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Équipe PSF

Équipe Procédé, Structure, Fonctionnalité

Nous adoptons une approche interdisciplinaire pour observer et comprendre les liens entre les échelles de comportement, depuis les propriétés moléculaires des constituants jusqu’aux fonctionnalités macroscopiques des matrices alimentaires en tenant compte de la performance globale des procédés de transformation.

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Cécile LE FLOCH-FOUERE
cecile.lefloch-fouere@agrocampus-ouest.fr

 

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Stéphane PEZENNEC
stephane.pezennec@inrae.fr

 

Nos objectifs

Nos molécules de prédilection sont les protéines, et nous nous intéressons aussi à leur interaction avec d'autres familles de molécules.

Nos recherches portent sur :

  • les déterminants moléculaires et les mécanismes d'assemblage supramoléculaire et de séparation de phases ;
  • les propriétés (interactions, pression osmotique, réversibilité, stabilité, transition sol-gel …) des systèmes colloïdaux concentrés mis en jeu dans diverses opérations unitaires (filtration, concentration par évaporation, séchage) ;
  • les liens entre les variables opératoires (procédé – produit) et les performances des procédés alimentaires ;
  • l'optimisation de la conception, de la conduite et de l’enchaînement des opérations unitaires de transformation, et l’évaluation des impacts environnementaux correspondants.
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Notre stratégie

Nos questions de recherche génériques et mécanistiques s’enrichissent et se nourrissent des problématiques technologiques et sont abordées en développant nos travaux à différentes échelles, du moléculaire au macroscopique, et en alternant systèmes modèles et réels, de façon à :

  • explorer les principaux mécanismes moléculaires et supramoléculaires (interactions, assemblages, séparation de phases) à l’origine du comportement macroscopique des protéines alimentaires ;
  • identifier, quantifier et modéliser les mécanismes physico-chimiques impliqués dans les transitions d’état subies par les matrices laitières au cours des opérations de concentration et « déconcentration » ;
  • découpler les opérations unitaires d’un itinéraire technologique laitier et fromager afin de contrôler et d’optimiser les propriétés de ces matrices ;
  • développer des approches d’aide à la conception et à la conduite des procédés mettant en œuvre des approches multicritères ;
  • capitaliser ces connaissances, dans une approche prédictive, pour des procédés conciliant performances, impacts environnementaux et qualités des produits.

Nos expertises

Les compétences disciplinaires que l'équipe mobilise relèvent :

  • du génie des procédés,
  • de la biochimie et de la physicochimie,
  • de la rhéologie,
  • de la physique de la matière molle appliquée aux matrices alimentaires,
  • de la science et technologie laitière.

Équipe

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Technicien.ne.s/Assistant.e.s ingénieur.e.s : Françoise BOISSEL, Valérie BRIARD-BION, Jean-Jacques DUBOIS, Anne DOLIVET, Pascaline HAMON, Fabienne LAMBROUIN, Nadine LECONTE, Pascal LECOUILLARD, Arlette LEDUC

Ingénieur.e.s : Gilles GARRIC, Emeline GOUSSÉ, Fanny GUYOMARC’H, Mélanie MUNCH, Florence ROUSSEAU, Gaëlle TANGUY, Anny VIVAS-ABRIL

Scientifiques : Ghazi BEN MESSAOUD, Saïd BOUHALLAB, Thomas CROGUENNEC, Marie-Hélène FAMELART, Juliane FLOURY, Geneviève GÉSAN-GUIZIOU, Romain JEANTET, Luca LANOTTE, Valérie LECHEVALIER, Jeehyun LEE, Cécile LE FLOCH-FOUÉRÉ, Maksym LOGINOV, Stéphane PEZENNEC

CDD/Doctorant.e.s/Post-doctorant.e.s : Hossein GHOLAMIAN, Margot GROSTETE, Erik JUSTE, Ali KERJOUH, Manon PERRIGNON

Projets

EU-FAIRCHAIN (2020-24) : Vers une répartition équilibrée de la valeur, dans les secteurs des fruits, des légumes et des produits laitiers. Le projet développe et implante des innovations technologiques, organisationnelles et sociales afin d’accroître la compétitivité des petits et moyens acteurs des chaines de valeur alimentaires. L’équipe PSF coordonne ce projet et travaille sur le développement d'une boisson fermentée à base de lactosérum de fromagerie. Pour en savoir plus, le site internet du projet FAIRCHAIN.

DIMEMPRO (2022-2025) : Stratégie de dimensionnement pour une conception optimisée des procédés à membranes. DIMEMPRO est un projet financé par le CARNOT QUALIMENT. Il vise à développer une méthodologie raisonnée de dimensionnement des opérations à membranes en vue d’optimiser la conception multi-critères de procédés du secteur laitier.

FLait : Modélisation de la transmission des protéines sériques pendant la microfiltration de lait écrémé – Thèse cofinancée par le département INRAE-TRANSFORM et la Région Bretagne.

STATPERF : Approche statistique pour l'optimisation de la performance des entreprises. Ce projet étudie les potentialités des outils d'intelligence artificielle pour optimiser la performance globale (qualité des produits, rendements de fabrication, impacts environnementaux, etc) du processus de fabrication du fromage. Thèse de Manon Perrignon. Financement : L'Institut Agro Fondation.

TEX'AS : Par quels mécanismes les agrégats de protéines de lactosérum affectent les propriétés de coagulation du lait. Ce projet étudie le rôle d'agrégats protéiques sur les caractéristiques des gels de lait et sur les mécanismes de gélification. Thèse d'Erik Juste. Financement : CIFRE.

