Les travaux présentés traitent des cinétiques de décrochement des biofilms bactériens formés au sein des équipements communément utilisé dans les agro-industries. Deux espèces bactériennes Pseudomonas et Bacillus ayant une forte capacité à former des biofilms dont la présence quasi permanente est reportés dans les industries alimentaires (viande, lait, légumes frais...) ont servi de modèles pertinent pour ces travaux. Par ailleurs Bacillus, bactéries potentiellement pathogènes capable de former des spores dont les capacités à adhérer et résister aux environnements chimiques et thermiques défavorables (détergents, traitement de pasteurisation, stérilisation) sont reconnues pour présenter un risque sanitaire majeur pour l'agro-industrie du fait de la contamination des produits alimentaires par l'outil de fabrication lui-même. Deux type d'études ont été effectués sur le nettoyage d'équipements utilisés en industrie agroalimentaire.Une première approche cinétique a été mise en œuvre pour étudier l'élimination de ces biofilms des surfaces au cours du nettoyage. Nous avons cherchés à identifier les rôles respectifs de l'action mécanique via la contrainte pariétale générée par l'écoulement ou chimique via différentes concentrations en NaOH puis la combinaison des deux actions chimiques et mécaniques. Un modèle biphasique a été proposé pour décrire ces cinétiques de nettoyage en pertinence avec deux phases très distinctes que nous interprétons comme l'élimination de deux fractions différentes du biofilm. Un détachement plus ou moins rapide (1 à 5 min) correspondrait à l'élimination de structure tridimensionnelles composées ou non d'exopolymères suivi par un détachement lent des cellules directement en contact avec les surfaces.Dans le cas des biofilms à Bacillus, il existe une fraction du biofilm composée par des spores pouvant représenter près de 90% du biofilm. Cette fraction particulière semble s'éliminer plus rapidement dans la première phase et pas du dans la seconde phase. Les données préliminaires sur biofilms mixtes montrent une résistance accrue de l'ensemble qui se traduit par une plus grande résistance de la partie de biofilm constituée par des cellules à Pseudomonas.La seconde thématique développée traite de la possible récontamination par les sopres de Bacillus décrochées lors du processus de nettoyage.La réadhésion des bactéries à pu être prouvée par le positionnement des tubes dans le circuit de nettoyage, ainsi que par l'utilisation d'un matériel complexe (vanne bidirectionnelle) communément utilisé dans les agro-industries. Ces travaux ont permis d'identifier les conditions présidant à cette récontamination. La conception hygiénique des outils de transformation prend tout son sens ici.

Le recyclage des condensats d'évaporation dans l'étape de fermentation permettrait aux distilleries de diminuer leur consommation d'eau de forage et leur production d'effluents. Actuellement, les condensats sont traités par lagunage avant épandage et pourraient être recyclés comme eau de dilution pour la fermentation si les composés inhibiteurs qu'ils contiennent étaient éliminés : il s'agit de composés phénoliques, acides carboxyliques et dérivés du furane. L'étude du traitement a porté sur les procédés physico-chimiques présentant les meilleures capacités de rétention des composés inhibiteurs cibles : l'osmose inverse, l'échange d'ions et l'adsorption. L'étude des paramètres opératoires de ces procédés et de leurs combinaisons a permis d'optimiser leurs conditions d'application pour améliorer leur efficacité de rétention et de proposer leur mise en œuvre industrielle. L'impact des condensats diversement traités sur l'activité fermentaire des levures a été étudié lors de fermentations en continu. Le caractère fermentescible des condensats traités a été corrélé à l'efficacité de rétention du procédé. L'osmose inverse combinée à l'échange d'ions, permettant l'élimination de 99% des composés inhibiteurs cibles, est le seul procédé qui ne perturbe ni la croissance des levures ni leur production d'éthanol. A partir de cette combinaison on a dimensionné une unité traitant 100 m³.h⁻¹ de condensats. Selon les paramètres opératoires appliqués, on présente le bilan d'effluents produits et de réactifs consommés, ainsi que les installations correspondantes.

