De plus en plus de travaux de recherches portent sur le yogourt brassé mais, très peu ont su étudier les impacts combinées des étapes de productions à l’échelle pilote. Le but de ce projet était de déterminer les effets combinés de la teneur en matières grasses (MG), du temps de fermentation (TF), du type de refroidissement durant le brassage et de l’entreposage du yogourt sur leurs propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques. Les yogourts ont été standardisés à 4,2% de protéines et 16,5% de solides totaux (ST) et la teneur en MG a été ajustée entre 0,0 et 3,9%. Un yogourt sans gras à 14% de ST a servi de témoin. Les TF étaient de 3, 4 et 5 heures. Après fermentation, le yogourt (25 kg) de chaque cuve a été brassé à l’aide d’un système pilote simulant les conditions de production industrielle (brassage en cuve, pompage, lissage, refroidissement) et refroidi avec un système tubulaire, imposant un faible cisaillement, ou un système à plaques, provoquant un cisaillement élevé. La synérèse, la fermeté, l’hystérèse et la viscosité apparente ont été mesurées pendant les 34 jours d’entreposage à 4°C. Les résultats ont démontré que le TF et la teneur en ST ont eu peu d’impact sur les propriétés physico-chimiques, texturales et rhéologiques des yogourts brassés. L’augmentation de la teneur en MG a permis de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté, les aires des courbes d’hystérèse et la viscosité des yogourts brassés. L’utilisation d’un système de refroidissement à plaques a contribué à réduire la synérèse et à augmenter la fermeté sans modifier la viscosité. L’entreposage a permis d’augmenter la fermeté et la viscosité mais, l’indice de synérèse est resté constant. Les résultats obtenus permettent d’établir que le type de refroidissement a un impact important sur les propriétés rhéologiques mais que la présence de MG, à partir de 2,6%, permet au yogourt de mieux résister à une déstructuration du réseau protéique provoqué par un cisaillement élevé lors du brassage et ainsi de réduire la synérèse et d’augmenter la fermeté et la viscosité. / More and more research subjects are about stirred yogurt but, only few have worked on combined impacts of yogurt production at a pilot scale. The purpose of this project was to determine the combined effects of milk fat (MF) content, fermentation time (FT), type of cooling during stirring, and storage time on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurt. The yogurts were standardized at 4.2% protein and 16.5% total solids (TS), and the MF content was adjusted to values between 0.0% and 3.9%. A fat-free yogurt with 14% TS was used as a control. The FT was set at 3, 4 and 5 hours. After fermentation, yogurt (25 kg) of each tank was stirred using a pilot system that simulated industrial production conditions (tank stirring, pumping, smoothing, cooling) and cooled using a tubular heat exchanger, causing low shear, or a plate heat exchanger, which caused high shear. Syneresis, firmness, hysteresis and apparent viscosity were measured during 34 days of storage at 4 °C. The results showed that MF content and TS had little impact on the physico-chemical, textural and rheological properties of stirred yogurts. A higher MF content reduced syneresis and increased firmness, hysteresis loop areas, and viscosity in stirred yogurts. High shear of the plate heat exchanger led to a reduction in syneresis and an increase in firmness, but without changing the viscosity. Storage led to an increase of firmness and viscosity but, syneresis did not change. The results suggest that the type of cooling system used has an important impact on rheological properties but that the presence of MF at 2.6% and higher makes the yogurt more resistant to the disruption of the protein network caused by high shear during stirring, leading to lower syneresis and higher firmness and viscosity.

