Dans l’industrie laitière, les échangeurs de chaleur sont essentiels au bon fonctionnement des procédés thermiques. Pourtant, ils s’encrassent au fil du temps, notamment en raison des dépôts de protéines qui adhèrent à leurs parois. Ce phénomène nuit à leur efficacité et impose des opérations de nettoyage coûteuses en eau, en énergie et en produits détergents.

Un type d’échangeur reste encore peu étudié : l’évaporateur à film tombant. Dans ce système, le liquide s’écoule en mince couche le long d’une paroi chaude. La température reste constante, mais la concentration en protéines augmente au fil de l’évaporation. Des dépôts sont observés même à des températures inférieures à celles provoquant la dénaturation des protéines de lactosérum (60 à 70 °C), ce qui suggère que la température n’est pas le seul facteur impliqué.

Pour mieux comprendre ces mécanismes complexes, une approche expérimentale innovante a été développée.
Elle consiste à soumettre des solutions de protéines de lactosérum (5 à 10 %) à différents taux de cisaillement (jusqu’à 200 s-¹), à une température contrôlée de 65 °C. L’expérience est menée avec un rhéomètre équipé d’un disque en verre transparent, permettant d’observer directement la formation des dépôts grâce à différentes techniques de microscopie.

L’originalité de la méthode repose sur plusieurs points : la possibilité de tester une large gamme de taux de cisaillement en une seule expérience, le contrôle et la reproductibilité des conditions opératoires, et l’observation visuelle des dépôts facilitée.

Les observations montrent que le cisaillement joue un rôle important. À faible concentration (5 %), il favorise l’apparition de dépôts primaires (environ 10 μm). À plus forte concentration (10 %), il conduit à la formation de structures ramifiées plus complexes (jusqu’à 50 μm), notamment à des taux de cisaillement élevés (140-200 s-¹). Trois types de dépôts ont été identifiés, suggérant un processus en trois étapes : apparition de points d’ancrage à la surface, formation de dépôts primaires, puis développement de structures ramifiées plus épaisses, sous l’effet d’interactions non chimiques.

La comparaison entre la stabilité des protéines dans la solution et celles fixées à la surface permettra de mieux comprendre la vitesse de formation des dépôts.
Ces avancées ouvriront la voie à une meilleure maîtrise de l’encrassement, avec des bénéfices à long terme en matière d’efficacité énergétique, de réduction de l’empreinte environnementale et de durabilité des procédés industriels.