L’hydrolyse enzymatique de la biomasse lignocellulosique est une voie prometteuse pour la bioconversion des matières végétales en sucres fermentescibles en vue de la production du bioéthanol de seconde génération. En général, des cocktails enzymatiques contenant différentes familles d’activités, caractérisées par des modes d’action différents, sont utilisés comme biocatalyseurs. L’essentiel des travaux de modélisation de ce procédé abordent la question via des approches cinétiques où les aspects particulaires et dynamique d’évolution des propriétés du substrat/biocatalyseur/système ne sont pas pris en compte. De plus, ce type de modèles, visant à reproduire les cinétiques de production des sucres simples, traite uniquement le cas de la mise en contact simultanée des enzymes et de la matière à hydrolyser (substrat). Dès lors, les questions relatives au design/optimisation du procédé telles que le mode d’alimentation (batch/continu) ou l’ajout séquencé des enzymes et/ou du substrat ne peuvent pas être abordées avec ces modèles. Dans ce travail, une approche de modélisation par le formalisme du bilan de population est proposée. Le modèle est basé sur une hétérogénéité structurale du substrat à savoir la distribution de taille des chaines/particules. Comme première approche numérique, la méthode des classes est utilisée dans le cas de l’hydrolyse de chaines polymères subissant des attaques endoglucanases (rupture aléatoire) et exoglucanases (coupure d’un dimère en bout de chaine). En deuxième lieu, la méthode des moments a été adoptée pour traiter du cas d’un substrat particulaire. Ici la rupture s’opère sous l’effet des contraintes hydrodynamiques tandis que l’hydrolyse enzymatique modifie la cohésion des particules. Par ailleurs, la nécessité de confronter les résultats numériques issus de la méthode des moments avec les distributions expérimentales a motivé un travail sur les méthodes de reconstruction des distributions à partir de leurs moments. Parallèlement à ce travail de modélisation, plusieurs métrologies nécessaires à la caractérisation de ces systèmes ont été mises en oeuvre. Trois techniques granulométriques (Morpho-granulométrie, Focused Beam Reflectance Measurement Technique (FBRM) et Granulométrie laser) ont été utilisées pour accéder à l’évolution de la distribution de taille des particules au cours de l’hydrolyse d’une cellulose microcristalline (Avicel). De plus, les concentrations en sucres réducteurs et en sucres simples (glucose et cellobiose) ont été mesurées. Les modélisations proposées combinent ainsi les aspects de cinétique homogène et de catalyse hétérogène. Intégrées dans une approche de type bilan de population multivariable, elles permettent d’accéder à l’évolution de la distribution de taille des chaines/particules du substrat ainsi qu’aux cinétiques de conversion en sucres simples. / The enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass is a promising approach for the bioconversion of organic matter into fermentable sugars aiming ultimately to produce second generation biofuel. Globally, enzymatic cocktails, containing different activities which are characterized by their specific mechanisms, are used as biocatalysts. Most of the studies devoted to the modelling of this process address the problem via kinetic approaches in which the particulate aspects and the dynamic evolution of the properties of the substrate/biocatalyst/system are not taken into account. Moreover, such models aim to reproduce the kinetics of release of simple sugars and treat only the case where the enzymes and the substrate are simultaneously mixed at the beginning of the hydrolysis reaction. Therefore, issues related to the design/optimization of the process such as the supplying mode (batch/continuous) and the sequential adding of the enzymes/substrate cannot be addressed with these models. In this work, a population balance formalism is proposed as modelling approach. The model is based on a structural heterogeneity of the substrate namely the chain/particle size distribution. As a first numerical approach, the method of classes is used in the case of polymer chains undergoing endoglucanase (random breakage) and exoglucanase (chain-end scission) attacks. Secondly, the method of moments is adopted to solve the same problem and then adapted to the case of a particulate substrate by introducing the particle cohesion effect which depends on the enzymatic attacks as well as on the hydrodynamic shear stress. Finally, the confrontation of the numerical results from the method of moments to the experimental distributions motivated the development of reconstruction methods in order to restore distributions from a finite sequence of their moments. Alongside this modelling work, the suitable metrology has been developed for the characterization of these systems. Three different granulometric techniques (Morphogranulometry, Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM) technique and Laser Diffraction Particle Size Analysis) are used to reach the time-evolution of the particle size distribution of microcrystalline cellulose (Avicel). In this context, numerical tools used for the analysis and the comparison of the different experimental distributions are proposed. In addition, the concentrations of reducing and simple sugars (glucose and cellobiose) are measured all along the hydrolysis reactions. The modeling of enzymatic hydrolysis developed here combines the concepts of homogeneous and heterogeneous catalysis. Integrated into the framework of multivariable population balance model, these allow the chain/particle size distribution evolution during the reaction and the kinetics of simple sugars release to be predicted.

