La présente étude était divisée en deux volets. Le premier volet consistait à évaluer l’effet sur les rendements d’amandes, de la consommation en eau et de la réponse de ces arbres à quatre traitements de déclenchement d’irrigation. Trois de ces traitements reposaient sur le déclenchement de l’irrigation selon des seuils de potentiel matriciel de l’eau du sol (SWTT) (humide (-35 kPa), modéré (-45 kPa), sec (-55 kPa)) tandis que le quatrième était régi selon les techniques actuelles du producteur basées principalement sur le calcul de l’évapotranspiration de la culture (ETc). L’expérimentation a été menée durant la période de mai à août de 2012 à 2015 sur 16 rangées de 22 arbres d’amandiers de la variété Nonpareil. Les rangées étaient subdivisées en 4 blocs de 4 traitements. Pour chaque traitement du bloc 2, trois tensiomètres étaient installés à trois profondeurs différentes soient à 25, 50 et 50 cm. L’irrigation de chacun des traitements était contrôlée à distance pour ne jamais dépasser le seuil de tension prescrit. Les résultats montrent qu’une gestion d’irrigation basée sur un SWTT de -45 kPa durant la période du début mai à la récolte permettrait d’économiser 20% d’eau d’irrigation sans diminuer les rendements. Ces résultats indiquent aussi qu’une gestion humide (-35 kPa) influencerait tout autant les rendements qu’une gestion sèche (-55 kPa). Le second volet était d’ajuster le seuil optimal de -45 kPa établit au premier volet en fonction de la variabilité spatio-temporelle et des conséquences économiques liées à la mesure de la tension. L’expérimentation de ce volet a été effectuée de la fin juin à la fin juillet 2015 dans un champ de 30 ha. Le dispositif était constitué de 27 stations de 2 tensiomètres (25 et 50 cm) positionnées de manière uniforme dans le champ et les rangées d’arbres de la variété Nonpareil. Les analyses et les simulations indiquent qu’il serait économiquement avantageux d’utiliser 5 stations par champ de 30 ha et d’irriguer lorsque la moyenne des tensions à 25 et 50 cm des 5 stations atteint -45 kPa. / The present study was divided in two parts. The first part consisted in evaluating the effect on almond yield, water consumption and plant response of four different triggering irrigation treatments. Three of these treatments were based on soil water tension thresholds (SWTT) (wet (-35 kPa), medium (-45 kPa), dry (-55 kPa)) whereas the fourth was established according to the current techniques used by the producer which mainly relied on the calculation of crop evapotranspiration (ETc). The experiment was performed over the months of May to August from 2012 to 2015 in 16 rows of 22 Nonpareil almond trees. The rows were subdivided in four blocks of four treatments. Within each treatment of the second block, three tensiometers were installed at three different depths: 25, 50 and 75 cm. Irrigation of each treatment was remotely controlled to never exceed the prescribed SWTTs. The results show that irrigation based on a SWTT of -45 kPa from May to harvest (mid-August) allows saving 20% of water without decreasing yield. These results also indicate that a wet management (-35 kPa) would negatively affect yield just as much as a dry management (-55 kPa). The second part of the study consisted in adjusting the SWTT of -45 kPa found in part one according to spatiotemporal variability and economic aspects related to soil water tension measurement. The experiment was performed from the end of June to the end of July 2015 in a 30-ha field. The trials included 27 stations of two tensiometers (25 and 50 cm) uniformly located throughout the field within tree rows of the Nonpareil variety. The analyses and the simulations indicate that it would be economically advantageous to use 5 stations and to irrigate when the average of the soil water tensions at 25 and 50 cm of the 5 stations reaches -45 kPa.

