Développement d'outils pour l'optimisation des conditions hydrodynamiques en filtration tangentielle - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1994

Development of optimization tools for hydrodynamic conditions in crossflow filtration

Développement d'outils pour l'optimisation des conditions hydrodynamiques en filtration tangentielle

Manuel Dornier

Résumé

For each new crossflow filtration application, the optimization of hydrodynamic conditions requires a pilot test campaign. In this context, some methods, based on the use of representation models, have been developed to establish an optimal area of reliable operation requiring a minimum of experimental tests. These optimization tools were tested with automated pilot units with and without filtrate circulation when clarifying raw cane sugar syrups and gum Arabic solutions by micro or ultrafiltration. The use of experimental designs combined with linear regression data processing made it possible to optimize hydrodynamic conditions at a reference time. For this, about 10 experimental tests are sufficient. After having proposed a new learning algorithm for multilayer perceptrons, the potentialities of neural networks for the dynamic modeling of membrane fouling were explored, both for filtering under constant conditions and for filtering under variable conditions over time. The ability of these non-linear models to represent fouling kinetics by integrating the effect of operating conditions has been demonstrated. This allowed us to propose an optimization method with a reference time requiring only 5 pilot tests. The results obtained are promising and open up many opportunities in control command. Finally, the results, all obtained with industrial products, improved our understanding of the crossflow filtration process, especially in the field of microfiltration.
Pour chaque nouvelle application de filtration tangentielle, l'optimisation des conditions hydrodynamiques nécessite une campagne d'essais pilote. Dans ce contexte, quelques méthodes, basées sur l'utilisation de modèles de représentation, ont été développées pour établir une zone optimale de fonctionnement fiable à la suite d'un minimum d'essais expérimentaux. Ces outils d'optimisation ont été validés avec des unités pilotes automatisées avec et sans circulation de filtrat lors de la clarification de sirops de sucre roux de canne et de solutions de gomme arabique par micro ou ultrafiltration. L'utilisation de plans d'expériences associée à un traitement de données par régression linéaire a tout d'abord permis d'optimiser les conditions hydrodynamiques à un temps de référence. Pour cela, environ 10 essais expérimentaux suffisent. Après avoir proposé un nouvel algorithme d'apprentissage pour les perceptrons multicouches, les potentialités des réseaux de neurones pour la modélisation dynamique du colmatage membranaire ont été explorées, aussi bien pour des filtrations à conditions opératoires constantes que pour des filtrations à conditions variables dans le temps. La capacité de ces modèles non linéaires à représenter les cinétiques de colmatage en intégrant l'effet des conditions opératoires a été démontrée. Ceci nous a notamment permis de proposer une méthode d'optimisation à un temps de référence ne nécessitant que 5 essais pilote. Les résultats obtenus sont prometteurs et ouvrent de nombreuses perspectives en contrôle-commande. Signalons enfin que les résultats, tous obtenus avec des produits industriels, ont permis de mieux appréhender le procédé de filtration tangentielle, en particulier dans le domaine de la microfiltration.
Fichier principal
Vignette du fichier
1994_DORNIER.pdf (13.38 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03232561 , version 1 (07-06-2020)
tel-03232561 , version 2 (21-05-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03232561 , version 2

Citer

Manuel Dornier. Développement d'outils pour l'optimisation des conditions hydrodynamiques en filtration tangentielle. Génie des procédés. École Nationale Supérieure des Industries Agricoles et Alimentaires, 1994. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03232561v2⟩
146 Consultations
28 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More