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Elaboration et comportement mécanique de composites amylo-protéiques

Résumé : 

La texture des aliments amylacés extrudés est définie par la structure et les propriétés mécaniques du matériau constitutif, envisagé comme un composite amylo-protéique dense. Outre sa composition, ses propriétés mécaniques dépendent de la morphologie créée lors de l'extrusion. Dans ce contexte, le but de notre étude est de déterminer la relation entre les caractéristiques morphologiques et les propriétés mécaniques des composites amylo-protéiques en utilisant une approche expérimentale et de modélisation. Dans ce but, des composites denses de différentes formulations à base de pois, ont été obtenus par extrusion bi-vis. Leur morphologie, révélée par microscopie, présente des agrégats protéiques dispersés dans une matrice d'amidon amorphe. Cette morphologie peut être décrite par des caractéristiques, telles que l’indice d'interface (Ii) amidon/protéines, qui varient avec le niveau de déstructuration de l'amidon et l'agrégation de protéines, modulées par la formulation et les conditions d’extrusion. Les composites présentent un comportement fragile avec rupture dans le domaine élastique ou plastique selon la formulation. L'impact de Ii, sur le comportement mécanique s'explique en partie par la faible adhésion interfaciale entre les phases d'amidon et de protéines. Une étude par nanoindentation permet de déterminer les modules locaux des phases et l'interphase, et de montrer que leurs valeurs varient avec la composition et la transformation des composites. Ces résultats alimentent un modèle mécanique, qui indique que la loi constitutive élasto-plastique suivant le modèle de Voce représente bien le comportement mécanique des composites. L'implémentation de ces lois sur la microstructure maillée des composites a permis de prédire leur comportement mécanique à l'échelle macroscopique. Ce travail fournit une base solide pour le développement de modèles prédictifs de la texture des aliments extrudés.

Composition du jury

Rapporteurs avant soutenance :

• Françoise Berzin, Professeur, Université de Reims Champagne Ardenne, France
• Jean-Yves Delenne, Directeur de recherche, INRAE Montpellier, France

Président du jury :

• Remi Deterre,  Professeur, Université de Nantes, France

Examinateurs :

• Veronique Sante-Lhoutellier, Directrice de recherche, INRAE Clermont-Ferrand
• Emmanuelle Abisset-Chavanne, Professeur, ENSAM, France

Dir. de thèse :   Guy Della Valle, Ingénieur de recherche, INRAE Nantes, France 

Co-dir. de thèse : Sofiane Guessasma, Chargé de Recherche, INRAE Nantes, France

Co-encadrant de thèse : Magdalena Kristiawan, Chargée de Recherche, INRAE Nantes, France

Invité : Antoine Germain, Ingénieur de recherche, Valorex, France