Caractérisation expérimentale et modélisation de la dénaturation et de l’agrégation de la beta-lactoglobuline au cours d’un traitement thermique de type industriel

Experimental characterization and modelling of the denaturation and aggregation of beta-lactoglobuliin during industrial-like heat treatment

• Auteur / Autrice : Nicolas Erabit
• Direction : Graciela Alvarez, Denis Flick
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 20/12/2012
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hydrosystèmes et bioprocédés (2005-2019)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Cuvelier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Bénézech, Romain Jeantet, Didier Beudon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Bénézech, Romain Jeantet
• DOI : 10.70675/7e079e1fz7311z41e5zbfe8z49d9187dd27a

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines plasmatiques

Traitement thermomécanique

Essais

Protéines -- Agrégation

Modèles mathématiques

Recherche

Lactosérum

Teneur en protéines

Mots clés libres

Beta-Lactoglobuline

Microparticulation

Agregation thermo-Induite

Modèle de bilan de population

Beta-Lactoglobulin

Microparticulation

Thermal aggregation

Population balance model

Résumé

Ce travail de thèse vise à modéliser la formation d'agrégats de protéines sériques lors d'un traitement thermomécanique en continu (échangeur de chaleur) en intégrant le rôle des caractéristiques physicochimiques (concentration protéique, composition minérale). Cette modélisation s’appuie sur des connaissances issues de la littérature et sur une expérimentation complétant ces connaissances pour le système modèle choisi.Une démarche séquentielle sur deux échelles a été adoptée. A l’échelle laboratoire, on soumet des échantillons à différents traitements thermomécaniques bien contrôlés et de façon quasi homogène sur tout l’échantillon. Ceci constitue une base de données sur laquelle sera développé un modèle de transformation mécanistique expliquant l’agrégation irréversible de la β-lactoglobuline en solution en fonction du triplet temps/température/cisaillement. Cette première étape à l’échelle laboratoire permet donc d’obtenir un modèle pour un profil thermique bien connu mais pas pour un traitement thermique à l’échelle pilote. L'hypothèse est que la dispersion de taille des agrégats pour un traitement thermique en continu est due en partie à la distribution des temps de séjours : les protéines contenues dans les parties de fluides les plus lentes ont plus de temps pour s'agréger. Des essais ont été menés sur un pilote de traitement thermique en continu.

This work aims to model the formation of whey protein aggregates during continuous thermo-mechanical treatment (heat exchanger) with integration of the physicochemical properties (protein content and mineral content). This simulation work is supported by knowledge from literature and experimentation carried out in addition with literature.A two-step work was done at two scales. At laboratory scale, the samples were submitted to well controlled and almost homogenous thermo-mechanical treatments. This was used as data base to develop a mechanistic model of transformation for the irreversible aggregation of beta-lactoglobulin in solution in function of time/temperature/shear. This first step allows obtaining a model for one profile but not for a pilot-scale heat treatment. The hypothesis is that the dispersion of aggregate sizes in continuous heat treatment is partly due to distribution of residence times: proteins in the slowest parts of the fluid have more time to aggregate. Experiments were carried out on a continuous pilot of heat treatment.