Étude des mécanismes d’encrassement dans les évaporateurs à flot tombant par approche microscopique et microfluidiques

L’encrassement est un enjeu majeur pour l’industrie laitière : il limite l’efficacité énergétique et accroît les pertes de charges, la fréquence des nettoyages et le risque de formation de biofilms. Bien que l’effet de la température sur sa formation soit connu, les mécanismes d’initiation du dépôt restent peu explorés. Les études industrielles se basent sur des bilans de matière et d’énergie indirects, tandis que la recherche utilise des analyses hors ligne ne montrant pas l’évolution au cours du temps. Notre objectif est de mieux comprendre l’encrassement à des températures limitantes, proches ou inférieures à la dénaturation des protéines de lactosérum comme dans le cas des évaporateurs à flot tombant utilisés en concentration sous vide, et d’identifier le rôle du cisaillement dans ces conditions. Pour cela, deux approches innovantes ont été mises en place. La première, rhéométrique, montre que le cisaillement favorise la formation de dépôts complexes en surface, bien qu’il n’ait pas d’effet sur l’agrégation en solution. La seconde, microfluidique, permet une observation directe des phénomènes, en mimant en continu les conditions environnementales industrielles. Elle révèle trois étapes : (1) adsorption d’une couche protéique active, (2) capture d’agrégats, puis (3) formation d’une couche de gel épais modifiant l’écoulement. Le cisaillement augmente la quantité d’agrégats capturés à la surface et la couche gel. Cette étude montre le rôle clé du cisaillement à température modérée dans le mécanisme d’encrassement. Les approches méthodologiques développées ouvrent la voie à des systèmes plus complexes et plus représentatifs des conditions industrielles.