L'objectif de cette thèse est de proposer un réacteur continu et intensifié pour la transformation d’huiles végétales de récupération en produits ou intermédiaires qui seront ensuite utilisés ou formulés en applications destinées au BTP. Ce travail s’inscrit dans le cadre du FUI AGRIBTP, projet de recherche collaboratif qui a pour finalité la création d'un outil industriel de valorisation des sous-produits de l'agro-industrie. Le réacteur se veut pluri-réactionnel, c’est-à-dire adapté et efficace pour réaliser les réactions de transestérification ou d’estérification par le méthanol ou par le glycérol, pour une consigne de production fixée à 100 kg/h. Pour parvenir à cet objectif, une revue de la littérature a permis de dégager une liste de technologies de réacteurs adaptés à ces réactions. L’analyse comparative de ces systèmes a conduit à sélectionner trois types de réacteurs intensifiés existant dans le commerce et qui ont été ensuite testés expérimentalement: les réacteurs microstructurés (type Corning®), les réacteurs micro-ondes et les réacteurs pulsés à chicanes (type NiTech®). De bonnes conversions sont obtenues pour les réactions de transestérification et d’estérification par le méthanol, montrant une meilleure efficacité de ces réacteurs intensifiés par rapport aux réacteurs conventionnels; en revanche les résultats sont encore insuffisants pour l’estérification avec le glycérol en raison de limitations en température. Concernant le réacteur micro-ondes, les excellents résultats rapportés dans la littérature sont à modérer en raison d’une imprécision de mesure de la température. La technologie de réacteurs pulsés à chicanes a finalement été retenue : leur flexibilité, l’indépendance entre le débit et le mélange généré, et enfin leur diamètre suffisamment étendu pour ne pas générer de blocage éventuel dû à l’encrassement du réacteur par la matière entrante sont les principaux arguments qui ont guidé ce choix. Le système disponible construit en verre a tout de même montré ses limites en montée en température et en pression et il a donc été envisagé d’étoffer nos investigations dans des gammes de fonctionnement plus larges. Ainsi une collaboration avec le laboratoire TNO de Delft, aux Pays-Bas a permis d’avoir accès à un réacteur pulsé à chicanes en acier inoxydable. Les résultats obtenus pour la réaction d’estérification par le glycérol - qui n’offrait pas jusqu’à présent des données concluantes - sont satisfaisants, et même de qualité supérieure comparés à ceux obtenus avec un réacteur tubulaire hélicoïdal lui aussi pulsé. Parallèlement à ces études, des simulations numériques des écoulements dans le réacteur ont permis de proposer des améliorations de la forme des chicanes, celle-ci étant déterminante pour la bonne capacité de dispersion liquide-liquide des réactifs immiscibles et la qualité du mélange. Ces simulations ont été comparées à des mesures de vitesses obtenues sur un pilote expérimental conçu pour permettre la visualisation par technique laser des écoulements dans un élément du réacteur à chicanes. Pour terminer, l’extrapolation des résultats obtenus sur les pilotes étudiés à une échelle de production de 100 kg/h a été initiée, aboutissant à la proposition d’un procédé permettant la production sélective de monoglycérides via l’estérification par le glycérol, mais également la fabrication de biodiesel par la transestérification, incluant un réacteur intensifié pulsé dont la géométrie de chicanes a été optimisée, et ce afin de répondre à l’objectif initial de la thèse. / The objective of this thesis is to propose a continuous and intensified reactor to transform waste cooking oil into products that will be used in applications in the building and public works sector. This work is part of the FUI AGRIBTP, a collaborative research project whose finality is to the creation of an industrial tool for the reuse of co-products from agroindustries. The reactor must be able to handle transesterification and esterification (with methanol or with glycerol) reactions efficiently with a total flow rate of 100 kg/h. To achieve this objective, a literature review has identified a list of suitable reactor technologies for these reactions. The comparative analysis of these different technologies has led to the selection of three types of intensified reactors microstructured reactors (Corning® type), microwave reactors and oscillatory baffled reactors (NiTech® type). The performance of these reactors for transesterification and esterification reactions has then been investigated experimentally. High conversions have been obtained for transesterification and esterification with methanol reactions, thereby showing the improved performance of these intensified reactors compared with conventional reactors; however results obtained with esterification