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The impact of cooking, drying and grinding on essential oil content, curcuminoid contents and their bioaccessibility and sensorial quality of Curcuma longa L. was assessed. Sliced fresh turmeric rhizomes (5 mm thick) were air-dried at 60 °C, 40% RH directly or pre-cooked (95 °C/3 min) before drying at different conditions (50, 60 or 80 °C; 40% RH). Dried slices, at 0.11 kg kg−1 db water content, were ground to obtain two powders of different particle sizes (i.e. fine

The main objective of this paper is to develop a novel two-stage-type electrostatic precipitator to collect finely ground lignocellulosic particles. To prevent the danger of explosion of such a powdery material, ion generation and particle charging processes are separated. Main results show that the particles can be highly charged in a two-coaxial-cylinders triode-type device, which also facilitates their collection. For instance, the collection efficiency reaches 92 % for particle size of about 0.3 μm, and exceeds 99% for particle size greater than 2 μm.

When two materials are rubbed against each other, or simply brought into contact, they acquire electric charges of opposite signs. This charge acquisition mechanism, called triboelectricity, is the basis of the working principle of the electrostatic separators for granular mixtures of insulating materials. This thesis is aimed at evaluating the effects of geometric factors (size of the granules), surface condition (roughness and wettability) and chemical composition (presence of brominated flame retardants) on the triboelectric charging of plastic particles originated from waste electrical and electronic equipment.The parametric study of these factors was then used as a basis for optimizing the triboelectric charging conditions and improving the efficiency of the electrostatic separation. Particle size reduction, as well as the use of shredding as a simultaneous operation of grinding and triboelectric charging, enhanced the feasibility of the electrostatic separation of granular polymers.A surface pretreatment by dielectric barrier discharge (DBD) proved to be effective on triboelectric charging and electrostatic separation of such materials. An experimental bench for the surface treatment of granular materials by dynamic DBD was designed and built, in order to integrate this technology into an industrial process. The work carried out in this thesis has also confirmed the feasibility of triboelectric charging and electrostatic separation of granular mixtures of brominated and non-brominated polymers.; Lorsque deux matériaux sont frottés l’un contre l’autre, ou simplement mis en contact, ils acquièrent chacun une charge électrique de signes opposés. Ce mécanisme d’acquisition de charge, portant le nom de triboélectricité, est à la base du principe de fonctionnement des séparateurs électrostatiques des mélanges granulaires de matériaux isolants. L’objectif de cette thèse de doctorat a été d’évaluer les effets des facteurs géométriques (taille des granules), de l’état de surface (rugosité et mouillabilité) et de la composition chimique (présence des retardateurs de flamme bromés), sur le chargement triboélectrique des particules de plastique issus des déchets des équipements électriques et électroniques.L’étude paramétrique de ces facteurs a servi ensuite de base pour optimiser les conditions de charge triboélectrique et améliorer le rendement de la séparation électrostatique. La réduction de la taille des granules, ainsi que l’utilisation du broyage en tant qu'opération simultanée de granulation et de chargement triboélectrique a permis l’amélioration de la séparation électrostatique des polymères.Un prétraitement de surface par la décharge à barrière diélectrique (DBD) s’est montré efficace sur le chargement triboélectrique et la séparabilité électrostatique de tels matériaux. Un banc expérimental de traitement de surface des matériaux granulaires par DBD dynamique a été conçu et réalisé afin de pouvoir intégrer ce procédé dans un processus industriel. Les travaux réalisés dans cette thèse ont aussi confirmé la faisabilité de la charge triboélectrique et de la séparation électrostatique des mélanges granulaires des polymères bromés et non-bromés.

International audience; This study identifies 51 finger-shaped stone pestles preserved in both archaeological deposits and museums within a geographical area that includes the ancient province of Gallia Narbonensis as well as the region of Nice to the east and Lyon to the north. It provides an opportunity to take stock of the origin of these grinding utensils, their distribution in the Greco-Roman world and the nature of their possible uses over an extended period, from the 5th c. BC to the 3rd c. AD. The catalogue is supplemented by 28 examples from Pompeii (Italy), which serve as a point of reference for typological comparison and enrich our understanding of the repertoire of existing forms.; Cette étude recense 51 broyeurs en pierre en forme de doigt conservés dans les dépôts archéologiques et les musées d’une aire géographique qui comprend l’ancienne province de Narbonnaise ainsi que la région de Nice à l’est et celle de Lyon au nord. Elle donne l’occasion de faire le point sur l’origine de ces ustensiles de broyage, sur leur diffusion dans le monde gréco-romain et leurs utilisations possibles pendant une longue période qui va du Ve s. av. J.-C. au IIIe s. apr. J.-C. En complément du catalogue sont présentés 28 exemplaires provenant de Pompéi (Italie), qui servent de référentiel typologique et permettent d’enrichir le répertoire des formes.

Calcium phosphates ceramics (stoichiometric hydroxyapatite (HA), β-TCP, substituted calcium phosphates, and biphasic compounds) are privileged biomaterials as orthopaedic implants or dental restorations in medical or aesthetics applications. In combination with additive manufacturing technologies, bioceramic parts can be designed with complex shapes with better biocompatibility and bioactivity than metals improving the osseointegration/osseoincorporation of the implant. Powder bed fusion (PBF) and VAT photopolymerization are promising additive manufacturing (AM) groups of techniques allowing the production of functional complex net-shaped or fully dense parts. However, specific tailored ceramic powders for these 3D printing techniques need to be produced. In this context, the challenge here is the evaluation of the characteristics of a suitable feedstock depending of the additive manufacturing technique. HA was chosen as starting material for the production of scaffolds for bone tissue regeneration. In the course of tailoring the AM feedstock properties, depending on the additive manufacturing technique different processes can be necessary. In the case of the PBF techniques, the processability of the powder feedstock is better achieved when using laser-reactive and flowable dry microspheres. In this regard, this thesis deals with the tailoring of the HA particles morphology through a combination of processes such as, synthesis, wet milling, spray drying, and mixing of the powder with absorption additives. For a second AM group of technologies, like VAT photopolymerization, different characteristics are required for the material feedstock. In this case, the production of slurries composed of stable and low viscosity HA powder-filled photosensitive resins was essential. Their preparation was achieved by a milling step of the powder and a proper homogenization of the different components (photoinitiator, monomers, and diluent). Thus, as part of this PhD work the understanding of the relationships between the powder properties and the processing parameters was of special importance. For this reason, a wide variety of powder and suspension characterization methods was employed to assess the effect of the formulation and the operating parameters on the final product properties. It included the analysis of the chemical composition and structure of the compounds, as well as the physical properties of the particles dispersed in a liquid or in a dry state (morphology, flowability, stability, and rheology of suspensions). Finally, the suitability of the feedstock produced was examined through direct testing on the AM technologies and the quality of the printed parts was evaluated in terms of relative density, porosity, and mechanical properties.

