Les acteurs du domaine des travaux publics participent techniquement au développement durable, en diminuant les consommations de matériaux et d'énergie lors de la fabrication à chaud d'enrobés bitumineux. Le recours accru aux agrégats d'enrobé, matériaux provenant de la déconstruction des chaussées, est une solution qui permettra d'atteindre une pleine capacité de recyclage dans le secteur de la construction routière. La concomitance de l'augmentation du niveau de recyclage avec l'abaissement des températures de fabrication, avec le même objectif de réduction de la consommation énergétique, suscite une interrogation engageant la qualité des enrobés recyclés ainsi produits. Leur caractérisation qualitative passe par la validation de leurs propriétés mécaniques et une connaissance de l'état physicochimique des constituants. À cette fin, des études mécaniques et des observations microscopiques se complétant sont réalisées. La mise en parallèle de ces résultats avec un essai pratique de contrôle validera la qualité de l'enrobé recyclé produit lors d'une fabrication industrielle. La maitrise des performances des enrobés recyclés permettra leur développement industriel dans le respect des engagements environnementaux contemporains.

Les acteurs du domaine des travaux publics participent techniquement au développement durable, en diminuant les consommations de matériaux et d'énergie lors de la fabrication à chaud d'enrobés bitumineux. Le recours accru aux agrégats d'enrobé, matériaux provenant de la déconstruction des chaussées, est une solution qui permettra d'atteindre une pleine capacité de recyclage dans le secteur de la construction routière. La concomitance de l'augmentation du niveau de recyclage avec l'abaissement des températures de fabrication, avec le même objectif de réduction de la consommation énergétique, suscite une interrogation engageant la qualité des enrobés recyclés ainsi produits. Leur caractérisation qualitative passe par la validation de leurs propriétés mécaniques et une connaissance de l'état physicochimique des constituants. À cette fin, des études mécaniques et des observations microscopiques se complétant sont réalisées. La mise en parallèle de ces résultats avec un essai pratique de contrôle validera la qualité de l'enrobé recyclé produit lors d'une fabrication industrielle. La maitrise des performances des enrobés recyclés permettra leur développement industriel dans le respect des engagements environnementaux contemporains.

Le procédé de granulation en voie humide nécessite l'ajout d'un agent d’enrobage ou liant, typiquement composé d'agents tensioactifs, d'eau, de plastifiant et de charge hydrophobe. Cependant, dans les procédés de granulation en voie sèche, l'agent d’enrobage est ajouté sous la forme de fines particules solides. L’objectif de ce travail est double : d’une part, examiner le comportement des particules dans les systèmes secs et aqueux aux échelles microscopique et mésoscopique, et d’autre part, développer des méthodologies prédictives permettant de choisir le liant adéquat et formuler la bonne solution d’enrobage. Dans le cadre de cette étude, nous avons utilisées l'hydroxypropyl-méthylcellulose (HPMC) et la cellulose d'éthyle (EC) comme agents d’enrobage, polyvinylpyrrolidone (PVP) et la cellulose microcristalline (MCC) généralement utilisés comme liants, l'acide stéarique (SA) qui est une charge hydrophobe, et le polyéthylène glycol (PEG) comme plastifiant. Tous ces matériaux sont largement utilisés dans les industries alimentaires et pharmaceutiques. La réussite d’une granulation dépend de l’affinité entre les particules primaires et le liant. Afin de prédire l'affinité liant-substrat en milieu sec et en milieu aqueux, nous avons comparé deux approches; la première est basée sur le travail de l'adhésion alors que la seconde s’appuie sur le concept de résistance à la traction idéale. L’équation de résistance à la traction idéale a été étendue aux systèmes ternaires dans le but de l’appliquer pour la granulation en milieu aqueux. Les approches développées ont été ensuite confrontées aux données expérimentales sur différent systèmes (composées de PVP, MCC, HPMC, SA, EC, PEG et l'eau). Nous avons ainsi trouvé que l’approche basée sur le travail d'adhésion semble donner de meilleures prédictions des affinités. Les deux approches prédisent que le HPMC est un bon liant pour le MCC. Les résultats indiquent également que le PEG a une bonne affinité avec le HPMC et le SA. Nous avons ensuite étudié la structure des agglomérats formés dans les formulations colloïdales utilisées dans les procédés d’enrobage. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur des analyses expérimentales et des simulations mésoscopiques. Ces dernières reposent sur l’utilisation de la méthode de dynamique des particules dissipatives (DPD) dans laquelle les composés sont décrits comme un ensemble de billes souples (approche « coarse-grain ») interagissant selon le modèle de Flory-Huggins. Les interactions répulsives entre les billes ont été évaluées en utilisant le paramètre de solubilité (δ) calculé par simulation moléculaire tout-atome. Les résultats de simulation DPD ont été comparés aux résultats expérimentaux obtenus par plusieurs voies : cryogénique-MEB, analyse de distribution de taille de particule et par la technique DSC. Les résultats de la simulation DPD montrent que le polymère HPMC est un meilleur agent stabilisant pour le SA que le PVP et le MCC. En outre, HPMC est capable de recouvrir la particule de SA d'une couche épaisse et d’y pénétrer en profondeur, empêchant ainsi l’agglomération et la croissance des cristaux de SA. Néanmoins, HPMC est incapable de stabiliser les particules de SA lorsque celles-ci sont en quantités élevées (supérieurs à 10% (w/w)). Nous constatons également que le PEG se diffuse à l'intérieur des chaînes de HPMC entrainant l’extension de ce dernier, formant ainsi un polymère composite lisse. Les résultats expérimentaux montrent des tendances similaires; l’analyse de la distribution de taille de particule indique qu’en présence de HPMC, pour de faible pourcentages de SA (au-dessous de 10% (w/w)), la majorité des particules de SA sont inférieures à 1 μm de diamètre. Les images MEB révèlent que HPMC entoure les cristaux de SA avec un film texturé et ancre sur leur surface. / Wet granulation process requires the addition of a coating agent or binder, typically composed of surfactants, water, plasticizers and fillers. In dry granulation however, the coating agent is added to the system in the form of fine solid particles. Our goals are to investigate the particles behaviour and agglomeration mechanism in dry and aqueous systems at the micro and meso scales, and also, to develop predictive methodologies and theoretical tools of investigation allowing to choose the adequate binder and to formulate the right coating solution. In this study we chose materials widely used in food and pharmaceutical industries, including; coating agents such as Hydroxypropyl-methylcellulose (HPMC) and Ethyl cellulose (EC), binders such as Polyvinylpyrrolidone (PVP) and Microcrystalline cellulose (MCC), hydrophobic filler such as Stearic acid (SA) and plasticizer such as Polyethylene glycol (PEG). A successful granulation requires good affinity between host and guest particles. In this context, in the first part of this work, two approaches to predict the binder-substrate affinity in dry and in aqueous media were compared; one based on the work of adhesion and the other based on the ideal tensile strength. The concept of ideal tensile strength was extended to ternary systems and applied for granulation in aqueous media. The developed approaches were thereafter tested for various systems (composed of PVP, MCC, HPMC, SA, EC, PEG and water) and compared to experimental observations. Approaches yielded results in good agreement with the experimental observations, but the work of adhesion approach might give more accurate affinity predictions on the particles affinity than the ideal tensile strength approach. Both approaches predicted that HPMC is a good binder for MCC. Results also indicated that PEG has a good affinity with HPMC and SA. In a second part of our work, we used mesoscale simulations and experimental techniques to investigate the structure of agglomerates formed in aqueous colloidal formulations used in coating and granulation processes. For the simulations, dissipative particle dynamics (DPD) and a coarse-grained approach were used. In the DPD method, the compounds were described as a set of soft beads interacting according to the Flory-Huggins model. The repulsive interactions between the beads were evaluated using the solubility parameter (δ) as input, where, δ was calculated by all-atom molecular simulations. The mesoscale simulation results were compared to experimental results obtained by Cryogenic-SEM, particle size distribution analysis and DSC technique. According to the DPD simulations, HPMC polymer is a better stabilizing agent for SA than PVP and MCC. In addition, HPMC is able to cover the SA particle with a thick layer ant to adsorb in depth into its inner core, preventing SA agglomeration and crystal growth. But, for high amounts of SA (above 10% (w/w)), HPMC is unable to fully stabilize SA. We also found that PEG polymer diffuses inside HPMC chains thereby extending and softening the composite polymer. Experimental results presented similar trends; particle size distribution analysis showed that in the presence of HPMC, for low percentages of SA (below 10% (w/w)), the majority of SA particles are below 1 μm in diameter. SEM images revealed that HPMC surrounds SA crystals with a hatching textured film and anchors on their surface.

