Etude d'une dispersion gaz/liquide en milieu agité

[aite33]

Bonjour, j'aimerais aujourd'hui que nous nous intéressons à l'étude de la dispersion gaz/liquide en milieu agité. Dans un premier temps, il faudra donner une définition de ce phénomène au niveau physique, chimique, énumérer les paramètres à prendre en compte dans ce procédé pour enfin déterminer les besoins hydrauliques de ce procédé. Voici ce que j'ai fait:

Définition générale: Procédé au cours duquel on désire dissiper une phase liquide d’une phase gazeuse par la création de bulles de gaz. Ce procédé est essentiellement utilisé par les industries agroalimentaires notamment afin de créer de la mousse au chocolat.

Définition physique*: Du point de vue physique, la dispersion liquide/gaz consiste à incorporer dans une phase continue (de nature liquide, semi-liquide ou pâteuse) ayant subit au préalable une émulsion une phase gazeuse sous forme de fines gouttes sous l’effet d’une action mécanique (agitation). Le produit formé porte*le nom de mousse et doit avoir une structure stable. Dans certains ouvrages, ce procédé peut porter le nom de foisonnement, aération, fouettage ou encore battage.*

Définition chimique*: Du point de vue chimique, la dispersion liquide/gaz résulte d’une émulsion d’une phase continue (séparation de cette phase sous forme de fines gouttes de liquides) associé à une maîtrise de la proportion de la phase gazeuse lors de la formation de la mousse. La stabilisation nécessite du point de vue chimique aussi l’intervention de processus colloïdaux afin de maîtriser la proportion de la phase gazeuse. Ainsi, grâce à ces différentes étapes, il est possible de piéger les grosses bulles dans la phase continue.

Paramètres à prendre en compte*:
-********* Action de cisaillement
-********* Maîtrise de la taille et de la forme des bulles de gaz incorporé
-********* Viscosité de la phase continue
-********* Vitesse de rotation de l’agitation
-********* Temps de l’agitation
-********* Consommation énergétique en fonction de la technologie utilisée
-********* Stabilité des interfaces gaz/liquide
-********* Adjonction d’agent texturant pour la stabilisation à long terme

Alors j'ai discuté avec mon proffesseur sur ce que j'avais fait, et il m'a dit que pour l'instant ce que j'avais fait été spécifique à un domaine d'application (aggroalimentaire) et non à la généralité. Ensuite, mon proffesseur m'a dit qu'il n'y avait pas nécessairement d'émulsions au niveau de la phase liquide (continue). Enfin, par rapport à l'agitation, je sais qu'il peut y avoir 2 types de technologie utilisée: une cane d'alimentation de gaz en bas de cuve (appellé buse) ou sinon une auto-aspiration grâce au phénomène de vortex (un des seuls cas où le vortex est bénéfique).

Pouvez-vous me donner votre avis sur ce que j'ai fait et éventuelement me suggérer des choses à modifier ou rajouter ?

Merci d'avance
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[moco]

Bonsoir,

C'est beaucoup de mots pour dire peu de choses. Quand on a lu ton texte, on n'est pas beaucoup plus avancé qu'avant. Il manque des grandeurs mesurables, des données scientifiques. Moi je dirais par exemple que je serais intéressé de savoir comment le volume d'une émulsion varie en fonction de la vitesse d'agitation en tours par minute, de la composition du liquide. Ou bien comment varie le volume global en fonction du temps, et/ou de la température. Est-ce qu'il est fonction de la teneur en agent émulsionnant comme la farine ou du blanc d'oeuf ? Est-ce qu'on peut mesure au microscope la dimension des gouttelettes ? Est-ce que la viscosité joue un rôle ? Lequel ? Je ne sais pas bien si tu comprends ce que j'entends. Je ne suis pas moi-même un spécialiste en émulsion. J'émets des idées, un peu au hasard. Mais en quelques lignes j'ai émis bien plus d'idées que dans tes essais de définitions physique et chimiques, dont on en saisit pas bien la différence. Est-ce qu'il y a une différence ?

[aite33]

Bonjour, je suis plutôt d'accord avec toi. j'ai refait une nouvelle définition où je détaille plus certains points dont je t'enverra. Par ailleurs, j'aimerais avoir un petit renseignement:
L’émulsion gaz/liquide est-elle la même chose que la dispersion gaz/liquide ou ce sont 2 phénomènes différents ? Pour l'émulsion liquide/liquide c'est effectivement la même chose que la dispersion liquide/liquide mais je ne sais pas si le même raisonnement fonctionne pour un système gaz/liquide?

[moco]

Bonjour,
Pour moi une émulsion est une dispersion liquide/liquide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[aite33]

Bonjour,

prenons l'exemple du procédé de foisonnement utilisé pour faire de la chantilly, dans ce procédé on dit que le foisonnement est une émulsion gaz/liquide. Par analogie avec l'émulsion liquide/liquide, peut on considérer que l'émulsion gaz/liquide est une dispersion d'une phase gazeuse (sous forme de bulle) dans un liquide ou alors ces 2 phénomènes sont différent ?