Les recommandations d'engrais dans la production de canneberge sont guidées par les analyses foliaires et de sols. Cependant, les intervalles critiques de concentrations utilisés à des fins de diagnostic sont biaisés par les interactions entre les éléments nutritifs et l'âge physiologique de la plante. L'utilisation des ratios logarithmiques isométriques (ilr) pour l'analyse des données compositionnelles peut éviter les biais relatifs aux interactions. L'objectif de ce mémoire est de développer des normes nutritives foliaires non biaisées pour la canneberge à haut rendement au Québec en utilisant la méthode des balances nutritives (ilr). Des essais de fertilisation ont été conduits pendant deux années consécutives avec des traitements variés de N, P, K, Mg, Cu, B sur quatre sites de production de canneberge dans la région Centre-du-Québec. Les tissus foliaires ont été analysés pour leur concentration en N, P, K, Mg, Ca, B, Cu, Mn, Fe et Zn. Les données ont été jumelées aux données des analyses foliaires de six essais de P réalisés par Marchand et al. (2013) entre 2001 et 2003 dans la même région et sur le même cultivar « Stevens ». Les résultats des analyses foliaires ont été transformés en balances nutritives entre composantes ou groupes de composantes, puis partitionnés selon la procédure Cate-Nelson et des arbres de classification. Des intervalles de balances nutritives de référence, ainsi que des intervalles de concentration en soutien, ont été calculés pour la canneberge à haut rendement (> 35 Mg ha-1). Les spécimens à faible rendement ont montré des concentrations en K et en Mg plus faibles, ce qui peut expliquer le déséquilibre des balances [Ca

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017 / La construction d’un champ de canneberge nécessite la mise en place d’un système de drainage et une modification de la stratification naturelle du sol qui peuvent induire une anthropomorphisation rapide de ce dernier. La consolidation induite par les cycles accélérés de drainage et de recharge de l’eau du sol; la filtration et le colmatage des pores du sol par des particules colloïdales, accélérées par ce mode de gestion de l'eau, vont modifier les propriétés hydrauliques du sol. Ceci peut affecter l’efficacité du drainage et par conséquent le rendement de la cannebergière. Les objectifs de ce projet de doctorat étaient d’avancer les connaissances sur: (i) les processus hydrodynamiques régissant les mécanismes de transport dans les champs de canneberge; (ii) l’évolution génétique d’un sol de canneberge et ses effets sur la capacité de drainage; et (iii) l’identification des paramètres/processus les plus sensibles à la genèse du sol accélérée par les pratiques de gestion de l’eau. Au court de ce projet une caractérisation exhaustive de profils de sol a servi à classifier et proposer une nouvelle norme de drainage. Plusieurs expériences en laboratoire et aux champs ont été réalisées afin de déterminer le rôle de la migration de particules fines et de la consolidation du sol sur l’évolution des propriétés hydrauliques. De plus, ce projet a permis de mettre au point une méthode de prédiction des propriétés hydrauliques basées sur l’utilisation d’un tomographe permettant de prédire l’évolution spatio-temporelle des propriétés hydrauliques à de très grandes résolutions. Conjointement aux travaux pratiques, les résultats de travaux de modélisation hydrologique et d’analyses de sensibilité ont permis de déterminer les conditions d’hétérogénéité de sol les plus critiques causant un drainage inadéquat. Les résultats de cette étude ont révélé l’existence de problèmes de drainage liés à la genèse anthropique d’un horizon ayant des propriétés hydrauliques restrictives et permis de quantifier l’impact de la migration et de la consolidation sur l’altération des propriétés hydrauliques. L’ensemble des connaissances acquises par ce projet illustre qu’une genèse anthropique d’un sol de canneberge affecte la capacité de drainage et que celle-ci se produit dans les premières années d’implantation d’un champ. L’acquisition de connaissances sur les mécanismes de genèse anthropique permet désormais de prévoir l’évolution des sols selon plusieurs conditions et de mieux anticiper et contrôler leurs futurs effets négatifs sur la production de canneberge par l’implantation de stratégies de conservation des sols. / The construction of a cranberry field requires the establishment of a drainage system and a modification of the natural soil stratification that can induce rapid anthropomorphization thereof. Consolidation induced by accelerated cycles of drainage and recharge; filtration and clogging of soil pores by colloidal particles, accelerated by the water management, will change the soil hydraulic properties. This can affect the efficiency of drainage and therefore the productivity of the cranberry fields. The objectives of this PhD project was to advance knowledge on: (i) the hydrodynamic processes governing the transport mechanisms in cranberry fields; (ii) the genetic evolution of a ground cranberry and its effects on the drainage capacity; and (iii) identification of parameters / the most sensitive processes in soil formation accelerated by water management practices. During this project, a exhaustive characterization of soil profiles was used to group and propose a new standard for evaluating the drainage. Several laboratory experiments and field were conducted to determine the role of migration of fines particles and soil consolidation on the evolution of hydraulic properties. In addition, in this project we have developed a method for predicting the hydraulic properties based on the use of tomography to predict the spatiotemporal evolution of the hydraulic properties at very high resolutions. Together with the practical work, the results of hydrological modeling and sensitivity analysis were used to determine the most critical soil heterogeneity conditions causing inadequate drainage. The results of this study revealed the existence of drainage problems related to anthropogenic genesis of a horizon with restrictive hydraulic properties and quantified the impact of migration and consolidation of alteration of hydraulic properties. All the knowledge gained through this project shows that anthropogenic genesis of a soil of cranberry field affect the drainage capacity and that it occurs in the first years of implementation of a field. Acquiring knowledge on anthropogenic genesis mechanisms now allows to predict the evolution of soils according to several conditions and better anticipate and control their future negative effects on cranberry production through the implementation of soil conservation strategies.