This work focuses on the mechanical behavior of austenitic stainless steels with a bimodal grain size distribution. A first part, self-sufficient, is dedicated to the improvement of the elaboration process and a second part, more consequent, proposed an in-depth numerical analysis of the deformation mechanisms governing the constitutive behaviour of these alloys. In this study, the samples are elaborated by powder metallurgy and SPS. One section describes the different strategies adopted to limit the oxidation of the material during elaboration. Among these ways of improvement, we can mention : the ball milling step, the choice of powders, the passivation and the glove box. The addition of an additional powder agglomeration step is also considered to improve the contrast of grain sizes between ultrafine grains and grains of conventional size. The addition of an agglomeration step is also considered to improve the grain size contrast between ultrafine grains and grains of conventional size. The numerical section aims at understanding the mechanisms by analysing the local behaviors, their intensity as well as their spatial distribution in a quantitative way. For this, the constitutive modelling of bimodal microstructures is based on a full field modelling and the use of a modified Méric-Cailletaud crystal plasticity model to take into account a grain size effect. Different microstructures have been studied to understand the influence of various microstructural parameters associated with bimodal microstructures. Subsequently, these microstructures were loaded in shear and in biaxial tension to describe the influence of the loading on the local behavior., Cette étude porte sur le comportement mécanique d’un acier austénitique inoxydable 316L à distribution bimodale de tailles de grains. Une première partie, autosuffisante, traite de l’amélioration du procédé d’élaboration et une seconde, plus conséquente, s’intéresse à la compréhension des mécanismes de déformation de ces alliages par une approche numérique. Pour cette étude, les échantillons d’analyse sont élaborés par métallurgie des poudres. Un chapitre est dédié à la description des différentes stratégies suivies pour limiter l’oxydation du matériau au cours de son élaboration. Parmi ces voies d’amélioration on peut citer : l’étape de broyage, le choix des poudres, la passivation et la boîte à gants. L’ajout d’une étape supplémentaire d’agglomération des poudres est également considéré pour améliorer le contraste de tailles de grains entre grains ultrafins et grains de tailles conventionnelles. La partie numérique porte sur la compréhension des mécanismes par l’analyse des comportements locaux, leur intensité comme leur répartition spatiale et ce de manière quantitative. Pour cela, la modélisation du comportement des microstructures bimodales repose sur une modélisation à champs complets et l’utilisation du modèle de plasticité cristalline de Méric-Cailletaud modifié pour prendre en compte un effet de taille de grains. Différentes microstructures ont été étudiées pour comprendre l’influence des divers paramètres microstructuraux associés aux microstructures bimodales. Par la suite, ces microstructures ont été sollicitées en cisaillement et en traction biaxiale pour décrire l’influence du chargement sur les comportements locaux.

Avant tout usage de la matière végétale, celle-ci est en règle générale broyée dans un objectif de densification, voir fractionnée pour obtenir des particules aux fonctions/propriétés ciblées. Le fractionnement de matières lignocellulosiques telles que les pailles de maïs, tiges de miscanthus, produit des particules de morphologie très poly disperse. La distribution des paramètres morphologiques est un critère important, soit pour la compréhension et le pilotage des procédés de fractionnement, soit pour l’utilisation de ces particules, par exemple dans la production de matériaux. Il est donc important d’avoir accès aux caractéristiques morphologiques des particules telles que leur taille et leur allongement. Nous nous sommes intéressés à deux systèmes de caractérisation utilisant des techniques d’acquisitions d’images optiques, mais dont la présentation de l’échantillon est différente : le système Qicpic (Sympatech) qui acquière avec une caméra rapide les images des particules qui sont dans un flux continu et le système MorphoG4 (Malvern) qui fait une acquisition d’image par transmission après dispersion sur une plaque en verre avec une faible pression. Pour les deux systèmes, l’analyse d’image se fait en système « boîte noire », mais nous avons ensuite accès à l’image de chaque particule identifiée et à des représentations de la dispersion des particules en fonction des diverses caractéristiques morphologiques. Notre démarche est de comparer les deux équipements à l’aide de deux poudres assez grossières (longueur des particules pouvant être supérieure au mm). Compte tenu de la taille et de la forme allongée de ces particules les techniques de granulométrie laser ne sont pas les mieux adaptées. Ces deux fractions contrastées sont issues du broyage de tiges de miscanthus via deux procédés de broyage différents et leur taille de particules est dans une gamme équivalente (200μm –800μm, obtenue par tamisage). Nous utilisons les équipements dans les conditions préconisées par les fournisseurs et avec un maximum d’étapes automatisées, qui seront idéalement utilisées pour la caractérisation des fractions futures. Les distributions volumique (ou en nombre) des paramètres morphologiques ont ainsi été comparée afin d’évaluer l’influence du mode de présentation sur les résultats obtenus.

