Thèse soutenue

Emballage intelligent : faisabilité de l’utilisation d’un biocapteur couplé à un tag RFID UHF pour le suivi de la température

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Auteur / Autrice : Fernando Teixeira Silva
Direction : Nathalie GontardVerônica Calado
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biochimie et physicochimie alimentaires
Date : Soutenance le 27/03/2017
Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Universidade Federal do Rio de Janeiro. Escola de Química
Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies Emergentes (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Nei Pereira Junior
Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Gontard, Verônica Calado, Nei Pereira Junior, Paulo José Do Amaral Sobral, Thomas Karbowiak, Andréa Salgado, Fabien Pascal, Valérie Guillard
Rapporteurs / Rapporteuses : Paulo José Do Amaral Sobral, Thomas Karbowiak

Mots clés

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Résumé

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L’emballage intelligent (EI) est une technologie émergente basée sur la fonction communicative des emballages. La radio-identification (RFID) est considérée comme le concept le plus prometteur de l’EI. La RFID fait référence aux technologies et systèmes qui utilisent les ondes radio (sans fil) pour transmettre et identifier de manière exclusive et/ou suivre des objets avec une information précise en temps réel.Cette thèse est basée sur une recherche innovante des propriétés électriques (capacité, permittivité réelle et perte) de la protéine de soja isolée, de la gélatine et du caséinate de sodium, et vise leur utilisation comme capteurs de température, associés à l’étiquette RFID. Les variables étaient la température (20°C jusqu’à 80°C) et l’humidité (90% HR) qui sont normalement utilisées pour la cuisson de la viande. La gélatine s’est révélée être le capteur le plus sensible. Après cette partie, plusieurs étapes ont été menées :• L’analyse de l’impact de l’épaisseur du film de gélatine sur la capacité et la détermination de plusieurs paramètres tels que la sensibilité, l’hystérésis et la répétabilité;• La couverture de gélatine sur l’étiquette RFID, testée à 90% HR et à température variable (de 20°C à 80°C) en condition pilote. L’impact sur la bande de lecture a été analysé.Le potentiel de la gélatine en tant que capteur a été démontré à une épaisseur de 38 µm à laquelle la capacité était stable de 20°C à 80°C et à Ultra-Haute Fréquence (300-900 MHz). L’échantillon de 125 µm a subi une dégradation électrothermique entre 60°C et 80°C. Pour surmonter ce phénomène, 600 MHz ont été appliqués. Un équilibre entre l’épaisseur et la fréquence devrait être considéré pour augmenter la sensibilité qui était de 0,14 pF/°C (125 µm à 600 MHz) et 0,045 pf/°C (38 µm à 868 MHz), influençant les résultats lors de la simulation de cuisson de la viande. La réutilisation du même capteur a conduit à une perte de masse réduisant la sensibilité. L'étiquette RFID couverte d’un film de gélatine sur l'antenne a pu donner de différence significative (p <0,05) dans la bande de lecture théorique (BLT) à 868, 915 et 960 MHz. Également dans cette layout, la BLT a été la même pour la même température croissante et décroissante (pas de hystérésis) dans la zone critique (60°C-80°C et 60°C-20°C) à 915 MHz. Ces résultats prometteurs ouvrent une porte à une nouvelle conception de capteurs de température basés sur les biomatériaux, renouvelable at à faible coût, couplé avec des étiquettes RFID passives pour l’emballage intelligent.