Génie des procédés alimentaires 2

But du cours

L'objectif de ce module est de fournir une expertise approfondie sur les opérations unitaires complexes de transformation et de stabilisation des aliments. Il vise à maîtriser les technologies conventionnelles mais aussi émergentes (procédés conventionnels, innovants, nanotechnologies), à comprendre les filières spécifiques tropicales (comme sucre, amylacées, lait,...) et à utiliser les outils numériques (modélisation, simulation, analyse d'image) pour optimiser les procédés selon des critères multi-objectifs (qualité, économie, sécurité).

Acquis d'apprentissage visés

À l'issue de ce cours, l'étudiant sera capable de :

• Dimensionner des équipements de traitement thermique conventionnel, de séparation (décantation, centrifugation, membranaire), d'évapo-concentration et de séchage (atomisation, lyophilisation).
• Comparer et sélectionner des procédés de stabilisation innovants (thermiques et non thermiques) en fonction de la matrice alimentaire.
• Calculer et optimiser les bilans de matière et d'énergie d'un procédé complet.
• Analyser des produits alimentaires par vision industrielle (ImageJ) pour le contrôle qualité.
• Développer et simuler des modèles mathématiques (déterminisites, empiriques,...) de transferts (masse/chaleur) via des outils numériques (Matlab, Python, Comsol) qui surviennent dans les procédés de stabilisation, de conservation et de transfromation agroalimentaires.

Prérequis

• Biologie/Microbiologie/Biochimie : Structure des micro-organismes et bases de la croissance bactérienne.
• Physique/Chimie : Notions de température, chaleur, pression et bilans de masse simples.
• Mathématique appliquée ou Complements Maths : Utilisation des fonctions logarithmiques et exponentielles, lecture de graphiques.
• Complément Physique.

Programme

1. Opérations et procédés unitaires 2. Procédés de séparation (extraction, membranes, décantation, centrifugation)
2. Procédés de stabilisation par évapo-concentration
3. Procédé de déshydratation (atomisation, lyophilisation, convectif à entrainement d'air)
4. Texturation des produits alimentaires (granulation, extrusion)
5. Procédés innovants des tratment des aliments (procédés thermiques alternatifs (micro-ondes, rayonnements infrarouges, chauffage ohmique, ...)
6. Procédés non thermiques des aliments (irradiation, homogénéisation, ultrasons, champs électriques pulsés, hautes pressions, lumière pulsée)
7. Technologie du sucre, les étapes du procédé de production de sucre (extraction du jus de canne et de betterave à sucre, purification du jus, évaporation, cristallisation, séparation du sucre, séchage et conditionnement) et calculs liés aux différentes étapes de fabrication, équipements utilisés
8. applications de la nanotechnologie dans l’industrie alimentaire (bases de la nanotechnologie, la fabrication des nanoparticules, mico et nanoémulsions, nano-encapsulation
9. Optimisation multi-critères des procédés (compromis entre qualité nutritionnelle, sanitaire, sensorielle et techno / économique)
10. Images numériques, traitement et analyse pour une application industrielle (acquisition d’images, éclairage, capteur et logiciel Imagej)
11. Modélisation dans les industries alimentaires (modèles mathématiques basés sur les bilans et transfert de masse, d’énergie, modèles empiriques, optimisation des procédés alimentaires)
12. Simulation numériques et les logiciels (Comsol multiphysique, Matlab et Python) : Initiation à la résolution d'équations de transfert sous Matlab/Python et introduction aux éléments finis avec Comsol Multiphysique.

Bibliographie

• Jeantet, R., et al. (2021). Génie des procédés appliqué à l'industrie agroalimentaire (Vol. 1 & 2). Lavoisier.
• Mafart, P. (2010). Génie industriel alimentaire : Les opérations unitaires.
• Berk, Z. (2018). Food Process Engineering and Technology. Academic Press.
• Singh. P. & Dennis HELDMAN 2004. Introduction to Food Engineering, Fourth Edition
• Sun, D. W. (2014). Emerging Technologies for Food Processing. Academic Press.