A crucial step of nuclear fuel manufacture is the co-milling of uranium and plutonium oxides to obtain a targeted particle size and excellent mixing. However, the scale-up from the laboratory to plant production is still mainly empirical. The goal of this doctoral thesis is to model and characterize granular flows in rotating drums and to elucidate the mechanisms of particle grinding across scales. By means of particle dynamics simulations and a particle breaking model involving the tessellation of breakable particles into cells and a dynamic debonding criterion based on fracture mechanics, we investigate single-particle impacts, the properties of granular flows in the cascading regime in a rotating drum as a function of system parameters, the effect of the size and amount of grinding media on the grinding process, and the evolution of particle breakage in granular flows of breakable particles. Our simulations reveal several well-defined relationships between flow variables such as surface profile, flowing thickness, force fluctuations and wall slip, as well as with system parameters such as rotation speed, drum size and filling degree, and with particle fracture during flow. We identify two dimensionless parameters for the scale-up of flow characteristics and particle breakage in rotating drums.; Une étape cruciale de la fabrication des combustibles nucléaires est le co-broyage des oxydes d’uranium et de plutonium pour obtenir une taille ciblée et un mélange homogène de particules. Cependant, le changement de l’échelle du laboratoire à celle de la production reste essentiellement empirique. Le but de cette thèse de doctorat est de modéliser et caractériser les écoulements granulaires dans des tambours rotatifs et d’élucider les mécanismes de broyage de l’échelle des particules à celle du procédé. A l’aide de simulations granulaires, et d’un critère de décohésion dynamique basé sur la mécanique de la rupture, on étudie la fragmentation de particules sous impact. La dissociation de ces particules se fait au niveau d’une tessellation en cellules sous-jacentes fragmentables. Les analyses développées portent notamment sur : les propriétés d’écoulements granulaires dans le régime de cascade en fonction des paramètres du système; l’effet de la taille et du nombre de corps broyants sur le processus de broyage; l’évolution de la fragmentation dans les écoulements en tambour rotatif. Nos simulations révèlent plusieurs relations bien définies entre différentes variables caractérisant l’écoulement (profil de surface, épaisseur d’écoulement, fluctuations de force, glissement aux parois), l’évolution de la taille des particules et les paramètres du système (vitesse de rotation, taille du tambour, taux de remplissage). Ces travaux conduisent à la définition de deux paramètres sans dimension qui peut être utilisé pour la mise à l’échelle des écoulements et de la fragmentation des particules dans les tambours tournants et les broyeurs à boulets.

International audience; Rapeseed oil cake (ROC) is a biomass of particular interest for biorefinery and food activities, due to its high protein, lignin, polyphenol and fiber contents. An environmental separation process combining ultrafine milling and electrostatic separation was recently developed for proteo-lignocellulosic plant fractionation. Several of the parameters of the fractionation process (milling mode, electrode voltage, charge, particle size, etc.) can affect the efficiency of protein separation and extraction. We assessed the impact of three different mechanical modes of milling — ball milling, impact grinding and jet milling — on the electrostatic separation (ES) of lignin and protein from ROC biomass. The initial biomass and the ES fractions were characterized and correlations were identified between particle colors and sizes and their protein and fiber contents. Mechanical grinding had a significant impact on the surface properties of the particles, influencing their charge and the electrostatic separation of lignin and protein from biomass. The combination of impact grinding and electrostatic separation appear the most efficient and effective technologies for rapeseed oil cake protein concentrate

In this paper, the grinding of powder inside a ball mill is studied using the Bonded Cell Method (BCM) implemented in the framework of Contact Dynamics. In BCM the parent particles are divided into cells that are glued to one another until, under the action of external loading, both a cohesion threshold and a certain distance threshold are reached. Numerical simulations of a rotating hollow cylinder filled with a mixture of heavy balls and powder crushable particles were carried out. Systems with balls of different sizes and/or numbers are compared in terms of the evolution of the powder particle size and specific surface. We find that, in general, the milling process is increasingly faster as the ball size increases. But energy dissipation due to increased collisions between balls slows down the grinding process and makes it energetically less efficient. On the other hand, when the total volume of balls is kept constant, the ball size is not relevant for the evolution of particle breakage except in the limit cases of very small and very large ball sizes.

The use of lignocellulosic plant biomass as an alternative to fossil feedstocks for chemistry, energy and materials often involves an intense dry comminution step, for which the energy consumed can vary significantly according to the process parameters, the particle size targeted, and the properties of the biomass. Here we studied the fine milling of maritime pine bark in an impact-mill configuration and in an attrition-mill configuration. The properties of the resulting powders (particle size distribution, particle shape, specific surface area, agglomeration level) obtained in each configuration were compared in relation to process energy consumption. Results evidenced that the agglomeration phenomena drive milling efficiency and limit the possibilities for reaching ultrafine particles. Interestingly, impact loading proved more effective at breaking down coarse particles but tended to generate high agglomeration levels, whereas attrition milling led to less agglomeration and thus to finer particles.

International audience; In addition to traditional lithic and bone evidence such as carving waste, shaped tools, and faunal remains, Renne Cave has yielded unknapped stone tools that provide additional information about the activities carried out at the site. Generally limited in number in habitats compared to other types of lithic remains, this tooling can nevertheless provide an account of technical or domestic activities that, without it, would remain phantom activities.The Chatelperronian authors collected numerous pebbles in the riverbed below, as well as a few plates and slabs around the cave. None of these vestiges was the subject of a shaping. Only the presence of traces of use on their surface makes it possible to affirm that they were indeed used. There are 50 unknapped lithic tools.; Outre des témoins traditionnels lithiques et osseux tels que déchets de taille, outils façonnés et restes fauniques, la grotte du Renne a livré des outils en pierre non taillée qui apportent des informations complémentaires sur les activités exercées sur le site. Généralement en nombre restreint dans les habitats par rapport aux autres types de vestiges lithiques, cet outillage peut cependant rendre compte d’activités techniques ou domestiques qui, sans lui, resteraient des activités fantômes.Les auteurs du Châtelperronien ont ramassé de nombreux galets dans le lit de la rivière située en contrebas ainsi que quelques plaquettes et dallettes aux alentours de la grotte. Aucun de ces vestiges n’a fait l’objet d’un façonnage. Seule la présence de traces d’utilisation à leur surface permet d’affirmer qu’ils ont bien été utilisés. On compte 50 outils lithiques non taillés.

This experimental work aims at investigating the effects of milling, sieving, and electrostatic separation on the biochemical methane potential of two olive pomaces from traditional olive oil extraction (M) and from a three-phase system (T). Sieving proved to be efficient for increasing the soluble chemical oxygen demand in the smallest fractions of the sieve of both M (62%) and T (78%) samples. The positive fraction following electrostatic separation also enhanced chemical oxygen demand (COD) solubilisation by 94%, in comparison to sample T milled at 4 mm. Sieve fractions with a size greater than 0.9 mm contained 33% and 47% less lipids for the M and T biomasses, respectively. Dry fractionation modified sample properties as well as lipid and fiber distribution. Concomitantly, milling increased the accessibility and facilitated the release of organic matter. The energy balance was positive after knife milling and sieving, while ball milling and ultrafine milling proved to be inefficient.