Over the past twenty years, the national beverage industry adapted to a growing interest in historic cocktails and classic recipes. Among the many rediscovered classics, New Orleans’ own century-old recipes, like the Sazerac cocktail, garnered praise, national attention, and consumer embrace – even legislative endorsement. However, for most of the past forty years, the city retained a reputation as a place for wild abandon doused in alcoholic beverages of mediocre pedigree. Rather than dismiss the evolution of drinking trends from elegant, classic recipes to indulgent, high-proof booze-bombs as an inherent choice of local drinkers, this paper explores evidence in historic menus and the scholarship in New Orleans tourism marketing. From a careful examination of bar guides, advertisements, newspaper articles, menus and reviews, it is apparent that New Orleans did not eschew its appreciation for traditional, old-time cocktail customs. Rather, two parallel stories unfold; locals continued to demand beverages from previous generations, while business owners recognized the need to accommodate visitors wanting to experience the city’s liberal relationship with liquor. Though the local community is not always harmonious with the dependency on tourism, local bar operators continually offered traditional, historic drink options while also catering to the needs of tourists who chose New Orleans for the escapist experience the city marketed.

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Chemiker sind Alchemisten, Köche Hexenmeister des Geschmacks. Beide Berufsgruppen haben sich in den vergangenen Jahren den Abenteuern des experimentellen Kochens bei sehr kalten Temperaturen verschrieben. Die Kombination von Chemie und Kochen bringt neue und spektakuläre kulinarische Kreationen hervor und schafft avantgardistische Gaumenverführungen mit verblüffenden Sinneserlebnissen und dies bei den sehr tiefen Temperaturen des flüssigen Stickstoffs (-196 °C) und des Trockeneises (-78.5 °C). Das Molekulare Kochen bei tiefen Temperaturen lebt von den spannungsgeladenen Gegensätzen von Wärme und Kälte und führt im Resultat zu neuartigen, bisher unbekannten Geschmackserlebnissen. Gleichzeitig wirkt die Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen als Ideen- und Impulsgeber für innovative Speisen und Getränke und betritt dabei Neuland der Avantgarde-Küche, in der es dem sinnlichen Genuss eine neue, richtungsweisende Dimension verleiht. Dabei bedient sich das Molekulare Kochen mit flüssigem Stickstoff bzw. Trockeneis des Wissens um chemische und physikalische Prozesse. Dies macht die Molekularküche in der Kälte so spannend, denn sie bewegt sich damit auf dem Grenzgebiet der traditionellen Cuisine und den Wissensgebieten der Naturwissenschaften Chemie und Physik und führt zu einer gegenseitigen Wissensbereicherung in diesen Disziplinen. In diesem Buch wird der Autor, ein Chemiker, zum Grenzgänger seines Fachgebiets und verknüpft sein Wissen aus dem Chemielabor mit dem aus der Küche. Er schafft damit einen Ort für das Kochen mit Kälte und lässt Sie an außergewöhnlichen, unvergesslichen Geschmackserlebnissen sowie an chemischen und kulinarischen Augenfreuden teilhaben. Voraussetzung für ein erfolgreiches Kochen in der Kälte ist das Wissen um die Kältemittel wie dem flüssigen Stickstoff und dem Trockeneis. Deshalb befasst sich diese Schrift neben avantgardistischen Kochrezepten auch mit den beiden Kältemitteln, so dass beide Aspekte, nämlich die Chemie und die Küche, miteinander vereint werden. Basierend darauf, und gepaart mit diesen Erkenntnissen, werden innovative, „eiskalte“ Cocktails und Speisen vom Popcorn, über Bananasplit bis zu Espuma vorgestellt. Es handelt sich dabei um Speisen, die im Inneren flüssig bleiben, aber außen eine feste, krustige Hülle aufweisen, die beim Erwärmen im Mund zerplatzt, dabei kalte „Nebel“ bildet und sich so ein köstlicher Geschmack auf der Zunge