Cette étude est consacrée à l'élaboration de vernis d'enrobage composites constitués d'une fine dispersion de matériau hydrophobe dans une matrice de polymère. Ce type de matériau est appliqué à la surface de particules alimentaires, grâce à un procédé de pulvérisation en lit fluidisé, afin d'assurer la protection de ces particules vis-à-vis d'atmosphères humides. Nous avons développé un protocole de formulation, des vernis d'enrobage et des outils de caractérisation des dispersions liquides mais également des vernis secs sous forme de films minces. Nous avons étudié l'influence des paramètres liés au protocole de formulation et à la composition sur la stabilité de la dispersion, sur les propriétés d'usage des films d'enrobage secs mais également sur les interactions entre les différents constituants. A partir de l'ensemble de ces résultats, deux formulations ont été retenues. Afin d'étudier l'influence des conditions séchage sur les propriétés des films d'enrobage, nous avons conçu une veine de séchage convectif. Les résultats ont montré que la morphologie et les propriétés des films secs sont essentiellement pilotées par la période de séchage à vitesse décroissante, lorsque la cinétique d'évaporation du solvant est limitée par la diffusion de celui-ci à travers le film de vernis. De plus, nous avons observé que l'augmentation de la température de séchage, notamment pour des températures de séchage proche de la température de fusion des composés fusibles des vernis (40°C pour le PEG 1500 et 55°C pour l'acide stéarique), induit des transformations morphologiques importantes des films. L'apparition de cette nouvelle morphologie provoque une amélioration notable des possibilités de déformation des films secs sans modifier leurs propriétés barrières. / This study deals with the elaboration of a composite coating agent made of a fine dispersion of a hydrophobic material in a polymeric solution. Such material is applied on particles surface, thanks to a fluidised bed pulverization, to ensure their protection from wet atmosphere. We have developed a formulation protocol, coating agents and characterization tools of liquid formulation and dry thin coating films. These tools allow us to assess the influence of formulation and composition parameters on dispersion stability, valuable film properties and on interactions between film components. Thanks to these experiments, two formulations have been developed. To study the drying parameters impact on coating agent properties, a convective dryer have been designed. Dry films morphology and properties strongly depend on fallen drying rate period when solvent evaporation is limited by its diffusion through the wet film. Furthermore, we have observed that the drying temperature rise induces film morphology transformation, especially with drying temperature close to melting temperature of film fusible components (40°C with PEG 1500 and 55°C with stearic acid). This new morphology causes a great increasing of film plastic properties without endangered their barrier properties.