Les systèmes hétérogènes issus de sources végétales tendent à être valorisés pour une utilisation comme ingrédients « naturels », communément appelés *clean label*, dans les produits alimentaires ; dans ce contexte, il est nécessaire de comprendre leur structure en lien avec leur fonctionnalité. Les purées de légumineuses ont un potentiel innovant : en plus de leur haute valeur nutritionnelle, elles diffèrent des ingrédients à base de légumineuses par les traitements de cuisson et broyage appliqués lors de leur préparation. Comme démontré dans des fruits et légumes, les purées sont des matrices complexes, composées d'une pulpe dispersée dans un sérum, et chacune des phases impacte les propriétés rhéologiques de la purée. Cependant, à ce jour très peu de travaux ont porté sur les purées de légumineuses dans une optique d'utilisation comme ingrédient alimentaire. Dans cette thèse, un modèle de purée à base de lentilles rouges a été développé pour comprendre les facteurs structuraux déterminant leurs propriétés rhéologiques, et ensuite étudier l'impact de l'incorporation de ces purées dans une application de type sauce mayonnaise en remplacement de l'huile. Les deux premiers volets de la thèse ont consisté à étudier la purée sur la base des particules cellulaires composant la pulpe d'une part, et de la phase sérum d'autre part. En premier lieu, la purée a été fractionnée pour séparer la pulpe sur la base de la taille des particules, et obtenir ainsi quatre fractions représentant respectivement : 1) des fragments cellulaires, 2) des cellules isolées, 3) des amas cellulaires et 4) une fraction mixte. Les travaux ont démontré l'implication des propriétés morphologiques des particules et de la localisation de l'amidon sur les propriétés rhéologiques des fractions. Les cellules isolées et les amas cellulaires, de taille importante et aux parois cellulaires faiblement brisées, étaient constitués d'amidon intracellulaire, contribuant à l'élasticité élevée du réseau. Les fragments, agrégés dans une matrice extracellulaire riche en amidon, permettaient plutôt de maintenir la stabilité face à la sédimentation lors de la dilution. Le rôle des particules sur les propriétés rhéologiques de la purée a donc été mis en lumière dans un premier temps, et le deuxième volet du projet s'est concentré sur l'impact de la mobilité de l'eau des purées et de la composition du sérum sur l'évolution de leurs propriétés rhéologiques et texturales. Pour ce faire, des purées à différentes teneurs en solides (15 à 25% p/p) et valeurs de pH (4.0 et 6.5) ont été réalisées, et entreposées jusqu'à 4 jours pour étudier l'effet de l'entreposage également. Une organisation structurale extracellulaire, impliquant la formation d'un réseau de protéines et d'amidon sous l'effet combiné du pH et du temps d'entreposage, a été proposé. À pH acide et lors d'un entreposage prolongé, la formation d'agrégats protéiques en combinaison avec la rétrogradation de l'amidon accentueraient le resserrement du réseau, générant une perte d'eau par synérèse et l'augmentation de fermeté des purées. Ces résultats ont donc démontré que la pulpe et le sérum de la purée contribuaient de manière complémentaire à ses propriétés rhéologiques, la pulpe étant composée de différentes particules cellulaires générant un système viscoélastique renforcé par le réseau extracellulaire, lui-même modulé par la composition du sérum. Les deux volets suivants consistaient à développer une application alimentaire concrète, soit une sauce mayonnaise allégée, dans laquelle les purées étaient utilisées comme substitut de l'huile à des fins de stabilisation techno-fonctionnelle. D'abord, les purées de lentilles rouges aux mêmes teneurs en solides qu'étudiées précédemment (15 à 25% p/p) ont été incorporées dans les sauces mayonnaises pour réduire la teneur en huile de 80% p/p (témoin) à 60, 40 et 20% p/p. Les purées ont démontré un effet stabilisateur sur les mayonnaises, en donnant lieu à des propriétés rhéologiques variables selon la teneur en huile. L'étude a révélé la transition entre un renforcement du réseau de gouttelettes d'huile entassées par la purée à 60% p/p d'huile, jusqu'à la formation d'un réseau élastique issu des particules de purées à 20% p/p d'huile, en passant par une étape intermédiaire transitionnelle provoquant une perte d'élasticité à 40% p/p. L'augmentation de la quantité de purée dans la mayonnaise (réduction d'huile) ainsi que l'augmentation de la teneur en solides totaux de la purée ont contribué à renforcer le réseau, probablement par effet stérique lié aux particules générant une augmentation des interactions extracellulaires. Dans la dernière partie de la thèse, les propriétés sensorielles des sauces mayonnaises, aux teneurs en huile préalablement étudiées, ont été analysées selon une méthode sensorielle de type « *Sorted Napping/Ultra Flash Profiling* » en utilisant trois types de purées de légumineuses (lentilles rouges, lentilles noires et pois jaune) comme substituts de l'huile. A travers l'expertise culinaire de chefs cuisiniers, les différences sensorielles des mayonnaises ont révélé un effet de la teneur en huile, en distinguant principalement les mayonnaises sur la base de leur texture et de leur acidité. L'utilisation de différents types de légumineuses a démontré que chacune conférait des propriétés sensorielles spécifiques selon la teneur en huile, élargissant ainsi le potentiel d'utilisation des purées dans des