with glycerol reaction are still rather low due to limitations in operating temperature. Concerning the microwave reactor, the excellent results previously reported in the literature should be taken with care because of the inaccuracy of temperature measurements, as proven in this work. The oscillatory baffled reactor technology has been selected has the most industrially viable equipment for the considered reactions. The flexibility of this reactor, the independency of the flow rate and mixing, as well as the diameter ,which is large enough to avoid fouling caused by the quality of the feed line, are the main reasons for this choice. The commercial available system, built in glass, has nevertheless shown limitations in terms of operating temperature and pressure. As a result, further work has focused on reactor operation in a wider range of operating conditions. To do this, a collaboration with the TNO laboratory in Delft, Netherlands, was set up in order to investigate reaction performance an oscillatory baffled reactor made of stainless steel. The reaction performance obtained for esterification with glycerol is more than satisfactory, being significantly greater that that obtained in the glass Nitech reactor and even of higher quality compared to that obtained with a oscillatory helicoidal tubular reactor. In parallel to these studies, CFD simulations of flow in the reactor have enable the investigation of new baffle designs, which play a major role in the capacity to generation liquid-liquid dispersions of the immiscible reactants and in the quality of the mixing. These simulations have been compared with velocity measurements and flow patterns obtained in a transparent experimental rig using Particle Image Velocimetry. Finally, the results obtained on the pilot-scale rigs have been used to size a the oscillatory flow reactor for a total flow rate of 100 kg/h, which would be dedicated to the selective production of monoglycerides by esterification with glycerol reaction and also biodiesel production by transesterification reaction.

Les aliments à base de plantain, connu comme riche en amidon résistant, sont largement consommés dans les pays du sud. Le contrôle de la digestibilité de l'amidon du plantain cuit implique la maîtrise de ses propriétés physicochimiques qui varient en fonction des conditions de cuisson et qui résultent de processus de transport (énergie, eau), de transformations et de réactions. Ces travaux de recherche ont pour but de mieux comprendre ces processus. Pour y parvenir, l'effet combiné de la température (T) et de la teneur en eau (X) sur le degré de gélatinisation (α) a été mesuré par DSC. Les proportions d'amidon rapidement digestible (RDS) et résistant (RS) mesurées par une méthode enzymatique in vitro, ont été étudiées sur un aliment modèle (farine + eau) à partir des variétés Dominico Harton et Harton. Les deux diagrammes d'état de l'amidon ont été représentés par un modèle de Weibull. Les effets combinés de T et X sur RDS ou RS peuvent être regroupés dans α; quel que soit l'historique thermohydrique de l'amidon. Ainsi, deux relations adimensionnées sont proposées pour prévoir le RDS et le RS en fonction uniquement d'α. Les écarts de comportement (gélatinisation et digestibilité) de l'amidon de l'aliment modèle et d'un morceau de plantain ont été mesurés et attribués aux effets de structures. Le modèle de prédiction de la digestibilité a été couplé à un modèle 2D traduisant les transferts d'énergie et d'eau durant la cuisson de cylindres de plantain. Le modèle simule bien les profils de température, de taux de gélatinisation et de gain en eau. Une diffusion de type capillaire a été observée en début de cuisson à 50 °C alors qu'au-delà (75 – 100 °C), le transport d'eau s'opère par diffusion moléculaire. La digestibilité est essentiellement pilotée par les transferts d'énergie. Ainsi pour du plantain prêt à être consommé, les degrés de liberté pour moduler le RDS et le RS sont limités ; en revanche, pour des produits pré-gélatinisés, des cuissons à températures intermédiaires (75 – 80 °C) permettraient d'obtenir des produits à faible impact glycémique. Toutefois, la sélection variétale du type de plantain est certainement le moyen en amont le plus souple pour contrôler la digestibilité des produits.Mots clés : plantain, amidon, gélatinisation, digestibilité, modélisation. / Plantain-based foods are widely consumed in southern countries. Plantain is well known for its high resistant starch content. Controlling the digestibility of cooked plantain starch involves managing its physicochemical properties. These vary depending on the cooking conditions and are a consequence of transport processes (energy, water), transformation and reactions. This research work aims to further our understanding of the different processes. To