct 09, 2022
• Catégorie Industry / Industr...
• Langue French
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