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1 Définitions v Génie alimentaire La Génie alimentaire peut être défini comme é

1 Définitions v Génie alimentaire La Génie alimentaire peut être défini comme étant la science des procédés de transformation ou de la conservation de la matière alimentaire. v Génie industrielle alimentaire Il est né d'une discipline de base : le génie chimique qui permet de transposer les résultats obtenus au laboratoire par les chimistes et ce en proposant des méthodes rationnelles de calcul des unités pour économiser l'énergie, augmenter les rendements des opérations et optimiser des opérations de transformation de la matière. Les ingénieurs de génie chimique divisent tous les procédés de traitement de la matière en une série d'opérations élémentaires dites « opérations unitaires » qu'il est possible d'étudier séparément quel que soit la nature du produit. INTRODUCTION I- Caractères propres à l'industrie alimentaire Caractères propres à l'industrie alimentaire sont la qualité des aliments et des produits finis. Quel que soit l’aliment, les matières premières sont exposées à des altérations microbiologiques, enzymatiques et chimiques. Les produits finis sont des produits périssables, on cherche à travers tous les produits la notion de qualité organoleptique et les aspects nutritionnels et diététiques. II- Techniques de mises en œuvre dans les industries agroalimentaires II-1- Techniques d'élaboration II-1-1- Techniques de séparation : extraction de l’huile par exemple. II-1-2- Mélanges : confitures, mayonnaise...etc. II-1-3- Réactions chimiques : ce type de techniques est rare. Exemple : l'hydrolyse de l'amidon en glucose. II-1-4- Réaction de MAILLARD : acide aminé + sucre réducteur + chaleur à coloration brune. Cette coloration peut être recherchée par le consommateur (pain), comme elle peut être défavorable pour certains produits (lait... etc.). II-1-5- Fermentation : dans ce cas, les produits sont différents des matières premières (exemple : Yaourt, bière, vin, fromage... etc.). II-1-6- Réactions Enzymatiques : (Bière). Orge à Malte (Fermentation et l'hydrolyse enzymatique). 2 II-2- Technique de stabilisation II-2-1- Stabilisation vis-à-vis du développement microbien Par la chaleur (pasteurisation, stérilisation, UHT, cuisson... etc.), le froid (réfrigération et congélation), Filtration stérilisante, Addition des substances antiseptiques (acide sorbique) et abaissement du pH. II-2-2- Stabilisation vis-à-vis du développement enzymatique Par Traitement thermique, Addition des substances (vitamine C, SO2) et élimination de catalyseur de l’enzyme : Mg++, Mn++, Cu++. II-2-3- Stabilisation vis-à-vis des altérations chimiques Contre l’oxydation, on conditionne hermétiquement les boîtes de conserve ou on Élimine les produits oxydants III- Notion d'opérations unitaires Les techniques d'élaboration et de stabilisation sont nombreuses et évolutives. Les opérations communes tirées de ses techniques sont appelées « opérations unitaires ». On appelle opérations unitaires, une opération schématique permettant de ramener un ensemble d'opérations réelles, apparemment différentes, à leur principe fondamental commun. L’ensemble de ces opérations constitue le génie chimique qui est appliquée à l’industrie alimentaire dit : génie industriel alimentaire (GIA). Tableau des opérations unitaires selon J.J. BIMBENET. Classement Opérations unitaires Milieu Opération mécanique Pesé, découpage, broyage, triage, stockage Transfert de chaleur Chauffage, refroidissement, réfrigération, congélation, cuisson, appertisation Transfert de matière Evaporation Séchage Distillation Extraction par solvant Réaction biochimique Liquide Solide Liquide Solide-liquide Transfert de quantité de mouvement Pompage, agitation, malaxage, décantation, centrifugation, filtration Liquide-gazeux Solide-liquide 3 MESURES, DEMENSSIONS ET UNITES Le transfert de chaleur, transfert de matière et transfert de quantité de mouvement sont des grandeurs mesurables. On appel une grandeur mesurables quand on peut définir la somme, le rapport et l’égalité de deux grandeurs et son espèce c. à. d on mesure une grandeur donnée en la comparant à une autre qui est de même nature prise comme référence ou unité. Il existe deux sortes d’unités : les unités fondamentales ou de base ou primaires et les unités secondaires. L’ensemble des unités forme un système d’unité : MKSA, CGS, SI. Le système international (SI) mis en œuvre 6 unités primaires : 1-Le mètre : unité de mesure des longueurs et peut être défini comme étant 1650763.73 fois la longueur d’onde dans le vide de la radiation correspondant à la transition non perturbée des niveaux 2 P10 et 5 D5 de l’atome de krypton. 2- Le kilogramme : unité de mesure de masse ; c’est la masse d’un cylindre en platine conservé par les soins du bureau international des poids et des mesures. 