achieve this, the combined effect of temperature (T) and water content (X) on the degree of starch gelatinization (α) was measured by DSC. The proportions of Rapidly Digestible Starch (RDS) and Resistant Starch (RS) were measured using an in vitro enzymatic method and studied using a model food (flour + water) based on Dominico Harton and Harton varieties. Both starch state diagrams where represented using a Weibull model. The combined effects of T and X upon RDS or RS can be summarized by α, irrespective of the thermohydric history. Thus, two dimensionless relations were proposed to predict RDS and RS as a function of α. The difference in the starch behaviour (gelatinization and digestibility) between the model and a piece of plantain were measured and determined as structural effects. The digestibility prediction model was coupled with a 2D model that predicts the energy and water transfer during the cooking of the plantain cylinders. The model provides satisfactory simulations for temperature, degree of gelatinization and water gain profiles. A capillary-type diffusion was observed at the start of cooking at 50 °C, whereas at higher temperatures (75 – 100 °C), water transport is controlled by molecular diffusion. Digestibility is essentially driven by energy transfers. Thus, for ready-to-eat plantain, the freedom to modulate RDS and RS is limited. However, for pre-gelatinized products, products with a low glycemic impact could be obtained at intermediate cooking temperatures (75 – 80 °C). Prior selection of the plantain variety is certainly the easiest way to control product digestibility.Key words: plantain, starch, gelatinization, digestibility, model.

La transformation des crustacés est un secteur ayant une grande importance économique au Québec. Cette industrie déverse des quantités non négligeables de déchets solides et liquides dans l’environnement, ce qui cause de la pollution. Or, plusieurs de ces déchets constituent une source de biomolécules d’intérêt pouvant être valorisées. Peu d’attention a été portée sur la valorisation des effluents issus de cette industrie comparativement aux déchets solides. Les eaux de cuisson, plus particulièrement, contiendraient des molécules à haute valeur ajoutée telles que des pigments, des peptides et des composés responsables des flaveurs. Ce travail porte sur la valorisation d’eaux de cuisson du crabe des neiges et du homard dans la perspective de mettre au point des ingrédients bioalimentaires. Pour ce faire, un procédé d’osmose inverse a été optimisé et appliqué aux eaux de cuisson afin de les concentrer, ce qui a été suivi d’une lyophilisation. La composition chimique des fractions générées a ensuite été évaluée. Les rétentats obtenus sont principalement composés de protéines (38,8-59,2 %) et de minéraux (35,8-45,7 %). Les composés responsables des flaveurs ont également été identifiés et quantifiés dans les rétentats d’osmose inverse lyophilisés. Ces derniers contiennent des molécules désirables sur les plans aromatique et gustatif. De plus, leur innocuité a été vérifiée. Les propriétés fonctionnelles (solubilité, rétention d’eau) et la capacité antioxydante (137,6 μmol d’équivalents Trolox/g) des rétentats d’eau de cuisson du crabe des neiges ont aussi été déterminées. Les résultats obtenus démontrent que les eaux de cuisson de homard et de crabe des neiges peuvent être valorisées en tant qu’arômes naturels dans le domaine alimentaire. / Crustacean processing has an economic importance in Quebec. This industry generates substantial amounts of solid and liquid wastes in the environment, which causes pollution. However, these wastes constitute a potential source of valuable molecules. Very few works are dedicated to the crustacean effluents’ valorization comparatively to the solid wastes. Cooking waters, more specifically, could contain high-value biomolecules like pigments, peptides, as well as flavor compounds. This work is about the valorization of snow crab and lobster cooking effluents, aiming to develop bioingredients for food applications. To do this, a reverse osmosis process has been optimized and applied to the cooking waters. This was followed by a freeze-drying step. The chemical composition of the generated fractions has been assessed. Retentates are mainly composed of proteins (38.8-59.2 %) and minerals (35.8-45.7 %). Aroma and taste compounds in the freeze-dried retentates have been identified and quantified. The retentates contain desirable molecules. Moreover, their safety was verified. Functional properties (solubility, water-holding capacity) and antioxidant capacity have been assessed in snow crab freeze-dried retentates (137.6 μmol Trolox equivalent/g). The results obtained show that snow crab and lobster cooking waters can be valorized as natural aromas in the food industry.

