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Comment, a priori, déterminer si l'on aura un transfert essentiellement par conduction
_
ou convection ou un mélange des deux ? Le nombre de Biot, rapport résistance thermique interne/ré—
sistance externe, (égal au rapport conductance externe/conductance interne), peut nous apporter un
début de réponse :
(26)
Nombre de BlOT :
%sL
dans laquelle OL : coefficient de transfert de chaleurentre la vapeur et la surface du solide (ou
conductance externe par unité de surface) ; 1, représente soit le rayon d'une sphère ou d'un cylindre,
soit la demi—épaisseur d'une plaque ou d'un parallélépipède soit le rapport volume/surface pour un
solide d‘une forme géométrique quelconque et, Às est la conductibilité thermique du solide, Lorsque le
nombre de Biot est faible, cela veut dire que la résistance thermique interne est faible et que les
températures internes s'équilibrent très vite avec la température extérieure, le gradient de température
est négligeable, c'est ce qui se passe dans la convection. Pour les denrées alimentaires on a établi les
.
allures et la forme de transfert d'après le nombre de Biot297 : (cas de corps solides cylindriques) (fig.
41)211.
…— Biot
Type de chauffage
’]
Convection
1,4
_
…
Convection + Conduction
42,3
15
Conduction
81,5
Une méthode a été mise au point par BlMBENET et al.20 pour simuler sur ordinateur
les transferts de chaleur par convection et conduction pendant la stérilisation des conserves constituées
de matières solides, immergées dans une phase liquide. Pour ce faire, il a d‘abord imaginé des modèles
physiques tels que ceux constitués fig. 42 où les éléments solides sont stylisés en forme de cylindres et
de sphères qui pourraient représenter respectivement par ex. des quenelles de poissons et les morceaux
de chair d'une soupe de poissons. L'allure de la pénétration de la chaleur est schématisée sur la fig. 43
depuis la température de la vapeur (@ ), au travers des couches limites (interfaces) de la paroi et de la
paroi elle—même (conduction), à travérs la phase liquide (€,) (convection) de l'interface liquide—solide à
la surface même de l'élément solide (@ ), et enfin àlll'intérieur même des parties solides (9)
(conduction). Des équations traduisent ce rrîodèle en se basant sur les bilans de chaleur dans la phase
liquide, à la surface des sphères ou cylindres, sur la conduction de chaleur dans les parties solides et
sur
les conditions initiales (produit et vapeur). Ces équations sont programmées sur ordinateur, elles
permettent de connaître les températures et de calculer les valeurs stérilisatrices*. D‘après l‘auteur il
n'y a pas d'obstacles de principe à étendre cette méthode de calcul à des conserves constituées de
morceaux de formes sphériques ou cylindriques de grosseur variable.
Un dernier problème se pose aussi dans ce type de conserves : c'est l'effet du
refroidissement irrégulier sur la température des phases liquide et solide et, en conséquence, sur les
*
Le
détail
des
équations
figurent dans la publication
de
BlMBENET
].
et
al.20
Comment, a priori, déterminer si l'on aura un transfert essentiellement par conduction
_
ou convection ou un mélange des deux ? Le nombre de Biot, rapport résistance thermique interne/ré—
sistance externe, (égal au rapport conductance externe/conductance interne), peut nous apporter un
début de réponse :
(26)
Nombre de BlOT :
%sL
dans laquelle OL : coefficient de transfert de chaleurentre la vapeur et la surface du solide (ou
conductance externe par unité de surface) ; 1, représente soit le rayon d'une sphère ou d'un cylindre,
soit la demi—épaisseur d'une plaque ou d'un parallélépipède soit le rapport volume/surface pour un
solide d‘une forme géométrique quelconque et, Às est la conductibilité thermique du solide, Lorsque le
nombre de Biot est faible, cela veut dire que la résistance thermique interne est faible et que les
températures internes s'équilibrent très vite avec la température extérieure, le gradient de température
est négligeable, c'est ce qui se passe dans la convection. Pour les denrées alimentaires on a établi les
.
allures et la forme de transfert d'après le nombre de Biot297 : (cas de corps solides cylindriques) (fig.
41)211.
…— Biot
Type de chauffage
’]
Convection
1,4
_
…
Convection + Conduction
42,3
15
Conduction
81,5
Une méthode a été mise au point par BlMBENET et al.20 pour simuler sur ordinateur
les transferts de chaleur par convection et conduction pendant la stérilisation des conserves constituées
de matières solides, immergées dans une phase liquide. Pour ce faire, il a d‘abord imaginé des modèles
physiques tels que ceux constitués fig. 42 où les éléments solides sont stylisés en forme de cylindres et
de sphères qui pourraient représenter respectivement par ex. des quenelles de poissons et les morceaux
de chair d'une soupe de poissons. L'allure de la pénétration de la chaleur est schématisée sur la fig. 43
depuis la température de la vapeur (@ ), au travers des couches limites (interfaces) de la paroi et de la
paroi elle—même (conduction), à travérs la phase liquide (€,) (convection) de l'interface liquide—solide à
la surface même de l'élément solide (@ ), et enfin àlll'intérieur même des parties solides (9)
(conduction). Des équations traduisent ce rrîodèle en se basant sur les bilans de chaleur dans la phase
liquide, à la surface des sphères ou cylindres, sur la conduction de chaleur dans les parties solides et
sur
les conditions initiales (produit et vapeur). Ces équations sont programmées sur ordinateur, elles
permettent de connaître les températures et de calculer les valeurs stérilisatrices*. D‘après l‘auteur il
n'y a pas d'obstacles de principe à étendre cette méthode de calcul à des conserves constituées de
morceaux de formes sphériques ou cylindriques de grosseur variable.
Un dernier problème se pose aussi dans ce type de conserves : c'est l'effet du
refroidissement irrégulier sur la température des phases liquide et solide et, en conséquence, sur les
*
Le
détail
des
équations
figurent dans la publication
de
BlMBENET
].
et
al.20