This study concerns the development of an innovative manufacturing process for oxidedispersion strengthened steel (hereafter referred to as “ODS”) by mechanosynthesis. As part of materials development for Sodium-cooled Fast Reactors (SFR), the aim is to prevent the growth of undesirable micrometric precipitates which can drastically degrade steel’s mechanical properties. This new process introduces Y2Ti2O7 pyrochlore oxide nanoparticles directly into Fe-Cr metallic powder through mechanical milling. To achieve this, a process has been set up to synthesize Y2Ti2O7 pyrochlore oxides via mechanical alloying of nanosized Y2O3 and TiO2 powders. Optimization of the milling parameters enabled the production of a pure nanostructured powder of the desired nature. Thereafter, the innovative ODS steel manufacturing process was validated on a small and then semiindustrial scale. This new process was used to study the impact of milling parameters and chemical composition on the produced material’s features and enabled the establishment of a link between milling conditions, microstructure and mechanical properties. This study first enables the validation of the method of introducing precipitates in the form of Y2Ti2O7 oxides as an efficient way to obtain competitive ODS steel. Moreover, it reveals the importance of the features of the manufacturing process, particularly milling conditions, on the microstructure and mechanical properties of ODS steel. The results reveal promising perspectives concerning the features of ODS steel manufacturing., Dans le cadre du développement de matériaux de gainage combustible pour les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na), cette étude s’intéresse au développement d’un procédé innovant d’élaboration d’aciers renforcés par dispersion d’oxyde (aciers ODS) par mécanosynthèse qui doit éviter l’apparition de précipités de tailles micrométriques indésirables dont la présence dégrade drastiquement les propriétés mécaniques. Ce nouveau procédé consiste à introduire directement des nanoparticules d’oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 dans une poudre métallique Fe-Cr via un broyage. Pour cela, un procédé de synthèse des oxydes de structure pyrochlore Y2Ti2O7 par co-broyage des poudres nanométriques Y2O3 et TiO2 a d’abord été mis en place au laboratoire. L’optimisation des conditions de broyage a permis d’obtenir une poudre nanostructurée de nature voulue et de grande pureté. Grâce au produit obtenu, la gamme de fabrication innovante d’aciers ODS proposée a pu être développée puis validé, à petite échelle puis à l’échelle semi-industrielle. Ce nouveau procédé a été utilisé pour étudier l’impact des conditions de broyage et de la composition chimique sur les caractéristiques des matériaux produits, et a permis d’établir le lien entre conditions d’élaboration, microstructure et propriétés mécaniques. Cette étude permet d’abord de valider le mode d’introduction des renforts sous la forme Y2Ti2O7 comme une méthode efficace pour l’obtention d’aciers ODS performants. De plus, elle révèle l’importance des conditions d’élaboration, et en particulier du broyage, sur la microstructure et les propriétés mécaniques des aciers ODS. Les résultats mis en avant ouvrent des perspectives prometteuses en ce qui concerne l’optimisation des conditions d’élaboration des aciers ODS.

Although grinding is a widespread operation in industrial processes, it remains poorly understood. The difficulty to model grinding not only lies in the complexity of the fragmentation, which depends on material properties and loading dynamics, but also on the stress transmission from the grinder to the particles. The development of grinding technologies has led to an empirical know-how, and much more effort is still needed to understand the the mechanisms of the comminution of particles. This objective can be achieved only by increasing knowledge on the phenomena involved at different scales (sub-particle heterogeneities, particle, powder bed and boundary conditions of the process).In this PhD work, we investigate the key parameters influencing comminution mechanisms and the energetic efficiency of grinding. A numerical model of particle breakage including a subparticle distribution of cleavages was developed. This model allowed us to analyze the cracks patterns, fragment sizes and probability distribution of failure. At the scale of the process, an extensive experimental study of comminution was carried out using a laboratory mill. An energy evolution inspired by Rittinger model but taking into account the agglomeration phenomena was proposed. This model was then extended to other grinding technologies to compare the energy efficiency for grinding minerals, vegetal particles and their comilling.; Le broyage est une opération couramment réalisée dans de nombreux secteurs industriels. Malgré son apparente simplicité, le broyage met en jeu des phénomènes de fragmentation complexes dépendant à la fois des propriétés de la matière, des sollicitations mécaniques dans le broyeur, et de la dynamique des poudres au sein de celui-ci. Aujourd'hui l'évolution des technologies de broyage repose essentiellement sur un savoir-faire empirique et de nombreux efforts sont encore à déployer pour améliorer leur efficacité énergétique. Cette optimisation ne pourra être réalisé qu'en s'appuyant sur une connaissance fine des phénomènes mis en jeux à plusieurs échelles (échelle sub-particulaire, échelle de la particule, du lit de poudre et du procédé). L'objectif de ces travaux de thèse est de mettre en évidence les paramètres clés influençant les mécanismes de comminution et l'efficacité énergétique du broyage. Un modèle numérique de rupture de particules présentant des défauts sous forme de clivage a été mis en œuvre. Il a permis notamment d'analyser l'influence de la distribution spatiale des fissures sur la statistique des seuils de rupture en lien avec les chemins de fissures et la taille des fragments. A l'échelle du procédé, une étude expérimentale, réalisée au sein d'un broyeur de laboratoire, a permis de proposer un modèle énergétique s'inspirant de celui de Rittinger mais tenant compte des phénomènes d'agglomération. Ce modèle a ensuite été généralisé à différentes technologies de broyage à media broyant pour comparer leur efficacité énergétique lors du broyage de matières minérales, végétale ainsi qu'en condition de cobroyage.

Lignocellulosic feedstocks present a growing interest in many industrial processes as they are an ecological alternative to petroleum-based products. Generally, the size of plant raw materials needs to be reduced by milling step(s), to increase density, facilitate transport and storage, and to increase reactivity. However, this unit operation can prove to be important in term of investments, functioning costs, and energy consumption if the process is not fully adapted to the histological structure of the plant material, possibly challenging the profitability of the whole chain of the biomass conversion. In this paper, the different technologies that can be used for the milling of lignocellulosic biomass were reviewed and different avenues are suggested to improve the milling performances thanks to thermal pretreatments. Based on examples on wheat straw milling, the main points to take into consideration in the choice of a milling technologies have been highlighted in regards to the specifications of ground powder. A specific focus on the hazards associated to the milling and the manipulation of fine biomass particles is also realized at the end of the paper from the perspective of industrial applications.

