Génie des procédés alimentaires: la distribution des temps de séjour

Résumé du document

Nous allons étudier l'hydrodynamique du réacteur afin d'améliorer sa conception. Les réacteurs idéaux modélisent des hydrodynamiques idéales: écoulement piston et écoulement d'un réacteur parfaitement mélangé. Le réacteur réel sera la somme d'une combinaison de réacteurs idéaux et de défauts d'écoulement. Pour déterminer cet écart à l'idéalité, deux approches sont possibles : on utilise une approche macroscopique : la distribution des temps de séjour (DTS). La DTS permet de déterminer les défauts d'écoulement tels que le court-circuit et le traceur piégé dans le réacteur.

Extraits

[...] Pour déterminer cet écart à l'idéalité, deux approches sont possibles : on utilise une approche macroscopique : la distribution des temps de séjour (DTS). La DTS permet de déterminer les défauts d'écoulement tels que le court-circuit et le traceur piégé dans le réacteur. II- Rappels de la problématique et des objectifs du TP Notre but est d'étudier le comportement macroscopique de deux types de réacteurs : le réacteur parfaitement agité et le réacteur piston par une analyse des temps de distributions des temps de séjours. [...]

[...] 3-Formules Distribution des temps de séjour À partir des DTS on peut déterminer le temps de séjour moyen et sigma. La DTS est représentée par la fonction : avec c : la concentration proportionnelle à la conductivité relevée pendant l'expérience. Le temps de séjour moyen est défini par : La variance de la DTS se calcule grâce à : Dans le cas d'un RPA, la DTS s'écrit : avec τ : temps de passage Dans le cas d'un RP idéal, la DTS s'écrit : Modélisation d'un réacteur ouvert quelconque Un réacteur réel peut être assimilé à plusieurs réacteurs idéaux associés en cascade. [...]

[...] Il n'y a pas de dilution, c'est pour cette raison que la concentration du traceur est élevée. Il existe un autre défaut d'écoulement : quand le traceur est piégé dans le réacteur : le traceur se situe alors autour de la sonde : il reste piégé, dû à une position de sortie mal positionnée, zone non atteint par l'agitation. Le produit est non homogène (par exemple, si les protéines restent trop longtemps dans le réacteur à température trop élevée, elles vont être dénaturées par ce traitement et il y aura une dégradation d'un pourcentage du produit et donc de la qualité du produit). [...]

[...] On remarque qu'il existe pour chaque molécule du traceur un temps de séjour différent. Ce qui permet de trouver une courbe de distribution temporelle qui représente la concentration du traceur en sortie du réacteur en fonction du temps. L'analyse de la courbe montre qu'il s'effectue une dilution. La distribution du temps de séjour permet d'identifier des défauts d'écoulement dans les réacteurs comme les courts-circuits (problématique pour la pasteurisation/ex pas de traitement, risque de sécurité alimentaire) : les molécules passent directement de l'entrée à la sortie et ne séjournent pas dans le réacteur. [...]

[...] À la différence de ce RPA, dans le réacteur piston, les concentrations des espèces ne sont pas constantes au cours du temps. Le volume réactionnel est constant. Afin de préparer la solution du traceur ([traceur]=300g/L) nous avons dilué 15 g de chlorure de sodium dans 50mL d'eau distillée, et nous avons agité jusqu'à dilution totale du sel. On prélève ensuite à l'aide d'une seringue 4mL du traceur que l'on injecte à l'entrée du réacteur. On relève la conductivité de sortie toutes les 5 secondes jusqu'à sa stabilisation. [...]