Le premier objectif de cette thèse était de qualifier et quantifier les différences de caractérisation sensorielle de l'apparence visuelle et de la texture de gels entre des sujets appartenant à deux cultures très différentes (française et vietnamienne). Trois méthodologies sensorielles présentant différents niveaux de verbalisation ont été appliquées dans les deux cultures (tri libre, profil flash et profil conventionnel) et ont permis d'identifier certaines particularités dans le comportement de réponse dans les deux cultures. Globalement, les trois méthodes ont également montré qu'il existait une forte similarité entre les configurations des produits dans les deux cultures. Le deuxième objectif était de savoir s'il était possible de traduire puis de transférer les descripteurs sensoriels issus des panels de profil conventionnel français et vietnamien vers respectivement un nouveau panel vietnamien et un nouveau panel français. Un protocole de transfert de descripteurs d'une culture à une autre a été défini. L'application de ce protocole dans le sens FRANCE-->VIETNAM et dans le sens VIETNAM-->FRANCE a permis d'assurer un transfert de descripteurs très satisfaisant entre les deux cultures. Le troisième objectif était de prédire les profils sensoriels issus des panels ayant généré leurs propres descripteurs, en France et au Vietnam, par des mesures instrumentales variées. Globalement, il a été possible de prédire les descripteurs des deux panels de manière assez satisfaisante en utilisant une variable de synérèse, deux variables de spectrocolorimétrie, quatre variables de pénétration et quatre variables de back extrusion.

La cuisson de produits céréaliers provoque des transformations physicochimiques dans la pâte pour lui conférer une structure, une texture, une forme, une couleur et un goût désirés. Un four pilote électrique avec circulation d'air chaud a été instrumenté pour suivre en continu la cuisson d'un produit type génoise (700g) placé dans un moule : perte de poids, profil de température interne et température de surface, pression interne. A travers une fenêtre dans la paroi isolée du moule des images ont été enregistrées pour suivre le gonflement. L'évolution de masse volumique a été déduite. Des mesures de flux de chaleur radiatif et convectif reçus par la surface du produit ont contribué à expliquer la coloration de la surface et la forme du produit cuit. Des cuissons à 160, 180, 220°C ont été réalisées avec une perte de masse constante (eau) de 6% durant la période de chauffage, avec des temps de chauffage respectivement de 81, 71, 52 min. Durant cette période la pâte se transforme en croûte colorée sèche en surface, et mie humide. La période de refroidissement contrôlé avec ventilation d'air (90min) conduit à une perte additionnelle de poids de 6% et représente une phase importante pour stabiliser la structure.

Nous avons exploré dans la présente étude l'incidence des cinétiques de chauffage traditionnel (bain-marie) et micro-ondes sur la thermorésistance d'une souche de Salmonella enterica arizonae traitée dans un produit à faible activité d'eau (aw = 0,51), la crème de sésame achetée sur le marché libanais. Une solution de chlorure de sodium ayant une activité d'eau plus élevée (aw = 0,99), a été également contaminée artificiellement par la même souche bactérienne et traitée selon les 2 modes de traitement. En plus de ces traitements au bain-marie et aux micro-ondes, des expériences, pour une même rampe thermique, ont été effectuées dans le but de comparer l'incidence de la cinétique et du mode de chauffage sur la thermorésistance de la souche étudiée traitée dans la crème de sésame. L'influence du traitement micro-ondes sur la qualité de la crème a elle aussi été examinée en vue d'une optimisation du traitement micro-ondes. Pour cela, trois critères ont été étudiés : la viscosité, la couleur et l'indice de peroxydes. Pour les deux traitements, bain-marie et micro-ondes, l'activité de l'eau semble avoir une influence sur la thermorésistance de la bactérie : le temps de réduction décimale (D₅₉) de S. enterica, dans la solution de chlorure de sodium, est deux fois plus élevé que celui obtenu dans la crème de sésame. D'autre part, la Salmonelle traitée dans la crème de sésame (aw = 0,49), riche en lipides, présente une thermorésistance plus forte que celle traitée dans la solution de NaCl (aw = 0,99). Cet effet protecteur des lipides est connu et a été mis en évidence par plusieurs auteurs qui concluent que celui-ci a pour conséquence d'augmenter la thermorésistance des bactéries. Nous notons aussi que la thermorésistance de cette souche diminue avec le pH. En effet, la crème de sésame a un pH de 5,80 à 20°C, alors que la solution de NaCl a un pH de 6,50 à 20°C : pH et aw contribuent donc conjointement à augmenter la thermorésistance de la souche bactérienne dans la crème de sésame par rapport à la solution de NaCl. Par ailleurs, d'après nos travaux, il semblerait qu'une même rampe thermique réalisée avec deux modes de traitement thermique : bain-marie ou micro-ondes, ne donne pas de résultats équivalents en termes de destruction de S. enterica. En effet, à niveau de température atteinte égal, le traitement micro-onde donne systématiquement un nombre de réduction décimale supérieure à celle du traitement au bain-marie.