La quantité de déchets augmente depuis plusieurs décénies, issus principalement de l'industrie du plastique. La production cumulée de matières plastiques au cours des dix dernières années est supérieure que pendant le dernier millénaire. Une des solutions pour réduire les impacts écologiques et économiques est de dévelopement de films et enrobages biodégradables et/ou comestibles.L'objectif de cette thèse est d'étudier des films et enrobages comestibles à base d'amidon. Quinze types de solutions filmogènes ont été formulés: 3 types d’amidons, amidon + protéines, amidon + huile de colza, amidon + plastifiant. Afin de mieux comprendre le rôle des constituants et les interactions mises en jeu, les propriétés physico-chimiques et structurales des films ont été réalisées. Enfin, les films présentant les meilleurs compromis ont été appliqués sur des prunes.L’étude physico-chimique des films à base d’amidon de maïs, de pommes de terre et de de blé ont permis de retenir l’amidon de blé pour les études suivantes. Une quantité de plastifiant de 50% (par rapport à la masse sèche de biopolymère) a été sélectionnée car elle permet d'obtenir des films souples et resistants sans blanchiment. Afin d'améliorer l'efficacité barrière à l'humidité, de l'huile de colza a été ajoutée par laminage sur le film d’amidon. Les observations de la microstructure montrent une dispersion de gouttelettes d’huile dans la matrice à la place d’une structure multicouche amidon-huile-amidon. Diverses proportions amidon/protéine ont été testées pour améliorer les propriétés fonctionnelles des films. Plus la teneur en protéines est élevée, meilleure est l'efficacité barrière à la vapeur d'eau, à l'oxygène ou aux arômes. En effet, les films sont plus denses et homogènes en présence des protéines. A partir de la meilleure compréhension du rôle de la composition et de la structure sur les performances des films, plusieurs formulations ont été testées comme enrobage ou film sur des prunes fraîches. L’analyse thermographique a été utilisée pour étudier le comportement des prunes pendant le stockage, l’enrobage/film composé de l’amidon enrobage s’est avéré efficace pour retarder la dégradation des fruits. / The amount of waste increased annually, mainly from plastic industry. Plastic materials were more produced during the only last ten years than during the last millennium. A potential solution of the ecological and economic problems can be biodegradable or edible films and coatings. The goal of this thesis was to study edible films and coatings based on starch. Fifteen types of film-forming solutions were made: 3 types of starch, starch + different amounts of plasticizer, starch + proteins, starch + oil. To better understanding the interaction between film components, physical, chemical and functional tests were done. Finnaly, validation on real foods (plums) as coatings and films helped to improved edible barrier films for fruit and vegetable preservation.Preliminary physico-chemical studies of corn, potato and wheat starch film properties allowed choosing the wheat starch-based films further experiments. Then, a 50% amount of plasticizer related to dry biopolymer weight was selected aiming to obtain films being not too rigid, that did not break and without blooming. To prove the barrier moisture efficacy, rapeseed oil was added as multilayers films. Microstructure observations displayed that oil was dispersed as droplets instead of layer, thus emulsion-based films were obtained instead of multilayer starch-oil-starch films. Various ratios of starch/protein were assessed to improve functional properties of films. The more the protein content was, the better the barrier efficiency against water vapour, oxygen or aroma were. Indeed, higher protein content films were more dense and homogeneous. From these data obtained on films, and the better understanding how composition and structure affect film performances, several recipes were tested as coatings or films for wrapping fresh plums. Thermographic analysis was used to study the plums behavior during storage, and starch coating was efficient to delay fruit degradation. / Z każdym rokiem wzrasta liczba produkowanych odpadów, w szczególmości tych z plastiku. W ciągu pierwszych dziesięciu lat wyprodukowano więcej tworzyw sztucznych niż w przeciągu całego ubiegłego tysiąclecia. Rozwiązaniem tych ekologicznych i ekonomicznych problemów mogą okazać się filmy i powłoki do żywności. Celem tej pracy były studia nad jadalnymi filmami i powłokami na bazie skrobi. Piętnaście rodzajów roztworów powłokotwórczych zostało wytworzonych: z 3 typów skrobi, skrobia + różne stężenia plastyfikatora, skrobia + białka, skrobia + olej. W celu lepszego zrozumienia interakcji pomiędzy komponentami filmu właściwości fizyczne, chemiczne i funkcjonalne zostały zmierzone. W ostatnim etapie walidacja na prawdziwej żywności (powlekanie i pakowanie śliwek) pomogła w udowodnieniu istnienia właściwości barierowych owoców i warzyw podczas przechowywania.Próbne testy fizyko-chemiczne skrobi kukurydzianej, ziemniaczanej i pszenicznej pomogły w wyborze skrobi otrzymywanej z pszenicy do dalszych badań. Następnie wybrano zawartość plastyfikatora. 50% glicerolu względem suchej masy substancji powłokotwórczej nie powodowało twardości i pękania filmów ani też tzw. efektu kwitnienia (intensywnie żółty/ pomarańczowy kolor filmów). W celu poprawy właściwości barierowych olej rzepakowy został dodany. Zdjęcia mikroskopowe obrazują zawieszone krople oleju w matrycy jako emulsja zamiast dodatkowej warstwy, której oczekiwano. Do skrobi zostały dodane również białka serwatkowe w kilku proporcjach. Im więcej białek jest w stosunku procentowym skrobia/proteiny tyym lepsze są właściwości barierowe dla pary wodnej, tlenu i aromatów. Dodatkowo filmy zawierające więcej protein w stosunku procentowym są bardziej gęste i jednolite. Uzyskane informacje pozwoliły na lepsze zrozumienie wpływu kompozycji i struktury filmów i powłok na pakowanie świeżych śliwek. Analiza z użyciem kamery termowizyjnej pozwoliła na ocenę zmian w owocach podczas przechowywania, zaś powłoka skrobiowa efektywnie opóźniała procesy degradacyjne w owocach.

