Produits visqueux et transfert de chaleur : 5 choses auxquelles penser
Avant de décider de la conception et des dimensions d'un échangeur thermique destiné à traiter des produits visqueux tels que le ketchup ou le yaourt, vous devez connaître les principales caractéristiques du produit. Voici les questions que vous devez vous poser :
- Le produit acquiert-il sa viscosité grâce à l'amidon, comme le pudding, à l'action enzymatique, comme la culture dans le yaourt grec, ou à un niveau élevé d'éléments solides et/ou de matières grasses, comme les aliments pour bébés ?
- Le produit contient-il des particules et, si oui, quelle est leur taille et leur sensibilité au cisaillement et à la pression ?
- Quelle est sa sensibilité à la chaleur ? Par exemple, le produit contient-il beaucoup de protéines, auquel cas l'encrassement serait-il un problème ?
- Le produit est-il corrosif de quelque manière que ce soit ? Le matériau le plus courant pour la construction d'échangeurs thermiques destinés au traitement alimentaire est l'acier inoxydable. D'autres matériaux tels que l'acier inoxydable super austénitique ou le titane sont utilisés au besoin, en fonction des risques de corrosion et des exigences de résistance mécanique.
- Enfin, quelle est la viscosité « apparente » du produit à différentes températures et à différents taux de cisaillement ?
Il ne suffit pas de mesurer la viscosité d'un liquide à l'aide d'un viscosimètre Brookfield standard. Les taux de cisaillement ont une incidence sur les produits alimentaires visqueux, qui sont généralement soit amincis par cisaillement, soit épaissis par cisaillement.
Par exemple, les produits contenant de l'amidon doivent faire l'objet de deux tests. Un premier lorsque le produit est chauffé et que l'amidon gonfle, puis un second test lorsque le produit refroidit et s'épaissit. Vous pouvez donner un échantillon de votre produit au concepteur de l'échangeur thermique afin qu'il effectue les tests nécessaires sur toute une plage de températures et de taux de cisaillement.
La viscosité joue un rôle important dans le coefficient global de transfert thermique, et détermine donc la quantité de surface de transfert thermique que l'échangeur thermique doit avoir pour remplir sa fonction thermique. Si la viscosité réelle n'est pas connue, l'échangeur thermique peut être surdimensionné ou sous-dimensionné.
Il faut poser les bonnes questions. En fonction des réponses aux questions ci-dessus, un échangeur thermique peut être conçu et dimensionné pour fournir efficacement la quantité nécessaire de transfert thermique.
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