Face à l'augmentation significative de la teneur en alcool dans les vins, la filière viticole s'intéresse à la technologie de l'osmose inverse pour réduire le degré alcoolique des vins. Cependant, quelles sont les conséquences de cette technologie sur la perception sensorielle des vins ? Ces conséquences sont-elles appréciées par les consommateurs ? Par ailleurs, le concept des vins à teneur réduite en alcool est-il accepté par les consommateurs ? Ce travail de thèse a montré que la réduction d'alcool par osmose inverse affecte les propriétés sensorielles des vins avec notamment une diminution de la perception de la chaleur, de l'amertume, des arômes et de la persistance en bouche. Une augmentation de la perception astringente est également notée dans le cas des vins rouges, associée à une diminution de la complexité perçue. En condition de dégustation à l'aveugle, l'appréciation des qualités organoleptiques des vins à teneur réduite en alcool est fortement segmentante. Ainsi, les professionnels du vin et les consommateurs avec une expérience élevée dans le vin n'apprécient pas les propriétés sensorielles des vins à teneur réduite en alcool tandis que les consommateurs peu expérimentés les apprécient. De plus, en condition de dégustation avec information, le concept des vins à teneur réduite en alcool est d'autant moins accepté que le niveau d'expertise des consommateurs est élevé. En général, l'information de la réduction d'alcool est moins bien acceptée dans les vins rouges que dans les vins blancs. A l'aide d'un protocole original de dégustation en situation réelle de consommation, il a été montré que la dimension sensorielle est aussi importante que la dimension cognitive dans la formation du jugement global d'appréciation des vins à teneur réduite en alcool par les consommateurs.

Le travail mené dans cette thèse concerne la maîtrise des décanteurs centrifuges. L'instrumentation étant limitante, nous proposons, sur la base de l'analyse des modes de pilotage de l'opération la définition de l'instrumentation et la réalisation et la validation des capteurs nécessaires. La recherche a été effectuée en trois volets distincts. • L'analyse bibliographique a permis de caractériser les différents mécanismes qui permettent la déshydratation mécanique des boues urbaines par les centrifugeuses. Les boues présentent une grande variabilité et leur caractérisation n'est pas toujours facile. Il ressort de cette étude que l'empirisme l'emporte sur les travaux de compréhension du procédé : aucun modèle de génie des procédés ne donne entière satisfaction. Une nouvelle approche d'étude est indispensable. • L'analyse du pilotage des centrifugeuses est ensuite proposée. Cette analyse, effectuée par entretiens avec des experts, amène une réponse à la question « Que mesurer ? ». Ainsi, nous avons déterminé le nombre minimal et la nature des paramètres à connaître pour piloter la machine. La synthèse de la connaissance des experts a permis de fournir et valider un outil simple d'aide à la décision. Afin de pouvoir implanter ce module en ligne pour le pilotage automatique, nous avons étudié l'instrumentation possible du procédé. • Plusieurs instruments présents sur le marché ont été testés pour déterminer leurs caractéristiques métrologiques. Ces capteurs servent à déterminer la concentration du centrat et la siccité des boues déshydratées. Plus spécifiquement, un capteur de mesure de la concentration des matières en suspension du centrat, reposant sur l'analyse des données spectrophotométriques, a été développé. Ce capteur présente l'avantage, par la mise en œuvre que nous avons réalisé, d'être sans contact avec le produit. Ceci évite les problèmes de colmatage, fréquents dans les stations d'épuration. Le signal de mesure est traité de plusieurs manières et des corrélations sont obtenues. Une validation sur site industriel est discutée.

Une suspension de particules concentrées est un milieu biphasique constitué d'une phase continue et d'une phase dispersée, dont les particules peuvent être de taille, de forme, de rigidité, de rugosité et de concentration diverses. Deux objectifs ont guidé notre travail. Le premier a été d'étudier et de comprendre l'influence d'un certain nombre de facteurs de structure sur la rhéologie et la perception sensorielle des suspensions de particules molles. Le deuxième a été de proposer des mesures instrumentales simples et rapides à mettre en oeuvre dans le but de prédire la perception de la texture de ces milieux. La stratégie s'est déroulée en trois étapes principales : décrire un espace de produits réels, constitué de 49 purées de pommes et poires du commerce et dont la structure était imposée, puis maîtriser la variation de différents facteurs de structure (la taille et la concentration des particules, ainsi que la viscosité de la phase continue) grâce à la reconstitution des purées, et enfin créer et d'étudier des milieux modèles, fabriqués à partir de particules de gel d'alginate broyé dans du jus de pommes et permettant de faire varier, en plus des variables précédentes, la rigidité des particules. Les facteurs de structure étudiés possèdent des niveaux d'influence différents sur le comportement rhéologique et la perception sensorielle. Certains facteurs ont un effet de premier ordre et d'autres plutôt de second ordre. Des interactions entre facteurs ont également été mises en évidence. Parmi les effets de premier ordre, on trouve l'influence de la quantité de particules et celle de la viscosité de la phase continue sur les propriétés rhéologiques des suspensions. On trouve également l'influence de la nature des particules, et plus particulièrement celle de leur rigidité, sur les propriétés viscoélastiques. D'autre part, la taille des particules influence la perception du granuleux, le pourcentage de cellules pierreuses influence la perception du pierreux, la quantité de particules, la viscosité du sérum ainsi que la fermeté des particules influencent la perception de la consistance et de l'humidité. En termes de prédictions, ces effets de premier ordre sont déterminants. Une mesure de viscosité apparente à 64 s-¹ permet ainsi de prédire la perception de la consistance, une mesure de taille de particules la perception du granuleux, une mesure de quantité de cellules pierreuses la perception du pierreux et une mesure de viscosité et de module élastique le caractère humide.