ENTEVAP : Compréhension des mécanismes d'ENcrassement Thermique des EVAPorateurs à flot tombant par une approche microfluidique et microscopique. L’objectif du projet est de mettre en place une stratégie de miniaturisation pour caractériser les constituants préférentiellement impliqués dans le développement de l’encrassement, identifier les paramètres de procédé ayant l’influence la plus marquée sur les étapes de formation des dépôts et, éventuellement, proposer des modes de pilotage limitant ce phénomène aux conséquences très coûteuses pour différents secteurs de la production alimentaire. Dans ce cadre, la thèse de Margot Grostete, financée par ARED/TRANSFORM, se focalise principalement sur l’évaluation du rôle du cisaillement sur l’initiation et la propagation du phénomène de dépôt des protéines laitières sur des surfaces aux propriétés différentes (verre, acier) par des tests de rhéométrie et microfluidique couplés à l’observation par microscopie.

ACCP3 : Comprendre la compétition entre les phénomènes d’agrégation et de coacervation complexe dans des systèmes binaires protéines/polysaccharide/poly électrolytes. Dans ce projet, nous mettons en œuvre une diversité de (bio)macromolécules (colloïdes/polymères) de charges opposées en mélanges binaires pour mieux comprendre les mécanismes cinétiques et thermodynamiques qui orientent soit vers une séparation de phase liquide-liquide (coacervation complexe) soit vers une séparation de phase liquide-solide (agrégation). Thèse dirigée par D. Renard (INRAE BIA, Nantes) et co-financée par le département INRAE-TRANSFORM et la Région Pays de Loire

 

 

 

Dans ce dossier

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Comment répartir les impacts environnementaux entre les coproduits dérivés du lait ?

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L'alimentation contribue de manière significative à l'impact de l'Humain sur l'environnement. Il est essentiel de disposer de méthodes appropriées pour quantifier cet impact afin de mettre en place des actions correctives et d'en assurer le suivi. La transformation représente moins de 5 % de l'impact global des systèmes alimentaires, mais elle est essentielle à la durabilité. Alors que la production agricole de denrées telles que le lait génère plus de 75 % des impacts environnementaux dus à l'alimentation, la transformation permet d'éviter le gaspillage et la détérioration des aliments, au détriment des ressources en énergie et en eau. Les processus industriels impliquent souvent le fractionnement de la denrée en coproduits, entre lesquels ces impacts environnementaux doivent être partagés.

Surficial whey protein deposits under shear

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The effect of shear stress on the accumulation of whey protein deposits at a liquid/solid interface is linked to their unfolding and aggregation. Understanding these phenomena is essential to deal with critical and costly industrial issues occurring at the bulk solution/surface interface, such as the formation of a fouling layer during heat treatment and or concentration by evaporation.

The casein micelle

How does cheese manufacture begin?

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Cheese manufacture begins with a specific hydrolysis of one protein of milk, a casein, that is located at the surface of a macrostructure called the casein micelle. After the hydrolysis, the casein micelles aggregate and form a gel that is cut in pieces to induce whey release. The concentrated gel pieces are then put together to form a curd. As casein gel properties such as its firmness and its ability to drain are extensively dependent on the mineral composition of casein micelles, we have changed this composition and observed the effect on gel properties

bannière PSF-R28

Mixed dairy-plant products: “I find this is a good idea but… I cannot say why…” – Putting words on a new type of food

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Reducing consumption of animal-based protein in favor of plant-based protein in Western diets is a way to mitigate the pressure of our diet on the environment. However, consumers may find it challenging to re-balance their diet. In particular, milk substitution is difficult to some consumers, for nutritional and sensory reasons. New products that mix dairy- and plant-based components could be an opportunity to familiarize consumers with plant-based products characteristics without requiring nutritional expertise

Infant formula

Protein structure, a lever for infant formula optimisation

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Infant formula is the most adequate substitute to human milk; however, due to the heat treatments applied during their manufacture for sanitary reasons, protein structures could be modified, with dramatic consequences on their digestion. In this study, we study the protein structures in 2 model infant formulaes.

Expert knowledge

Integration of expert knowledge in milk microfiltration optimization

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Optimizing a food process, such as microfiltration of skim milk is complex due to the large number and heterogeneity of requested variables as well as the lack of knowledge about the physical laws involved. Our objective was to integrate expert knowledge in the description of the influence relations between the variables and optimisation objectives of microfiltration, when scientifically established relations do not exist.

Beamline setup

How deposits of casein micelles form and redisperse

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During the skim milk filtration, casein micelles accumulate at the membrane surface and form a cohesive and compressible gel, which reduces the filtration performance. Studying the properties of casein micelle deposit, i.e. its structure and reversibility, is thus of crucial significance. This was the aim of Floriane Doudiès’ PhD.

Multiobjective approach

STLO developps a New Methodological Framework for the ecodesign of Food Processes

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The food industry urgently needs to design sustainability into its processes. We have developped, in collaboration with the ‘Laboratoire de Génie Chimique, LGC’ from Toulouse, a methodological framework for the ecodesign of food processes.

a drop of coacervates

Protein coacervates with extremely high viscosity!

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Two or more proteins with opposite electric charges can co-assemble and form a separate dense phase called coacervates. Knowing the fundamental properties of this phase can help understanding the internal structure of coacervates and coacervation mechanisms and could also generate innovative applications

Foam structure

Protein adsorption at the air–water: when the charge sign matters

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When proteins adsorb to the air–water interface, the magnitude of their charge affects the formation and properties of the adsorption layer. What about the sign of the charge ?

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Date de modification : 07 décembre 2023 | Date de création : 25 octobre 2022 | Rédaction : stlo