ausbreitet. Ein unvergessliches Gaumen-Erlebnis! Des Weiteren werden einfache, aber spektakuläre und effektvolle chemische Experimente zu vereinzelten Kochrezepten rund um das Thema Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen vorgestellt, die die Kochvorführungen bereichern und zeigen, dass die „Chemie“ zwischen Chemikern und Köchen stimmt. Die chemischen Vorgänge mit Reaktionsgleichungen zu den einzelnen Experimenten sind in Kapitel 4 dieser Schrift für Chemieinteressierte aufgeführt. In diesem Sinne wünscht der Autor beim Lesen, Experimentieren mit Flüssigstickstoff und Trockeneis, sowie beim Genießen der zubereiteten Köstlichkeiten viel Vergnügen und verspricht eine interessante Reise in die Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen.

Les cocktails enzymatiques tels que Rovabio® sont utilisés en nutrition animale comme complément alimentaire pour aider les animaux à mieux assimiler les fibres présentes dans leur ration alimentaire composée principalement de blé en Europe. Le mécanisme de déconstruction enzymatique du son de blé, partie du grain majoritairement composée de fibres, considérées comme difficilement hydrolysables et donc assimilables reste encore incompris, c’est pourquoi ces travaux de thèse s’appuient sur l’utilisation d’un bioréacteur instrumenté combinant des analyses physiques in-situ et biochimiques ex-situ afin d’avoir un point de vue global de ce phénomène. Cette approche multi-échelle est originale car rarement considérée en nutrition animale où les études in-vivo sont privilégiées. Cos travaux ont ainsi permis de mettre en évidence que l’action de Rovabio® se caractérise par une première phase de fragmentation notamment des grosses particules concomitante avec une forte solubilisation. La déconstruction du son de blé se poursuit ensuite par une fragmentation mais cette fois sans aucune solubilisation de polysaccharides. L’ajout d’une xylanase seule, en tant qu’enzyme la plus active du cocktail, solubilise la même quantité d’arabinoxylane mais ne permet pas une fragmentation importante des particules, contrairement au Rovabio®. Ces résultats confirment donc l’importance de la richesse et de la diversité d’un cocktail enzymatique pour déconstruire efficacement des structures aussi complexe que le son de blé. Cependant, en dépit de cela, seulement 37%w/w de matière sèche est solubilisée, même en excès de Rovabio®. Cette incapacité du cocktail enzymatique à dégrader complètement ces fibres semblerait provenir d’une inaccessibilité des enzymes à leur substrat. Nous avons ainsi montré que le rendement d’hydrolyse enzymatique est amélioré en augmentant la surface spécifique des particules (traitement mécanique) et/ ou en désorganisant l’architecture de la structure des fibres par l’ajout d’un complexe enzymatique particulièrement riche en pectinases. Néanmoins, si ces deux voies améliorent les performances du cocktail, elles ne permettent toujours pas une hydrolyse totale du son de blé. Finalement ce travail souligne l’intérêt d’enzymes ou de protéines actives capables d’attaquer les structures minoritaires du réseau lignocellulosique assurant sa résistance et sa cohésion, ce qui permet ainsi aux enzymes d’avoir un meilleur accès à leurs substrats. / Enzyme cocktails, such as Rovabio®, which is rich of hydrolytic enzymes are used as feed additives to favor degradation of non-starch polysaccharides present in wheat, a major feed in poultry industry. The deconstruction mechanism of wheat bran, part of the seed mainly composed of fiber, is still fairly unclear. This PhD aims to highlight these mechanisms using a multi-instrumented bioreactor that allowed to combine in-situ physical and ex-situ biochemical analyses. This multiscale approach stands as an alternative and original approach which is rarely considered in animal nutrition. This work highlights that Rovabio® action occurred in two concurrent process, namely fragmentation and