• Langue : Français
• Discipline : Ingénierie des fonctions biologiques
• Identifiant : 2020LILUR023
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 29/10/2020

Résumé en langue originale

Pour répondre à l’enjeu actuel majeur d’amélioration de la performance environnementale des procédés, une méthodologie pour l’optimisation multicritère d’éco-procédés incluant les aspects de productivité, énergétiques et environnementaux a été proposée. Dans cette étude, elle a été appliquée au cas de la récupération de polyphénols antioxydants à partir d’un coproduit agroalimentaire. L’optimisation prend en compte les rendements en polyphénols totaux et l’activité antioxydante des extraits obtenus à partir de graines de betterave déclassées ainsi que la consommation d’énergie des équipements impliqués et les impacts environnementaux générés pendant le cycle de vie du procédé. Les procédés d’extraction assistée : par ultrasons (US), par micro-ondes (MO) et par l’association de ces deux technologies ont été étudiés. Pour chaque procédé un modèle global a été développé comme outil pour l’optimisation multicritère intégrant selon l’étude des paramètres opératoires parmi le temps, la composition du solvant, le ratio solvant/coproduit, la puissance des US, la puissance des MO et le volume du solvant. Le modèle a été obtenu en combinant des équations cinétiques avec les méthodes de plan d’expérience et d’analyse de cycle de vie. Cet outil permet de prédire les conditions optimales de fonctionnement de chaque procédé en respectant diverses contraintes spécifiques telles que la maximisation du rendement d’extraction et/ou la minimisation du temps d’extraction, de la consommation d’énergie et/ou des impacts environnementaux. Cette méthodologie pourrait facilement être adaptée pour l’optimisation multicritère d’autres procédés.

Résumé traduit

To meet the current major challenge of improving the environmental performance of processes, a methodology for the multi-criteria optimisation of green processes including productivity, energy and environmental aspects has been proposed. In this study, it was applied to the case of antioxidant polyphenols recovery from an agri-food by-product. The optimisation takes into account the total polyphenol yield and the antioxidant activity of extracts obtained from declassified beet seeds, as well as the energy consumption of the equipment involved and the environmental impacts generated during the process life cycle. Extraction processes assisted by ultrasound (US), microwave (MO) and a combination of these two technologies were studied. For each process, a global model was developed as a tool for multi-criteria optimisation, integrating parameters such as time, solvent composition, solvent/by-product ratio, US power, MO power and solvent volume, depending on the study. The model was obtained by combining kinetic equations to the methods of experimental design and life cycle assessment. This tool allows to predict the optimal operating conditions for each process while respecting specific constraints such as maximising extraction yield and/or minimising extraction time, energy consumption and/or environmental impacts. This methodology could easily be adapted for multicriteria optimisation of other processes.