Thèse co-dirigée par Romain Jeantet et Luca Lanotte, UMR Science et Technologie du Lait et de l'Œuf, ainsi que par Maude Jimenez, Université de Lille
Spécialité : Génie des procédés agroalimentaires

Résumé

L’encrassement est un enjeu majeur pour l’industrie laitière : il entraîne des pertes énergétiques, des chutes de pression, des nettoyages fréquents et un risque de formation de biofilms. Bien que ses effets soient connus, notamment ceux de la température, les mécanismes d’initiation du dépôt restent encore peu explorés. Les études industrielles se basent sur des bilans matière et énergie, sans observation directe, tandis que la recherche utilise des analyses hors ligne, à des températures élevées, masquant l’influence d’autres paramètres.
Notre objectif est de mieux comprendre l’encrassement à des températures limitantes, proches ou inférieures à la dénaturation des protéines de lactosérum, comme dans le cas des évaporateurs à flots tombant utilisés dans l’opération de concentration en industrie laitière. Notamment, nous envisageons identifier le rôle du cisaillement. Pour cela, deux approches innovantes ont été mises en place. La première, rhéométrique, montre que le cisaillement favorise la formation de dépôts complexes en surface, bien qu’il n’ait pas d’effet sur l’agrégation en solution. La seconde, microfluidique, permet une observation directe en continu, mimant les conditions environnementales industrielles. Elle révèle trois étapes : (1) adsorption initiale d’une couche protéique active, (2) capture d’agrégats, puis (3) formation d’une couche de gel épais modifiant l’écoulement. Le cisaillement augmente la quantité d’agrégats capturés à la surface et la couche gel. Nos résultats mettent en lumière le rôle clé du cisaillement à température modérée et l’observation du mécanisme d’encrassement, qui était encore mal compris. Ces méthodologies ouvrent la voie à des systèmes plus complexes et plus représentatifs des conditions industrielles, notamment en lien avec les évaporateurs et les matrices laitières complètes.

Mots clés : Protéines, cisaillement, écoulement, interface