Modélisation de la viscosité de suspensions de particules molles végétales et observation directe des particules en milieu encombré

Abstract

Les pure?es de pommes sont des suspensions concentre?es de particules non colloi?dales (180 ?m), non- sphe?riques et tre?s de?formables. Ces particules sont de?limite?es par une paroi cellulaire ve?ge?tale et remplies par la phase continue. Sous contrainte ou lorsque la concentration en particules augmente, elles se compriment, ce qui rend difficile la de?termination de leur fraction volumique re?elle et la compre?hension de leurs proprie?te?s rhe?ologiques. En ge?ne?ral, le comportement rhe?ologique des suspensions de particules ve?ge?tales est de?crit par trois domaines de concentration : un domaine dilue? dans lequel les particules interagissent peu (newtonien), un domaine interme?diaire marque? par l'apparition d'un re?seau entre les particules (comportement de fluide a? seuil, caracte?rise? par un module e?lastique a? faible de?formation qui augmente fortement avec la concentration en particules) et un domaine concentre? dans lequel les particules sont contraintes de se de?former pour s'adapter a? l'espace environnant et permettre l'e?coulement (le module e?lastique est de l'ordre de 103 Pa et la de?pendance a? la concentration en particules diminue). En combinant microscopie confocale et reconstruction 3D, nous avons de?veloppe?? un protocole pour de?terminer le volume de cellules dans des suspensions concentre?es de particules ve?ge?tales. Ce travail a permis de mettre en e?vidence que le volume des cellules diminue uniquement dans les suspensions fortement concentre?es. Par observation directe au sein de l'e?chantillon, nous apportons ainsi la preuve de la capacite?? des particules ve?ge?tales a? se comprimer et a? diminuer ainsi leur volume lorsque la concentration augmente. Dans ce travail, nous proposons e?galement un moyen d'acce?der a? la fraction volumique apparente des particules et un mode?le de?crivant la de?pendance de la viscosite? a? la concentration sur une large plage de concentrations. Le mode?le propose?, adapte? du mode?le de Mendoza (Mendoza 2013), s'ajuste avec pre?cision aux re?sultats expe?rimentaux obtenus sur des pure?es de pommes de distribution granulome?trique variable et sur des suspensions mode?les reconstitue?es dans plusieurs phases continues. Les parame?tres du mode?le refle?tent la rigidite? et l'asphe?ricite? des particules. Ce travail offre des perspectives inte?ressantes pour l'industrie des fruits et le?gumes transforme?s et a permis une avance?e vers la mode?lisation de ces syste?mes. Re?fe?rences : Day L., Xu M., Øiseth S.K., Hemar Y. & Lundin L. (2010). Control of Morphological and Rheological Properties of Carrot Cell Wall Particle Dispersions through Processing. Food and Bioprocess Technology, 3(6), 928?934. doi :10.1007/s11947-010-0346-0. Espinosa-Mun?oz L., Renard C., Symoneaux R., Biau N. & Cuvelier G. (2013). Structural parameters that determine the rheological properties of apple puree. Journal of Food Engineering, 119(3), 619?626. doi :10.1016/j.jfoodeng.2013.06.014. Mendoza C.I. (2013). Model for the Shear Viscosity of Suspensions of Star Polymers and Other Soft Particles. Macromolecular Chemistry and Physics, 214(5), 599?604. doi :10.1002/macp.201200551

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