Ce travail de recherche, consacré à la synthèse d'une commande prédictive à modèle neuronal du procédé d'évaporation en multiple-effets, s'inscrit dans la continuité des travaux menés au L.G.I. depuis plusieurs années. Le mémoire de thèse s'articule en cinq chapitres : le premier présente l'atelier d'évaporation dans la chaîne de fabrication du sucre, et les développements théoriques et expérimentaux nécessaires à l'identification d'un modèle dynamique du procédé. Le chapitre 2 pose les bases théoriques du transfert technologique que constitue l'application des réseaux de neurones pour la modélisation et le contrôle des procédés industriels. La première partie de ce transfert technologique, décrite dans le chapitre 3, concerne l'identification de modèles du procédé d'évaporation, à partir de données expérimentales issues des campagnes de mesure menées à la sucrerie de Bois Rouge, La Réunion, en 1997 et 1998, et la simulation des modèles identifiés. Dans le chapitre 4, la problématique de l'automatisation du procédé, confrontée aux limites rencontrées par les schémas de régulation traditionnels, justifie la mise en oeuvre d'une stratégie de commande avancée. Cette démarche, qui constitue la deuxième partie du transfert technologique que nous avons entrepris, aboutit à la mise en oeuvre d'un schéma de commande prédictive mono variable basée sur un modèle à réseau de neurones, testé en simulation dans le chapitre 5. L'ensemble des résultats de simulation sont prometteurs, ce qui permet d'envisager l'implantation d'une stratégie similaire in situ dans les meilleurs délais.

Dans la perspective du présent scénario énergétique, ce travail de thèse propose une méthodologie qui associe la méthode du pincement à l’analyse exergétique de manière à dépasser leurs limitations individuelles aboutissant à une conception améliorée aux deux niveaux : paramètres opératoires et topologie. Une méthodologie globale, consistant à hybrider les deux méthodes thermodynamiques dans une approche entrelacée avec des règles heuristiques et une optimisation numérique, est donc évoquée. À l'aide de nouveaux critères d'optimisation basés sur l’exergie, l'analyse exergétique est utilisée non seulement pour évaluer les pertes d’exergie mais également pour guider les améliorations potentielles des conditions de fonctionnement et de structure des procédés industriels. En plus, au lieu de considérer uniquement l’intégration de la chaleur pour satisfaire des besoins existants, la méthodologie proposée étend la méthode de pincement pour inclure d’autres formes d’exergie récupérables et exploiter de nouvelles voies de synergie via des systèmes de conversion. Après avoir présenté les lignes directrices de la méthodologie proposée, l’approche est démontrée sur deux systèmes industriels, un procédé d’hydrotraitement de gasoil sous vide et un procédé de liquéfaction de gaz naturel. L’application du cadre méthodologique à des processus réalistes a montré comment ajuster les conditions opératoires de chaque procédé et comment mettre en œuvre des systèmes de conversion générant des économies d’énergie substantielles. / In the perspective of the prevailing and alarming energy scene, this doctoral work puts forward a methodology that couples pinch and exergy analysis in a way to surpass their individual limitations in the aim of generating optimal operating conditions and topology for industrial processes. A global methodology, a hybrid of the two thermodynamic methods in an intertwined approach with heuristic rules and numerical optimization, is therefore evoked. Using new optimizing exergy-based criteria, exergy analysis is used not only to assess the exergy losses but also to guide the potential improvements in industrial processes structure and operating conditions. And while pinch analysis considers only heat integration to satisfy existent needs, the proposed methodology allows including other forms of recoverable exergy and explores new synergy pathways through conversion systems. After exhibiting the guidelines of the proposed methodology, the entire approach is demonstrated on two industrial systems, a vacuum gasoil hydrotreating process and a natural gas liquefaction process. The application of the methodological framework on realistic processes demonstrated how to adjust each process operating conditions and how to implement conversion systems ensuing substantial energy savings.

L’intérêt pour la paroi de la levure s’est accru récemment par l’explosion des activités de bioraffineries augmentant la production de biomasse, et par le besoin de valoriser cette biomasse dans d’autres débouchés comme en nutrition animale et en œnologie pour leurs propriétés probiotiques et de sorption. Le but de cette thèse était de combiner des approches biochimiques, biophysiques et les puces à ADN afin d'étudier les relations entre ces paramètres ainsi que de mettre en évidence l'impact des souches, des conditions de croissance et des procédés sur la composition et les propriétés biophysiques de la paroi cellulaire. Une méthode acido-enzymatique a été développée pour quantifier spécifiquement chacun des quatre composants de la paroi cellulaire de la levure, à savoir les mannanes, la chitine, les β-1,3-glucanes et les β-1,6-glucanes. Cette méthode a été validée sur des souches mutantes et a permis d’évaluer les effets de divers stress. Ultérieurement, l'utilisation de la microscopie à force atomique (AFM) a permis l'étude des mêmes souches et de quatre souches utilisées dans la fermentation industrielle. Ils ont démontré des propriétés nanomécaniques et adhésives distinctes, en raison de différences dans la composition et la structure de la paroi cellulaire. Dans la dernière partie, les effets du procédé d’autolyse et du séchage à lit fluidisé sont présentés. Ce procédé industriel ne modifie pas la composition de la paroi cellulaire, mais induit une modification de la topographie et des propriétés de surface de la cellule. En outre, en utilisant l'AFM nous avons imagés sur S. cerevisiae des patchs hautement adhésifs formant des nanodomaines à la surface de la cellule. / Due to increasing yeast biomass production resulting from the expansion of the Biorefinery as an alternative to petrol-based energy, the yeast cell wall is receiving an increasing interest as an added value product targeting agro-nutrition markets, such as in animal nutrition and in wine for its probiotic and sorption properties. The purpose of this thesis was therefore to combine DNA microarrays, biochemical and biophysical approaches in order to investigate the relationships between these parameters as well as to highlight the impact of strains, growth conditions and processes on the cell wall composition and biophysical properties. To achieve this objective, an acido-enzymatic method was developed to specifically quantify each of the four components of the yeast cell wall, namely mannan, chitin, β-1,3-glucan and β-1,6-glucan. This method was validated on mutant strains and allowed highlighten various stresses effects. Then, the use of atomic force microscopy (AFM) has allowed investigating the same strains and four strains used in industrial fermentation. They demonstrated distinct nanomechanical and adhesive properties, due to differences in their cell wall structure and composition. In the last part, the effects of the autolysis and fluid-bed drying processes are presented. This industrial process does not change the composition of the cell wall but induces a modification in topography and surface properties of the cell. Moreover, using AFM we imaged on S. cerevisiae cell surface highly adhesive patches forming nanodomains.