La cuisson de produits céréaliers provoque des transformations physicochimiques dans la pâte pour lui conférer une structure, une texture, une forme, une couleur et un goût désirés. Un four pilote électrique avec circulation d'air chaud a été instrumenté pour suivre en continu la cuisson d'un produit type génoise (700g) placé dans un moule : perte de poids, profil de température interne et température de surface, pression interne. A travers une fenêtre dans la paroi isolée du moule des images ont été enregistrées pour suivre le gonflement. L'évolution de masse volumique a été déduite. Des mesures de flux de chaleur radiatif et convectif reçus par la surface du produit ont contribué à expliquer la coloration de la surface et la forme du produit cuit. Des cuissons à 160, 180, 220°C ont été réalisées avec une perte de masse constante (eau) de 6% durant la période de chauffage, avec des temps de chauffage respectivement de 81, 71, 52 min. Durant cette période la pâte se transforme en croûte colorée sèche en surface, et mie humide. La période de refroidissement contrôlé avec ventilation d'air (90min) conduit à une perte additionnelle de poids de 6% et représente une phase importante pour stabiliser la structure.

La cuisson rapide de préimprégnés est une problématique d'actualité qui sous entend les nécessités de rentabilité dans l'industrie aéronautique. Cette étape est basée sur la maîtrise du degré d'avancement de réaction du système thermodurcissable au cours du cycle qui régit l'ensemble des propriétés finales des pièces composites. La caractérisation et la modélisation cinétique du préimprégné aéronautique M21/T700 sont réalisées en vue d'appliquer des dynamiques de mise en oeuvre rapides applicables sur une installation de thermocompression dotée d'un moule chaué par induction de technologie Cage System de Roctool. La construction de diagrammes Temps Température Transformation et la réalisation d'un couplage thermo-cinétique par éléments finis permettent de proposer des cycles optimisés d'une durée de moins de 2 heures (au lieu de 4h30 en cuisson autoclave), en préservant la présence de particules de thermoplastiques dans la matrice. L'étude des propriétés des plaques fabriquées montre des résultats comparables à ceux obtenus pour des pièces mises en oeuvre lors de cycles standards de fabrication à l'aide du procédé autoclave. / The increase of composite content in aerospace structures requires an improvement of profitability through high curing processes. The curing step is based on the control of the degree of cure of the thermosetting system that governs the final properties of the composite parts. The Cage System technology from the Roctool company enables high curing rates thanks to induction heating system. Thus, the characterization and the kinetic modeling of the M21/T700 aeronautical prepreg have been realized for such sollicitations (i.e. high heating rates). To provide a better temperature control, the thermal and kinetic interactions are also considered by finite element modeling of composite thickness. Time Temperature Tranformation diagrams have been set up to build short curing cycle of less than 2h (instead of 4h30 in autoclave curing), considering the presence of thermoplastic particules. Finally, the part properties are in good agreement with the autoclave cycle recommended by the material supplier.