[aite33]

Après diverses recherches, je pense que le terme émulsion gaz/liquide n'est pas approprié. Si on prend l'exemple de fabrication de mousse (dispersion de gaz sous forme de bulle dans un liquide), il y a 2 étapes préliminaires: une émulsion liquide/liquide à laquelle s'ajoute une dispersion d'une phase gazeuse sous forme de bulle. Je pense au fait que l'émulsion gaz/liquide est une dispersion gaz/ liquide mais que le terme émulsion n'a pas sa place dans ce contexte.
Faites moi part de votre avis à ce sujet svp.

merci d'avance

[aite33]

Bonjour, mon professeur m'a fait une remarque plutôt pertinente entre "l'émulsion" gaz/liquide et la dispersion gaz/liquide et j'aimerais savoir ce que vous en pensez.
En réalité, selon le contexte, il peut y avoir une légère différence entre les 2. Par exemple dans le traitement des bactéries en mileiu aqueux, on peut être amené à disperser des bulles de gaz dans un milieu uniquement pour neutraliser les bactéries. Selon moi, une "émulsion" gaz/liquide nécessite forcément une dispersion d'une phase gazeuse dans une phase liquide. Mais une dispersion gaz/liquide ne nécessite pas nécessairement le mélange d'une phase gazeuse sous forme dispersée dans une phase liquide.

Qu'en pensez vous ?

[moco]

Bonsoir,

On dirait qu'il n'y a que le vocabulaire qui t'intéresse. Tu raisonnes comme un membre de l'Académie française qui cherche la meilleure phrase pour créer le Dictionnaire et qui hésite entre utiliser le mot "cependant" ou le mot "pourtant", qui en parle pendant des heures, qui pèse les arguments en faveur du "pour" et du "contre", avant de finalement opter pour "néanmoins" ! Tout en regrettant plus tard de ne pas avoir choisi "pourtant". Appelle ta dispersion gaz/liquide émulsion ou dispersion ou mousse, ou autre chose. Peu importe ! Puis passe à quelque chose de concret, et qu'on n'en parle plus !

[aite33]

Bonsoir moco, tes propos sont un peu trop direct mais néanmoins juste. Je te remercie pour ta franchise dans la mesure où cela m'aidera à m'améliorer.

Toutefois, le vocabulaire ne m'intéresse pas plus que cela, ce qui m'importe le plus c'est le sens physique et chimique de ces phénomènes. En revanche, une fois ces définitions mises en place, je devrais les expliquer à des profs et plusieurs autres personnes voila pourquoi j'essaye d'utiliser certaines phrase pour les aider à mieux comprendre.

Enfin bref, je te propose d'envoyer ma définition après avoir effectuer quelques recherches supplémentaire afin d'être plus précis.

Cordialement

[aite33]

Bonjour, j'ai une dernière question sur les émulsion. Cette parties concerne plus la stabilité. Sommes nous bien d'accord que toutes les émulsions sont limités dans le temps et que la stabilité dépend plus ou moins des besoins industriels.

Si nous prenons le cas de la mayonnaise ou de la chantilly, savez-vous comment se manifestera la déstabilisation ?

Merci d'avance

[moco]

Bonjour,

Je n'ai aucune information concernant la stabilité à long terme des émulsions. Je ne suis même pas sûr que les émulsions sont toujours limitées dans le temps. Il existe peut-être des émulsions géologiques. Qui sait ? Je n'ai jamais étudié le sujet.

[aite33]

Bonjour, j'aimerais que vous m'expliquiez un petit peu le mécanisme de stabilisation des ''émulsions" ou mousses. De mes différentes lectures, j'ai cru comprendre que la stabilisation de ces systèmes par ajout de tensioactif se faisait par abaissement de l'énergie interfaciale de tel sorte à ce que l'interface séparant les phases mise en jeux disparaissent. Toutefois, cette explication me parait assez vague

Pourriez vous m'en apprendre davantage ?

merci d'avance

[aite33]

Bonjour, j'aimerais avoir votre avis sur un point.

Dans la dispersion gaz/liquide et l'émulsion liquide/liquide, l'un des paramètres important conditionnant la taille des bulles (crées) est la tension superficielle (une force de surface très importante apparemment mais assez difficile à bien comprendre). D'après mes recherches, plus on la diminue et plus l'émulsion/dispersion que l'on cherche à obtenir devient stable. De plus, cette tension superficielle permet de définir l'importance de l'usage de tensioactif (car les tensioactif permettent justement de diminuer la tension superficielle d'où leurs importance). Dans l'exposé que je devais rédiger sur les émulsions liquides/liquides, j'ai trouvé une corrélation exprimant la taille des bulles crées en fonction de la tension superficielle. En revanche, je trouve une corrélation un peu bizarre mais provenant normalement d'une source fiable (techniques de l'ingénieur) pour la dispersion gaz/liquide. Cette corrélation exprime la taille des bulles de la manière suivante:
dB =C′(Pg /V)β avec: Pg la puissance dissipé par l'agitateur et V le volume de dispersion. Mais je ne vois aucune tension superficielle (ce qui me parait peu normale car c'est un paramètre très important)
Qu'en pensez vous ?