Etude et modélisation des cinétiques de séchages convectif et radiatif au rayonnement électromagnétique de micro-ondes des produits amylacés: cas de Dioscorea cayenensis, de Colocasia esculenta et de Ipomoea batatas

Résumé

L’objectif de ce travail a été d’étudier et de modéliser les cinétiques de séchages convectif et radiatif au rayonnement électromagnétique des micro-ondes de trois (03) produits amylacés notamment le Dioscorea cayenensis (DC), le Colocasia esculenta (CE) et le Ipomoea batatas (IB). Les séchages convectif et radiatif des produits amylacés de formes parallélépipédique et cylindrique ont été réalisés à l’étuve INDELAB (50, 60 et 70 °C) et au four à micro-ondes GEEPAS Industriel (140, 280 et 420 W). La caractérisation des cinétiques de séchage chaque produit et leurs paramètres thermodynamiques ont été effectués dans les différentes conditions expérimentales. La simulation des cinétiques de séchage a été effectuée grâce aux modèles semi-empiriques existants dans la littérature. Les temps de séchage des produits amylacés ont été déterminés par interpolation à partir des modèles semi-empiriques les mieux adaptés. Ils ont été ensuite modélisés à partir des plans d’expérience. Les résultats de l’influence de paramètres opératoires ont montré des effets significatifs sur les différentes réponses du procédé (le temps de séchage, le coefficient de diffusion effective et les paramètres thermodynamiques) de chaque produit amylacé à l’exception de l’entropie. La diminution de l’épaisseur des échantillons de 14 à 4 mm par exemple a permis de baisser la barrière énergétique d’évaporation de 45,03, 67,39 et 47,92% respectivement lors du séchage de DC, de CE et de IB. Quelle que soit la variation de l’épaisseur ou du diamètre du produit, de la température ou de la puissance de chauffage, les cinétiques de séchage de ces produits amylacés ont présenté deux (02) et trois (03) phases de cinétique respectivement lors de séchages convectif et radiatif. En comparant les deux techniques de séchage, la diminution du temps de séchage a été très significative pendant le séchage radiatif, soit une réduction de 99,37 % (DC), de 99,27 % (CE) et de 99,36 % (IB) (séchage radiatif à 420W et séchage convectif à 70°C). Les valeurs positives d’enthalpie et d’énergie libre de Gibbs de ces produits amylacés ont conféré le caractère endothermique du procédé de séparation non spontanée des molécules d’eau contenues dans ceux-ci. Les simulations des cinétiques de séchage ont révélé que le modèle de Midilli (0,96348 ≤ R2 ≤ 0,99952 ; 0,000029 ≤ χ2≤ 0,00377 ; 0,00634 ≤ RMSE ≤ 0,06334) et celui de Page (0,97244 ≤ R2 ≤0,99957 ; 0,0000538 ≤ χ2≤ 0,00233 ; 0,00322 ≤ RMSE ≤ 0,06682) sont adaptés respectivement pour la prédiction de temps de séchages convectif et radiatif de chaque produit. La prédiction du procédé de séchage par régression linéaire multiple a montré les résultats satisfaisants. Le test d’ANOVA (p ≤ 5 %) a approuvé la possibilité de développer un modèle unique du temps de séchage des produits amylacés pour chaque technique utilisée. Mots clés : Produits amylacés, Cinétique de séchage, Coefficient de diffusion effective, Paramètres thermodynamiques, Modélisation, Régression linéaire multiple.

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