Modern process control techniques in the production of dried milk products - a review

Donal O'Callaghan , Peter Cunningham

Advanced process control techniques are being developed for the manufacture of milk powder. Further developments depend on determining with accuracy the multivariate aspects of thermodynamic properties of a concentrated food in the course of milk powder manufacture. Viscosity must be measured and modelled as a function of total solids, temperature, time and shear rate for each product over the range of conditions encountered in the falling film evaporator and the spray dryer, and, in addition, density and heat transfer coefficients must be determined and modelled versus total solids and temperature for spray drying. Some of these parameters are difficult to measure exhaustively, due to the interactive effects of time, temperature and shear rate. Research needs to be directed at characterising the changing thermodynamic properties of milk at all stages in its transformation to powder and at identifying an appropriate mix of first-principle and empirical models. Future developments are likely to involve models for stickiness, thermodynamic models of spray drying, online monitoring of atomisation and measurement / modelling of particle surface conditions.

Revue des techniques modernes de contrôle opératoire dans la production de poudres laitières. Des techniques avancées de contrôle de fabrication des poudres laitières sont en cours de développement. Ces développements reposent sur la détermination précise du caractère multivarié des propriétés thermodynamiques du concentré au cours de la fabrication de la poudre de lait. La viscosité doit être mesurée et modélisée en fonction de la teneur en matière sèche totale, de la température, du temps et du taux de cisaillement pour chaque produit sur l'ensemble des conditions rencontrées dans l'évaporateur à flot tombant et dans la tour de séchage par atomisation et, de plus, la masse volumique et les coefficients de transfert de chaleur doivent être déterminés et modélisés en fonction de la matière sèche totale et de la température de séchage par atomisation. Certains de ces paramètres sont difficiles à mesurer de façon exhaustive en raison des effets interactifs du temps, de la température et du taux de cisaillement. La recherche doit s'orienter vers la caractérisation du changement des propriétés thermodynamiques du lait à tous les stades de sa transformation en poudre et vers l'identification d'une combinaison appropriée des modèles du premier principe et empiriques. Les futurs développements impliqueront probablement des modèles pour le collage, des modèles thermodynamiques de séchage par atomisation, le contrôle en ligne de l'atomisation et la mesure/modélisation des caractéristiques de surface des particules.

Mots clés: process control; model predictive control; milk powder; spray drying<br>---<br>contrôle de procédé; modèle prédictif; poudre de lait; séchage par atomisation

Domaines: Alimentation et Nutrition; Ingénierie des aliments

Donal O'Callaghan, Peter Cunningham. Modern process control techniques in the production of dried milk products - a review. Le Lait, 2005, 85 (4-5), pp.335-342. ⟨hal-00895608⟩