Durée
18h Th, 6h Pr
Nombre de crédits
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue française
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
L'objectif du cours est de donner :
- les bases nécessaires (en thermodynamique, en transferts de chaleur et de matière, ...)
- des outils de raisonnement et de calcul (bilans énergétiques, massiques, nombres adimensionnels, ...)
- des exemples d'applications industrielles
nécessaires à la conception et à l'exploitation de procédés industriels dans lesquels interviennent le séchage ou le refroidissement.
1. Le refroidissement, la congélation des matières d'origine biologique.
2. Les principales méthodes de production du froid : le froid mécanique, le froid cryogénique, les machines à absorption, l'effet Peltier, les systèmes binaires, ...
3. Les diagrammes (T, S) et (P, h) d'un fluide frigorigène, de l'eau et du CO2. Etude des cycles thermodynamiques des machines de production de froid. Bilans énergétiques et massiques.
4. Les compresseurs et les échangeurs de chaleur : technologie, dimensionnement.
5. Les fluides frigorigènes : propriétés et impact environnemental.
6. Régulation des installations frigorifiques.
7. L'isolation des chambres froides.
8. Le séchage des matières d'origine biologique et autres matériaux hygroscopiques.
9. La thermodynamique de l'air humide. Le diagramme de Mollier. Les mélanges air-air et les mélanges air-eau dans les installations de séchage, les chambres climatiques, ... : bilans énergétiques et massiques.
10. Les matières humides, la notion de disponibilité de l'eau ou activité d'eau, les isothermes de sorption, les modèles BET et GAB
11. La diffusion de l'eau dans les matières biologiques.
12. Le séchage par entrainement à l'air chaud, bilans énergétiques et massiques, équations de transferts entre le produit et l'air. Le psychromètre. Dimensionnement.
13. Le séchage en étuve, la lyophilisation. Modes des échanges énergétiques et massiques. Dimensionnement.
14. Le séchage par vapeur surchauffée
15. Le séchage par pompe à chaleur
Le cours est illustré de nombreux problèmes (6 heures) issus de situations industrielles (entrepôts frigorifiques, séchoirs à bois, à céréales, ...)
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Amener les étudiants à comprendre et à intégrer l'ensemble des phénomènes physiques impliqués dans le séchage des matières hygroscopiques, la production du froid, le refroidissement de l'air et des matières biologiques. A l'issue du cours, l'étudiant doit être capable d'émettre un avis critique, tant qualitatif que quantitatif, sur les techniques de séchage et de production de froid mises en oeuvre dans le cadre de la conservation ou de la transformation de produits d'origine biologique.
Savoirs et compétences prérequis
Cours de thermodynamique, mathématique, physique de niveau candidature
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)
Cours magistral : 18h Travaux pratiques : 6h
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
La chaîne du froid. COME D., 1997, Editions Hermann.
Technologie des installations frigorifiques. Rapin P., Jacquard P., 2015, Dunod.
L'eau dans les aliments. LEMESTE M., LORIENT D., SIMATOS D., 2002, Tec et Doc, Lavoisier.
Handbook of Food Engineering. HELDMAN D.R. and LUND D.B., 2006, CRC Press.
Handbook of Industrial Drying. MUJUMDAR A.S., 2014, CRC Press
Modalités d'évaluation et critères
Examen oral (100%)
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Contacts
Béra, François (Professeur) Laboratoire d'Ingénierie des Procédés Agro-alimentaires 081 62 22 63 f.bera@uliege.be