sauces. Ainsi, ce projet de thèse constitue une preuve de concept systématique de l'utilisation de nouveaux ingrédients complexes, nutritionnels et peu transformés, tels que des purées de légumineuses, pour pallier les défis fonctionnels rencontrés lors de l'enrichissement nutritionnel de produits alimentaires. La compréhension des mécanismes impliqués permet ainsi d'expliquer ensuite la fonctionnalité de ces ingrédients afin de les valoriser pleinement dans différents produits. / Heterogeneous systems derived from plant-based raw materials are valued for their use as clean label ingredients in food products. In this context, understanding their structure in relation to their functionality is crucial. Pulse purees hold innovative potential as they originate from a high-nutritional-value source, differing from legume-based ingredients due to the processing methods (cooking and grinding) used for their preparation. As demonstrated based on fruits and vegetables, purees are complex matrices composed of a pulp phase dispersed in serum, and each phase influences the rheological properties of the puree. However, very few studies have explored the potential of using pulse purees as food ingredients. In this thesis, a puree model based on red lentils was developed to understand the structural factors that determine its rheological properties. It was followed by the study of the puree addition impact into a mayonnaise sauce as a fat replacer. The first two parts of the thesis focused on studying the puree based on cellular particles composing the pulp on one hand, and serum phase on the other hand. First, the puree was fractionated to separate the pulp based on the particle size, resulting in fractions of: 1) cell fragments, 2) single cells, 3) cell clusters, and 4) a mixed fraction. The work demonstrated the involvement of particle morphological properties and starch localization on the rheological properties of the fractions. Single cells and cell clusters of large size and made of weakly disrupted cell walls contained intracellular starch and contributed to the high elasticity of the network. Cell fragments, aggregated in a starch-rich extracellular matrix, helped to maintain the network stability by limiting sedimentation upon dilution. The role of particles on the rheological properties of the puree was thus highlighted, and the second part of the project focused on the impact of water mobility in the puree and the serum composition on the evolution of their rheological and textural properties. To achieve this, purees with different total solid contents (15 to 25%) and pH values (4.0 and 6.5) were prepared and stored for up to 4 days to study the effect of storage time as well. An extracellular structural organization involving the formation of a specific network of starch and protein under the combined effects of pH and storage time was proposed. At acidic pH and extended storage, the formation of protein aggregates combined with starch retrogradation would tighten the network, leading to water loss through syneresis and increased firmness of the purees. These results demonstrated that the particles and the serum phase contributed in a complementary way to the purees rheological properties, the pulp being composed of various cellular particles generating a significant viscoelastic system reinforced by the extracellular network, modulated itself by the serum composition. The last two parts of the project aimed to develop a food application, a light mayonnaise sauce, in which purees were used as an oil substitute for techno-functional stabilization. Red lentil purees with the same solid contents as previously studied (15 to 25%) were incorporated into mayonnaise sauces to reduce the oil content from 80% (control) to 60, 40, and 20%. The purees demonstrated a stabilizing effect on mayonnaises, resulting in variable rheological properties depending on the oil content. A structural transition was suggested, from the reinforcement of the close-packed oil droplets network by puree components at 60% oil to the formation of an elastic network based on puree particles at 20% oil, while an intermediate transitional stage caused an elasticity drop at 40%. The increase of puree content in mayonnaises (oil reduction) and of puree solid contents both contributed to strengthen the network by steric hindrance from the puree particles, increasing extracellular interactions. In the final part of the thesis, the sensory properties of mayonnaise sauces made with the previously studied oil contents were analyzed using a « *Sorted Napping/Ultra Flash Profiling* » sensory method using three types of pulse purees (red lentils, black lentils, and yellow peas) as oil substitutes. Through the culinary expertise of chefs, sensory differences in mayonnaises revealed a main effect of the oil content, distinguishing the sauces based mainly on their texture and acidity. Each type of puree conferred specific sensory properties based on the mayonnaise oil content, thereby expanding their potential as fat replacers. Thus, this thesis project constitutes a systematic proof of concept for the use of novel, complex, nutritive and minimally processed ingredients such as pulse purees, to address the functional challenges encountered during the nutritional enrichment of food products. Understanding the mechanisms clarifies the role of these ingredients' functionality, enabling their upcoming valorization in various products.