The use of biomass as a source of energy has increased in recent years. Whatever the application, the potential of the raw materials, such as cereal or wood by-products (CBP/WBP), needs to be enhanced by grinding processes to ensure the best conversion into energy vectors. However, the energy consumption by the grinding step could vary significantly according to the mechanical properties of the biomass, the process parameters and the targeted size. In this work, we study the influence of the mechanical stress generated by the grinder on the properties of the ground powder (size distribution, particle shape), and on the required energy. The materials were ground in a laboratory ball mill in impact and attrition modes with the same input of energy. Results showed that grinding kinetics were faster with impact than attrition, initial particle sizes being reduced by 98% in 10 and 40 minutes, respectively. An agglomeration index was defined as the ratio between specific surface areas determined with and without ultrasonic treatment. Powder obtained by impact displayed an agglomeration index of 0.5 (CBP) and 0.4 (WBP) after 60 minutes of grinding whereas in attrition this index was lower around 0.4 and 0.2 after 200 minutes of grinding. Moreover, in terms of energy, impact mode seemed to be more energy efficient than attrition., Proceedings of the 26th European Biomass Conference and Exhibition, 14-17 May 2018, Copenhagen, Denmark, pp. 567-571

Olive pomace (OP) is the agro-industrial residue of olive oil extraction composed of residual pulp and stone. This work aims at exploring the possibility of using dry fractionation (combination of grinding and sorting processes) to produce pulp-rich and stone-rich fractions with the highest purity and yield. The physical-chemical characteristics (composition, thermal stability, color, surface free energy) of the obtained powders were discussed in relation to the applied processes. It was shown that dry fractionation could be successfully used to convert OP into valuable fractions using processes avoiding the consumption of water and the generation of effluents or co-products. Results revealed that the separation of the pulp from the stone using friction solicitations in a ball mill operating in mild conditions (2 min at a frequency of 15 Hz) was as efficient as wet fractionation in terms of powder characteristics, achieving a total yield of 99.4% against only 82.1% in the case of wet fractionation and without using water while a water:biomass ratio of 5:1 was required for wet fractionation. Produced powders exhibited contrasted biochemical composition (either rich in lignin or cellulose) and surface free energy, and were thermally stable up to at least 210 °C. It was concluded that they could be interestingly used as raw resources for the production of fillers that will be further incorporated in polymer matrices to produce a range of biocomposites.

International audience; Dans le cadre du retraitement du combustible nucléaire de génération (IV), celui-ci sera plus riche en plutonium à hauteur d’environ 30%, il sera donc plus réfractaire aux processus de dissolution. Ainsi pour pallier à cette dissolution cinétiquement lente, il a été envisagé d’améliorer les cinétiques grâce à une augmentation de la réactivité de surface. Pour cela, l’emploi d’un broyage haute énergie en température et en milieu nitrique est actuellement privilégié. Ce mode de dissolution bénéficiera de la diminution de la taille des particules, de l’augmentation de la surface spécifique, de la création de défauts de surface constituant des sites réactionnels privilégiés. Les mécanismes réactionnels impliqués restent à déterminer afin de contrôler ce système et notamment d’optimiser les vitesses de dissolution. La nature des défauts structuraux générés mais aussi leurs quantités sont à définir en fonction des paramètres de broyage, leur réelle implication dans l’augmentation des cinétiques de dissolution est à élucider, ceci afin de comprendre le lien entre structure cristalline, microstructure et cinétique de dissolution.

Catégories: Communications Orales - Voir le fichier annexe pour lire les annotations; National audience; L'agglomération des particules d'oxyde dans le métal liquide et leur extraction constitue un enjeu majeur pour l'industrie sidérurgique. L'objectif du projet FLOTINC, ANR-15-CE08-0040-01, est d'étudier expérimentalement et numériquement la cinétique des phénomènes mis en jeu. La réalisation d'expériences d'agglomération nécessite au préalable d'introduire les microparticules d'oxyde dans la phase métallique. Cet objectif intermédiaire se retrouve dans d'autres applications comme la fabrication de matériaux composites céramo-metalliques1,2. La principale difficulté provient de la très forte non-mouillabilité des particules par le liquide3. Une méthode classique pour augmenter la mouillabilité consiste à enrober la surface des particules solides d'une fine couche dotée d'une plus grande affinité chimique avec la phase liquide. Dans cette optique, différentes méthodes de dépôt de métal solide à la surface des particules d'oxyde ont été testées : dépôt par PVD, sertissage à l'état solide des particules entre deux feuilles métalliques… Suite à ces essais, une technique d'enrobage finalement basée sur le co-broyage de la poudre d'oxyde et de granules millimétriques d'étain dans un broyeur planétaire a été proposée. Le protocole a été testé et optimisé pour de la poudre d'alumine et de silice. Les résultats obtenus ont montré un enrobage suffisant pour permettre l'introduction de ces deux poudres dans du Sn/Bi liquide comme le montrent les images MEB présentées sur la FIGURE 1. Les particules apparaissent ainsi parfaitement mouillées par le métal.

The comminution of lignocellulosic biomass is a key operation for many applications as bio-based materials, bio-energy or green chemistry. The grinder used can have a significant impact on the properties of the ground powders, of those of the end-products and on the energy consumption. Since several years, the milling of lignocellulosic biomass has been the subject of numerous studies most often focused on specific materials and/or applications but there is still a lack of generic knowledge about the relation between the histological structure of the raw materials, the milling technologies and the physical and chemical properties of the powders. This review aims to point out the main process parameters and plant raw material properties that influence the milling operation and their consequences on the properties of ground powders and on the energy consumption during the comminution.