A number of therapeutic proteins are used for long in clinical practice. These include for example insulin, calcitonine, growth hormone, and parathyroid hormone for the treatment of various systemic disorders, as well as protein antigens in vaccine formulations. Due to the recent developments in biochemical engineering and in the comprehension of the physiopathology of many diseases, peptides and proteins are expected to become a drug class of increasing importance. Recently, novel biological drugs have for example been developed such as monoclonal antibodies, antibody fragments, soluble receptors, and receptor agonists or antagonists. These are mainly used for the treatment of auto-immune and inflammatory diseases (asthma, rheumatoid arthritis) and for the treatment of cancers. However, a major drawback of these biomolecules is the need to use parenteral administration. This is mainly due to the harsh pH conditions that proteins undergo by oral administration, leading to various physico-chemical degradations and loss of biological activity. <p><p>Pulmonary delivery of these proteins could constitute an alternative to parenteral delivery. Due to the very high surface area of the lungs, the low thickness of the alveolar epithelium and the high level of lung vascularisation, pulmonary administration can indeed provide fast systemic absorption of drugs, while avoiding hepatic first pass metabolism. On the other hand, drugs for local treatment can also be administered directly into the lung, which allows delivering high doses while limiting systemic side effects. Nevertheless, administration of drugs to the lungs requires some challenges to be taken up. It is indeed necessary to provide the drug as very small solid or liquid microparticles (1-5 µm) in order to reach the lungs. For solid microparticles, it is also needed to overcome the very high inter-particle interactions by using appropriate formulation strategies and by including deaggregation mechanisms in the inhalation device. Other issues are more specifically related to the pulmonary administration of proteins. These can indeed undergo physico-chemical degradations during processing, administration, and/or storage. Moreover, if systemic action is required, proteins will often need addition of an absorption enhancer to cross the alveolar epithelium because of their large molecular weight and hydrophilicity. <p><p>In this work, we developed formulations for pulmonary delivery of proteins using two model proteins. Insulin (5.8 kDa) was chosen as a model of small protein. It is also an application of systemic pulmonary delivery. On the other hand, an anti-IL13 monoclonal antibody fragment (54 kDa) was used as a model of larger protein. This molecule is currently in development for the treatment of asthma and provided an application for local pulmonary delivery. The formulation strategy was to produce dry powders using a combination of micronisation techniques (high speed and high pressure homogenisations), drying techniques (spray-drying, freeze-drying), and addition of lipid excipients. These lipid excipients were added as a coating around the protein particles and were expected to prevent protein degradations during processing and/or storage, essentially by avoiding contact with water. It could also improve the aerodynamic properties of the powders by modification of the surface properties of the particles and/or limitation of the capillary forces.<p><p>First, we evaluated insulin lipid-coated formulations and formulations without excipients, produced using high pressure homogenisation and spray-drying. In the case of lipid-coated formulations, a physiological lipid composition based on a mixture of cholesterol and phospholipids was used. We were able to obtain good aerodynamic features for the different formulations tested, with fine particle fractions between 46% and 63% versus 11% for raw insulin powder. These are high FPF values in comparison with those obtained for other protein formulations for inhalation currently under development, which often have an in vitro deposition of around 30%. Insulin presented a good stability in the dry state, even when no lipid coating was added.