Léa VAN DER WERF le 15 mars 2023

Résumé de la thèse

Les producteurs de farine de manioc expriment un besoin d'aide pour concevoir, régler et conduire des unités plus performantes énergétiquement et ainsi plus rentables. Un simulateur de procédé serait un outil efficace pour répondre à cette demande. Or, aucun outil existant ne permet de simuler ce procédé. Plus généralement, aucun simulateur commercial multi-produits, multi-opérations n'est disponible pour des matrices alimentaires. Ceci est notamment dû au manque de modèles de procédés et de propriétés génériques. Ce travail contribue au développement de simulateurs de procédés agroalimentaires multi-produits, multi-opérations, multi-technologies, en partant d'un cas concret : la farine de manioc. Le simulateur développé tient compte du contexte local dans lequel s'inscrit le procédé simulé.

Les modèles nécessaires pour simuler la transformation du manioc en farine ont d'abord été définis. Des modèles phénoménologiques multi-produits ont été sélectionnés dans la littérature et adaptés au manioc pour les opérations de déshydratation (filtration-consolidation et séchage diffusif-convectif). Ils reposent sur des modèles de propriétés du produit, dont certains, essentiels, sont indisponibles dans la littérature pour le manioc (e.g. diffusivité, résistance spécifique de filtration). Afin d'être aussi génériques que possible, ces modèles de propriétés ont été identifiés sur des mesures effectuées dans un large domaine expérimental et sur de multiples formes du manioc (origine, géométrie, niveau de transformation). Les autres modèles (coûts, opérations manuelles et de fragmentation) ont été déduits de données collectées ou mesurées sur le terrain.

Un simulateur de procédés à l'échelle de l'unité de transformation a été développé. Visant à être accessible à de multiples acteurs, il a été développé en Python, un langage libre. De plus, il se veut être une fondation fonctionnelle, dans laquelle des éléments (opérations, produits, critères) pourront être ajoutés facilement. Pour ce faire, il a été développé selon une approche modulaire utilisée dans des logiciels de génie chimique commerciaux tels que ProSimPlus.

Les modèles choisis, développés et calés durant cette thèse ont été implémentés dans ce simulateur. Les coûts, les consommations énergétiques et l'état des flux (produits, utilités, coproduits) peuvent ainsi être prédits à chaque étape du procédé de production de farine de manioc, selon la conception et les réglages des opérations.