Les papiers et cartons récupérés sont aujourd’hui recyclés en nouveaux matériaux similaires, en particulier les vieux cartons sont transformés en nouveaux cartons. Riches en matière lignocellulosique, les cartons récupérés pourraient remplacer le bois dans la production de produits de plus haute valeur ajoutée. Ainsi la thèse a exploré le potentiel de procédés existants de délignification, blanchiment et purification, appliqués sur des mélanges fibreux simulant la composition de différents cartons, pour la production de pâte papetière blanchie et de pâte à dissoudre.Le traitement appliqué est composé d’une cuisson Kraft, suivie d’une séquence de blanchiment classique D0-Ep-D1 puis, dans le cas de la production de pâte à dissoudre, d’une purification de type CCE. Les cartons à traiter ayant des compositions fibreuses variables, toute l’étude a été conduite sur des mélanges fibreux modèles, composés de fibres de pâte Kraft écrue et de pâte mécanique. Dans tous les cas, des pâtes blanchies ont été produites, même si leur degré de polymérisation est parfois en deçà des standards. En revanche, les pâtes sont difficiles à purifier. Par ailleurs, il a été montré que la qualité du produit final, les performances des procédés et leur impact environnemental, dépendent de la composition fibreuse du mélange. Enfin le traitement d’un carton industriel a révélé que les charges minérales contenues dans le matériau limitent sa revalorisation.La faible qualité des pâtes blanchies obtenues a conduit à tester une autre voie de valorisation, la production de cellulose oxydée pour MFC. Un nouveau procédé de pré-oxydation pour les pâtes Kraft écrue a été développé : il combine blanchiment et oxydation du substrat dans un stade unique en utilisant le catalyseur TEMPO avec du dioxyde de chlore et de l’hypochlorite de sodium. Des MFC de qualité équivalente à celles produites à partir de pâte blanchie préoxydée par le système TEMPO/NaClO/NaBr ont été obtenues. / Today recovered papers and boards are recycled into similar products; in particular old corrugated boards are transformed into new corrugated boxes. Rich in lignocellulosic material, recovered carton boards might replace wood for the production of hgiher added-value products. The thesis investigated the potential of existing delignification, bleaching and purification processes, applied on fibre mixes simulating the composition of various carton boards, for the production of bleached paper pulp and dissolving pulp grades.The treatment was composed of a Kraft cook, followed by a conventional D0-Ep-D1 bleaching sequence, and in the case of dissolving pulp production, a CCE stage for cellulose purification. Because carton boards exhibit various fiber compositions, all the study has been conducted on model mixes, made of fibres from unbleached Kraft pulp and mechanical pulp. In all cases, bleached pulps have been successfully obtained, although pulp viscosity was sometimes below the standards. However the bleached pulps were found difficult to purify. Moreover, it has been shown that the quality of the final product, the performances of the processes and their environmental impact, depended on the fiber composition of the mix. Finally, the treatment of an industrial carton board revealed that mineral fillers contained in the material limit its upcycling.Because of the low quality of the bleached pulp produced, another valorization way was tested: the production of oxidized cellulose for MFC. A new pre-oxidation process for unbleached Kraft pulp has been developed, combining bleaching and oxidation of the substrate in a single stage combining stage combining the use of TEMPO as a catalyst, chlorine dioxide and sodium hypochlorite. MFC of same quality as those produced from bleached Kraft pulp pre-oxidized by the classical TEMPO/NaClO/NaBr system have been obtained.