Ce travail avait pour but d’améliorer les propriétés rhéologiques (fermeté, viscosité apparente) et la synérèse de yogourts brassés en ajoutant des complexes composés d’isolat de protéines sériques (IPL) et de pectine comme agent stabilisant. Les complexes ont été stabilisés par l’application d’un traitement thermique afin de résister à une remontée de pH à 7.0. Parmi les concentrations étudiées, 0.1% de complexes non chauffés a donné les meilleures propriétés rhéologiques. Les complexes traités thermiquement n’ont pas permis d’améliorer les caractéristiques du yogourt. Cet effet est possiblement relié à l’utilisation combinée de pectine et d’IPL plutôt qu’à la complexation des biopolymères. Utiliser une solution d’IPL et de pectine, non complexée, a donné des propriétés rhéologiques supérieures aux complexes non chauffés. La variation du ratio caséines-protéines totales a permis d’obtenir des résultats différents: les complexes non chauffés ont donné de meilleures propriétés rhéologiques que la solution d’IPL et de pectine non complexée. / The aim of this work was to improve the rheological properties and whey retention of stirred yoghurts by the addition of whey protein isolate (WPI) and low methoxyl pectin complexes as stabilizing agent. The developed complexes were stabilized to a pH adjustment to 7.0 by the application of heat treatment. The level of incorporation to obtain adequate finish characteristics was determined. The stabilized complexes (heat treated) were unable to enhance the rheological properties of yoghurt despite of unheated complexes did. This effect could be due to the addition of WPI and pectin without complexe formation. Using a WPI and pectin solution without complexe formation led to increase the rheological properties. Varying the casein to total protein ratios gave different results: unheated complexes permitted to obtain greater rheological properties than WPI and pectin solution without complexe formation.

Un des éléments du revêtement carboné dans une cuve de Hall-Héroult est la pâte à brasquer. Au cours du préchauffage et dans la période de démarrage d'une cuve de Hall-Héroult permettant de passer de la température ambiante à près de 1000 °C, la pâte est cuite sous des charges variables et elle subit plusieurs phénomènes physiques tels que les effets chimiques et mécaniques. Le fluage/relaxation est l'un des phénomènes mécaniques que la pâte supporte pendant la cuisson. Afin de proposer une loi constitutive de fluage/relaxation de la pâte à brasquer, il était nécessaire de définir son comportement viscoélastique-viscoplastique en se basant sur des expériences. A cet effet, des essais de fluage ont été conduits pour des pâtes ayant été cuites à différentes températures variant de 200 °C à 1000 °C. Sur la base de ces nouvelles observations, un modèle rhéologique a été proposé pour modéliser le comportement en fluage/relaxation de la pâte. En utilisant le modèle rhéologique, en trois dimensions, une loi constitutive a été conçue et développée qui représente le comportement en fluage/relaxation non linéaire des matériaux sensibles à la pression hydrostatique. Un nouveau potentiel de dissipation a été postulé qui inclut l'effet de la pression hydrostatique et en cisaillement. Le modèle mis au point a été développé pour le cas de fluage sous contrainte constante. Afin d'obtenir la déformation par fluage, une solution analytique, a été établie quand elle existe, et des solutions numériques à partir d'un système d'équations différentielles non linéaires ont été élaborées. Pour la mise en œuvre numérique, la discrétisation a été réalisée en utilisant schéma d'Euler implicite et les non-linéarités ont été traitées à l'aide de la méthode de Newton-Raphson. A cet effet, certains codes ont été développés dans le logiciel Matlab pour résoudre la partie volumétrique et déviatorique du modèle. L’optimisation des paramètres a été réalisée en employant l’algorithme « pattern search » disponible dans le logiciel Matlab. La comparaison des modèles avec les résultats expérimentaux ont montré que le modèle représente bien le comportement non linéaire viscoélastique-viscoplastique de la pâte cuite à différentes températures. / One of the components of the carbonaceous lining of a Hall-Héroult cell is ramming paste. During preheating and start-up periods of the Hall-Héroult cell from room temperature to 1000 °C, the paste is baked under varying loads and it experiences several phenomena such as chemical and mechanical ones. Creep/relaxation is one of the mechanical phenomena that the paste experiences during baking. Few papers have been published on the modelling of creep/relaxation behaviour of the ramming paste. In order to propose a constitutive model, it was necessary to have some insight into its creep behaviour. To this end, creep tests were carried out on the paste which had been baked at different temperatures ranging from 200 to 1000 °C. Based on the new observations obtained from these tests, a rheological model was proposed for the creep behaviour of the paste. Using the rheological model, a three-dimensional constitutive law was devised that represents nonlinear creep/relaxation behaviour of the materials sensitive to hydrostatic pressure. A novel dissipation potential was postulated which includes the effect of the hydrostatic pressure in addition to shear. The devised model was developed for the creep case under constant stress. In order to obtain the creep strain, it was necessary to obtain analytical, when they existed, and numerical solutions from a system of nonlinear differential equations. For numerical implementation, discretization was performed using implicit Euler scheme and nonlinearity was treated using Newton-Raphson iterative process. To this end, some codes were developed in Matlab software. The model parameters were identified using axial and radial strains obtained from uniaxial creep tests on the paste baked at 250 °C and tested at room temperature. Furthermore, the model parameters were identified using the axial strain obtained from uniaxial creep tests on the paste baked at 350, 560 and 1000 °C as well as tested at 300, 300 °C and room temperature, respectively. Optimization of the parameters was performed employing pattern search algorithm available in the Matlab software. Comparison of the model with experimental results showed that the model well represents the nonlinear viscoelastic-viscoplastic behaviour of the paste baked at different temperatures.

