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Mercredi 30 mars 2016 : Thèse de Martial Madoumier

"Modélisation et développement d’outils pour l’écoconception d’un procédé de concentration en industrie laitière : cas de l’évaporation du lait"

Mercredi 30 mars 2016 : Thèse de Martial Madoumier

- La thèse se déroulera le Mercredi 30 mars 2016 en salle des thèses (campus INP-ENSIACET) à 10h

- Intitulé de la Thèse :

  • "Modélisation et développement d’outils pour l’écoconception d’un procédé de concentration en industrie laitière : cas de l’évaporation du lait"

- Jury :

  • M. GRAELLS Moisès, Associate Professor, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelone (Raporteur )
  • M. TRYSTRAM Gilles, Professeur AgroParisTech, Paris (Raporteur)
  • M. JEANTET Romain, Professeur Agrocampus Ouest, Rennes (Référent Agrocampus Ouest)
  • M. COLIN Benoît, Président de la société TGE, Evreux (Membre)
  • M. COLLIGNAN Antoine, Professeur Montpellier SupAgro, Montpellier (Membre)
  • Mme. GÉSAN-GUIZIOU Geneviève, Directeur de recherche INRA, Rennes (Directeur de thèse)
  • Mme. AZZARO-PANTEL Catherine, Professeur ENSIACET, Toulouse (Co-Directeur de thèse)

- Résumé :

  • L’industrie agroalimentaire doit intégrer aujourd’hui la dimension environnementale dans la conception de ses procédés. Des approches systémiques d’écoconception, développées pour les procédés chimiques et pétrochimiques, combinent modélisation, simulation, optimisation multiobjectif et analyse multicritère, ce qui permet d’obtenir des solutions de compromis où plusieurs critères sont considérés simultanément.
  • L’application de ces approches aux procédés agroalimentaires est freinée par un manque de connaissances des impacts du procédé sur les caractéristiques du produit alimentaire (et vice-versa) et dans la modélisation des procédés.
  • Dans ce contexte, ce travail de recherche consiste à développer un cadre méthodologique d’écoconception de procédés agroalimentaires combinant modélisation, simulation, optimisation multiobjectif et analyse multicritère, avec pour support l’exemple du procédé d’évaporation du lait. Le procédé d’évaporation fait en effet partie des procédés les plus énergivores du secteur laitier, représente un fort potentiel d’optimisation, et pour lequel les démarches systémiques d’écoconception sont peu nombreuses dans la littérature.
  • Dans une première partie du travail, un simulateur de procédés commercial a été adapté à la modélisation des évaporateurs traitant du lait : des modèles de propriétés du produit et de coefficient d’échange ont été sélectionnés dans la littérature et intégrés au simulateur. Des données recueillies sur plusieurs procédés d’évaporation de lait, couvrant des échelles variées (du pilote à l’installation industrielle), ont permis de fournir un regard critique sur l’utilisation de ces modèles. Une seconde partie a consisté à développer un outil simplifié de calcul des inventaires d’une séquence de nettoyage, afin de l’intégrer dans la démarche d’écoconception. Cet outil prédit la durée de nettoyage efficace et les consommations associées à partir des conditions opératoires du nettoyage, selon un modèle empirique.
  • A partir des inventaires de la phase de production et de nettoyage, calculés par les outils développés, des critères économiques et environnementaux sont calculés pour optimiser et analyser les solutions de conception du procédés selon plusieurs objectifs du développement durable. L’optimisation multiobjectif est réalisée à l’aide d’un algorithme génétique, et une méthode d’aide à la décision permet d’identifier les meilleures solutions de compromis. Pour illustrer ses potentialités, le cadre méthodologique est utilisé dans une première étude pour analyse trois solutions de conception d’un évaporateur selon différents critères, puis pour appuyer le choix stratégique d’un combustible en vue de la production d’énergie sur site, et enfin pour rechercher la conduite opératoire optimale du NEP par optimisation multiobjectif.

- Mots Clefs :

  • Ecoconception ; modélisation ; évaporation ; lait écrémé ; optimisation multiobjectif

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