<p>The presence of a lipid coating of up to 30% (w/w) did not significantly improve the aerodynamic behaviour of the powders, but the coated formulations exhibited decreased residual moisture content after 3-month storage, which should be of interest for the long-term stability of the formulations. <p><p>In a second step, two of the developed insulin formulations were evaluated in a clinical study to determine whether the formulations give high deep lung deposition in vivo, and how insulin is absorbed into the systemic blood stream. This pharmaco-scintigraphic trial was performed on twelve type 1 diabetic patients using an uncoated formulation and a formulation coated with 20% (w/w) of lipids. The two formulations showed interesting features, with pharmacokinetic profiles that mimic the natural insulin secretion pattern. Bioavailability was within the ranges of two of the three dry powder insulins that have reached phase III clinical development. However, the formulation with a lipid coating exhibited a lower lung deposition in comparison with the uncoated formulation, which was not expected from the previous in vitro results. Additional in vitro experiments indicated that this lower performance was related to a decrease in the disaggregation efficiency of the powder at a sub-optimal inhalation flow-rate. An extensive training of the patients to the inhalation procedure could therefore improve the lung deposition of the coated formulation.<p><p>Finally, we developed and evaluated dry powder formulations of the anti-IL13 antibody fragment. These were produced using, successively, freeze-drying, high pressure homogenisation (HPH), and spray-drying. The influence of different types and concentrations of stabilising excipients was evaluated for each production step. Due to its more elaborated structure, the antibody fragment was found to be more sensitive than insulin to physico-chemical degradation, particularly during the HPH process, which led to different types of degradation products. These could partly be avoided by adding 50% sucrose during freeze-drying and 10% Na glycocholate or palmitic acid in the liquid phase during HPH (dispersing agents). However, the presence of a small fraction of insoluble aggregates could not be fully avoided. Further spray-drying of the suspensions in the presence of 10% Na glycocholate or palmitic acid led to the formation of a hydrophilic or hydrophobic coating around the particles, respectively. Na glycocholate was found to be particularly effective in protecting the antibody during spray-drying, which was found to be at least partly related to its ability to inhibit sucrose recrystallisation. However, the best formulation still presented a small fraction of insoluble aggregates (6%). The aerodynamic evaluation of the formulations showed FPFs that were compatible with lung deposition, with the formulation containing Na glycocholate presenting the highest FPF (42%). The formulation coated with palmitic acid presented a slightly lower FPF (35%). The aerodynamic properties of this formulation remained unchanged at a sub-optimal inspiratory flow rate, to the contrary of what was observed for the insulin formulation coated with 20% (w/w) cholesterol and phospholipids. Palmitic acid could therefore be of interest as a hydrophobic coating material, and provide long-term stability of protein drugs. <p>The work performed with the insulin and anti-IL13 molecules provided the proof-of-concept that it was possible to obtain dry powder protein formulations with appropriate aerodynamic properties and good overall physico-chemical stability, using simple production techniques and few selected excipients. The formulation strategy presented in this work could therefore be of interest for the future development of inhaled proteins for local or systemic applications. <p> / Doctorat en sciences pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans la recherche de nouveaux matériaux pour électrode positive de batterie au lithium, les composés à base de fer permettent un faible coût et une moindre toxicité. Dans cette optique, beta-FeOOH, gamma-FeOOH et LiFePO4 ont été étudiés.<br />Pour les oxyhydroxydes, très peu conducteurs, l'ajout direct de noir d'acétylène ou de nanotubes de carbone (pour améliorer la conductivité électronique) a été développé, cet ajout conduit à une répartition non uniforme du carbone et un isolement des grains, défavorable à l'insertion des ions Li+. Une substitution partielle du fer par le cobalt a été réalisée (amélioration de la conduction ionique). Une stabilisation de la quantité de lithium échangeable est obtenue avec un optimum de 3,6% atomique.<br />Pour LiFePO4, plusieurs modes de synthèse (voie hydrothermale, mécanochimie ou co-précipitation) ont été utilisés pour obtenir différentes tailles de particules. La conductivité électronique est améliorée par la génération d'une couche de carbone autour des grains par dégradation thermique d'un carbohydrate. Il apparaît que plus les particules sont fines, meilleur est l'insertion de lithium. D'autre part, la présence de quelques défauts cristallins (mis en évidence par magnétisme) est favorable. L'effet de l'enrobage a également été étudié avec différentes sources de carbone (amidon, cellulose, nanotubes de carbone, polyacrilonitrile). Un bon compromis est obtenu avec la cellulose: un caractère fortement sp2 (carbone conducteur), couvrant (bonne percolation des électrons) et homogène (surface non accidentée).