La gélification de deux systèmes mixtes contenant des protéines (P) et du chitosane (CH) a été étudiée par rhéologie. Les systèmes ont été : 1) un mélange d’isolat de protéines de lactosérum (WPI) et CH, et 2) un mélange de gélatine bovine (Gb) et de CH. Les deux systèmes ont été étudiés dans des milieux acides et alcalins à différentes concentrations de polymères. Des gels avec des caractéristiques différentes ont été obtenus avec les deux systèmes dans toutes les conditions étudiées. À concentrations élevées en protéines, le CH a moins d’influence sur les gels formés. Les gels WPI-CH sont de couleur blanche et de texture crémeuse à pH acides, tandis qu’ils sont translucides et élastiques à pH basique. Les systèmes Gb-CH forment toujours des gels translucides, cependant la turbidité augmente à pH 6. Ce travail a permis de comprendre l'effet des concentrations des polymères ainsi que du pH et du type de protéine sur les propriétés rhéologiques des gels P-CH. / The gelation of two mixed systems containing proteins (P) and chitosan (CH) has been studied by rheology. The systems were: 1) a mixture of whey protein isolate (WPI) and CH, and 2) a mixture of bovine gelatin (Gb) with CH. Both systems have been studied in acid and alkaline environment at different polymers concentrations. Gels with different characteristics have been obtained with the two systems in all conditions studied. Chitosan has less influence on the gels at higher protein concentrations. The colour of the WPI-CH gels was white with a creamy aspect at acid pH, whereas they were translucent and elastic at alkaline pH. The Gb-CH systems always formed translucent gels; however the turbidity increases at pH 6. The work presented in this document has allowed the understanding the effect of the polymer concentrations as well as the pH and the type of protein on the rheological properties of the P-CH gels.

Titre de l'écran-titre (visionné le 6 novembre 2023) / Le but est d'étudier l'athérosclérose comme une application de la mécanique des fluides qui porte sur l'écoulement sanguin dans une artère sténosée. Le sang et la forme de l'accumulation des graisses sur la paroi artérielle jouent un rôle fondamentale dans le comportement de l'écoulement. Pour se mettre dans le cadre mathématique, un survol sur la mécanique des fluides permet d'obtenir la formulation de Navier-Stokes que l'on résout numériquement à l'aide des schémas de projection. L'adaptation de maillage est un outil numérique performant pour un tel type de calcules. Les conditions aux limites en pression à l'entrée et à la sortie de l'artère sont plus recommandés pour ce type de problèmes, mais leurs insertion exige des espaces d'interpolation particuliers que l'on explore en parcourant la littérature correspondante.

Le travail présenté dans ce mémoire traite le comportement électrique et rhéologique de systèmes immiscibles polypropylène/polyméthacrylate de méthyle (PP/PMMA) chargés avec des nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT). Les principaux travaux et résultats sont : a) La préparation des mélanges avec différentes concentrations de PP et PMMA en optimisant les paramètres de mise en œuvre. Les images de microscopie électronique à balayage (MEB), ainsi que les résultats obtenus par la méthode d'extraction sélective du PMMA par le chloroforme, montrent la création d'une morphologie co-continue à un pourcentage massique de 60% PP et 40% PMMA. b) Différentes concentrations massiques de MWCNT ont été introduites dans le mélange optimisé afin de créer un composite conducteur. Un calcul thermodynamique a été fait pour déterminer la localisation des MWCNT qui construisent un réseau conducteur. Ce calcul montre la présence des MWCNT à l'interface PP/PMMA. c) Une conception et une optimisation a été réalisée sur une nouvelle configuration pour suivre simultanément l'évolution de la conductivité électrique et les paramètres rhéologiques. d) Des mesures de résistivité électrique à température ambiante et à 200° C ont été effectuées.On a atteint le seuil de percolation électrique de notre système PP/PMMA avec des concentrations de MWCNT beaucoup plus faible (0,5% MWCNT) par rapport au système PP/MWCNT. Ceci est expliqué parla morphologie co-continue des deux phases polymères et la présence de charges localisées à l'interface. e) Des mesures électrique et rhéologique simultanées ont été effectuées à200° C. On a trouvé que la conductivité électrique de mélange est affectée par un balayage de déformation. Pour de faibles valeurs de déformations, une amélioration de la conductivité a été observée pour les concentrations au-dessus du seuil de percolation. Cette variation devient moins importante pour des valeurs plus élevées. Pour de grandes déformations, une diminution de la conductivité électrique a été observée à partir d'une valeur critique de déformation.