In arable agroforestry fields, understorey can increase the development of problematic weeds on the arable area and this is a main farmer concern. A survey and a fieldwork were carried out in the former region Poitou-Charentes to bring some answers to this concern. 35 agroforestry farmers were interviewed and weed assessments were conducted on 36 agroforestry fields, about the management of understorey and arable area.Concerning arable area, the confrontation between these assessments and the crop management sequences of the farmers showed that efficient management levers of annual grasses in pure crop fields are still efficient in agroforestry fields. However perennial weed management seems to be more difficult. Concerning understorey, different management options were compared. Cereal straw mulch and seed plant cover were the most efficient ways to reduce problematic weeds. Furthermore, for seed plant cover it was found best to use perennial grasses (orchard grass, fescues), possibly with legumes. In contrast, tillage on the understorey was not found efficient compared with spontaneous vegetation. In this study, the two parameters sowing conditions and mowing periods were not efficient to have respectively a better cover and a better weed control.; L'implantation de parcelles agroforestières implique l'introduction d'un espace à la gestion complexe : le linéaire sous arboré (LSA), source potentielle d'adventices problématiques pour la partie cultivée. Un travail d'enquête et de relevés de terrain a été mené dans l'ancienne région Poitou-Charentes pour apporter des éléments de réponse à cette préoccupation. 35 agroforestiers ont été interrogés et des relevés d'adventices ont été effectués sur 36 parcelles, à la fois sur la gestion des linéaires sous arborés et des bandes cultivées. Concernant les bandes cultivées, la confrontation de ces relevés aux itinéraires techniques utilisés par les agroforestiers montre que les leviers de gestion des graminées annuelles efficaces en parcelles agricoles, le sont aussi en parcelles agroforestières. En revanche la gestion des vivaces semble être plus complexe en agroforesterie. Concernant les LSA, cette étude a permis de comparer différents types de gestion. Le paillis de paille de céréales et l'implantation de mélanges semés présentent la meilleure efficacité de gestion des adventices problématiques. Par ailleurs, pour les mélanges semés, il est préférable d'utiliser des graminées pérennes (dactyles, fétuques), pouvant être associées à des légumineuses. En revanche le travail du sol ne semble pas adapté car il favorise la germination du stock semencier. L'étude des conditions d'implantation des couverts sur le LSA et des périodes de broyage n'a pas permis d'obtenir de résultats marquants. Des études complémentaires restent à mener pour étudier l'impact de la fréquence et de la hauteur de broyage, deux paramètres importants pour l'évolution des communautés adventices.

Con origen probable en la cuenca amazónica, el consumo del Theobroma cacao L. se difundió rápidamente al resto de América, de Europa y del mundo. A partir de estadísticas oficiales y otras fuentes bibliográficas y hemerográficas, el objetivo de este artículo es caracterizar el consumo de cacao y de sus productos derivados, tanto al nivel mundial (a partir de la década de 1960) como de Venezuela (a partir de 1949), desde una perspectiva sostenible. Es una investigación documental, descriptiva y explicativa. Los principales hallazgos dan cuenta que, exceptuando a Brasil, los mayores consumidores mundiales no son los países productores. Desde 1960 se ha registrado una tendencia creciente en el consumo mundial del cacao y derivados, así como una creciente inversión por parte de empresas trasnacionales. Con ello, la producción y molienda mundiales –salvo excepciones–, han crecido sostenidamente entre 1960 y 2014. Venezuela, con menos de 1/10 con respecto al primer consumidor mundial, apenas figura como país consumidor. No obstante, a partir de la década de 1980 se ha registrado una tendencia creciente en el consumo doméstico de cacao, productos y subproductos, con una mayor relevancia de los productos artesanales (de mayor calidad y valor agregado), en consonancia con lo observado en los consumidores de los países de mayor poder adquisitivo. Así, la ascendente demanda tanto mundial como doméstica de productos con sabor y aroma diferenciados y provenientes de cacaos aromáticos, aunada a la larga tradición de Venezuela como productora de estos tipos de cacao, constituyen una oportunidad a ser aprovechada para el desarrollo y consolidación de la cadena de valor del cacao. Por tanto, combinando sus excelentes condiciones edafoclimáticas, el material genético y unas buenas prácticas agrícolas, el diseño e implementación de planes de desarrollo podrían convertirse en un elemento dinamizador e impulsor del desarrollo territorial y del consumo sostenible. With probable origin in the Amazon basin, cocoa (Theobroma cacao L.) consumption spread rapidly to the rest of America, Europe and the entire world. Based on official statistics and also bibliographic and digital sources, the aim of this paper is to characterize the consumption of cocoa and its derivatives, both at the world level (from the 1960s until present) and the Venezuelan case (since 1949), by considering its sustainability over time. This is a documentary, descriptive and explanatory research. Main findings point out that, with the exception of Brazil, the world’s biggest consumers are not producer countries. Overall, since 1960 there has been a growing trend in world consumption of cocoa and derivatives, as well as a growing investment trend by major multinational companies upstream in the cocoa value chain. Thus, except a few years, world production and grinding have grown steadily between 1960 and 2013. Although Venezuela is a small consumer (compared to world leaders), since the 2000s there has been a growing trend in domestic consumption of cocoa and its derivatives products. Here, artisanal ones (i.e., those with high quality and added value products) have shown a growing importance. This finding is consistent with the observed trend in the international chocolate consumption, particularly in countries with higher purchasing power. Thus, under an increasing –both, world and domestic– demand for taste and differentiated cocoa aroma products scenario, together with the long tradition of Venezuela as a producer of these types of cocoa, there is a real and feasible opportunity for developing the cocoa value chain. In this way, combining their excellent soil and climatic conditions, quality genetic material and good agricultural practices, to designing and implementing development plans based on cocoa must be the key factor to reach territorial development and sustainable consumption in this country. L’origine du Theobroma cacao L. est probablement le bassin de l’Amazonie et à partir de là, sa consommation s’est diffusée rapidement au reste de l’Amérique, d’Europe et du monde. L’objectif de cet article est de caractériser la consommation de cacao et de produits dérivés à partir de références bibliographiques au niveau mondial (depuis 1960) et au Venezuela (depuis 1949). Il s’agit d’une recherche documentaire, descriptive et explicative. Les résultats montrent que, mis à part le Brésil, les principaux pays consommateurs ne sont pas forcément les principaux pays producteurs. Depuis 1960 il y a eu une croissance de la consommation mondiale de cacao et de produits dérivés ainsi que d’investissements de grands groupes agro-alimentaires dans le secteur chocolatier. C’est ainsi que la production et le broyage – sauf quelques exceptions- ont augmenté de manière soutenue entre 1960 et 2014. Le Venezuela, qui compte avec une consommation inférieure au 1/10 de la consommation mondiale, est à peine placée en tant que pays consommateur. Cependant à partir des années 1980 il a été registré une croissance dans la consommation interne du cacao et des produits dérivés, en particulier ceux d’origine artisanale, de majeure qualité et valeur ajoutée, ce qui correspond aux tendances des pays aisés. De cette manière l’augmentation de la demande mondiale et domestique de produits bien différenciés du point de vue organoleptique qui ont besoin pour leur fabrication de cacao d’arôme, dont le Venezuela possède une longue tradition productrice, représente une opportunité réelle pour le développement et renforcement de la filière de cacao dans ce pays. On remarque finalement que les excellentes conditions des sols, le climat et le matériel génétique liés aux bonnes pratiques agricoles rendent possible la mise en place de plans de production encadrés dans le développement et la consommation soutenables. De origem provavelmente amazônica, o consumo de Theobroma cacao L. se difundiu rapidamente por toda a América Latina, Europa e pelo mundo. Este estudo se baseia em estatísticas oficiais e em outras fontes bibliográficas e documentais, tendo por objetivo analisar, desde a perspectiva da sustentabilidade, a evolução do consumo de cacau e de produtos derivados, tanto em nível mundial (a partir da década de 1960) como na Venezuela (a partir de 1949). Trata-se de uma investigação de caráter documental, descritivo e explicativo. Entre os principais resultados consta que, à exceção do Brasil, os maiores consumidores mundiais não são os próprios países produtores. Desde 1960 se registra uma tendência crescente no consumo mundial de cacau e de seus derivados, assim como o nível de investimento por parte de empresas transnacionais. Com efeito, a produção e moagem mundiais - salvo algumas exceções – cresceram de forma sustentável entre 1960 e 2013. O caso da Venezuela, com menos de 10% em relação ao primeiro consumidor mundial, figura apenas como país consumidor. Não obstante, a partir dos anos 2000 temse uma tendência crescente no consumo doméstico do cacau e de seus subprodutos, crescendo em importância os produtos artesanais (de maior qualidade e valor agregado), em consonância com o observado no caso dos consumidores dos países de maior poder aquisitivo. Assim, a demanda crescente, tanto em nível mundial quanto doméstica de produtos com sabor e aroma diferenciados e provenientes de espécies diferenciadas, junto a uma larga tradição de Venezuela como país produtor destes tipos de cacau, representam, em boa medida, uma oportunidade real e tangível para o desenvolvimento e consolidação de uma cadeia de valor. A excelência das condições edafoclimáticas, bons recursos genéticos, práticas agrícolas e do desenho e implementação de adequados planos de desenvolvimento poderiam converter-se, conjuntamente, em elementos dinamizadores e impulsionadores do desenvolvimento territorial e de um consumo sustentável. 23-49 marliqr@ula.ve anidoriv@ula.ve antonioaz28061@gmail.com Semestral