Dans les arts plastiques, le concept de la beauté doit être associé aux techniques sous-jacentes. L'artiste doit choisir et maîtriser ces techniques afin de les appliquer à l'art en vue d'atteindre les résultats esthétiques visés. Une approche scientifique de ces techniques a un rôle important dans l'amélioration de leur application dans les arts plastiques. Les céramiques et poteries sont un domaine complexe où les réactions chimiques et les propriétés physiques des argiles et des glaçures doivent être prises en compte. Dans ce domaine l'histoire de la science était un guide utile dans une telle recherche. Pour les céramiques, les réactions chimiques se produisant à la phase haute température du processus de cuisson déterminent essentiellement l'aspect final de la surface du produit. En conséquence, changer les conditions de ces réactions (profils de température, la nature de l'atmosphère du four) était une bonne méthode pour obtenir de nouveaux aspects de surface. L'atmosphère du four pendant et après la cuisson permettait de contrôler, dans une large mesure, l'aspect final des produits céramiques, et cela dépend à la fois de la conception et de la mise en place du four. L'étude de l'histoire des techniques céramiques, dans différentes civilisations, a conduis à un aperçu des techniques de cuisson. La compréhension scientifique de ces techniques a mené à des stratégies en vue de modifier la conception du four et la pratique de la cuisson. / In Plastic arts; with the concept of beauty there are also techniques, artists choose between these techniques for apply art works matching with aesthetic viewpoint. As well as science have important role in improved applied arts and fine arts techniques. In ceramics and pottery we are confronted with the chemicals reactions and physical properties of clay and glaze which have deep roots in human history, so history techniques will guide us in this research. In ceramic, chemical reactions need high temperature as condition to exist (Firingprocess), and that have main role in determined final appearance of surface treatments for ceramics forms. When the chemical reactions and physical properties which happen in firing process are responsible of final appearance and aesthetics treatments of ceramics forms, the changing of reactions conditions was used for achieving new treatments for ceramic surface beauty. The atmosphere of kiln during and after firing process whom decide the final appearance for ceramics forms, presented as technique for modifying kiln structure as afactor of enriching aesthetics treatments for ceramic surface. The history and science of ceramics techniques in some civilizations was studied to understand some firing techniques and its roles in ceramic surface esthetics. These provided evidence with experimental study to design a new kiln which can be used as a tool to enrich ceramics forms aesthetically

Le travail de thèse est préliminaire à une étude consacrée à l'élaboration et la validation d'une méthodologie permettant de prédire l'avancement des réactions de Maillard lors de la cuisson de la génoise. L'objectif du travail est de développer des outils expérimentaux pour suivre des marqueurs réactionnels et des variables de procédés de manière synchrone. Dans un premier temps, nous avons donc proposé un schéma réactionnel à la lumière de la connaissance expérimentale des composés volatils générés au cours de la cuisson de la génoise et des données de la littérature. Ensuite, un four pilote a été spécialement conçu et instrumenté. Deux dispositifs d'échantillonnage non perturbateur pour prélever les génoises et les vapeurs de cuisson en continu (au cours de la cuisson) ont été développés et validés. Le dispositif d'échantillonnage des vapeurs de cuisson est un système qui assure le piégeage des composés volatils libérés au cours de la cuisson de la génoise. Aprés avoir stabilisé l'environnement thermique de l'extraction et optimisé la méthode pour les marqueurs sélectionnés, nous avons examiné la répétabilité, la linéarité et la robustesse de la méthode et capacité d'une telle méthode à quantifier certains composés d'arôme libérés au cours de la cuisson de la génoise. À cet effet, les coefficients de proportionnalité entre les concentrations dans la phase gazeuse et dans la fibre SPME ont été déterminés. Nous nous sommes enfin intéressés à l'acquisition des données cinétiques des marqueurs avec les outils validés afin d'observer le schéma réactionnel sélectionné. Les essais de cuissons ont été menés selon un plan de cuisson à trois températures d'air, 140°C, 170°C et 200°C. La dégradation des réactifs et la génération des produits de réactions semblent être étroitement liés aux