solubilization phenomena which take place within the first 2 h after addition of the enzyme cocktail. It is then followed by a particle fragmentation which was not accompanied by any sugars solubilization. Thus, in spite of the abundant and very active hydrolytic enzyme activities in Rovabio®, the deconstruction of destarched wheat bran was however limited to 37% of w/w. At variance to Rovabio®, xylanase added alone was capable of solubilization activity (same final release of xylose and arabinose) but the fragmentation was much weaker by only disorganizing the fibrous network and hence led to particle disaggregation. Altogether, these results confirmed the importance of the enzyme mixtures which act in a synergistic manner to readily solubilize wheat bran. Our results also indicated that the limitation of Rovabio® action upon wheat bran degradation may come from physical inaccessibility of the substrate as it could be partially overcome by enhancing the substrate specific surface by a mechanical treatment and/or due to some missing or limiting enzyme activity as shown by a slight increase in solubilization following addition of some pectinases cocktails that are poorly represented in Rovabio®. Nevertheless, these complementary actions were still insufficient for complete hydrolysis of wheat bran. To conclude, this work draws attention to plant cell wall-deconstructing enzymes or active proteins which are able to attack the biomass minor structures and disorganize its network in order to increase substrate accessibility to enzymes that cleave backbone structures.

El presente proyecto lleva el nombre de “Ronda Cocktails”, esta es una empresa que ofrece la opción de poder preparar sus propios cócteles, teniendo todos los insumos necesarios para realizarlo. Con el objetivo de facilitar y reducir el tiempo que se usa para la compra de ingredientes y finalmente compartir experiencias para su mayor satisfacción y aprendizaje. Para su desarrollo, se identificó un interés de preparar cócteles, sin embargo, no suelen encontrar todos los ingredientes en un mismo lugar y por ello sienten que es mejor preparar las bebidas tradicionales. Asimismo, los consumidores no están informados sobre la cantidad necesaria a usar para la preparación, existe mucha información que genera dudas e inseguridades sobre el cóctel y de su procedencia de la receta. Por ello, Ronda Cocktails está dirigido a hombres y mujeres de Lima Metropolitana y Callao, de un rango de edad de 18 a 45 que son amantes de los cócteles. Nuestra principal comunicación con los clientes será por medio de Facebook e Instagram, ya que facilita la interacción, mostrándoles los productos de nuestra carta, experiencia de otros clientes, promociones y atributos de nuestro box de Ronda para un mayor interés, seguridad y confianza. Para poder llevar a cabo el presente trabajo de investigación, se han analizado factores del entorno, análisis del cliente, campañas publicitarias, aprendizajes y estrategias para desarrollar exitosamente nuestro proyecto. Para finalizar, se han realizado los pronósticos y plan financiero, mostrando el resultado del sustento sobre la viabilidad del negocio de Ronda Cocktails. / This project is called "Ronda Cocktails", this is a company that offers the option to prepare their own cocktails, having all the necessary inputs to do so. With the objective of facilitating and reducing the time used for the purchase of ingredients and finally sharing experiences for greater satisfaction and learning. For its development, an interest in preparing cocktails was identified, however, they do not usually find all the ingredients in one place and therefore feel it is better to prepare traditional drinks. Also, consumers are not informed about the necessary amount to use for the preparation, there is a lot of information that generates doubts and insecurities about the cocktail and its origin of the recipe. For this