Au Burkina Faso, 86% de la population active travaille dans l’agriculture. Toutefois, dans un contexte de démographie galopante et de manque d’investissements, cette agriculture a du mal à couvrir les besoins des populations. La diffusion et l’adoption de techniques améliorées de production sont à même d’inverser la tendance en permettant une intensification durable des productions. Malheureusement, les résultats obtenus par les initiatives de vulgarisation des technologies n’ont pas toujours été satisfaisants. Cette réalité est doublement vraie dans le cas des systèmes agroforestiers à base d’anacardiers ; systèmes nouveaux dont l’expansion s’est faite par les producteurs eux-mêmes sans aucune assistance technique. Il est donc indispensable d’identifier les déterminants de l’adoption des technologies diffusées. C’est dans ce but qu’une étude a été réalisée dans les régions des Cascades, des Hauts-Bassins et du Sud-Ouest du Burkina Faso auprès de 68 ménages producteurs d’anacarde afin de démontrer la pertinence de ces pratiques et d’identifier les déterminants de leur adoption en vue de formuler des recommandations pour réduire les contraintes majeures à celle-ci. L’étude a permis de montrer que l’application des bonnes pratiques de production permettait d’augmenter le rendement de l’anacardier. En outre, le facteur démographique « niveau d’éducation » du chef de ménage ainsi que les facteurs socioéconomiques notamment le prix obtenu à la vente et l’appartenance à une organisation paysanne ont une influence sur la probabilité d’adoption. / In Burkina Faso, 86% of the active population works in agriculture. However, in a context of rapid population growth and lack of investment, that agriculture is struggling to meet the needs of populations. Dissemination and adoption of improved production techniques are able to reverse the trend by enabling sustainable intensification of production. Unfortunately, the performances of the technology outreach initiatives have not always been up to expectations. This reality is doubly true in the case of cashew-based agroforestry systems; these new systems whose expansion was carried out by the producers themselves without any technical assistance. It is therefore essential to identify the determinants of adoption of disseminated technologies. It is for this purpose that a study was conducted in the Cascades, Hauts-Bassins and Southwest regions of Burkina Faso among 68 cashew producing households to demonstrate the relevance of these practices and identify the determinants of their adoption in order to make recommendations to reduce major constraints. The study showed that the application of good production practices made it possible to increase the yield of the cashew tree. Moreover, the demographic factor "level of education" of the head of household and socioeconomic factors including the price obtained on the sale and membership of a farmer’s organization influence the likelihood of adoption.