Mayer-Laigle C., Haurie Ibarra L., Palumbo M., Breysse A., Mabille F., Lacasta A. and Barron C. (2017). Corn pith as insulating biomaterial: from biomass fractionation to composite production. 4th International Conference on Biobased Materials and Composites, Nantes, 29-31 March.; Considering the over-exploitation of fossil resources and the release of greenhouse gas into the atmosphere, the development of a plant biorefinery is a major challenge for the next years in order to produce biomolecules, bioenergy and biomaterials. The conversion of lignocellulosic biomass coming from forest residuals, crop residues, and energy crops present a special interest as it is not actually competing with food applications. In this context the present work focuses on an agricultural by product, the corn stalk which is composed of two main anatomical parts: the pith, the inner part constituted of some vascular bundles dispersed in large parenchyma cells, and the rind, composed of closely spaced vascular bundles embedded in small-diameter parenchyma tissue. The alveolar structure observed in the pith is similar to the structure of expanded polystyrene and could explain the insulating properties observed in composites prepared from crop pith like sunflower and corn [1, 2]. One of the challenges to produce crop bio-based insulating boards at large scale is obtaining the pith by a mechanical and scalable method. Dry fractionation processes, which exhibit strong arguments of sustainability (no water consumption or drying of effluents), allowed dissociating plant structures at the relevant scale (0.5-4mm). In this work, firstly a dry fractionation diagram was developed at the kilogram scale in order to separate the rind from the pith of corn stem internode while preserving pith alveolated structure. Coarse grinding, based on shear as main mechanical stress, allowed dissociating both anatomical parts of the stem. They have been further separated based on their difference in apparent density using a gravimetric table. About 41% of the initial pith was recovered in fractions containing more than 92% of pith and with particles size higher than 1mm. Insulating composites were then produced with two fractions of corn pith and alginate as binder (Figure 1). The thermal conductivity is 0.046 W/mK (Fig1a), and 0.052 W/mK (Fig. 1b). This collaborative work highlights that dry fractionation preserves initial pith structure and the bio-based composited exhibit thermal conductivities in the range of conventional insulating materials.

Raw biomass grinding is a highly energy-intensive step due to the fibrous structure of the material. Torrefaction, which enables the partial destruction of this fibrous structure through mild thermal treatment, appears as an attractive option. In this work, a complete quantification of species released during torrefaction was performed on four various biomass types: softwood, a perennial crop, an agricultural residue, and a short rotation coppice. A specially designed fixed-bed reactor was used to characterize the different products released during torrefaction under controlled conditions. The mass balance was evaluated by quantification of the biomass weight loss and species released. For each sample of torrefied biomass, weight loss, a proximate analysis, and lower heating value were quantified, and detailed mass balances including an analysis of condensable species were performed. The results showed that, under the explored torrefaction conditions, the nature of the feedstock had a significant effect on solid weight loss and compositions, and on the yields of volatile and condensable species. (Resume d'auteur)

