Transcript le cas des mélanges eutectiques tri-composants.

Université de Technologie de Compiègne - Proposition de sujet de thèse
Intitulé de la thèse :
Mottage des poudres cristallines : le cas des mélanges eutectiques tri-composants
Nature du financement envisagé pour le doctorant : Allocation Ministère
(MESR)
Date de début de la thèse (envisagée) : Octobre 2014
Ecole Doctorale de rattachement : ED 71 « Sciences pour l’Ingénieur » - UTC
Domaines principal et secondaire de compétence :
• Chimie
• Physique
• Sciences pour l’ingénieur
Lieu de travail de thèse :
Université de Technologie de Compiègne (UTC), Compiègne, Picardie
La bora t oire d’a ccu eil :
Equipe d’Accueil « Transformations Intégrées de la Matière Renouvelable (TIMR)» de l’UTC se
positionne dans une convergence des pratiques et des savoirs du génie des procédés, de la physicochimie et de la chimie
Nom du co-directeur de thèse : BENALI Mohammed
Nom du directeur de thèse :
Description du sujet de thèse :
SALEH Khashayar
non HDR
HDR
Le mottage est à l’origine de nombreux problèmes rencontrés lors de la manipulation des poudres. En
effet, les produits mottés présentent une apparence pénalisante et une mauvaise aptitude à
l’écoulement et au dosage. Outre ces problèmes liés à l’aspect et à la manipulation des poudres, le
mottage conduit, le plus souvent, à une dégradation des propriétés d’usage des produits pulvérulents.
Ces derniers ne répondant plus aux cahiers des charges produit/procédé, ils deviennent inutilisables
et font l’objet de retour de la part des clients, parfois par cargaisons entières. Le phénomène de
mottage se produit à la suite de la formation de liens matériels (joints) aux points de contact entre les
particules qui se renforcent sous l’effet de la pression, de la migration de la matière et des variations
de l’humidité et de la température.
La thèse proposée s’inscrit dans la continuité des travaux déjà réalisés dans notre laboratoire, portant
sur le mottage des poudres, en particulier, le chlorure de potassium (Rondeau, 2000), le nitrate
d’ammonium (Affolter, 2003), le sucrose et le chlorure de sodium (Langlet-Dupas, 2013). Les derniers
travaux12 ont montré que le mottage des substances pures, due aux variations de l’humidité relative
(HR) à une température donnée, commence par l’adsorption d’eau et la condensation capillaire
1 Kinetics of dissolution and recrystallization of NaCl, M. Langlet, F. Nadaud, M. Benali, I. Pezron, K. Saleh, P. Guigon, L. Metlas-Komunjer, KONA Powder and
Particle Journal, N°29, 2011
2 Deliquescence lowering in mixtures of NaCl and sucrose powders elucidated by modeling the water activity of corresponding sol utions, Marina Dupas-Langlet,
Mohammed Benali, Isabelle Pezron, Khashayar Saleh, Léa Metlas-Komunjer, Journal of Food Engineering, Volume 115, Issue 3, April 2013, Pages 391-397
UTC – Ecole Doctorale
conduisant ainsi aux phénomènes de déliquescence caractérisés par une humidité relative de
déliquescence (HRD). Ces études34 ont mis en évidence le phénomène de déliquescence à hautes HRs
(prise en eau) et la cristallisation des substances par séchage quand on diminue l’HR. Pour un mélange
binaire de substances (sucrose+ sel), le phénomène de déliquescence se produit à une HR critique,
appelée humidité relative de la déliquescence mutuelle (HRDM), plus faible que l’HRD de sel et du
sucrose à la même température. Ces phénomènes ont été modélisés par le modèle des solutions
régulières qui a permis d’établir un diagramme de phase en fonction de l’activité de l’eau et de la
composition solide du mélange binaire.
Ces derniers travaux ont dégagé un certains nombre de perspectives qui feront l’objet de l’étude de
cette thèse. Nous nous intéresserons, en particulier :
 au processus de mottage des mélanges ternaires de substances solides cristallines hygroscopiques
qui rentrent dans la composition des produits alimentaires (sucrose, NaCl, KCl…). Le cas de
mélange KCl, NaCl est particulièrement intéressant car outre l’intérêt scientifique, ces mélanges
sont de plus en plus utilisés dans la composition des aliments à sel "appauvri en NaCl". En effet, ce
mélange permet de réduire le goût salé tout en conservant l’effet conservateur du sel (compensé
par KCl).
 à l’effet de la granulométrie sur l’adsorption d’eau à faible HR ainsi que sur la cristallisation
 à l’effet de la température sur la déliquescence de substances pures, binaires et ternaires, et sur la
validité du modèle des solutions régulière à prédire les quantités d’eau dissoute, temps
d’exposition et de cristallisation, et les valeurs de HRs critiques.
L’objectif de la thèse proposée est d’approfondir la compréhension de la chute de déliquescence et des
interactions physico-chimiques mises en jeux à multiple échelles (macro, méso et microscopique). De
plus, elle vise à acquérir une meilleure connaissance des mécanismes qui mènent à la formation des
agglomérats ainsi qu’une meilleure compréhension de modes d’action et un choix raisonné des agents
anti-mottant.
Mots clés :
Adsorption, désorption, agglomération, forces capillaires, déformation, agent anti-mottant
Projet de recherche lié à cette thèse et son type de financement :
Reliquats de contrat partenariaux, Projet Motamorphe déposé à la région en cas d’acceptation
Collaboration(s) nationale(s) : LGP (ENSIC, Nancy)
Collaboration(s) internationale(s) : Groupe Nestlé
Thèse en co-tutelle :
non
Profil et compétences souhaités du candidat :
Le candidat devra être titulaire d’un diplôme d’ingénieur ou d’un master dans l’un des champs
disciplinaires : génie des procédés, chimie ou physico-chimique. Il doit avoir un goût prononcé
pour l’expérimentation et devra développer des compétences de la caractérisation physicochimique et analytique de poudre.
Coordonnées de la personne à contacter : (tel, mail, adresse)
3 Caking of sodium chloride: Role of ambient relative humidity in dissolution and recrystallization process , Marina Langlet, Mohammed Benali, Isabelle Pezron,
Khashayar Saleh, Pierre Guigon, Léa Metlas-Komunjer, Chemical Engineering Science, Volume 86, 4 February 2013, Pages 78-86
4 The impact of deliquescence lowering on the caking of powder mixtures , Marina Dupas-Langlet, Mohammed Benali, Isabelle Pezron, Khashayar Saleh, Léa
Metlas-Komunjer, Powder Technology, accepté
UTC – Ecole Doctorale
Mohammed Benali,
Equipe - Transformations Intégrées de la Matière Renouvelable, EA 4297- UTC/ESCOM
1 allée du réseau Jean-Marie Buckmaster, 60200 Compiègne - France
Tél : +33 (0)3 44 23 88 03
[email protected]
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