GÉNIE DE L'HÉTÉROGÉNÉITÉ POUR LA STABILISATION DE MOUSSES ET ÉMULSIONS PAR DES INGRÉDIENTS NON FRACTIONNÉS

HETEROGENEITY-DRIVEN ENGINEERING FOR THE STABILIZATION OF FOAMS AND EMULSIONS USING UNCRACKED PLANT INGREDIENTS

• Auteur / Autrice : Cyprien Bouju
• Direction : Delphine Huc
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des aliments et des bioproduits
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SayFood - Paris-Saclay Food and Bioproduct Engineering
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Génie des Produits
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)

Mots clés

Mots clés libres

Sciences des matériaux

Cartographie

Architecture

Statistiques

Analyse multi-échelle

Material science

Mapping

Architecture

Statistics

Multi-scale analysis

Résumé

Les défis liés au changement climatique nécessitent la mise en œuvre de matériaux plus durables. Cette transition indispensable est poussée tant par la règlementation que par les consommateurs, exprimant de plus en plus le souhait de mieux comprendre la composition de produits du quotidien tels que les aliments et les cosmétiques. Leurs ingrédients sont variés, allant de matières premières brutes à plus transformées, et « Clean-label », « Naturel » ou « Biosourcés » sont autant de tendances qui doivent aller de pair avec une approche globale sur ces ingrédients. Ainsi au lieu de systématiquement standardiser les matières premières (extraction, fractionnement, purification) pour les adapter aux procédés existants, il est essentiel d'envisager une alternative où des procédés plus flexibles pourraient s'adapter aux matières premières plus variables. Ce changement de paradigme exige une véritable innovation afin de permettre d'exploiter l'hétérogénéité naturelle des matières premières, tout en valorisant leurs co- produits pour qu'ils ne soient plus des déchets. Ce changement est d'autant plus important qu'il est cross- sectoriel : aliments, cosmétiques, compléments alimentaires, matériaux, etc. Le projet RESILIENT a pour objectif d'évaluer la stabilisation de systèmes dispersés de type mousses, émulsions et émulsions foisonnées par des ingrédients végétaux non fractionnés, c'est-à-dire renfermant de nombreux composés (protéines, polymères, tensioactifs naturels...). La compréhension des systèmes générés et des mécanismes en jeu sera appréhendée par une approche multi-échelle quantitative, avec une attention particulière portée à la caractérisation de l'hétérogénéité interfaciale (Huile/Eau, Air/Eau, Air/Huile/Eau) générées par les nombreux composés surface-actifs en présence. Ce projet vise la valorisation la plus complète possible de biomasses végétales, proposant ainsi une alternative plausible au paradigme dominant le secteur des ingrédients végétaux, i.e. le cracking. Avec le projet RESILIENT, nous mettrons en œuvre une étude visant à pondérer les facteurs décrivant classiquement les systèmes dispersés (fraction volumique et distribution de la taille des éléments dispersés) avec des caractérisations à l'échelle interfaciale. Un défi méthodologique devra être relevé avec la création d'une méthode d'analyse du niveau d'hybridation des interfaces (c'est-à-dire la composition et l'organisation des espèces à l'interface). Un indicateur commun décrivant tout système dispersé de façon générique pourra ainsi être généré. Il devra être relié aux mécanismes de stabilisation physique sous-jacents pour permettre une avancée significative dans l'utilisation d'ingrédients peu/pas purifiés.

The challenges related to climate change require the implementation of more sustainable materials. This essential transition is driven both by regulation and by consumers, who are increasingly expressing the desire to better understand the composition of everyday products such as food and cosmetics. Their ingredients range from raw to more processed materials, and 'Clean-label', 'Natural' and 'Biosourced' are all trends that must go hand in hand with a comprehensive approach to these ingredients. Instead of always standardizing raw materials (extraction, fractionation, purification) to adapt them to existing processes, it is crucial to consider an alternative where more flexible processes could adapt to more variable raw materials. This paradigm shift demands real innovation to exploit the natural heterogeneity of raw materials while valorizing their by-products so that they no longer become waste. This change is even more important as it is cross-sectoral: food, cosmetics, dietary supplements, materials, etc. RESILIENT project aims to assess the stabilization of dispersed systems such as foams, emulsions, and whipped emulsions by non-fractionated plant ingredients, i.e., containing numerous compounds (proteins, polymers, natural surfactants...). Understanding the generated systems and the mechanisms involved will be approached through a quantitative multi-scale approach. A specific attention will be paid to characterizing the interfacial heterogeneity (Oil/Water, Air/Water, Air/Oil/Water) generated by the many surface-active compounds present. This project aims for the most complete possible valorization of plant biomass, thus proposing a plausible alternative to the paradigm dominating the vegetable ingredients sector, i.e., cracking.With this PhD project, we will implement a study aiming to balance the factors that typically describe dispersed systems (volume fraction and size distribution of dispersed elements) with characterizations at the interfacial scale. A methodological challenge will be met with the creation of a method for analyzing the level of hybridization of interfaces (i.e., the composition and organization of species at the interface). A common indicator describing any dispersed system in a generic way can thus be generated. It will need to be linked to the underlying physical stabilization mechanisms to allow a significant advancement in the use of minimally/purified ingredients.