reason, Ronda Cocktails is aimed at men and women in Metropolitan Lima and Callao, between 18 and 45 years of age, who are cocktail lovers. Our main communication with customers will be through Facebook and Instagram, as it facilitates interaction, showing them the products of our menu, experience of other customers, promotions and attributes of our Ronda box for greater interest, security and confidence. In order to carry out this research work, we have analyzed environmental factors, customer analysis, advertising campaigns, learning and strategies to successfully develop our project. Finally, we have made forecasts and financial plans, showing the result of the support on the viability of the business of Ronda Cocktails. / Trabajo de investigación

Chemiker sind Alchemisten, Köche Hexenmeister des Geschmacks. Beide Berufsgruppen haben sich in den vergangenen Jahren den Abenteuern des experimentellen Kochens bei sehr kalten Temperaturen verschrieben. Die Kombination von Chemie und Kochen bringt neue und spektakuläre kulinarische Kreationen hervor und schafft avantgardistische Gaumenverführungen mit verblüffenden Sinneserlebnissen und dies bei den sehr tiefen Temperaturen des flüssigen Stickstoffs (-196 °C) und des Trockeneises (-78.5 °C). Das Molekulare Kochen bei tiefen Temperaturen lebt von den spannungsgeladenen Gegensätzen von Wärme und Kälte und führt im Resultat zu neuartigen, bisher unbekannten Geschmackserlebnissen. Gleichzeitig wirkt die Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen als Ideen- und Impulsgeber für innovative Speisen und Getränke und betritt dabei Neuland der Avantgarde-Küche, in der es dem sinnlichen Genuss eine neue, richtungsweisende Dimension verleiht. Dabei bedient sich das Molekulare Kochen mit flüssigem Stickstoff bzw. Trockeneis des Wissens um chemische und physikalische Prozesse. Dies macht die Molekularküche in der Kälte so spannend, denn sie bewegt sich damit auf dem Grenzgebiet der traditionellen Cuisine und den Wissensgebieten der Naturwissenschaften Chemie und Physik und führt zu einer gegenseitigen Wissensbereicherung in diesen Disziplinen. In diesem Buch wird der Autor, ein Chemiker, zum Grenzgänger seines Fachgebiets und verknüpft sein Wissen aus dem Chemielabor mit dem aus der Küche. Er schafft damit einen Ort für das Kochen mit Kälte und lässt Sie an außergewöhnlichen, unvergesslichen Geschmackserlebnissen sowie an chemischen und kulinarischen Augenfreuden teilhaben. Voraussetzung für ein erfolgreiches Kochen in der Kälte ist das Wissen um die Kältemittel wie dem flüssigen Stickstoff und dem Trockeneis. Deshalb befasst sich diese Schrift neben avantgardistischen Kochrezepten auch mit den beiden Kältemitteln, so dass beide Aspekte, nämlich die Chemie und die Küche, miteinander vereint werden. Basierend darauf, und gepaart mit diesen Erkenntnissen, werden innovative, „eiskalte“ Cocktails und Speisen vom Popcorn, über Bananasplit bis zu Espuma vorgestellt. Es handelt sich dabei um Speisen, die im Inneren flüssig bleiben, aber außen eine feste, krustige Hülle aufweisen, die beim Erwärmen im Mund zerplatzt, dabei kalte „Nebel“ bildet und sich so ein köstlicher Geschmack auf der Zunge ausbreitet. Ein unvergessliches Gaumen-Erlebnis! Des Weiteren werden einfache, aber spektakuläre und effektvolle chemische Experimente zu vereinzelten Kochrezepten rund um das Thema Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen vorgestellt, die die Kochvorführungen bereichern und zeigen, dass die „Chemie“ zwischen Chemikern und Köchen stimmt. Die chemischen Vorgänge mit Reaktionsgleichungen zu den einzelnen Experimenten sind in Kapitel 4 dieser Schrift für Chemieinteressierte aufgeführt. In diesem Sinne wünscht der Autor beim Lesen, Experimentieren mit Flüssigstickstoff und Trockeneis, sowie beim Genießen der zubereiteten Köstlichkeiten viel Vergnügen und verspricht eine interessante Reise in die Molekulare Küche bei tiefen Temperaturen.