Ce projet de maîtrise présente les résultats portant sur l'analyse de la post-rupture du glissement superficiel de Deschaillons, Québec, de 2019. Une investigation géotechnique et rhéologique du glissement a été réalisée, notamment à l'aide d'essais en laboratoire sur les débris du glissement. Ces essais, incluant une analyse granulométrique, des limites de liquidité et de plasticité, des essais au rhéomètre, ont permis de caractériser le sol comme étant un silt et sable ayant une consistance très molle et une plasticité considérée faible. De plus, une analyse numérique de l'écoulement des débris a été réalisée à l'aide du logiciel DAN3D. Une analyse paramétrique a contribué à l'évaluation de l'influence de la viscosité et du seuil d'écoulement sur la distance d'étalement des débris, l'épaisseur des débris, la vitesse des débris et ultimement la force d'impact générée par ceux-ci. De façon générale, il est observé que pour des seuils d'écoulement élevés, la viscosité a peu d'influence sur la distance d'étalement des débris. Ainsi, le seuil d'écoulement a une influence plus importante sur le comportement de l'écoulement que la viscosité. La force d'impact maximale modélisée pour les deux cas considérés les plus représentatifs de la réalité varie entre 191 N et 324 N. Finalement, une étude statistique regroupant les caractéristiques des glissements superficiels de cette région a été réalisée. À l'aide des données LiDAR de cette région pour les années de 2011, 2017 et 2019, cette étude révèle la présence de talus encore actifs avec le recensement de 14 cas de glissements de terrain superficiel sur une distance d'environ 7 km. / This M.$\!$Sc. thesis outlines the findings from the post-failure analysis of the superficial landslide that occurred in 2019 at Deschaillons, Québec. A geotechnical and rheological investigation of the landslide was carried out, using laboratory tests on the landslide debris. These tests, including a granulometric analysis, liquidity and plasticity limits, rheometer tests, made it possible to characterize the soil as being a silt and sand having a very soft consistency and a plasticity considered to be low. In addition, a numerical analysis of the debris runout was carried out using DAN3D software. A parametric analysis contributed to the evaluation of the influence of viscosity and yield stress on the runout distance of the debris, debris thickness, debris velocity and ultimately the impact force generated by the debris. It is observed that for higher shear strengths, the viscosity has little influence on the runout distance of the debris. Thus, the modelled yield stress has a greater influence on the flow behaviour than the viscosity. The maximum impact force modelled for the two cases considered the most representative of reality varies between 191 N and 324 N. Finally, a statistical analysis regrouping the characteristics of superficial landslides in this region was carried out. Using LiDAR data from this region for the years 2011, 2017 and 2019, this study reveals the presence of slopes that are still active with the recording of 14 cases of superficial landslides over approximately 7 km.

