Modélisation des phénomènes d’encrassement des échangeurs de chaleurs dans le procédé de pasteurisation du lait

Abstract

Durant le procédé de pasteurisation, le traitement du lait et ses dérivés dans les échangeurs de chaleur à plaques est limité par l’agrégation des protéines. Le mécanisme d’encrassement sur les surfaces des plaques chaudes est dû à la dénaturation et l’agrégation de la β-lactoglobuline (β-Lg). Une compréhension des mécanismes qui régulent ce dépôt est fournie partiellement par des études expérimentales. Des investigations numériques complémentaires doivent s’y ajouter pour analyser les principaux paramètres qui affectent l’encrassement des échangeurs de chaleur à plaques. Dans ce travail, une étude numérique d’un modèle bidimensionnel a été effectuée pour simuler localement la dénaturation et l’agrégation de la protéine induite par la chaleur. La conception des géométries et des maillages a été réalisée en utilisant des logiciels commerciaux. Pour chaque conception, la vitesse d’entrée du fluide est altérée dans le but d’évaluer son effet sur le niveau de dénaturation de la β-Lg. Une influence directe des paramètres géométriques est observée sur la dénaturation et l’agrégation de la β-Lg induite par la chaleur lors de la pasteurisation du lait. Les modèles étudiés ont montré que le niveau de dénaturation et l’agrégation de la β-Lg pouvait diminuer en changeant le design de l’échangeur de chaleur, ce qui entraine une plus faible consommation d’énergie et une réduction dans les étapes de nettoyage, au profit de l’entreprise