Pour répondre à un enjeu de santé publique, les entreprises de charcuterie ont fortement réduit la teneur en sel dans leurs produits cuits. Cette thèse avait pour objectif d’apporter des éléments scientifiques qui permettent de répondre à la question suivante : jusqu’où est-il possible de diminuer la teneur en sel sans affecter la qualité du jambon cuit supérieur fabriqué sans polyphosphate ? Le travail s’est intéressé au traitement thermique et à deux phénomènes clés pour la qualité du jambon cuit : l’adhésion entre les muscles, qui permet d’assurer ensuite la tenue de tranche, et le transfert de masse qui définit le rendement à la cuisson de l’opération. L’adhésion de deux pièces de viande est liée à la formation d’un limon qui gélifie lors du traitement thermique. Notre étude confirme que la présence d’une faible teneur en sel améliore significativement l’adhésion. Par contre, dès que la concentration en sel dans la viande dépasse 0,8%, l’adhésion ne varie plus dans les conditions de malaxage imposées. Les résultats ont été interprétés par le fait que l’augmentation de la teneur en sel n’était pas suffisante pour modifier l’état de liaison entre le gel et la surface de la viande, là où se situerait la rupture. L’étude sur les transferts de masse confirme que la présence de sel entraîne une diminution des pertes de poids à la cuisson. Mais, dès que du sel est ajouté, l’effet de sa concentration sur la perte de poids est négligeable. Ainsi, dans nos conditions expérimentales, il serait possible de réduire la teneur en sel dans le jambon cuit jusqu’à 0,8% sans affecter le rendement de l’opération et l’adhésion. Un modèle a été développé afin de prédire, d’une part, les pertes de poids à la cuisson de produits faiblement salés et, d’autre part, leur sécurité microbiologique à l’issue du traitement thermique. Le modèle a permis de prédire l’effet des différents scenarii de fabrication sur le rendement et la valeur pasteurisatrice. Il pourra être utilisé pour optimiser la fabrication de produits de charcuterie cuite à faible teneur en sel. / Faced to public health issues, the charcuterie industries have begun to decrease salt content of the cooked products. This phD-work aimed at bringing scientific responses to know how far the salt content can be reduced in the cooked ham made without polyphosphate. The work was focused on the thermal treatment and on two key phenomena for the cooked ham quality: adhesion between muscles, which ensures ham sliceability and mass transfer, which determines the cooking yield. Adhesion between meat pieces is related to the tumbling exudate, which forms gel during the thermal treatment. Our study confirms that a low added salt content significantly increases adhesion, comparing to no added salt. However, as soon as the salt concentration in meat is greater than 0.8%, no impact on adhesion is observed under our tumbling conditions. The results have been interpreted by the fact that the increase of salt content is not sufficient to reinforce the bindings between the gel and the meat surface, where the rupture certainly takes place. The study of mass transfer confirms that adding salt leads to a decrease in the cooking loss. But, as soon as salt is added, the effect of its concentration is negligible. Under our experimental conditions, it would thus be possible to reduce the salt content in cooked ham to 0.8% without affecting cooking yield and adhesion. A model was built to predict the cooking loss in low salted pork meat and microbial safety after the thermal treatment. This model was used to predict the cooking yield and the pasteurizing value during different scenarios issued from the industries. Model can be used to optimize the industrial production of cooked ham which has been slightly salted.

La valorisation de la biomasse lignocellulosique est aujourd’hui un enjeu majeur du fait de la réduction des ressources fossiles. Séparer chaque constituant pour les valoriser de la meilleure façon possible est l’objectif des bioraffineries papetières. L’effluent papetier, la liqueur noire, est actuellement brûlé pour produire de l’énergie, mais sa gazéification permettrait d’augmenter ces rendements énergétiques. Mais pour cela une cuisson sans soufre du bois est nécessaire, le soufre inhibant la gazéification.Cette étude a donc porté en premier lieu sur la faisabilité d’un fractionnement sans soufre du bois, plus ardu qu’un procédé kraft traditionnel contenant du soufre. Le travail a été effectué sur les bois résineux, ceux-ci étant plus difficiles à délignifier que les bois feuillus. Une étape d’autohydrolyse du bois, préalable au fractionnement à la soude, a été effectuée afin d’extraire les hémicelluloses pour une valorisation ultérieure. Les travaux ont montré que ce prétraitement permettait de délignifier le bois plus facilement et ainsi d’envisager un fractionnement sans soufre. La cellulose obtenue par ce procédé présente une pureté et un degré de polymérisation suffisants pour envisager son utilisation pour de la viscose ou pour des applications chimiques.La lignine ne présentant pas de différences structurelles majeures entre du bois préhydrolysé ou non, les complexes entre la lignine et les hydrates de carbone (LCC) ont été analysés. Il a été montré que la préhydrolyse modifie significativement la quantité et la composition de ces complexes, permettant d’expliquer par là les résultats obtenus. / The valorization of lignocellulosic biomass is nowadays a major issue due to the reduction of fossil resources. Separating each component to valorize them the best way as possible is the goal of the pulp and paper biorefineries. The effluent of the mill, called the black liquor, is currently burnt to produce energy, but gasification would increase the energy efficiency. For this, a sulfur-free cooking of wood is necessary, as sulfur inhibits gasification.Therefore this study first focused on the feasibility of cooking without sulfur, which is more difficult than a conventional kraft cooking containing sulfur. The work was done on softwood which is more difficult to delignify than hardwood. The wood was first pretreated with an autohydrolysis to remove hemicelluloses for further valorization.The results were conclusive for the production of cellulose pulp for chemical applications. To explain the differences obtained, structural differences of wood components were looked for. Lignin did not show major differences whether the wood was prehydrolyzed or not, whereas the complexes between lignin and carbohydrates (LCCs) showed significant differences, which would explain the results obtained.