Les solides divisés, ou poudres, sont très utilisés dans de nombreux secteurs industriels. Dans l'industrie pharmaceutique les poudres peuvent être granulées et/ou comprimées pour la mise en oeuvre de formes galéniques solides et elles peuvent également être dispersées pour formuler des suspensions buvables par exemple. En cosmétique, le mélange des poudres ou la mise en suspension sont des étapes cruciales pour certains produits. Le secteur agro-alimentaire génère et formule de nombreux produits sous la forme de solides divisés. Dans le domaine des peintures, la dispersion des pigments dans la phase liquide est primordiale. Dans ces différents cas, les interactions interfaciales solide-solide et solide-liquide régissent très fortement les différents procédés industriels. C'est le cas de la dispersion d'une poudre dans un liquide qui est fortement influencée par l'énergie interfaciale entre la poudre et le liquide, composante directement liée à la tension de surface du liquide et l'énergie de surface de la poudre par l'intermédiaire de l'angle de contact (équation de Young). Dans cette étude, la dispersion de talc, hydrophobe, largement utilisé dans l'industrie notamment papetière, est étudiée dans une phase aqueuse. Afin de modifier les interactions solide-liquide (et solide-solide), la surface du talc est modifiée par enrobage à sec avec de la silice nanométrique hydrophobe (Aérosil® R972). Pour cela, deux dispositifs d'enrobage ont été utilisés : un mélangeur à haut cisaillement (Cyclomix®) et un broyeur à billes planétaire (BBP). L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence des modifications des interactions solide-liquide sur la dispersibilité des particules. Les modifications de surface des particules enrobées ont été analysées par la méthode de la goutte posée, par montée capillaire, par chromatographie gazeuse inverse (CGI) et par sorption dynamique de vapeur (DVS). Ces modifications ont ensuite été mises en parallèle avec la vitesse de dispersion des particules dans l'eau. Des relations ont été établies entre la vitesse de dispersion des particules et le travail d'adhésion particules / eau. En plus des interactions solide-liquide, le passage dans les appareils d'enrobage modifie d'autres paramètres du talc comme sa densité, sa rhéologie, sa flottabilité etc., autant de paramètres modifiant également sa dispersibilité. Enfin, la puissance d'agitation de la phase aqueuse est un paramètre également étudié. / Powder technology concerns the phenomena encountered in industrial processes involving divided solids. Such processes are found in the pharmaceutical, cosmetics, and food industries (where many products are based on powders; tablets, granules, suspensions), and in the paint industry where solid pigments are dispersed in liquids. In particular this thesis examines the dispersion of powders in liquids which depends strongly on the interactions between solids and liquids and can be assessed by the solid-liquid interfacial energy. This energy is directly linked to the surface tension of the liquid and the surface energy of the solid through the contact angle in the Young equation. The contact angle is used to calculate the work of adhesion between a powder and a liquid and characterises the wettability of the powder. Talc powder, mainly used in paper industry, is used in this study. The surface of talc powder has been modified by dry coating with hydrophobic nano-silica (Aerosil® R972) using two different devices: a high shear mixer (Cyclomix®), and a planetary ball mill. The aim being to observe the effect of surface modification on the wettability and surface energy of coated talc particles and the effect of these surface energy changes on the dispersability of particles. Different parameters have been considered: the concentration of hydrophobic silica, the duration of processing without silica and with 3 % silica. Surface modifications have been assessed using the sessile drop method, capillary rise, inverse gas chromatography (IGC) and dynamic vapour sorption (DVS). This study shows that not only the surface wettability is modified by the treatment of particles in the coating devices, but also their physical characteristics such as their bulk density, their rheology, their buoyancy and thus their dispersibility. Finally, a study is made of the effect the stirring power of the aqueous phase on the dispersibality of talc powders coated with different concentrations hydrophobic silica.