En raison de la compétition grandissante pour l’utilisation des ressources limitées en eau de surface entre les secteurs domestique, industriel, commercial et agricole, le développement de pratiques d’irrigation visant à rationaliser l’utilisation de l’eau revêt une importance capitale. Le fraisier à jour neutre est une culture considérée exigeante en eau et en fertilisants. Cette culture est majoritairement irriguée à l’aide de systèmes goutte-à-goutte, systèmes pour lesquels la régie de l’irrigation requiert un niveau de compétence élevé et une attention constante, sans quoi les risques de diminution de productivité et de perte d’eau sous la zone racinaire sont importants. L’objectif de cette étude est la détermination des paramètres optimaux de configuration et de régie de l’irrigation goutte-à-goutte du fraiser par une approche expérimentale et par modélisation numérique. Le premier volet de cette étude présente des expériences à grande échelle réalisées sur des sites présentant des conditions culturales, des climats et des types de sol contrastants. L’objectif de ces expériences était la détermination de seuils de déclenchement de l’irrigation basés sur la mesure du potentiel matriciel pour optimiser le rendement ainsi que l’efficacité d’utilisation de l’eau d’irrigation. Ces expériences ont été réalisées selon des dispositifs en blocs complets aléatoires sur quatre sites. Deux sites étaient localisés au Québec et deux en Californie. Pour les sites du Québec, il a été démontré que l’influence du seuil d’irrigation sur les rendements était limitée, mais que la régie basée sur le potentiel matriciel permettait de diminuer le lessivage sous la zone racinaire. Pour chacun des sites de Californie, des seuils d’irrigation permettant d’obtenir le meilleur compromis entre le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau ont été déterminés. L’ensemble de ces expériences suggère qu’un seuil de déclenchement de l’irrigation de -10 kPa soit adapté à la majorité des conditions culturales. Le second volet de cette étude explore simultanément les effets de l’échelle de gestion de l’irrigation et de la méthode d’application de l’eau sur le rendement et l’efficacité d’utilisation de l’eau. Cette expérience a été réalisée au Québec, pour un loam limono-argileux présentant une proportion élevée de fragments rocheux. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que la variabilité des propriétés du sol du site à l’étude ne présentait pas de structure spatiale permettant l’établissement de zones pour lesquelles une régie locale de / Because of the growing competition for limited water resources between the domestic, industrial, commercial and agricultural sectors, the development of water-efficient irrigation practices is very important. Day-neutral strawberry is considered a crop with high water and fertilizers requirements. This culture is mainly irrigated with sub-surface drip irrigation systems for which irrigation management requires a high skill level and a constant attention. Otherwise, the risks of productivity losses and deep percolation of water are substantial. The objective of this study is the determination of optimal drip-irrigation system configuration and management parameters for strawberry production through experimental and numerical modelling approaches. The first part of this study describes production-scale experiments conducted at sites with contrasting cropping systems, climatic conditions and soil types. The main objective was the determination of optimal matric potential-based irrigation initiation thresholds with respect to crop productivity and water use efficiency. Randomized complete blok experiments were conducted at four sites. Two sites, (one silty-clay loam and one clay loam) were in the Province of Québec, Canada and two (one sandy loam and one clay loam) in California, USA. For the first sites, the effects on yield and water use efficiency of the irrigation thresholds were limited but matric potential-based management resulted in a reduction of deep percolation. For the Californian sites, the results showed that a threshold in the -15 to -10 kPa range lead to significant increases in crop yield and water use efficiency. Altogether, it was shown that an irrigation initiation threshold of -10 kPa was a suitable value for most soils and climatic conditions. The second part of this study simultaneously explored the effects of irrigation management scale and water application method on crop yield and water use efficiency. A field experiment was conducted in the Province of Québec; the soil type was a silty-clay loam with an important proportion of coarse rock fragments. The results showed that the soil hydraulic properties did not present any structured spatial patterns that could be used to delineate irrigation management zones. Physically based calculations of a critical matric potential in the root zone allowed to evaluate the magnitude of the differences in soil hydraulic properties required to justify a site-specific irrigation. The significant positive impact of a pulsed water application on crop yield and water use efficiency was also demonstrated. For the third part of this study, an approach allowing the simultaneous optimization of drip-irrigation system design and management parameters for strawberry production in a coarse soil was developed. A numerical model was used to predict the impacts of design and management parameters on 1) root uptake efficiency 2) applied irrigation water and 3) percolation below the root zone. The model was calibrated and validated with field observations of the root zone soil water potential. A sensitivity analysis allowed to evaluate the relative impacts of design and management parameters on single model outputs and on an optimization criterion calculated from multiple outputs. The results showed that the selection of an adapted application rate and irrigation duration had much more influence on model outputs than the irrigation threshold. Model predictions were used to identify optimal scenarios for the studied site and assess the potential of an alternate system configuration. The approached presented could be adapted to other cropping systems.