Le renouveau des biocarburants pourrait être aussi celui de l’industrie chimique de la pâte àpapier, en diversifiant l’éventail des produits fabriqués à partir de bois. Cette étude porte surl’intégration d’une extraction des hémicelluloses du bois au procédé Kraft dans le cadre d’une coproductionde fibres cellulosiques et de bioéthanol.Le travail expérimental de cette étude balaie l’ensemble du procédé depuis l’extraction de plus dela moitié des hémicelluloses de bois de résineux, par autohydrolyse ou par hydrolyse à l’acidedilué, jusqu’à la production de fibres cellulosiques blanchies et d’éthanol obtenu par la fermentationdes hydrolysats.Les pâtes de bois préhydrolysé se sont distinguées par de très bonnes aptitudes à ladélignification lors de la cuisson Kraft et lors du blanchiment à l’oxygène. Une analyse desconstituants des pâtes de bois préhydrolysé a permis de comprendre pourquoi la préhydrolyseconduit à une diminution du rendement de cuisson (perte de lignine et de la totalité deshémicelluloses dont les xylanes). L’analyse des lignines de pâtes écrues de bois préhydrolysé apermis d’émettre une hypothèse quant à l’excellente aptitude de ces pâtes à la délignification lorsdu blanchiment à l’oxygène.En définitive, l’intégration d’une extraction des hémicelluloses à une usine Kraft telle qu’elle estproposée par cette étude permet d’obtenir à partir de 100 kg de bois de résineux, 27 à 36kilogrammes de fibres cellulosiques blanchies et jusqu’à 6 litres de bioéthanol. Ces fibrescellulosiques blanchies présentent des caractéristiques attrayantes pour la production de cellulose àusage chimique ou de nanocristaux de cellulose. / Biofuel revival could be a great opportunity for the chemical pulp industry to widen the range ofits products made from wood. This thesis deals with the integration of a softwood hemicelluloseextraction step prior to the Kraft pulping process in order to produce both cellulose fibres andbioethanol.In this study the experimental work covers the entirety of the process: from the extraction ofmore than half of the hemicelluloses from wood either by autohydrolysis or dilute acid hydrolysis tothe production of bleached cellulosic fibres as well as ethanol from fermentated wood hydrolyzates.Prehydrolyzed wood and their subsequent pulps stood out by their excellent delignification abilityduring Kraft cooking and oxygen bleaching. Quantitative analysis of the main constituants of thepulps showed why prehydrolysis leads to decreased Kraft pulp yields (extra lignin loss andhemicelluloses loss including xylans). A range of hypotheses to explain the good delignificationability of prehydrolyzed wood Kraft pulps during oxygen bleaching was narrowed to one by Kraftlignin analysis.The overall results of the hemicellulose extraction prior to Kraft pulping as it has been defined inthis study showed that from 100 kg of softwood, 27 to 36 kg of bleached cellulosic fibres and 6litres of ethanol could be produced. The bleached cellulosic fibres are of great interest for dissolvingpulp or cellulose nanocrystals production.

