Des ingénieurs en agroalimentaire ici ? -> Dimensionnement extrudeur

[invitea8b17eca]

[Si ce sujet est dans la mauvaise rubrique, sachez que je suis désolée, n'hésitez pas à m'indiquer où il serait plus à sa place]

Bonsoir,

Je viens quérir conseils et/ou pistes ici, c'est un peu ma dernière tentative avant de tout balancer par la fenêtre, parce que je ne m'en sors absolument pas !

Je suis en M2 Gestion des industries agroalimentaires, avant j'ai fait un M1 en physiologie de la nutrition et la licence en physio animale qui va avec (je précise pour que vous compreniez à quel point le monde ingénieur peut m'être étranger).
En cours de technologie alimentaire, j'ai un bien étrange dossier à faire, avec soutenance orale. Nous devons choisir un produit (haché végétal Sojasun pour ma part), en parler de façon générale, puis décrire le procédé industriel qui permet de le fabriquer. Mais en plus, ma prof veut aussi le calcul de bilan global matière, le calcul d'énergie et le dimensionnement de l'appareil final.
Je me retrouve donc avec une extrusion simple sur les bras (Sojasun fabrique des steak végétaux à base de soja qui sont soit vendus tels quels, soit mis dans un broyeur-extrudeur pour en faire du haché végétal), et je peine comme jamais pour trouver des informations qui me permettraient de calculer tout ça. J'ai retourné le site des techniques de l'ingénieur, internet, ma BU, même les bouquins que j'ai emprunté sur le sujet ne m'aident pas !

Exemple : Pour le calcul de bilan global matière, mes bouquins me disent que : Qe = Qs + accumulation avec Qe la quantité entrante et Qs la quantité sortante. Très bien, mais ici l'extrusion ne sert qu'à modifier la forme du produit, j'en ai déduis (c'est peut-être une erreur) que si je mettais 50kg de steak végétal dans le broyeur, 50kg de haché végétal ressortiraient de l'extrudeur. Donc le calcul revient à 50 = 50 +0. Je pense que ce doit être plus compliqué que ça, mais je ne vois pas comment faire.

Idem pour le calcul d'énergie, je n'ai pas de cuisson/refroidissement sur mon opération unitaire, qu'est-ce qu'elle veut que je calcule cette prof ? L'énergie nécessaire pour faire tourner le moteur ?? Mais comment fait-on ça ? O_O
J'vous parle même pas du dimensionnement...

Je suis désolée pour ma longue diatribe. Si vous aviez la gentillesse de m'indiquer (si vous le savez), où je me plante, ou une éventuelle source qui pourrait m'aider s'il vous plait ?

Je ne peux même pas aller voir mon cours, nous n'avons eu que quelques heures avec elle et... Bon je suis persuadée qu'elle devait être une professeure fantastique il y a quelques années, mais actuellement ce n'est plus ça. Elle commence à parler d'une notion, elle s'arrête au milieu de la phrase et d'un coup elle part sur quelque chose de totalement différent. On a beau l'interrompre pour qu'elle reprenne le sujet initial, elle le reprend oui, mais elle oublie où elle en était, donc elle tourne en rond et sur mon cours c'est écrit à côté de chaque nom de procédé "aller voir à la BU"...

*grosse dépression*

Bref, si jamais vous avez une petite piste pour moi, je vous en serai très reconnaissante.
Je vous remercie d'avoir lu jusqu'au bout et je vous souhaite une bonne soirée !

Swoosh
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[invitea8b17eca]

Aaaaaaaaaaah !!! J'ai trouvé un début de réponse ! Bon je n'arrive pas à résoudre l'équation, mais j'en suis moins loin qu'hier disons !

Alors je sais que :
La longueur d'un extrudeur fait environ 10 x le diamètre de sa vis (c'est la biblio qui me l'a dit), donc si je trouve le diamètre de la vis, je suis sauvée.
J'ai également trouvé dans un texte, que pour un débit de 20kg/h la vis tournait entre 60 et 120tpm, comme j'ai basé mon calcul sur un débit de 100kg/h, j'ai fait un produit en croix et j'obtiens 450tpm.

Ensuite avec ça, j'ai trouvé pour une extrusion sur du plastique, les infos suivantes :
Section utile, en mm² : S = (pi.(D²-d²))/4, avec D et d en mm

Débit, en litres par tour : Dt = S.P, avec le pas p de la vis en mm

Débit, en litres par minute : Dm = Dt.10^6.N, avec N à l'axe de la vis en tours/min

J'ai donc en tête de partir du débit, pour remonter jusqu'au diamètre de la vis, sauf que la réalisation est plus complexe que prévue. (Je n'ai plus fait d'équation du genre depuis la terminale, oui j'ai un peu l'air bête là et vous avez le droit d'en rire)

J'en suis à :
Dm = (pi.(D²-d²))/4.p.N
100=(pi.(D²-d²))/4.p.450

<=> p= (pi.(D²-d²))/4*100 .450/100
<=> p= pi(D²-d²)/1800

Là après je bloque totalement et je ne vois pas comment résoudre ça... Est-ce que vous auriez une idée s'il vous plait ?

D'avance merci à vous

[clmm2012]

Bonjour,

L'idéal serait d'obtenir les réponses de Sojasun mais je serais assez étonné qu'ils vous donnent toutes les réponses. Par contre, j'imagine que vous pouvez poser vos questions à un fabricant ou reconstructeur de machine, par exemple:

http://www.clextral.com/fr/technolog...ood-extrusion/

En ce qui concerne le bilan matière il faut tenir compte des énergies...

A+

[Zozo_MP]

Bonjour

Le bilan énergétique ne se limite pas à l'extrusion mais commençons cependant par ce point.

