Modélisation cinétique des principes actifs à base de lipides non-saturés pour l'emballage actif

Kinetic modeling of oxygen absorption by unsaturated esters and linseed oil to be used as oxygen scavengers

• Auteur / Autrice : Angela Garcia
• Direction : Bruno Fayolle, Jacques Verdu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Soutenance le 15/01/2016
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM en cotutelle avec Universidad de los Andes (Bogotá)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Maria del Pilar Noriega
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Verdu, Jorge Medina
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Delor-Jestin, Felipe Salcedo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique analytique

Oxygène -- Appareils et matériel

Oxydation

Mots clés libres

Emballages actifs

Capteur d'oxygène

Huile de lin

Thermo-Oxydation

Modélisation cinétique

Prédiction de l'absorption d'oxygène

Active packaging

Oxygen scavengers

Linseed oil

Thermal xidation

Kinetic model

Hydroperoxides

Résumé

Les capteurs d’oxygène sont le plus grand apport dans la technologie des emballages actifs parce qu’ils permettent de retarder la dégradation oxydante des aliments et ainsi éviter la perte de saveurs et le développement microbien au sein des aliments. Bien que le développement des emballages actes existe depuis les années 70 dans des pays producteur agricole, la recherche sur ces emballages reste encore embryonnaire, en particulier sur les critères techniques portant sur l’absorption d’oxygène de films. Cette thèse constitue une contribution sur l’étude des cinétiques d’absorption d’oxygène de l’huile de lin comme capteur d’oxygène. L’oxydation de l’huile et d’esters insaturés (composé modèle de l’huile) est suivie sous différentes conditions d’exposition (températures comprises entre 40-110°C et pressions partielles d’oxygène entre 0 et 1 bar). Expérimentalement, on propose de caractériser l’absorption d’oxygène liée à l’oxydation de l’huile par thermogravimétrie (ATG), suivi de concentration d’oxygène et titrage de peroxide. Un modèle cinétique basé des schémas classiques avec décomposition des hydroperoxydes, est proposé pour simuler l’oxydation de l’huile de lin et des esters insaturés modèles. Ce modèle est ensuite extrapolé à des films de différentes épaisseurs de polypropylène (PP) contenant 1% d’huile de lin en considérant que cette dernière est bien dispersé dans la matrice PP et que la diffusion d’oxygène est pilotée par la matrice PP.

Oxygen scavengers (OS) are one of the most important technology of active packaging, because prevents oxidative degradation related with off-flavours, off-odours and microbial growth in food. Although active packaging has been proposed since 1970s, in developing countries with a large agricultural base, active packaging still remains unexplored both in terms of application and research, there is a lack of technical criteria on O2 scavenging films, labels, sheets, and trays. This PhD thesis is a contribution in the study of linseed oil as active ingredient for OS providing a kinetic characterization of its thermo-oxidation between 40°C and 110°C in atmospheres with different oxygen concentration. In the experimental approach, innovative application of TGA was proposed to study oxygen uptake capacity complemented by headspace and peroxide value measurements. The kinetic model, derived from a classic mechanistic scheme where initiation of thermo-oxidation results from decomposition of hydroperoxides, was capable to simulated linseed oil oxidation, and also oxygen absorptions of polypropylene films, of different thickness, containing 1% of linseed oil, with hypotheses of well dispersion of linseed oil in PP matrix, and oxygen diffusion governed by the PP matrix.