La cuisson par contact direct est un mode de préparation des aliments très courant à travers le monde, cependant peu d’études s’intéressent à cette problématique à l’échelle domestique. Ces travaux tentent d’apporter une contribution à l’étude des phénomènes mis en jeu durant cette opération. Ce manuscrit débute par une revue de différents facteurs impliqués lors de la cuisson : les consommations d’énergie, les types d’appareils utilisés, les phénomènes physico-chimiques intervenant dans le produit ou les problématiques de modélisation y sont abordés. Il s’en dégage qu’une donnée essentielle est la connaissance du flux de chaleur transmis au produit. Une méthode d’estimation de ce flux basée sur les techniques inverses est développée. Celle-ci a contribué à concevoir un prototype instrumenté permettant de suivre les cinétiques des températures dans la plaque chauffante et dans un élastomère simulant un produit alimentaire. Les résultats obtenus montrent que la méthode permet d’estimer le flux de chaleur transmis avec une bonne précision. Dans un second temps, une étude expérimentale de la cuisson d’une pâte céréalière d’environ 8mm d’épaisseur est présentée. Après avoir caractérisé les propriétés thermophysiques et hydriques, le prototype est utilisé pour suivre les évolutions de différents paramètres comme les températures, le flux de chaleur, la masse en dynamique, et les teneurs en eau. La répétabilité et la variabilité des résultats suivant la température initiale de la plaque sont menés. Ensuite, un modèle 1D simulant les transferts de matière et d’énergie, est utilisé pour étudier les différents facteurs intervenant lors de la cuisson. Un second modèle 2D est réalisé permettant de tester les consommations d’énergie lors d’une opération de cuisson en cadence suivant différents scénarios de conception du prototype. / Direct contact cooking is a very common way of preparing foods throughout the world, but few studies are interested in this issue at the domestic scale. This work attempts to contribute to the study of the phenomena involved during this operation. This thesis begins with a review of the various factors involved in the cooking process: energy consumption, types of appliances used, physico-chemical phenomena implied in the product or modeling problems are discussed. It emerges from this that an essential fact is the knowledge of the heat flux transmitted to the product. A method for estimating this flux based on inverse techniques is developed. This has contributed to design an instrumented prototype allowing to follow the kinetics of the temperatures in the heating plate and in an elastomer simulating a food product. The results obtained show that the method makes it possible to estimate the heat flux transmitted with a good accuracy. In a second step, an experimental study of cooking of a 8 mm thick cereal batter is presented. After having characterized the thermophysical and hydric properties, the prototype is used to monitor changes in various parameters such as temperatures, heat flux, mass in dynamics, and water contents. The repeatability and the variability of the results according to the initial temperature of the plate are carried out. Then, a 1D model simulating mass and heat transfers is used to study the different factors involved in cooking. A second 2D model is realized to test the energy consumption during a cooking operation in cadence according to different prototype design scenarios.

La présence d’objets en terre est assez courante sur les sites néolithiques y compris les sites néolithiques du Proche-Orient. Il s’agit dans la plupart des cas d’objets de petite taille dont les formes sont assez variées. Ces objets ont une valeur particulière pour les chercheurs. Dans ce travail nous avons présenté notre propre recherche basée tout d’abord sur des données nouvelles, obtenues récemment grâce à de nouvelles fouilles comme la fouille de Tell Halula, la fouille de Tell Aswad et ‘Ain Ghazal.C’est à partir de ces nouveaux éléments et en les confrontant avec des données plus anciennes que nous avons suivi le développement des objets en terre depuis leur première apparition au PPNA et à travers les différentes étapes de la néolithisation : PPNA (9500-8700 BC), PPNB ancien (8700-8200 BC) et PPNB moyen (8200-7500 BC). Le cadre géographique a été limité au Levant.Les questions posées dans cette recherche s’appuient, d’une part sur l’homogénéité de la typologie ou non des objets en terre et leur distribution sur les sites de la région, d’autre part sur tout ce qui concerne la technique de fabrication. Après une étude d’analyse détaillée des objets du corpus, nous avons regroupé les objets en terre selon leur type de représentation dans plusieurs catégories : représentations humaines, représentations animales, objets divers et récipients en terre.Dans la troisième partie et en se basant sur l’analyse des objets du corpus par catégorie, nous avons comparé le développement de ces objets par période et par catégorie. / The presence of clay objects is fairly common at Neolithic sites, including those sites in the Near East. In most cases the objects have a small size and occur in different shapes. These objects have a particular value to researchers. This thesis illustrates our research based on new data, which were provided by new excavations like those of Tell Halula, of Tell Aswad and Ain Ghazal. These new elements and their comparison with earlier data enabled us to followed the development of clay objects since their first appearance in the PPPA period and through the various stages of the Neolithic period: PPNA (9500-8700 BC), early PPNB (8700-8200 BC) and middle PPNB (8200-7500 BC). The geographical area considered for this research was limited to the Levant.The questions posed in this research are based first on the homogeneity/heterogeneity of the typology of these clay objects and their distribution at the sites in the region. Secondly, we also focused on production technique.After a detailed analysis of the whole corpus, the clay objects were grouped in several categories according to their type of representation: human figures, animal figures, “other objects” and small clay vessels.In the third part of the thesis we analysed and compared the development of the objects by period and by category.