variables de procédés étudiées (température, teneur en eau, humidité de l'air). De plus le suivi de l'évolution des précurseurs au cours de la cuisson de la génoise montre que bien que la réaction de Maillard reste prépondérante, d'autres réactions sont impliquées dans leurs dégradations en fin de cuisson, probablement la réaction de caramélisation et l'isomérisation des sucres. / The thesis is a preliminary study on the development and validation of a methodology to predict the progress of Maillard reactions during the baking of sponge cake. The aim of this work is to develop experimental tools to track markers and reaction process variables synchronously. Initially, we proposed a reaction scheme based on experimental knowledge of the volatile compounds generated during sponge cake baking and literature data. Then, a pilot oven was designed and instrumented. Two non-invasive sampling devices to collect the sponge cakes and baking vapors continuously (during baking) have been developed and validated. The volatiles sampling device is a system that ensures the trapping of volatile compounds released during the cake baking. After we have stabilized the thermal environment of the extraction and optimized the method for the selected markers, we examined the repeatability, linearity and robustness of the method and capacity of such a method to quantify some aroma compounds released during the cake baking. Fot this reason, the proportionality coefficients between the concentrations in the gas phase and the SPME fiber were determined. Finally, we were interested in the acquisition of kinetic data markers with validated tools to observe the selected reaction scheme. The baking experiments were conducted using at three air temperatures, 140 ° C, 170 ° C and 200 ° C. The degradation of the reactants and the generation of reaction products appear to be closely related to studied process variables (temperature, moisture, humidity). Also tracking the evolution of precursors during the baking of the sponge cakes shows that although the Maillard reaction is still predominant, other reactions are involved in their degradation after baking, probably the caramelization and the isomerization of sugars reactions.

Au cours de leur élevage, les animaux sont exposés à divers contaminants chimiques, qui peuvent s’accumuler au niveau des tissus animaux et être retrouvés in fine dans les produits carnés consommés par l’Homme, représentant alors un risque pour la santé des consommateurs. L’évaluation de ce risque repose classiquement sur la mesure de teneur en contaminants de la viande fraîche alors que plusieurs travaux suggèrent que seule une fraction de ces contaminants est effectivement assimilée par le consommateur du fait des transformations technologiques comme la cuisson et physiologiques comme la digestion. L’objectif de cette thèse est d’étudier ces effets modulateurs de la cuisson et de la digestion sur les contaminants chimiques de la viande et leur bioaccessibilité. En s’appuyant sur le développement d’une méthode multirésidus GC×GC-TOF/MS pour le suivi de 206 polluants environnementaux et sur des collaborations avec des Laboratoires Nationaux de Référence, le premier objectif de ce travail était d’étudier l’impact de la cuisson sur un large spectre de contaminants chimiques d’une viande intentionnellement contaminée. Les résultats montrent que la cuisson n’a pas d’impact significatif sur la teneur en PCDD/F et en métaux lourds de la viande alors que des pertes significatives (d’autant plus importantes que l’intensité de cuisson est élevée) en PCB, antibiotiques et pesticides ont pu être détectées. Ces pertes ont pour origine soit une libération dans le jus de cuisson des contaminants thermorésistants, soit une dégradation sous l’effet de la cuisson des contaminants thermosensibles, comme cela a été observé pour un antibiotique, le sulfaméthoxazole, pour lequel un schéma de dégradation thermique est proposé. Le second objectif de ce travail était d’évaluer la bioaccessibilité des contaminants chimiques de la viande en s’appuyant sur un protocole standardisé de digestion in vitro statique. Dans le cas des PCB, les résultats obtenus indiquent que la bioaccessibilité dans la viande est relativement faible (26%). La teneur initiale de la viande en matière grasse et les variations physiologiques liées à l’âge du consommateur influencent significativement ces valeurs de bioaccessibilité alors que la cuisson de la viande a moins d’influence sur la bioaccessibilité. A terme, les résultats obtenus durant ce travail devraient conduire à proposer de nouvelles procédures d’évaluation des risques liés aux contaminants chimiques de la viande, prenant en compte les modulations