Au Canada, les producteurs de fraise doivent faire face à plusieurs enjeux majeurs. La période de production est courte, la compétition est forte et la production de plein champ doit composer avec la rémanence d’importants agents pathogènes telluriques. La production hors-sol de fraises pourrait permettre de pallier à ces problématiques. Afin d’optimiser la productivité de la production hors-sol, un dispositif expérimental a été mis en place en 2013 et 2014 à la ferme Onésime Pouliot, sur l’île d’Orléans dans la province de Québec. Ce projet tente de démontrer qu’en production hors-sol, les abris de type parapluie permettent de produire plus de fruits vendables en plus de diminuer les risques de maladie foliaire tout en évaluant certaines méthodes de culture qui pourraient permettre d’allonger la période de production (forçage en serre) ou d’optimiser l’utilisation de l’eau et des fertilisants (matelas capillaire, substrat alternatif). Cinq traitements ont été testés, les quatre premiers sous abri de type parapluie (T1-T4) et le dernier sans couverture (C). Le traitement T1 a été cultivé sur de la tourbe (PE) et T2 sur un mélange de sciure de bois et de tourbe (PS25). Pour T3, c’est le démarrage forcé en serre de plants à racines nues qui a été testé pour allonger la récolte. Le traitement T4 était cultivé en substrat PE et était déposé sur un matelas capillaire. Lorsque comparés avec le témoin, les traitements sous parapluie ont mené à une incidence significativement plus faible du mildiou [Sphaerotheca macularis (Wall. ex Fries)] et un rendement supérieur en fruits vendables. En conditions de croissance protégée, les plants forcés en serre ont permis d’atteindre un pic de production au moment de la période la plus rentable pour les fraises fraîches au Québec pour l’été 2013. Le matelas capillaire (T4) s’est avéré intéressant puisque pour un rendement en fruit semblable, il a permis d’utiliser moins d’eau et de fertilisants. Nos résultats mettent donc la lumière sur le potentiel des abris parapluies en production de fraises hors sol au Québec et offrent des recommandations appropriées quant aux méthodes de production les plus rentables et les plus durables pour les producteurs locaux. / In Canada, the strawberry producers are facing several major challenges. The production period is short, the competition is strong and the production has to deal with important telluric pathogens. The soilless production could help overcome these problems. To maximize productivity, experimental device was set up in 2013 and 2014 to Onésime Pouliot farm on the island of Orleans in the province of Quebec. This project seeks to demonstrate that in soilless production, the umbrella like rain shelter can produce more marketable fruit and decrease the risk of foliar disease. The project also aimed to evaluate some methods of culture that could help to extend the production period (greenhouse forcing) or optimize the use of water and fertilizers (capillary mat, alternate substrate). Five treatments were tested, the first four under umbrella like rain shelters (T1-T4) and the last one without coverage (C). The treatments T1 was grown on peat (PE) and T2 on a mixture of sawdust and peat (PS25). For T3, plants forced greenhouse were tested to extend the harvest. T4 treatment was cultivated on PE substrate and deposited on a capillary mat. When compared with the control, umbrella covered treatments led to a significantly lower incidence of late blight [Sphaerotheca macularis (Wall. Ex Fries)] and a higher yield of marketable fruit. In protected growing conditions, the plants forced in greenhouses achieved peak production at the most profitable period for fresh strawberries in Quebec for the summer of 2013. The capillary mat (T4) proved interesting since for a similar yield fruit, it had to use less water and fertilizer. Our results put lights on the potential of using umbrella production above ground strawberries in Quebec and offers appropriate recommendations as to the most cost-effective and sustainable production methods for local growers.

