De nombreux procédés alimentaires comme l'affinage de Camembert peuvent être considérés comme des systèmes complexes. De nombreuses variables sont en interactions dynamiques à différents niveaux d'échelle (microscopique, macroscopique...). Contrôler ces procédés pour maintenir la qualité nutritionnelle, sanitaire et organoleptique des produits est un enjeu primordial pour l'industrie alimentaire. Les connaissances manquent toujours pour le permettre. Dans cette thèse, les approches utilisées par la communauté des systèmes complexes ont été envisagées pour résoudre cette problématique. La première piste a été de reconstuire les dynamiques des phénomènes pour différentes conditions de température et d'humidité relative d'affinage. Les réactions microbiologiques, physicochimiques et biochimiques ont été étudiées en hâloir pilote. Puis les évolutions des propriétés organoleptiques durant l'affinage ont été étudiées grâce au recueil de connaissances expertes et à la formalisation d'indicateurs sensoriels. Les dynamiques recueillis à ces différents niveaux d'échelle ont permis de modéliser de manière globale l'affinage. La seconde piste a été d'explorer l'affinage à partir d'un modèle mécanistique en utilisant les méthodes développées dans le cadre de la théorie de la viabilité. Cette théorie a été appliquée à l'affinage avec deux objectifs, connaître les domaines de viabilité du système en fonction des contraintes de contrôle (durée d'affinage) et évaluer la sensibilité du procédé à des perturbations dans ces domaines. Cette étude a permis de proposer une trajectoire optimisée d'affinage avec un temps réduit de 4 jours. Cette trajectoire a été testée avec succès en hâloir pilote, les équilibres microbiens ont été préservés ainsi que les propriétés organoleptiques des fromages. Les concepts, méthodes et outils des systèmes complexes ont ainsi été utilisés avec succès pour le contrôle de l'affinage de Camembert. D'autres procédés alimentaires pourront à l'avenir être étudiés de la même manière pour envisager une généralisation des méthodes.

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.