Composition du jury :

Mots-clés :

CFD, Amidon, DEM, Rhéologie de suspensions, Transfert de chaleur, Nanoindentation

Résumé

L’amidon est un matériau présent dans de nombreuse plantes et une source de nourriture pour la plupart des animaux sur terre. Les grains d’amidon, lorsqu’ils sont chauffés en présence d’eau, gonflent en s’imbibant d’eau. Ce processus est également connu sous le nom de gélatinisation de l’amidon. L’amidon en tant que matériau a fait l’objet de nombreuses recherches au fil des décennies. Cependant, on manque encore de certaines connaissances sur ce matériau intéressant et une meilleure compréhension de certains phénomènes pourrait conduire à d’importantes économies lors de son traitement et aider au développement de nouveaux produits amylacés. Ainsi, dans cette thèse, nous visons à caractériser expérimentalement le gonflement d’un amidon de maïs cireux modifié chimiquement et à modéliser la cinétique de gonflement au niveau des granules alors que les modèles rapportés précédemment dans la littérature modélisent ce gonflement au niveau de l’ensemble d’une population de granules. Dans un second temps, nous caractérisons la variation des propriétés mécaniques d’un granule d’amidon à différents degrés de gonflement. Nous montrons ensuite comment par des simulations DEM (méthode des éléments discrets) on peut prédire la viscosité effective d’une suspension d’amidon en utilisant les propriétés caractérisées précédemment.

Enfin, nous simulons également, à l’aide d’un modèle CFD-DEM entièrement couplé, l’écoulement

du fluide et des particules avec transfert de chaleur lors de gélatinisation de l’amidon à l’intérieur d’un rhéomètre de Couette à petit entrefer. Ces résultats nous rapprochent d’une meilleure compréhension des suspensions granulaires en général, d’une conception améliorée des équipements de traitement thermique des produits à base d’amidon et de leur contrôle dans les industries alimentaires.