Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Dans l’industrie alimentaire, la transformation des produits est constituée de différentes étapes, dont la concentration par évaporation. Cet article évoque les principes généraux de cette étape, en particulier la détermination des données utiles à l’écriture des bilans, les différents modes de mise en oeuvre, ainsi que les questions à se poser en vue d’une installation. Tout d’abord, sont présentées des données de base sur l’eau, la vapeur d’eau et les solutions. Puis, les circuits des évaporateurs simple effet et auxilaires (à travers l’écriture des bilans, ou encore une estimation du coefficient de transfert de chaleur global) sont décrits. Des données générales sur l’eau bouillante et la vapeur sont données en conclusion.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Martine DECLOUX : Professeur de génie des procédés à AgroParisTech
-
Bernard RÉMOND : Responsable R & D Évaporation - GEA Process Engineering France
INTRODUCTION
La transformation des produits alimentaires nécessite fréquemment une étape intermédiaire de concentration par évaporation. Les solutions sont le plus souvent des solutions aqueuses.
La plupart des unités fonctionnent en continu, même si elles sont arrêtées à des fréquences plus ou moins longues pour un nettoyage chimique de quelques heures. La durée de fonctionnement entre deux nettoyages est très différente selon les produits (douze heures pour du lactosérum à trois mois pour du jus sucré de betterave).
Cet article sur l'évaporation en industrie alimentaire a pour objectif de présenter les principes de la concentration par évaporation, d'illustrer les différents modes de mise en œuvre, de traiter des applications en industrie alimentaire et, enfin, de mentionner les questions à se poser en vue de l'installation d'une nouvelle unité.
La première partie [F 3 003] reprend les principes généraux, en particulier la détermination des données utiles à l'écriture des bilans. La seconde partie [F 3 004] décrit la mise en œuvre des évaporateurs, leur agencement afin d'économiser l'énergie et, pour conclure, les questions à se poser lorsque l'implantation d'un nouvel évaporateur est envisagée.
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Évaporateur simple effet et auxiliaires
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1. Données de base pour l'eau, la vapeur d'eau et les solutions
Les solutions concernées par la concentration en industrie alimentaire sont le plus souvent des solutions aqueuses. Aussi, avant de décrire les circuits d'un évaporateur, avons-nous fait le choix de regrouper, dans une première partie, les données sur l'eau, la vapeur d'eau et les solutions avec solutés.
1.1 Caractéristiques de l'eau et de la vapeur d'eau
1.1.1 Pression de vapeur d'eau
Il est impossible de parler de concentration par évaporation sans revenir sur la notion de pression de vapeur d'eau exercée par l'eau et le phénomène d'ébullition.
Quelle que soit la température, l'eau liquide exerce une certaine pression de vapeur d'eau. Celle-ci peut être calculée à partir de l'équation (1) dont les coefficients sont issus de la base thermodynamique Component Plus de ProSim SA :
avec T en kelvins et p en pascals absolus.
Cette relation est valable entre 273,15 et 647 K (de 0 à 374 oC).
La pression de vapeur augmente jusqu'au point critique, point au-delà duquel l'eau n'existe plus que sous une seule phase (figure 1).
HAUT DE PAGE1.1.2 Température d'ébullition de l'eau (absence de solutés)
L'eau pure est dite « à sa température d'ébullition d'équilibre » quand...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DECLOUX (M.), RÉMOND (B.) - Évaporation. Agencement des évaporateurs et applications. - [F 3 004] Base documentaire «Agroalimentaire» (2009).
-
(2) - VASSEUR (J.) - Séchage : principe de calcul d'appareil. Séchage convectif par air chaud. - [J 2 451], [J 2 452] Base documentaire « Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique » (2009).
-
(3) - ARLABOSSE (P.) - Séchage : aspects pratiques. - [J 2 455] Base documentaire « Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique » (2008).
-
(4) - Diagrammes de l'air humide. - [Ann. J 2 451], [Ann. J 2 452], [Ann. J 2 453] (2009).
ANNEXES
ALI ADIB (T.), VASSEUR (J.) - Bibliographic analysis of predicting heat transfer coefficients in boiling for applications in designing liquid food evaporators. - Journal of Food Engineering, p. 149-161 (2008).
AUZENET (E.), CLERC-RENAUD (M.) - Pompes à chaleur. Systèmes à compression de vapeur. - [BE 9 620] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Génie énergétique » (2005).
AUZENET (E.), CLERC-RENAUD (M.) - Pompes à chaleur. Application et systèmes particuliers. - [BE 9 621] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Génie énergétique » (2006).
BENAICHE (J.) - Jus d'orange concentré : extraction et conservation. - [F 6 280] Éditions TI, Techniques de l'Ingénieur, base documentaire « Agroalimentaire » (2001).
BERTIN - * - Thermocompresseurs multituyères. Documentation interne.
BIMBENET (J.-J.), DUQUENOY...
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