induites par la cuisson et la digestion. / Livestock animals are exposed to various chemical contaminants during breeding. These contaminants are rapidly transferred from the environment to animal edible tissues, thus representing a public health risk. This risk is classically assessed based on the level of contaminants in raw meat. However, due to technological processes such as cooking or physiological transformations such as digestion, only a fraction of meat contaminants can be absorbed by the body. The purpose of this PhD thesis is to investigate the modulating effect of cooking and digestion on chemical contaminants in meat and on their bioaccessibility. Thanks to a GC×GC-TOF/MS multiresidue method developed in this study for the analysis of 206 environmental pollutants and to collaborations with French National Reference Laboratories, the first aim of this work was to assess the effects of pan cooking on a broad range of chemical contaminants in spiked meat. Cooking did not impact the level of PCDD/Fs and heavy metals in meat whereas significant losses (more important as cooking conditions were more intense) of PCBs, antibiotics and pesticides were observed. These losses may originate from juice expelling of heat-resistant compounds or from degradation by breakdown of thermolabile compounds such as the sulfamethoxazole antibiotic. The second aim was to assess the bioaccessibility of chemical contaminants in meat based on a standardized in vitro static digestion. For PCBs, results showed that their bioaccessibility was low (26%). Both the meat fat content and the age of consumer significantly affect this bioaccessibility value. In contrast, meat cooking was shown to have less influence on PCB bioaccessibility. The ultimate goal of the project will be to improve chemical risk assessment procedures taking into account the changes induced by cooking and digestion on micropollutants in meat.

Cette étude porte sur la cuisson en autocuiseurs qui sont des appareils de cuisson domestiques sous pression. L'objectif principal est la compréhension de la cuisson dans un autocuiseur au travers de l'étude des transferts thermiques couplés en régime transitoire pour la température, la pression interne, la puissance de chauffe fournie, la composition de l'atmosphère de cuisson et surtout les mécanismes de transferts (conduction, convection, ébullition et condensation par exemple). Cette compréhension doit permettre une optimisation de la cuisson. Seule la cuisson de légumes, en particulier de carottes dans la phase gazeuse, est étudiée. La cuisson en autocuiseur s'effectue en trois étapes : la montée en pression, le maintien en pression et la décompression. C'est le chauffage par le bas de l'appareil initialement clos et contenant un fond d'eau qui permet une augmentation de la pression par production de vapeur. Le niveau de pression est ensuite limité par l'ouverture d'une soupape classiquement autour 1,5 bar, soit une température de vapeur saturante de 112° C. Nous avons mis au point une méthode mécanique pour l'évaluation du niveau de cuisson par l'évolution de la texture des carottes. Ceci nous a permis par la suite de comparer différents modes opératoires pour un même niveau de cuisson final. Expérimentalement, un pilote basé sur un autocuiseur a été construit. Il permet la maîtrise de la conduite (pression, puissance de chauffe, etc.) et un grand nombre de mesures (températures, débit sortant, composition locale, etc.) La modélisation apparaît nécessaire pour décrire la complexité des couplages et la transition entre les différents mécanismes de transfert. Ainsi, deux modèles ont été développés : un modèle considérant des flux de matière et de chaleur entre différents compartiments (gaz, eau, paroi, aliment, etc.) et un modèle d'écoulement et de transfert de type CFD. Ils permettent de faire des analyses que n'autorise pas l'expérimentation et d'explorer d'autres profils de cuisson en vue d'une optimisation de la conduite de l'autocuiseur. Les modèles ont été validés dans un certain nombre de cas. Les résultats obtenus permettent de comprendre l'importance de certains phénomènes comme l'ébullition et la condensation en fonction de la teneur en air résiduel. On constate que l'ensemble de la cuisson se fait principalement en conditions non-stationnaires, même pendant le maintien en pression car la fuite par la soupape provoque un appauvrissement progressif de l'air dans l'atmosphère interne. Les effets des différents évènements thermiques sur la montée en température de l'aliment ont pu être mis en évidence et quantifiés pour la plupart. Une première optimisation de la conduite est avancée pour limiter la consommation énergétique de la cuisson.

