• Langue : Anglais
• Discipline : Physique et sciences des matériaux
• Identifiant : 2018LILUR080
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 19/10/2018

Résumé en langue originale

Les traitements thermiques des produits laitiers induisent des phénomènes d’encrassement des échangeurs thermiques, et donc des nettoyages réguliers, qui alourdissent les coûts de production ainsi que l’impact environnemental des procédés. Il est donc important de comprendre ces phénomènes d’encrassement et de développer des stratégies pour les limiter. Cette thèse vise à étudier l’impact des variations des propriétés de surface sur l’encrassement laitier, mettre au point des surfaces anti-encrassantes bioinspirées innovantes et comprendre le mode d’action de ces surfaces. . Il a été démontré que les propriétés de surface d’un substrat sont cruciales pour contrôler l’encrassement : la diminution conjointe de la rugosité et de l’énergie de surface sont favorables à la réduction de l’encrassement. Suivant ce constat, d’excellentes propriétés encrassantes ont été obtenues suite à la mise au point de trois surfaces bioinspirées (surfaces lubrifiées « SLIPS », revêtements par plasma atmosphérique et revêtements amphiphiles). Les revêtements amphiphiles ont obtenu sans conteste les meilleurs résultats. Ils préviennent non seulement totalement l’encrassement mais également l’adhésion de bactéries pathogènes. Ce type de revêtement pourrait donc permettre de réaliser des économies non négligeables, non seulement en termes de coût de nettoyage des installations industrielles, mais également en termes d’impact environnemental des procédés. Afin de quantifier l’impact de la modification de surface sur l’empreinte environnementale de la pasteurisation, une étude d’Analyse du Cycle de Vie a été menée et a permis d’établir que l’utilisation d’un revêtement anti-encrassant permettrait de réduire l’impact environnemental d’un procédé de pasteurisation de plus de 70%.

Résumé traduit

Fouling is an ongoing issue which burdens the cost of dairy thermal processes as well as their environmental impact. Understanding the fouling phenomena and finding mitigation solutions is therefore of high interest. Consequently, this works aims at: (i) studying the impact of surface properties variation on dairy fouling and (ii) designing and characterizing the mechanisms of action of novel biomimetic antifouling surfaces. It was demonstrated that surface properties were crucial for fouling mitigation, low roughness and low surface energy being the most favorable conditions for fouling reduction. In a second time, three types of biomimetic surfaces, namely slippery liquid infused surfaces (SLIPS), nano-rough atmospheric plasma coatings and amphiphilic environment-responsive coatings were proven efficient against isothermal dairy fouling. The amphiphilic coatings unquestionably presented the best antifouling performances as they totally prevented fouling development as well as pathogenic bacteria adhesion. Such surfaces should allow for significant savings in cleaning costs and environmental impact through the adaptation of the cleaning procedures. In order to assess the real effect of the antifouling coatings on the footprint of the pasteurization process, a Life Cycle Assessment study was carried out. It was demonstrated that the use of such an antifouling coating could lead to the reduction of the environmental impact of a pasteurization process by more than 70%.