Si vous prenez la matière avant transformation et après il à fallu d'une façon ou une autre pour y parvenir.

Là la machine est bien repérée il s'agit d'une extrudeuse et comme vous le dites elle est mue par un ou plusieurs moteurs qui consomme de l'énergie.
Ces machines sont taillées disons construites en fonction du débit de matière nécessaire pour faire le produit.
Dans l'industrie de la biscuiterie sucrée ou salée les extrudeuses sont massivement utilisées, idem chez les fabricants de pattes comme Barilla, Panzani et Rivoir, etc.... dans le cas de la société que vous citez ils sortent vraisemblablement plusieurs tonnes par jour. Donc il doivent avoir des filières d'extrudeuses assez importantes voire ils ont plusieurs machines sur plusieurs lignes. Pour votre info ce que l'on appelle un filière et un outil placé en sortie de vis d'extrusion et qui donne la forme à l'objet.

Donc première chose à savoir c'est la taille de l'objet dans ces trois dimensions et son poids ainsi que la densité qui n'est pas très élevé dans le cas du steak de soja par exemple.

Voilà la suite plus tard si vous continuez à vous intéresser à votre sujet.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea8b17eca]

Bonjour !

Merci d'avoir pris le temps de me lire et de me donner des infos

clmm2012 : Sojasun ne répond pas à mes sollicitations, donc c'est un peu compliqué de ce côté.
Le rapport est à rendre pour vendredi, donc je ne pense pas pouvoir contacter des fabricants en si peu de temps malheureusement.

Pour le bilan matière, finalement il s'avère qu'il est bien nul, car ce n'est qu'une mise en forme. Quant à l'énergie, je vais voir si j'ai le temps de la calculer, mais nous sommes plusieurs dans la promo à ne pas avoir d'énergie à calculer, excepté pour le moteur qui fait tourner la machine. Donc nous allons quasiment tous faire l'impasse sur cette partie je crois... Le coefficient de ce dossier n'est pas énorme par rapport à d'autres, donc nous bricolons histoire de sortir un calcul, mais concrètement la moyenne ne sera pas très élevée.

Zozo_MP : Oui ce bilan ne se limite pas à ça, mais le bilan matière et le bilan énergie ne doivent concerner que l'opération unitaire que j'ai choisi (ici l'extrusion), selon ma prof...
Concernant la taille de l'objet, ce sont des filaments comme de la viande hachée, conditionnées en barquettes de 250g, c'est un couteau rotatif qui découpe au bon endroit les filaments en sortie de filière.
J'ai fini ma dernière barquette il y a peu, donc je ne peux pas être plus précise malheureusement.
C'est un produit assez récent, c'est très difficile de trouver la moindre information le concernant...

[invitea8b17eca]

Re bonjour !

Je me permets de double poster, car je vais enfin pouvoir préciser ma question !
A force de fouiller la bibliographie et internet, j'ai pu trouver TOUTES les données qu'il me fallait :

http://www.lavoisier.fr/pdf/fichiers...xtrait_ch5.pdf
Ici à la page 19, se trouve une extrudeuse de référence, avec les dimension de la vis, la longueur, bref tout ce que l'on peut rêver.

Et ici : http://www.saixin.fr/2-screw-extruder.html
Se trouve le site d'un fabricant d'extrudeuses avec les dimensions totales de la machine, la puissance du moteur et tout et tout et tout

Il me reste désormais un problème de taille, trouver un calcul pour expliquer ces chiffres ! Est-ce que vous connaitriez des formules en sciences de l'ingénieur qui permettent de calculer ça s'il vous plait ? Ou peut-être un chercheur qui s'est penché sur la question ?

Merci à vous !

[Zozo_MP]

Bonjour,
Je ne vois pas comment justifier les chiffres de la consommation moteur.

Il y a tellement de paramètres et de longues années d'expérience pour arriver à faire une extrudeuse qui fonctionne correctement et avec une fiabilité sur 20 ans au minimum alors je pense qu'il est illusoire d'entreprendre le moindre calcul. Surtout en partant de rien du tout.

Par exemple voici quelques une des difficultés à surmonter
- forme de la vis d'extrusion et longueur
- simple vis ou vis couplée
- moteur variable ou non
- Frottement et pertes dues aux roulements
- Fourreau dans lequel circule le produit en cour d’extrusion qui est soit chauffé soit réfrigéré sachant que dans ce dernier cas la vis chauffe de part le frottement de la matière
- Type de trémie d'alimentation avec turbine ou sans
- Viscosité du produit en amont et en aval de la vis
- etc...
- Etc...

Le fait que vous ayez trouver les premiers chiffres c'est déjà pas mal.

Cordialement

[invitea8b17eca]

Bonsoir,

Hé bien oui vous avez soulevé tout le problème ! Ce foutu calcul est à faire au cas par cas, sur des caractéristiques rhéologiques précises, ce qui donne lieu à des travaux de thèses (pour ce que j'ai trouvé) pour calculer tout ça.
Mais bon... Ma prof a l'air de penser que c'est à notre niveau, on est même pas en formation ingénieur, on est dans un master de gestion quoi.
J'ai honte du torchon que j'ai écrit, j'ai bidouillé, je me suis arrangée pour que mon diamètre de vis colle avec un débit compris entre 80 et 100kg/h comme sur le modèle et j'ai illusionné tout ça avec un "Les données utilisées proviennent d'une extrudeuse de référence utilisée par M. Lavoisier en plasturgie blablabla". J'ai un oral sur ce dossier, je vais passer les pires 15 minutes de question de ma vie...

Bref, merci à vous d'avoir pris du temps pour me conseiller, le résultat n'est pas aussi sexy que prévu, on ne peut en vouloir qu'à ma prof.

Bonne soirée