• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Biotechnologies agroalimentaires, sciences de l'aliment, physiologie
• Identifiant : 2025ULILR073
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 04/11/2025

Résumé en langue originale

Cette thèse a cherché à mieux comprendre un procédé en plein essor mais encore mal maîtrisé, capable de produire substituts de viandes fibreux et riches en protéines végétales : l'extrusion humide. L'enjeu a été de développer des outils permettant de relier les structures fibreuses aux conditions opératoires afin d'avancer vers une modélisation prédictive du procédé. La structuration a été étudiée par des méthodes mécaniques et morphologiques, et les leviers permettant l'anisotropie ont été mis en évidence. Une nouvelle méthode de caractérisation rhéologie est décrite et détaille le comportement rhéologique des mélanges de protéines pour différentes conditions d'extrusion et formulation. À partir de ces bases, l'analyse dimensionnelle a permis de construire des relations reliant variables opératoires et dimensions de la filière aux grandeurs de sortie. L'utilisation d'une filière modulaire a servi à tester systématiquement l'effet de la hauteur, de la largeur et de la longueur. Des simulations CFD ont permis de calculer les champs de vitesse et de température dans différentes géométries, en intégrant la loi rhéologique déterminée, et d'explorer leur lien avec la structuration fibreuse et apporter un outil de prédiction de la structure anisotropique. Ce travail combine ainsi caractérisation expérimentale, modélisation rhéologique, relations issues de l'analyse dimensionnelle et simulation numérique. Il fournit un cadre pour mieux comprendre la formation des structures anisotropes et accompagner le passage à l'échelle industrielle de l'extrusion humide.

Résumé traduit

This thesis aimed to improve the understanding of a rapidly expanding yet still poorly mastered process, capable of producing fibrous, plant-protein-rich meat substitutes: high-moisture extrusion. The objective was to develop tools to link fibrous structures to operating conditions in order to move toward predictive modeling of the process. Structuring was investigated through mechanical and morphological methods, and the key factors enabling anisotropy were identified. A new rheological characterization method is described, detailing the flow behavior of protein blends under different extrusion conditions and formulations. Based on these foundations, dimensional analysis was used to establish relationships linking operating variables and die dimensions to process outputs. The use of a modular die made it possible to systematically test the effects of height, width, and length. CFD simulations were then employed to compute velocity and temperature fields in different geometries, integrating the determined rheological law, and to explore their link with fibrous structuring, providing a predictive tool for anisotropic structure formation. This work thus combines experimental characterization, rheological modeling, dimensional analysis, and numerical simulation. It provides a framework to better understand the formation of anisotropic structures and to support industrial scale-up of high-moisture extrusion.