Cette recherche a été menée pour mieux comprendre l'imprégnation en huile pendant la friture profonde. La teneur en matière grasse élevée est une des caractéristiques critiques des produits frits. Malgré des efforts des scientifiques, les produits frits contiennent encore une quantité considérable de matière grasse. De nombreuses études expérimentales ont été réalisées afin de mettre en évidence par quels mécanismes, où et quand l'imprégnation en huile se passe lors du procédé de friture. Dans un premier temps, l'effet du développement des pores sur la prise d'huile a été étudié. L'influence des propriétés physiques de l'huile adhérée en surface du produit sur cette prise a été ensuite examinée. À la fin, les conductivités thermiques effectives des différentes régions du produit (la croûte et le coeur) et leurs effets sur le transfert de chaleur ont été examinés. Les pommes de terre ont été découpées en forme rectangulaire et frites à différentes températures (140, 155, 170 et 185°C). Un appareil de Lees modifié a été utilisé avec succès pour déterminer la conductivité thermique des échantillons frits. Les résultats ont montré que la teneur en huile augmente en diminuant la température de 185 à 140°C. La porosité augmente pendant la friture à cause de l'évaporation forte de l'eau génératrice des pores. Cependant, elle commence à diminuer au cours de la période de refroidissement en raison du remplissage des pores par l'huile et du phénomène de l'effondrement. Au cours de la période de refroidissement, lorsque la température d'huile en surface a tendance à diminuer, la tension interfaciale et la viscosité d'huile augmentent entraînant une teneur en huile plus élevée. Les différentes régions du produit (le coeur et la croûte) ont montré différents comportements au niveau de la conductivité thermique. Les modifications physico-chimiques du produit qui ont lieu au cours de la friture influent la conductivité thermique de ces régions. Au niveau du coeur, la gélatinisation d'amidon qui a lieu pendant les premières minutes de la friture (3 min), entraîne une augmentation de la conductivité thermique, tandis que la perte en eau qui commence après cette période diminue la conductivité thermique. Au niveau de la croûte, la conductivité thermique diminue avec le temps de la friture en raison de la perte en eau et la formation d'une structure poreuse.

Afin de garantir et d'optimiser la qualité du café torréfié, il est important de contrôler un grand nombre de facteurs au cours du procédé. Aujourd'hui, des capteurs robustes et des algorithmes permettent d'analyser en temps réel des valeurs essentielles telles que la couleur, la surface, la température, la masse... Dans cette étude de torréfaction, une stratégie de contrôle est appliquée pour estimer la qualité du produit en considérant des capteurs-algorithmes. Pour la mise en place de cette stratégie, une outil expérimental, basé sur l'analyse d'images, l'acquisition de températures et de masse du produit en temps réel est développé. Les grains de café sont torréfiés par un courant d'air chaud. Une base de données expérimentales des grandeurs (température, masse, couleur et surface des grains de café) est réalisée permettant une meilleure compréhension des phénomènes pendant la torréfaction. Un modèle dynamique est obtenu pour prédire l'évolution de la température interne et la teneur en eau des grains de café au cours de la torréfaction en tenant compte de la mesure de la température de l'air d'entrée. Les cinétiques de niveau de gris et de surface des grains sont modélisées par des réseaux de neurones en utilisant comme entrée le temps et la température du grain. Des réseaux de neurones réccurents sont appliqués pour déterminer les cinétiques du niveau de gris au temps suivant (t+1), en considérant le niveau de gris des valeurs précédentes. Les modèles permettent de simuler la température, le niveau de gris et la surface des grains en temps réel. Le niveau de gris estimé par le modèle est le facteur clé pour arrêter le procédé, car le degré de torréfaction est atteint lorsque le niveau de gris est égal à la qualité optimale.