Le conditionnement est opération unitaire clé du processus industriel
de fabrication des produits semi-solides de type agroalimentaire,
cosmétique, etc… Cette étape consiste à remplir par un jet de façon
homogène des emballages de formes variées par des produits à propriétés
rhéologiques complexes tout en assurant des cadences optimisées.
Dans ce cadre, nous avons construit au Laboratoire un pilote de simulation instrumenté et dimensionné pour reproduire des conditions opératoires industrielles de conditionnement en particulier en transitoire rapide. Il permet d’accéder à la morphologie de la dynamique du jet et des interfaces lors de la dépose du produit.
Avec cette instrumentation, nous avons mis en évidence les paramètres
opératoires clefs pour le dimensionnement de nouveaux procédés de
conditionnement ou l’optimisation de procédés existants. Les premiers
travaux effectués sur ce pilote ont permis de vérifier la cohérence des
résultats obtenus avec le dispositif expérimental avec ceux de la
littérature pour un fluide newtonien ainsi que l’étude de
l’hydrodynamique des jets et du remplissage lors du conditionnement de
produits à seuil de contrainte (Rasschaert et al., 2018). Cinq régimes
d’écoulement ont été observés et caractérisés pendant le remplissage et
au niveau de la hauteur de motte finale du dépôt après le remplissage,
paramètre décisif de la qualité du conditionnement. Des diagrammes de
fonctionnement adimensionnels d’observation des régimes ont été
déterminés à partir des forces en jeu dans le système. Ainsi, le régime
d’écoulement peut être prédit par ces diagrammes à partir des propriétés
rhéologiques du produit et des paramètres géométriques et opératoires
du procédé.