Ce travail avait pour but de comprendre l’impact de la vitesse de refroidissement sur les propriétés rhéologiques (viscosité et fermeté) et physicochimiques (acidité et synérèse) du yogourt brassé. Les étapes de standardisation, d’homogénéisation, de traitement thermique et de fermentation ont toutes été identiques afin de minimiser leurs impacts sur les propriétés du yogourt. Les yogourts produits étaient standardisés à 0 et 2,6% de matières grasses et leur brassage a été produit à l’aide d’un banc d’essai pilote comportant différents degrés de tortuosité (0 et 18 coudes à angle de 90°). Le refroidissement des yogourts impliquait plusieurs durées de refroidissement (3, 5, 17, 24 et 72 h) pour atteindre une température de 5°C. Les résultats ont démontré que l’ajout de matière grasse et l’abaissement de la température durant le refroidissement ont augmenté la fermeté et la viscosité du yogourt et ont diminué sa synérèse. En général, la vitesse de refroidissement a eu peu d’impact sur la fermeté et la viscosité des yogourts sans gras, tandis que pour les yogourts à 2,6% de matière grasse seulement la viscosité avec l’entonnoir Posthumus a augmenté. Après un entreposage de 21 jours, la fermeté et la viscosité des yogourts ont augmenté. Par contre, la tortuosité du banc d’essai pilote n’a pas eu d’effet significatif sur les propriétés rhéologiques et physicochimiques du yogourt. De plus, le dénombrement bactérien et la synérèse n’ont pas été affectés par la vitesse de refroidissement et le temps d’entreposage. Globalement, cette étude a démontré que la vitesse de refroidissement peut modifier la fermeté et la viscosité d’un yogourt brassé et que l’effet du refroidissement et de l’entreposage était plus prononcé en présence de matière grasse.

La production mondiale d’aluminium, produit via le procédé Hall Héroult, est actuellement autour de 60000 tonnes annuellement. Ce procédé a principalement conservé le concept original développé en 1886. Les anodes de carbone précuites utlisées dans ce procédé représentent une part importante du design des cellules d’électrolyse de l’aluminium. Les anodes font partie de la réaction chimique de la réduction de l’alumine et sont consommées lors du processus d’électrolyse. De ce fait, le niveau de consommation et la qualité des anodes ont un effet direct sur la performance des alumineries dans le marché extrêmement compétitif de la production d’aluminium. Bien que le processus et le design des anodes datent de 130 ans, l’effet des propriétés des matières premières sur la qualité finale des anodes n’est pas tout à fait maîtrisé, nécessitant ainsi des recherches approfondies. Les anodes de carbone sont composées de particules de coke, de pitch et de mégots d’anodes. Le pitch à la température de mélange et de formage est un liquide. Par conséquent, le mélange est une pâte de coke et des agrégats de mégots et pitch agissant comme liant. Le comportement de l'écoulement et du compactage de ce mélange en raison de la coexistence d'une variété de paramètres physiques, chimiques et mécaniques sont des phénomènes complexes. Compte tenu de l'importance des anodes de haute qualité et de longue durée en performance et donc l'économie des cellules de réduction, sous-estimer et prédire les propriétés finales des anodes sont très importantes pour les fonderies. La modélisation numérique dans des problèmes aussi complexes peut fournir un laboratoire virtuel où les effets de différents paramètres de processus ou des matériaux sur la qualité de l'anode peuvent être étudiés sans risquer la performance du pot. Toutefois, le choix de la méthode numérique est une décision critique qui doit être prise en fonction de la physique du problème et de l'échelle géométrique des problèmes étudiés. La méthode des éléments discrets (DEM) est utilisée dans ce travail de recherche pour modéliser les deux phases de la pâte d’anode; les agrégats de coke et le brai de pétrole. Dans cette partie du travail, les modèles DEM d’agrégats de coke sont utilisés pour simuler les tests de densité en vrac vibrée des particules de coke et pour révéler les paramètres impliqués. De par sa nature, la DEM est idéale pour étudier les contacts entre particules. Les résultats de ces travaux seront ensuite utilisés pour proposer de nouvelles recettes d’agrégats secs avec une densité en vrac supérieure. La résistivité électrique de lits de particules a été mesurée expérimentalement. Les informations sur les contacts entre particules obtenues à partir des modèles numériques ont été utilisées pour expliquer la résistivité électrique de lits de particules avec différentes distribution de tailles de particules. Les résultats ont montré que lorsque le nombre de contacts par unité de volume augmente dans un échantillon, la résistivité électrique augmente aussi. La densité compactée du lit de particules a aussi une influence sur le passage de courant dans les matériaux granulaires. D’après les résultats obtenus, conserver la densité de contacts aussi basse que possible est bénéfique pour la conductivité électrique s’il n’a pas d’impact négatif sur la densité compactée. Le brai de houille est un matériau viscoélastique à température élevée. Dans ce travail, les propriétés rhéologiques du brai et de la matrice liante (brai + particules fines de coke) ont été mesurées expérimentalement en utilisant un rhéomètre à cisaillement dynamique à 135, 140 145 et 150 °C. Le modèle de Burger à quatre éléments est alors utilisé pour modéliser le comportement mécanique du brai à 150 °C. Le modèle vérifié est alors utilisé pour étudier les propriétés rhéologiques du brai et du mélange coke /brai à 150 °C. Le modèle de Burger