Le séchage convectif est une méthode fréquemment utilisée pour conserver les aliments. Le séchage est affecté par plusieurs phénomènes, tels que la transition vitreuse, le rétrécissement ou la porosité de l’aliment. La qualité du produit sec est souvent moindre par rapport à celle du produit d'origine. La compréhension de la relation de base dans un aliment durant le séchage aidera à mieux contrôler le procédé. Le but de cette étude est d'analyser le rôle de la transition vitreuse, de la porosité, de la structure et de la composition de l’aliment sur le rétrécissement et à valider l'application de la loi de Fick pour la diffusion de l'eau à l'intérieur du produit durant le séchage convectif. Dans le chapitre 1, une revue de la littérature sur le séchage convectif, la transition vitreuse et le rétrécissement, ainsi que des études spécifiques sur le transfert de masse non-Fickien durant le séchage sont présentées. À partir de l'évolution des connaissances dans ce domaine, il a été démontré que la transition vitreuse et la porosité peuvent affecter le transfert de masse, le profil d'humidité et le rétrécissement durant le séchage convectif, en modifiant les propriétés mécaniques de la matrice où l'humidité est transportée, ainsi que la formation de la couche vitreuse à la surface du produit durant des conditions de séchage spécifiques. Dans le chapitre 2, des isothermes de sorption et la température de transition vitreuse de pommes de terre, de carottes (cellulaire) et de deux systèmes de gel (non-cellulaire) ont été déterminées expérimentalement et ont été estimés à l’aide de modèles mathématiques. Les modèles mathématiques de Guggenheim, Anderson, de Boer (GAB) et de Gordon-Taylor (G-T) ont par la suite été utilisés pour représenter respectivement les isothermes de sorption et la température de transition vitreuse en fonction de la teneur en humidité. L'équation de Khalloufi-Ratti (K-R) a été utilisée pour la prédiction de la température de transition vitreuse en fonction de l'activité de l'eau. Une bonne corrélation entre les données expérimentales et les modèles GAB, G-T et K-R a été observée. Les facteurs influençant le rétrécissement durant le séchage ont été analysés dans les deux chapitres suivants, l'un pour les aliments non-cellulaires et l'autre pour les aliments cellulaires. Dans le chapitre 3, l'impact de la transition vitreuse sur le rétrécissement de deux systèmes non-cellulaires durant le séchage convectif a été évalué. Le changement de volume, la porosité, la teneur en eau, la température du produit et les profils d'humidité des systèmes alimentaires non-cellulaires ont été étudiés durant le séchage convectif. La porosité et la réduction de volume en fonction de la teneur en humidité ont été représentées avec une grande précision par les modèles mathématiques développés par Khalloufi et al. Aucune différence significative de porosité et de rétrécissement entre les deux échantillons pendant le séchage n'a été observée. Aucune variation de la pente de la courbe de rétrécissement en fonction de la teneur en humidité durant le séchage n’a été observée Ces résultats indiquent que la transition vitreuse seule n'est pas un facteur déterminant dans les changements de porosité ou de volume pendant le séchage convectif des systèmes alimentaires non-cellulaires. Dans le chapitre 4, le rétrécissement des aliments cellulaires durant le séchage convectif a été analysé. La teneur en humidité initiale de la carotte à l'extérieur et au centre de la racine était identique, tandis que celles de la pomme de terre étaient significativement différentes. Les cellules des échantillons de pommes de terre provenant de la partie extérieure de la racine avaient un volume plus faible avec une teneur en amidon plus élevée que celle provenant de la partie centrale de la racine. La relation entre le rétrécissement de la carotte et la teneur en humidité du produit durant le séchage était linéraire. Pour la pomme de terre, une variation de la pente de la courbe de rétrécissement en fonction de la teneur en humidité durant le séchage a été observée. La température de l'air et la vitesse de l'air n'ont eu aucun effet sur le comportement de rétrécissement des deux produits. De plus, aucun impact significatif de la transition vitreuse sur le rétrécissement des échantillons n'a été observé. La différence au niveau de la teneur en amidon et au niveau de la structure cellulaire, de même que leur impact sur les propriétés mécaniques du matériau ont été identifiées comme étant fort probablement responsables des différences observées au niveau du rétrécissement. Dans le chapitre 5, l'effet de la transition vitreuse sur les profils d'humidité de deux systèmes de gel et de pomme de terre à différentes conditions de séchage a été étudié. Les profils d'humidité des échantillons ont montré une forme carrée au début du séchage. Au stade intermédiaire du séchage, les profils d'humidité sont devenus plus arrondies sur les bords de la matrice comme observé durant le transport Fickian. La loi de Fick a été utilisée pour prédire raisonnablement bien les profils d’humidité de différents matériaux ayant des températures de transition vitreuse différentes et pour différentes conditions de séchage. Mots clés: profil d'humidité, transition vitreuse, rétrécissement, porosité, amidon, propriété mécanique. / Air-drying is a frequent method used to preserve foods. The drying is affected by several phenomena, such as glass transition, shrinkage, or porosity. The quality of an air-dried product is often drastically reduced from that of the original foodstuff. Understanding the basic relationship prevailing during moisture transfer within a food will lead to better process