Thèse OT-11579

Doctorant-e en Génie des Procédés

35000 RENNES

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 268 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Description de l’unité et de l’équipe d’accueil : la thèse sera réalisée au sein de l’équipe Procédés de Séparation par Membrane (PSM), qui appartient à l’unité mixte de recherche Science et Technologie du Lait et de l’Œuf (UMR STLO) de l'Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE) et l'Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro).

Site Web de l’unité : https://www6.rennes.inrae.fr/stlo
Site Web de l’équipe : https://www6.rennes.inrae.fr/stlo/RECHERCHE/Equipes-de-recherche/Procedes-de-Separation-par-Membrane

Description de sujet de thèse : « Modélisation de la transmission des protéines sériques pendant la microfiltration et la diafiltration de lait écrémé »

Contexte socio-économique et scientifique. La microfiltration tangentielle de lait écrémé est une opération qui permet la séparation des deux types de protéines du lait (protéines sériques et micelles de caséines). Elle est au cœur de la production de nombreux nouveaux produits fonctionnels mais n’est pas aujourd’hui optimisée. Des approches de modélisation, permettant l’écoconception des procédés se développent. Ces modélisations se basent sur des approches d’intégration de connaissances et des modélisations des mécanismes mis en jeu. Si des travaux ont été réalisés ces dernières années pour modéliser et prédire le flux de perméation, peu de connaissance existe pour comprendre et prédire le transfert de protéines sériques au travers d’un dépôt/gel de micelles de caséine. L’objectif de ce projet est de développer un modèle permettant de prédire la transmission des protéines sériques lors de la filtration tangentielle de micelles de caséines, colloïdes déformables et poreux.

Hypothèses et questions scientifiques. Les questions posées sont:

(1) comment décrire le transport des protéines sériques à travers le gel ?

(2) comment le transport des protéines sériques est affecté par les propriétés du gel de micelles, la concentration en protéines et les conditions opératoires de la filtration ?

(3) comment la présence de protéines sériques dans le gel change les propriétés du gel ?

(4) comment les propriétés du gel et la transmission des protéines dépendent de la composition ionique du milieu et de la température ?

Les hypothèses majeures sont : (1) les propriétés du gel peuvent être obtenues à l’aide des méthodes ‘hors procédé’ (compression osmotique) et in-situ (filtration couplée ou non avec de la diffusion de rayons X, SAXS) ; (2) le lien entre les propriétés du gel de micelles et la transmission des protéines sériques peut être établi à l’aide de filtration frontale ou tangentielle de mélanges micelles de caséine / protéines sériques.

Les principales étapes de la thèse et démarche sont

(1) l’étude et la modélisation de la transmission des protéines sériques à travers un dépôt de micelles de caséine dans des conditions contrôlées, avec en parallèle, l’étude de l’influence des protéines sériques sur les propriétés des dispersions mixtes (micelle de caséine + protéines sériques) ; Approches : essais de diffusion de rayons X, SAXS: les suspensions seront préparées avec l’ultrafiltrat du lait écrémé (phase aqueuse native du lait) comme milieu de dispersion ;

(2) la modélisation de la filtration tangentielle du lait : influence de la rétention et accumulation des protéines sériques dans la couchée polarisée ; Approche : essais SAXS : les suspensions seront préparées avec l’ultrafiltrat du lait comme milieu de dispersion ;

(3) l’étude du rôle de la composition ionique du milieu sur la transmission des protéines sériques pendant la filtration ; Approche : les suspensions seront préparées sur la base de mélanges d’ultrafiltrat du lait écrémé et d’eau osmosée comme milieu de dispersion.

Les approches méthodologiques et techniques envisagées sont

(1) filtrations frontale et tangentielle à l’échelle laboratoire : analyse de la résistance hydraulique et transmission des protéines sériques moyennes ;

(2) caractérisation du gel de micelles à l’aide de la diffusion de rayons X, SAXS (couplage filtration – SAXS à petite échelle), rhéométrie (caractérisation des suspensions mélangées) et compression osmotique ;

(3) modélisation.

Exemple d’un de nos travaux récents sur le sujet :

M. Loginov, F. Doudiès, N. Hengl, M. Karrouch, N. Leconte, F. Garnier-Lambrouin, J. Perez, F. Pignon, G. Gésan-Guiziou (2021). On the reversibility of membrane fouling by deposit obtained during cross-flow ultrafiltration of casein micelle suspension. J. Membrane Sci. 630 (2021) 119289

Formations et compétences recherchées

Master/Ingénieur (Bac+5)

Formation recommandée : Ingénieur, Master en Génie des procédés (ou équivalent)
- Connaissances souhaitées : Génie des procédés, physico-chimie, physique ou autre (qui permettent de travailler sur la problématique de la filtration du lait)
- Expérience appréciée : première expérience en modélisation appréciée
- Aptitudes recherchées : autonomie, travail en équipe, maîtrise de l’anglais et goût pour la communication.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation

Référence de l'offre

  • Contrat : Thèse
  • Durée : 3 ans
  • Début du contrat : 01/11/2021
  • Rémunération : 1875€ euros brut/mensuel
  • N° de l'offre : OT-11579
  • Date limite : 30/06/2021
Le centre Bretagne-Normandie

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