L’élaboration de composites en cuisson autoclave est un procédé bien maîtrisé maisles cycles de cuisson peuvent être très longs, en particulier dans le cas de préimprégnésaéronautiques. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier la possibilité de diminuer letemps des cycles de polymérisation pour la fabrication de composites stratifiés minces àl’aide d’un procédé de cuisson rapide. Des essais de caractérisation ont permis de définirles grandeurs thermodynamiques du préimprégné carbone/époxy qui a servi de base ànotre étude ainsi que les paramètres du modèle cinétique de la résine. Une simulationnumérique du procédé de cuisson, basée sur une modélisation des couplages desphénomènes chimiques (polymérisation de la résine), thermiques (transferts de chaleuravec prise en compte de l’exothermie de la réaction) et mécaniques (formation decontraintes et déformations résiduelles) induits par le procédé, a été développée dans lebut d’optimiser les cycles de polymérisation. La caractérisation mécanique des matériauxélaborés à partir d’un dispositif de cuisson rapide mis au point au Laboratoire a permis dedémontrer que nous n’avions pas de pertes de caractéristiques par rapport aux piècesélaborées en autoclave. / The autoclave polymerization is the bottleneck of the production flux for largepublic parts, hence the speedy polymerization process emerges to improve the productionratio. The objective is to study the possibility of reducing the cycle time of polymerizationfor the production of thin composite laminates using a fast cure process out-of-autoclave.Specific or standard chemical and mechanical characterization tests had been designed inorder to capture the expected characteristics for the model simulation and validate thesimulation results. According to the values obtained, an analysis based on the finiteelement technique is developed to simulate the speedy curing process of epoxy resincomposite. The analysis relates the cure temperature to the thermal, chemical and physicalprocesses occurring in the thin composite part during cure. Included in the analysis are theeffects such as the heat generation due to exothermic chemical reactions. For a specifiedcure cycle, the model could be used to calculate the temperature distribution, the degree ofcure of the resin inside the composite part as well as predict the residual curing stressesand the strains of the cured composite parts.Keywords :

Cette recherche porte sur les techniques de production des matériaux de construction en terre cuiteà l’époque romaine dans les provinces de Gaule et de Germanie. Ces techniques ne nous sontaccessibles directement que par l’archéologie, à la fois par les vestiges mobiliers : les matériauxfabriqués eux-mêmes, et par les vestiges immobiliers : les tuileries qui sont régulièrement mises aujour. Seules les structures de production sont examinées, mais il est souvent fait référence auxmatériaux. L’étude est menée selon deux lignes directrices, l’une horizontale : la chaîne opératoire, l’autreverticale : le temps, du présent vers le passé. Les structures de production sont traitées selon l’ordrede la chaîne opératoire : l’extraction, la préparation de la terre, le façonnage, le séchage et lacuisson. À l’intérieur de chacune de ces cinq phases sont étudiées successivement des structuresd’époque contemporaine (ateliers artisanaux), moderne, médiévale et enfin gallo-romaine. Cettedémarche régressive permet de mettre en évidence les continuités et les ruptures dans lestechniques mises en oeuvre et ainsi de mieux caractériser et comprendre la plus ancienne d’entreelles, celle des tuiliers gallo-romains. Le fonctionnement des structures de production les plusrécentes éclaire celui des structures romaines. Des comparaisons ponctuelles ne sont utilisées quepour tenter d’expliquer certaines caractéristiques originales des structures gallo-romaines. Lesrésultats les plus novateurs ont été obtenus dans l’étude des structures employées dans les phasesde façonnage, de séchage et de cuisson. / This research concerns the techniques of tile and brick-making in Roman time in the provinces ofGaul and Germania. We have only access to these techniques through archaeology. First, there arethe movable vestiges: the objects (tiles