calibré démontre une bonne prédiction des propriétés viscoélastiques du brai et de la matrice liante à différentes températures. Les résultats obtenus montrent que, considérant la physique du problème, la méthode des éléments distincts est une technique de simulation numérique adaptée pour étudier les effets des matières premières sur les propriétés mécaniques et physiques des mélanges coke /brai. / Global aluminum production now is around 60 000 metric tonnes, annually, which is produced by the Hall-Héroult process. The process has mostly kept the original concept developed in 1886. Pre-baked carbon anodes are an important part of the design of aluminum smelting cells. Anodes are part of the chemical reaction of alumina reduction and are consumed during the process. Thus, quality and properties of anodes have direct effects on the performance and economy of the aluminum production in today’s highly competitive market. Although the design of anodes goes back to 130 years ago, effects of raw materials properties on final quality of anodes still need to be investigated. Anodes are composed of granulated calcined coke, binder pitch and recycled anode butts. Pitch at temperatures of mixing and forming steps is a liquid. Hence the mixture is a paste of coke and butts aggregates with pitch acting as binder. Flow and compaction behavior of this mixture, because of the co-existence of a variety of physical, chemical and mechanical parameters are complicated phenomena. Given the importance of high quality and long lasting anodes in performance and so the economy of the reduction cells, understating and predicting the final properties of anodes are very important for smelters. Numerical modeling in such complicated problems can provide a virtual laboratory where effects of different materials or process parameters on anode quality index can be studied without risking the pot performance. However, the choice of the numerical framework is a critical decision which needs to be taken according to the physics of the problem and the geometrical scale of the investigated problems. Discrete Element Method (DEM) is used in this research work to model the anode paste. In the first step, DEM models of coke aggregates are used to simulate the vibrated bulk density test of coke particles and to reveal the parameters involved. As a micromechanical model, DEM provides a unique opportunity to investigate the particle-particle contacts. The developed DEM models of coke aggregates were then used to propose a new dry aggregates recipe exhibiting higher packing density. Packing density of coke aggregates has direct effect on the baked density of anodes. High density is a very favorable anode quality index as it has positive effects on mechanical strength, and consumption rate of anodes in the cell. Electrical resistivity of bed of particles was experimentally measured. Particle-particle contacts information obtained from numerical models were used to explain the electrical resistivity of samples with different size distribution. Results showed that the increase in the number of contacts in volume unit of a sample increases, the electrical resistivity of the particle bed. Packing density also influences the electrical current transfer in granular systems. According to the obtained results, keeping the contacts density as low as possible is beneficial for electrical conductivity if it does not have a negative effect on packing density. Pitch is a viscoelastic material at elevated temperatures. In the present work, rheological properties of pitch and binder matrix (pitch+fine coke particles) were experimentally measured using a dynamic shear rheometer at 135, 140, 145 and 150 ºC. Four-element Burger’s model is then used to model the mechanical behavior of pitch and binder matrix. The verified model is then used to investigate the rheological properties of pitch and coke/pitch mixtures at 150 ºC. Calibrated Burger’s model showed to have a good prediction of viscoelastic properties of pitch and binder matrix at different temperatures. Obtained numerical results showed that available empirical equations in the literature fail to predict the complex modulus of mixtures of pitch and coke particles. As pitch has viscoelastic response and coke particles have irregular shapes, rheology of this mixture is more complicated and needs well-tailored mathematical models. Complex modulus of pitch decreases by increasing the temperature from 135 to 150 ºC, this makes easier the coke/pitch mixtures to flow. DEM modeling showed that the mixture gets a better compaction and so lower porosity by vibro-compacting at higher temperatures. The ability of pitch to penetrate to inter-particle voids in the porous structure of bed of coke particles was also shown to be improved by temperature. Final anode structure with less porosity and so high density is favorable for its mechanical strength as well as its chemical reaction in the cell as Based on the obtained results and considering the physics of the problem, it can be said that discrete element method is an appropriate numerical simulation technique to study the effects of raw materials and the anode paste formulation on mechanical and physical properties of coke/pitch mixtures. The platform created in the course of this research effort, provides a unique opportunity to study a variety of parameters such as size distribution, shape and content of coke particles, content and rheological properties of pitch on densification of coke/pitch mixtures in vibro-compaction process. Outputs of this thesis provide a better understanding of complicated response of anode paste in the forming process.