control. The aim of this study is analyze the role of glass transition, porosity, food structure and composition on the shrinkage of food during air drying, and on the application of Fick’s law to the diffusion of water inside the product during the convective drying. In chapter 1, a literature review on air-drying, glass transition and shrinkage phenomenon, as well as specific studies on non-Fickian mass transfer during drying are presented. From the knowledge evolution in this area, it has been shown that glass transition and porosity may impact mass transfer, moisture profiles and shrinkage during air-drying, by changing the mechanical properties of the matrix where moisture is transported, as well by the formation of a glassy layer at the surface of the product during specific operation conditions. In chapter 2, glass transition temperature and sorption isotherms of potato, carrot (cellular) and two gel systems (non-cellular) were determined from experimental data and estimated from mathematical modelling. Guggenheim, Anderson, de Boer (GAB) and Gordon–Taylor (G-T) mathematical models were used to represent sorption isotherms and glass transition temperature, respectively, as a function of moisture content. Khalloufi-Ratti (K-R) equation was used for the prediction of glass transition temperature as a function of water activity. A good correlation between experimental data and GAB, G-T, and K-R models was observed. The study of different factors on shrinkage during drying was analysed in two chapters, for non-cellular and cellular foods. In chapter 3, the impact of glass transition on shrinkage of two non-cellular systems during air-drying was assessed from experimental data and the interpretation of a ‘shrinkage’ function involved in a mathematical model. Volume change, porosity, water content, product temperature and moisture profiles of non-cellular food systems were monitored during convective drying. The porosity and volume reduction as a function of moisture content were captured with high accuracy when represented by the mathematical models developed by Khalloufi et al. No significant differences in porosity and in maximum shrinkage between both samples during drying were observed. No change in the slope of the shrinkage curve as a function of moisture content was perceived. These results indicate that glass transition alone is not a determinant factor in changes of porosity or volume during air-drying of non-cellular food systems. In chapter 4, shrinkage of cellular food during air drying was analysed. The initial moisture content of carrot at exterior and center of the root were identical while those of potato were not. The cells of the exterior potato samples had smaller volume with higher starch content than the center sample. Shrinkage of carrot had a linear relationship with moisture content during drying. For potato, a change in the slope of the shrinkage curve as a function of moisture content during drying was observed. The air temperature and air speed had no effect on the shrinkage behaviour of both products. No significant impact of glass transition on shrinkage of samples has been found. Differences in starch content, in structure of the cellular material and its relationship with mechanical properties of material are probably responsible for the different shrinkage observed. In chapter 5, the effect of glass transition on moisture profiles of two gel systems and potato at different drying conditions was investigated. The moisture profiles of samples showed a sharp form at the beginning of drying. At the middle stage, the moisture profiles became round as indicated in Fickian transport. Fick’s law can be used to predict reasonably well the profiles of different materials having different glass transition temperatures and for different drying conditions. Keywords: moisture profile, glass transition, shrinkage, porosity, starch, mechanical properties.

Lors de travaux antérieurs, un bio-ingrédient permettant la bioconservation du saumon fumé à froid et ayant une forte activité anti-Listeria fut développé et caractérisé. Il consiste en un milieu de culture fermenté par C. divergens M35 et contenant la bactériocine produite par la souche, soit la divergicine M35. Par contre, les conditions de production actuelles ne permettent pas une utilisation efficace et rentable de ce bio-ingrédient. L'objectif de ce travail est de répondre à ces problématiques. Dans un premier temps, un milieu de culture de grade alimentaire favorisant une forte et rapide croissance de C. divergens M35 et stimulant la production de la divergicine a été développé. Un criblage de différentes sources d'azote, de carbone et de sels a permis de déterminer que la mélasse de canne et le sucre de table (saccharose) sont les sources de carbone de choix, la source d'azote préférentielle reste l'extrait de levure et que l'acétate de sodium stimule la production en bactériocines. Ce milieu fut testé en fermenteur de 30L afin d'évaluer l'effet de la mise à l'échelle. Le milieu créé permet d'atteindre une biomasse de 9,04 log(UFC/mL) et une activité de 1,3X10⁵ AU/mL en 7h. Il s'agit d'une amélioration significative quant à la performance, mais aussi au coût du milieu de culture (0,89$/L) en comparaison à la référence, le milieu MRS (7$/L). Dans un deuxième temps, il a été démontré que le séchage par atomisation est bien plus efficace que la lyophilisation afin de produire un bio-ingrédient biologiquement stable. Le séchage par atomisation permet d'obtenir un bio-ingrédient sec possédant une viabilité de 9,85 log(UFC/g) et une activité anti-Listeria de 1,6X10⁶ AU/g. Ce procédé permet d'avoir une production rentable du bio-ingrédient M35.