Les objectifs de ce travail sont d'identifier les mécanismes biologiques impliqués dans le déterminisme de la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson du foie gras de canard, et de définir des marqueurs de la fonte. Pour répondre à ces objectifs, nous avons choisi de conduire une caractérisation du tissu hépatique, selon son comportement ultérieur à la cuisson, basée sur une approche intégrée combinant de la biochimie, de la protéomique et de l'histologie. D'une part, l'expression différentielle des protéines hépatiques à l'abattage des animaux et au cours de la réfrigération, semble indiquer que le niveau de fonte pourrait être relié à des stades de développement de stéatose différents. Les animaux du groupe ‘Fonte faible' se distinguent de ceux du groupe ‘Fonte élevée' par un ‘profil d'accrétion' avec la surexpression de protéines du métabolisme énergétique par exemple, indiquant des mécanismes de synthèse et d'accumulation de lipides. A l'inverse, les animaux du groupe ‘Fonte élevée' présentent la surexpression de protéines de réponse au stress, ce qui pourrait indiquer un stade de stéatose plus avancé. Au cours de la réfrigération, la diminution globale de l'expression des protéines semble plus marquée dans le groupe ‘Fonte faible'. Dans le groupe ‘Fonte élevée', la surexpression de protéines du cytosquelette après réfrigération suggère un niveau de protéolyse plus important. D'autre part, les observations histologiques montrent des modifications de la morphologie des gouttelettes lipidiques dans le foie gras cru et au cours de la cuisson. Il semble que la fonte soit d'autant plus importante quand des fusions de gouttelettes lipidiques surviennent dans le produit cru. De plus, lors de la cuisson, les observations sur foies gras du groupe ‘Fonte élevée' révèlent une densification de la matrice non lipidique plus importante. Ces changements morphologiques et structuraux pourraient correspondre à un tissu plus fragile et donc plus sensible à la fonte lipidique. L'ensemble des résultats acquis dans ce projet permet de formuler une hypothèse sur le déterminisme biologique de la fonte lipidique même si certains mécanismes identifiés restent à confirmer. De plus, la relation entre l'aptitude à la stéatose et la qualité technologique du foie gras est une piste à explorer afin de mieux comprendre la variabilité de la fonte lipidique à la cuisson observée lors de la cuisson du foie gras de canard. / This work aims to identify the biological mechanisms involved in the determinism of variability of fat loss during cooking of duck ‘foie gras'. To achieve this objective, we carried out a characterization of liver tissue, according to its later behaviour during cooking, and based on an integrated approach combining biochemistry, proteomic and histology. On the one hand, the differential expressions of proteins early post mortem and during chilling indicate a different state of steatosis between the low and high fat loss groups. Livers with low fat loss during cooking were still in anabolic processes with regards to energy metabolism and protein synthesis, whereas livers with high fat loss during cooking developed cell protection mechanisms. The overall expression of proteins in the low ionic strength fraction was lower after chilling which revealed a down regulating effect of chilling on biological processes. In the high ionic strength fraction, the results showed an over expression after chilling of proteins from cytoskeleton and their associated proteins. This suggests that the variability of technological yield observed in processing plants could be explained by different state of ageing of fatty livers during chilling, most likely associated to different proteolytic pattern. On the other hand, the histological observations showed that, in raw livers, the lipid droplets were nearly spherical while after cooking, they were larger and lost their spherical shape. We also observed a decrease in the number of droplets after cooking, probably due to droplet fusion caused by the heat treatment. Fat loss during cooking was higher when there was more fusion of lipid droplets before cooking. Furthermore, it seemed that the effect of cooking on liver tissue was different between the two fat loss groups. These morphological modifications could mark a fragility of the tissue associated with a higher fat loss during cooking. All the results acquired in this work allowed us to draw a hypothesis on the biological determinism of cooking losses eventhough some of the identified mechanisms still need to be confirmed. The relationship between the potential to develop steatosis and the technological quality of ‘foie gras' deserves further studies in order to better understand the variability in fat loss during cooking observed in processing plants.