Soutenance de thèse de Michel RIVIER le 16 février 2017

Le 16 février 2017

Analyse et optimisation multicritères d’un procédé de transfert thermique et de séchage pour une application en Afrique de l’Ouest

RÉSUMÉ

Le renforcement du secteur de la transformation agroalimentaire est reconnu comme un élément moteur de développement des pays d’Afrique subsaharienne, face à une importante croissance démographique accompagnée d’un fort taux d’urbanisation. Si les entreprises agroalimentaires créent localement de la valeur ajoutée et dynamisent la production agricole, elles éprouvent des difficultés pour se doter d’équipements efficients et assurer leur fourniture énergétique.

Les méthodes de conception et d’optimisation des procédés agroalimentaires sont encore peu développées, du fait de la complexité de ces systèmes (composition et propriétés de l’aliment, variabilité et évolution de sa qualité, ...) dont la modélisation n’est pas aisée car elle requiert des connaissances pluridisciplinaires.

Ce travail se propose de mettre en œuvre une méthode intégrée, déjà éprouvée dans d’autres domaines industriels, la méthode « Observation-Interprétation-Agrégation (O.I.A.) », et de l’appliquer à un procédé couplant une unité de conversion biomasse énergie à un séchoir de produits céréaliers. L’apport de bioénergie pour le séchage, opération très pratiquée en Afrique de l’Ouest mais énergivore constitue un enjeu pour les entreprises. La conception de ce procédé prend en compte des objectifs variés comme la qualité du produit séché, la fabrication locale et l’efficacité énergétique des équipements et ce, pour en garantir une meilleure durabilité.

Dans une première partie, les modèles de transfert de chaleur et de perte de pression associés à un turbulateur elliptique innovant sont créés. Cet élément s’insère dans les tubes d’un échangeur de chaleur et améliore nettement le transfert thermique. Dans un deuxième temps, les variables de conception et d’observation du procédé sont définies et justifiées. Les modèles de représentation des différentes opérations unitaires sont développés et assemblés dans un simulateur afin de prédire les performances du procédé. Dans une dernière partie, le simulateur est intégré dans un environnement d’optimisation multicritère apte à formaliser, interpréter puis agréger les préférences des utilisateurs finaux. Ce processus s’appuie sur un algorithme génétique. La pertinence des solutions de conception du procédé performantes produites révèle tout l’intérêt et la performance de la méthode O.I.A. Le concepteur dispose ainsi d’éléments objectifs pour faire des choix et aller vers la réalisation d’installations de séchage durables en Afrique de l’Ouest.

Mots clés: Conception de procédés agroalimentaires , Analyse multicritère, Optimisation multiobjectif, Séchage de produits céréaliers, Biomasse énergie, Pays du Sud