3- La seconde : unité de mesure du temps ; elle représente 9192631770 fois la période de la radiation correspondant à la transition entre deux états voisins de l’atome de Césium. 4- Le candela : unité de mesure de l’intensité lumineuse (pixel, lux, lumen) 5- Ampère : unité de mesure de l’intensité électrique. 6- Degré Calvin : unité de mesure de la température. Définition de la dimension La dimension d’une grandeur c’st le produit des puissances des grandeurs de base ou des exposants sont des nombres entiers positifs ou négatifs ou nulles utilisés mais ne sont pas reprisent dans le SI : micron, A°, kcal. On peut choisir arbitrairement un certains nombre de grandeurs fondamentales et on déduire toutes les autres par application des lois de la physique ou de chimie. Exemple : V = x / t ==> [v] = [L] / [T] = m / s La force : F = m . γ ==> [F] = [m] . [γ] = [M] [L] [T-2] = kg. m / s2 = N Pression : p = F / S ==> [p] = [M] [L-1] [T-2] = Pa Energie: E = F. l ==> [E] = [F] [L] = [M] [L] [T-2] [L] = [M] [L2] [T-2] = Joule Puissance : P = E / T ==> [M] [L2] [T-3] = Watt Viscosité dynamique : ή = F. l / v . s = [M] [L-1] [T-1] = déca poise Tension superficielle : σ= f / l = [M] [T-2] = N / m Chaleur spécifique : Cp = E / m.θ = [L2] [T-2] [θ-1] = J / kg . °K 4 FRAGMENTATION 1- Terminologie 1-1- Quelques définitions a- Fragmentation mécanique : c’est l'ensemble des opérations ayant pour but de réaliser grâce à l'application de contraintes externes : Ø Soit la division d'une masse solide en fragments de dimension maximale déterminée ; Ø soit la réduction d'une suspension solide jusqu'à des éléments de plus petit volume unitaire. b- Classification des appareils de fragmentation mécanique : On les classe arbitrairement : v Concasseurs : appareils qui assurent une fragmentation grossière jusqu'à des calibres de 25 à 150 mm. v Granulateurs : appareils qui assurent une fragmentation de calibre allant de 6,3 jusqu'à 25 mm. v Broyeurs : ils assurent une fragmentation jusqu'à des calibres de 0,2 à 6,3 mm. v Pulvérisateurs : ou moulins ; ils assurent une réduction en poudre de 0 jusqu'à 20µm. v Atomiseurs : assurent une réduction de l'ordre de micromètre. Souvent la fragmentation de certains produits nécessite des : *Défibreurs : pour traiter les matières fibreuses *Déchiqueteuses : cas des matières à la fois flexibles et tenaces. *Découpeuses : travaillent par sciage, cisaillement et par tranchage. c- Broyage : le mot broyage, appliqué en réalité uniquement à la catégorie des opérations de transformation, est très souvent utilisé pour désigner l'ensemble de ces opérations. Les différents types de broyage se classent en trois types : - Broyage à sec : 2 % d'eau dans le produit. - Broyage semi humide : 2 % à 25 % d'eau dans le produit. - Broyage en phase liquide : 25 % à 300 % d'eau dans le produit. 1-2- Types de fragmentation 1-2-1- Broyage simple : l'objectif de ce broyage est de ramener la totalité de l'échantillon jusqu'en dessous d'un certain calibre fixé au départ. Il ne tient pas compte de la granulométrie interne du produit. 1-2-2- Broyage poussé : le produit obtenu doit contenir le maximum possible d'éléments nettement plus fins que la limite supérieure imposée. L'échantillon doit présenter une surface spécifique aussi élevée que possible (exemple des liants hydrauliques, pigments, peinture...). 5 1-2-3- Broyage ménagé : contrairement au broyage poussé, on peut chercher le moins de sur-broyage possible ; soit parce qu'il est inutile (économie d'énergie), soit parce qu'il est nuisible (difficultés de récupération ou encore perte de la qualité). 1-2-4- Broyage différentiel (sélectif) : ce type de broyage s’applique à des produits structurellement hétérogènes et permet la réduction un peu plus poussée des constituants friables par rapport aux constituants les plus durs. 1-2-5- Broyage formel : on désigne par ce terme les opérations de fragmentation au cours desquelles l'ensemble des fragments obtenus a une influence sur la valeur du produit. On recherche soit : - La forme de petits grains cubiques (cas des matières thermoplastiques). - La forme de fragments se rapprochant le plus possible de la forme cuboïde (matériaux routiers, agrégats pour la fabrication du béton) pour lesquels le coefficient de forme est un des éléments du cahier des charges. - On recherche au contraire la forme d'élément plat, paillettes, écailles, tels que dans le cas de Talc, graphite ou pigments de peinture. 1-2-6- Auto-broyage (broyage autogène, self broyage) : ce sont des opérations de fragmentation volumétriques dans lesquelles les éléments du produit à broyer se fragmentent par percussion et. 1-2-7- Cryo-broyage : fragmentation de produit préalablement refroidi à des très basses températures (en général par l'azote liquide). 1-2-8- Broyage combiné uploads/Industriel/ cours-gia.pdf