Tout le monde connaît, voire apprécie, la crème glacée… Mais sait-on réellement comment elle se fabrique à l’échelle industrielle ? Au cours du processus de fabrication de cette crème glacée, le liquide ou semi-liquide de départ est placé dans l’équipement industriel, en l’occurrence un échangeur de chaleur, dont la surface interne est raclée par les lames d’un rotor. Le liquide ou semi-liquide y subit des changements brusques et rapides de température et des cisaillements mécaniques à l’origine de modifications importantes de sa qualité, en particulier de sa viscosité. Cette crème va donc passer d’un état liquide, un peu comme du lait concentré, à un produit dont la texture est aussi rigide qu’une crème glacé à l’italienne...

Une consistance qui évolue au cours du temps

Une telle évolution résulte de la formation progressive d’une multitude de petits cristaux de glace, qui va entraîner des modifications très importantes de la façon dont le fluide s’écoule au sein de l’équipement industriel. Ces modifications, qui varient au cours du temps et au sein même de l’échangeur, influent à leur tour directement sur les températures dans le mélange. La viscosité du produit évolue donc en permanence. Or, ces mécanismes d’interaction, dans le fluide qui se transforme, qui s’écoule et qui devient de plus en plus consistant, sont encore peu connus et mal maîtrisés. Aujourd’hui, ils constituent un verrou technologique pour les industriels qui cherchent à innover en créant de nouvelles textures et de nouveaux produits, et un frein au développement de nouveaux procédés. 

Une solution… qui tient dans la main 

Au Cemagref, les scientifiques qui étudient ces processus hydrodynamiques et thermiques complexes, ont mis au point un outil expérimental aussi gros qu’un pot de yaourt de 100 ml, permettant de simuler le comportement d’un équipement industriel capable de traiter des volumes de plus de 500 litres par heure. Un tel simulateur permet d’appliquer toutes les vitesses de changement de température et d’intensités de cisaillements mécaniques que peuvent subir par les produits, dans les équipements industriels. Grâce à ce prototype de petite taille, il devient possible de caractériser et de prédire l’évolution du comportement à l’écoulement des produits dans des conditions extrêmes, à -40 °C par exemple, en fonction de différents paramètres, tels que la durée, le débit, la pression, la température, le raclage et la vitesse du rotor… La simulation, à l’échelle du laboratoire, de ce qui se passe dans les conditions réelles de fabrication, offre de nouvelles perspectives aux industriels : ils pourront ainsi tester un grand nombre de formulations en peu de temps, avec un gain économique certain… afin d’élaborer de nouveaux produits aux propriétés inédites !

Un autre simulateur travaillant sur un principe similaire pour étudier la cuisson, le refroidissement de desserts lactés a déjà fait l’objet d’un dépôt de brevet en 2005, avec Danone comme partenaire industriel.