La culture de canneberges, étant intensément drainée souterrainement, peut accélérer le transport des particules fines dans le sol. Ce projet vise à évaluer la migration des particules fines dans les sols de canneberges. Cette expérience a été mise en place sur 3 sites (A, B, C) de production au Québec. Un traceur physique inerte, l'oxyde de zirconium (ZrO2), a été appliqué sur des parcelles de 25 x 25 cm au début de l'été 2014. Les parcelles étaient munies de puits d'observation de la nappe et de tensiomètres (TX3) positionnés sur le drain, au quart de l'écartement et à demi-écartement, à 10 et à 20 cm de profondeur. De plus, deux puits d'observation de la nappe supplémentaires par site ont été installés dans le milieu naturel à côté du champ. Des colonnes de sol de 60 cm de long et de 6 cm de diamètre ont été échantillonnées sur chacun des sites en août 2014 (T1) et juillet 2015 (T2), pour un total de 18 colonnes. Celles-ci ont été coupées et séchées en segments de 2 cm d'épaisseur, donnant ainsi 30 échantillons de sol par colonne. La concentration de ZrO2 a été mesurée par spectromètre de fluorescence rayon-X (EDXRF). La granulométrie a aussi été mesurée sur les mêmes segments afin d'identifier des zones d'accumulation de particules fines. Les résultats obtenus par EDXRF ont montré une migration de ZrO2 sur toutes les colonnes à 10 cm de profondeur au T1, soit la profondeur racinaire de la canneberge. Cependant au T2, les colonnes du site C ont montré une migration entre 15 à 30 cm de profondeur. Le site A et B sont plus susceptibles au problème de colmatage que le site C.

Il a été démontré que l’utilisation d’une solution électro-activée (SEA) comme saumure dans le procédé de mise en conserve des légumes permet, par effet barrière, d’éliminer l’étape de stérilisation thermique. L’objectif de cette étude est de vérifier la viabilité économique d’un tel procédé alternatif de mise en conserve des légumes. Le coût pour la création d’un réacteur d’électro-activation a été calculé en tenant compte du prix des matériaux. Les coûts de fonctionnement pour un procédé conventionnel et pour un procédé avec électro-activation intégrée au procédé de conservation ont été calculés par une simulation sur SuperPro Designer pour différents produits : les petits pois, les carottes et le maïs. Après ajustement des données de simulation, un délai de récupération d’environ 2,03 ans pour les 3 produits étudiés a été obtenu. En plus, une fois le réacteur d’électro-activation optimisé, ce délai est passé à 1,03 an, ce qui constitue une avancée significative dans le processus d’amélioration de l’efficacité énergétique est technologique du procédé de conservation des légumes dans le lequel l’étape de stérilisation thermique est éliminée. La simulation par SuperPro Designer a montré une possibilité d’une réduction de 32% de vapeur et de 38% du volume d’eau nécessaire au refroidissement des boîtes de conserve. En tenant compte des modifications apportées au procédé de mise en conserve, l’intégration de l’électro-activation permettrait une économie globale de l’ordre de 17%. / It has been demonstrated that the use of an electro-activated solution (SEA) as a brine in the vegetable canning process makes it possible, by the barrier (hurdle) effect, to eliminate the thermal sterilization step. The objective of the present study is to verify the economic viability of such alternative canning process of vegetables. The cost for the manufacture of an electro-activation reactor was calculated taking into account the price of the materials. The operating costs for a conventional canning process and for process with integrated electro-activation step were calculated by simulation on SuperPro Designer for different products: peas, carrots and maize. After adjustment of the simulation data, a recovery time of approximately 2.03 years for the 3 products studied was obtained. In addition, once the electro-activation reactor has been optimized, this time has risen to 1.03 years, which is a significant step forward in the process of improving technological and energy efficiency of a process of vegetable canning wherein the thermal sterilization step is eliminated. The SuperPro Designer simulation showed a 32% reduction in steam and a 38% reduction in the volume of water needed to cool the cans. Taking into account the modifications made to the canning process, the integration of electro-activation would allow a global saving of around 17%.