and bricks), then there are the real estate vestiges: the tilemakingsites which are regularly uncovered. Only the structures of production are examined here,but it is often made reference to materials. The study is led according to two guidelines. One is horizontal: the “chaîne opératoire”, the other is vertical: Time, from present to past. The structures of production are treated according to the orderof the making process: quarrying, preparing clay, shaping, drying, and firing. Inside each of thesefive phases are successively studied structures of contemporary time (craft production), modern,medieval and finally Gallo-Roman. This regressive approach allows us to bring to light thecontinuities and the breaks in the techniques used and thus, to better characterize and understandthe most ancient of them, the Gallo-Roman tile-makers one. The functioning of the most recentstructures of production sheds light on that of the Roman ones. Punctual comparisons are only usedto try and explain some original characteristics of the Gallo-Roman structures. The most innovativeresults were obtained in the study of the structures used in the phases of shaping, drying and firing.

L’objectif de cette étude est de réaliser la synthèse d’un ciment riche en phases réactives, obtenu par cuisson à une température inférieure ou égale à 1300°C d’un cru constitué de vase de barrage et d’un complément de chaux et utilisant du sulfate de zinc comme minéralisateur. Cette étude donne les caractéristiques minéralogiques et les propriétés physico- mécaniques du ciment synthétisé. L’analyse qualitative et quantitative par diffraction des rayons X a été utilisée pour caractériser les matériaux bruts et les minéraux du ciment. L’évolution du durcissement des pâtes de ce ciment a été suivie et quantifiée par calorimétrie isotherme, DTG, diffraction des rayons X et au moyen d’essais mécaniques en compression sur éprouvettes de pâte pure. Les résistances obtenues à 7 et 28 jours permettent de viser une classification CEM II 32,5 N. / The objective of this study is the synthesis of a cement rich in reactive phases, obtained by burning, at a temperature lower than or equal to 1300 °C, a raw material composed of sludge from a dam with a complement of lime, and using zinc sulphate as a mineralizer. This study gives the mineralogical, physical and mechanical characteristics and properties of the synthesized cement. Qualitative and quantitative X-ray diffraction analysis was used to characterize the raw materials and the minerals of the cement. The evolution of its hardening was monitored and quantified by isothermal calorimetry, DTG, X-ray diffraction and mechanical compression tests on pure paste samples. The strengths obtained at 7 and 28 days make it possible to aim at a CEM II 32.5 N classification.

Ce travail se situe dans le cadre de la commande des systèmes à paramètres répartis régis par des équations aux dérivées partielles non linéaires. On cherche ici à élargir l'utilisation de la stratégie de commande prédictive du cadre classique de systèmes décrits par des équations différentielles ordinaires à celui où les systèmes sont décrits par une classe d'équations non linéaires aux dérivées partielles (EDP). L'intérêt de l'utilisation de la stratégie de commande prédictive est de pouvoir résoudre divers problèmes de conduite tout en tenant compte explicitement de diverses contraintes de fonctionnement. Nous avons choisi une démarche qui a consisté à considérer directement des cas réels issus du Génie des Procédés, où de nombreux modèles de connaissance sont décrits par des EDP fortement non linéaires : un procédé de séchage de peinture par infrarouge (donnant lieu à une application réelle), un procédé de fabrication de matériau composite et un procédé de destruction de gaz polluants par catalyse. La particularité de ce travail concerne le fait de proposer une structure adaptée de commande prédictive par modèle interne, celui-ci étant déterminé autour d'une trajectoire soit prédéfinie, soit générée en tenant compte de diverses contraintes de fonctionnement. Dans le contexte de résolution du problème d'optimisation posé par l'approche prédictive, nous proposons un algorithme hors-ligne (génération de trajectoire) et un autre en ligne.