Cette étude a pour objectif la recherche d’huiles et de composés bioactifs dans des graines provenant de la région semi-aride à aride « Regueb » située au centre de la Tunisie. Plusieurs graines sont riches en huiles principalement composées d'acides gras classiques. Des teneurs élevées en acide pétrosélinique, un acide gras inhabituel, ont été détectées chez les espèces appartenant à la famille des Apiaceae, en particulier P. major et P. saxifraga. Les graines de d’Ap. graveolens, An. graveolens, P. saxifraga et L. sativum sont à la fois riches en huiles et en composés phénoliques fonctionnels. L’accumulation de ces composés dans les graines en développement a été étudiée pour P. major, P. saxifraga et L. sativum. Certaines graines contiennent également des huiles essentielles ayant un pouvoir antibactérien comme celles de P. saxifraga, Ap. graveolens et C. sativum qui sont riches en anéthol, dillapiole et linalol. L’huile essentielle des graines de P. saxifraga (PSEO) a été, pour la première fois, testée dans un enrobage comestible à base d’alginate de sodium pour la conservation du fromage frais. Une évaluation de sa toxicité chez les souris a permis la détermination de la plage de doses sans effet nocif. L’enrobage comestible d'alginate de sodium enrichi en PSEO a amélioré la conservation du fromage frais "Sicilien de Bèja" en permettant de préserver le pH et la couleur, de diminuer la péroxydation lipidique et d’améliorer la stabilité bactérienne. L'analyse sensorielle a montré une forte appréciation du fromage enrobé en présence de PSEO. / The aim of this study is to identify bioactive oils and compounds in seeds from the semi-arid to arid region of "Regueb" in central Tunisia. Several species contained high amounts of oil mainly composed of classic fatty acids. High amounts of petroselinic acid, an unusual fatty acid, have been detected in species of the family Apiaceae, in particular P. major and P. saxifraga. The seeds ofAP. graveolens, An. graveolens, P. saxifraga and L. sativum were rich in oil and functional phenolic compounds. The accumulation of these compounds in growing seeds has been studied for P. major, P. saxifraga and L. sativum. Several seed contained essential oils with antibacterial properties such as those of P. saxifraga, AP. graveolens and C. sativum, which contained anethole, dillapiole and linalool. The essential oil of P. saxifraga seeds (PSEO) was, for the first time, tested in an edible coating based on sodium alginate for the preservation of fresh cheese. An evaluation of its toxicity in the mice allowed the determination of the dose range without any harmful effect. The edible coating of sodium alginate enriched with PSEO has improved the preservation of the fresh Sicilian cheese by preserving pH and color, reducing lipid peroxidation and improving bacterial stability. Sensory analysis showed a strong appreciation of coated cheese in presence of PSEO

Dans cette étude, l'intérêt est porté sur l'effet des conditions opératoires sur l'enrobage en voie sèche de grosses particules " hôtes " par de fines particules " invitées " et aussi sur la modélisation de cet enrobage selon la méthode par éléments discrets (DEM) afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu. Dans ce travail, les matériaux choisis comme particules hôtes sont les Suglets® et les particules invitées sont en stéarate de magnésium (StMg). Ces deux éléments sont introduits dans un mélangeur à fort taux de cisaillement, le Cyclomix. Les propriétés du produit final, comme la coulabilité, la mouillabilité et le degré d'avancement de l'enrobage, ont été caractérisés. La variation des propriétés est étudiée en fonction de la durée de traitement dans le Cyclomix pour diverses vitesses de rotation, taux de remplissage et rapport de taille de particules hôte et invitée. La coulabilité a été améliorée avec la durée du mélange ou la vitesse de rotationLe degré d'avancement présente une tendance semblable pour différentes conditions opératoires. Sa variation est représentée par une loi exponentielle empirique en fonction du temps de mélange, paramétrée par une constante ajustable. Cette constante permet d'estimer l'efficacité de l'enrobage. La simulation des mouvements de particules dans le mélangeur par DEM a permis d'obtenir des informations sur la position, la vitesse des particules, et d'autres paramètres énergétiques. Les champs de vitesse réelle ou numérique liés aux mouvements de particules, analysés par PIV (Particule Image Velocimetry), sont analogues. La constante d'enrobage dépend de la vitesse de rotation simulée et peut être ainsi prédite par DEM.