Thèse soutenue

Préparation et caractérisation de bionanocomposites à base de protéines et nanocristaux de cellulose par casting continu

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Auteur / Autrice : Liliane Samara Ferreira Leite
Direction : Julien BrasLuiz Henrique Capparelli Mattoso
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
Date : Soutenance le 11/12/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Universidade federal de São Carlos
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble, Isère, France ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : Mohamed Naceur Belgacem
Examinateurs / Examinatrices : Silvia Helena Prado Bettini
Rapporteur / Rapporteuse : Éric Pollet, Morsyleide de Freitas Rosa

Résumé

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Cette thèse étudie la production et la caractérisation de films bionanocomposites de gélatine-cellulose nanocristaux (CNCs) destinés aux emballages alimentaires multifonctionnels. L’évolutivité des films de gélatine/CNCs a été obtenue par casting continu, et les paramètres rhéologiques des solutions filmogènes et la température de séchage nécessaire pour produire 12 m de film/h ont été établis. Le processus de casting continu s'est avéré avantageux par rapport au processus de casting conventionnel. Les tests de traction, l'analyse thermogravimétrique et l'analyse de perméabilité à la vapeur d'eau ont montré que les films de gélatine/CNCs laminés produits continuellement ont eu une meilleure performance que ceux obtenus par casting conventionnel. Les propriétés physiques et structurelles des gélatine/CNCs modulé par des interactions électrostatiques changés par le pH ont été étudiées. La fonction des CNCs a été étendue avec succès par la fonctionnalisation avec rosin (r-CNCs), qui a produit des nanocharges antimicrobiennes. Des tests de traction et des analyses antimicrobiennes ont montré que les r-CNCs servent d’agent antibactériens dans les films à base de gélatine. Sans cela, les films souffriraient autrement de propriétés physiques et biologiques limitées. L'acide tannique a été utilisé avec succès comme antioxydant et additif antibactérien, comme une autre perspective pour développer le potentiel des films de gélatine/CNCs comme matériel d'emballage. L'acide tannique non oxydé a favorisé les interactions non covalentes et intermoléculaires entre la gélatine, les CNCs et l'acide tannique. Ces interactions physico-chimiques ont montré une plus grande influence sur les propriétés antioxydantes et physiques des films gélatine/CNCs-acide tannique. Cette thèse donne une compréhension globale de la façon dont la CNCs peut être exploitée pour développer des films biodégradables à base de gélatine avec des propriétés améliorées ou des fonctionnalités supplémentaires. Le casting continu a été appliqué afin d’augmenter la production de films de gélatine/CNCs, ce que rend les films hautement souhaitables pour les applications d'emballage.