The small particle size of nano-crystalline suspension increases the bioavailability of water insoluble drug and facilitates their direct injection into the systemic circulation as particles. However, this small particle size can be responsible for their physical instability during storage and/or administration. The main challenges related to the production of nano-crystalline suspensions are to select the best stabilizer agent to ensure process-ability and to stabilize the API. Moreover, it is necessary to select the suitable technology for the suspension manufacturing taken into account the industrial constraints (scale-down/scale-up, process robustness and equipment reliability). The present thesis is focused on the formulation and the process development of nano-crystalline suspension. For the formulation part, we described a systematic approach to select optimum stabilizer for the preparation of nano-suspensions of given drug. The stabilizer can be either a dispersant or a combination of dispersant and wetting agents. The proposed screening method is a fast and efficient way to investigate a large number of stabilizers based on the principles of physical-chemistry and employs a stepwise approach. The methodology has been divided in two main parts; the first part focused on qualitative screening with the objective of selecting the appropriate candidate(s) for further investigations. The second part discussed quantitative screening with the objective of optimizing the ratio and the amount of wetting and dispersing agents. The results clearly showed that SDS/PVP as wetting/dispersing 40/60% (w/w) at a total concentration of 1.2% was the optimum stabilizer composition, at which the resulting nano-suspensions were stable at room temperature. Furthermore, the formulation robustness was assessed by measuring the rate of perikinetic, orthokinetic aggregation rate as a function of ionic strength (using NaCl), temperature and of pH variation. The results show that using the SDS/PVP mixture, the critical coagulation concentration is about five times higher than that observed in the literature for suspension colloidaly stable at high concentration. The nano-suspension was also found to be very stable at different pH conditions. Desorption test confirmed the high affinity between API and wetting/dispersing agent. However, the suspension undergoes aggregation at high temperature due to desorption of the wetting/dispersing agent and disaggregation of SDS micelles. Furthermore, aggregation occurs at very high shear rate by overcoming the energy barrier responsible for colloidal stability of the system. With respect to process engineering, a technological comparison (high pressure homogenization (HPH) versus bead milling) for the manufacturing of nano-suspension was carried out in terms of impact of suspension formulation, process parameters and technological configuration on the physical quality of the produced suspension. In addition both technologies were compared in terms of their robustness and their compliance to pharmaceutical regulations. The main findings are that, insofar the formulation is sufficiently robust and stable, both technologies are suitable for processing nano-crystalline suspensions. Bead milling is more powerful than HPH. It leads to a limit of milling (d50) lower than that obtained with HPH (100 vs 200 nm). In addition, for both technologies, one can observe that regardless, the process parameters used for milling and the scale, the relationship of d90 versus d50 could be described by a unique master curve (technology signature of milling pathway) outlining that the HPH leads to a tighten particle size distributions. Finally, a modelling approach based on adapted Tanka and Chodakov’s equation was proposed for modelling the milling kinetic. The generated model provides an accurate fit of milling kinetic, to predict and to simulate the milling manufacturing process.; La faible taille des nanoparticules permet d’améliorer significativement la biodisponibilité des médicaments et faciliter leur administration par voie parentérale sous forme de particules sans risque de bouchage des vaisseaux sanguins. Cependant, cette faible taille peut être un facteur d’instabilité physique pendant le stockage ou/et pendant l’administration. Le principal défi lié à la fabrication des nano-suspensions réside dans leur stabilisation ainsi que dans le choix de la technologie appropriée pour leur fabrication. La présente thèse est centrée sur la stabilisation et la fabrication des suspensions nano-crystallines. Pour la partie formulation, la thèse décrit une approche systématique pour le choix des stabilisants. Ceux-ci peuvent être soit des dispersants ou soit une combinaison de dispersants et d’agents mouillant. La méthode proposée pour le criblage des stabilisants est rapide et efficace. Elle permet d’investiguer un grand nombre de stabilisant en se basant sur des principes physico-chimiques et en utilisant une approche étape par étape. Cette méthodologie a été divisée en deux parties : la première partie a été centrée sur un criblage qualitatif dont l’objectif est de sélectionner une tête de série à investiguer dans la seconde partie. La seconde partie est centrée sur un criblage quantitative qui a pour objectif d’optimiser le ratio est la quantité d’agent mouillant et de dispersant. Les résultats obtenus ont montré clairement que le système SDS/PVP 40/60 % (m/m) à la concentration de 1.2 % est le stabilisant optimum qui a permis de stabiliser la suspension à température ambiante. Par ailleurs, la robustesse de la formulation a été évaluée en mesurant l’agrégation sous cisaillement ainsi qu’en fonction de la force ionique, la température et du pH. Les résultats ont montré que la concentration critique de coagulation du système étudiée est cinq fois plus importante que celle décrite dans la littérature pour des nano-suspensions concentrées et stables. En revanche, l’agrégation des nanoparticules a été observée à haute température et à haut taux de cisaillement. Pour la partie développement du procédé de fabrication, la thèse est centrée sur la comparaison technologique de l’homogénéisation haute pression (HHP) par rapport au broyage à billes. L'impact de la formulation de la suspension, des paramètres du procédé et de la configuration technologique sur la qualité physique de la suspension produite par chacune des technologies ont été investigués. En outre, les deux technologies ont été comparées en termes de leur robustesse et de leur conformité à la réglementation pharmaceutique. Les conclusions principales de cette étude ont mis en évidence que le broyage à billes conduit à une suspension plus fine que celle obtenue par le HHP. De plus, il a été montré pour les 2 technologies que la relation d90 versus d50 est décrite par une seule courbe maîtresse indépendamment des paramètres du procédé et de l’échelle utilisée. Ceci a clairement mis en évidence que la HPH conduit à une distribution granulométrique plus resserrée que celle obtenue par broyage à billes. Finalement, nous avons modélisé le procédé de broyage à bille en adaptant les équations de Tanka et Chodakov. Le modèle conçu a permis un lissage précis des cinétiques de broyage ainsi que la simulation et la prédiction du procédé de broyage.

The small particle size of nano-crystalline suspension increases the bioavailability of water insoluble drug and facilitates their direct injection into the systemic circulation as particles. However, this small particle size can be responsible for their physical instability during storage and/or administration. The main challenges related to the production of nano-crystalline suspensions are to select the best stabilizer agent to ensure process-ability and to stabilize the API. Moreover, it is necessary to select the suitable technology for the suspension manufacturing taken into account the industrial constraints (scale-down/scale-up, process robustness and equipment reliability). The present thesis is focused on the formulation and the process development of nano-crystalline suspension. For the formulation part, we described a systematic approach to select optimum stabilizer for the preparation of nano-suspensions of given drug. The stabilizer can be either a dispersant or a combination of dispersant and wetting agents. The proposed screening method is a fast and efficient way to investigate a large number of stabilizers based on the principles of physical-chemistry and employs a stepwise approach. The methodology has been divided in two main parts; the first part focused on qualitative screening with the objective of selecting the appropriate candidate(s) for further investigations. The second part discussed quantitative screening with the objective of optimizing the ratio and the amount of wetting and dispersing agents. The results clearly showed that SDS/PVP as wetting/dispersing 40/60% (w/w) at a total concentration of 1.2% was the optimum stabilizer composition, at which the resulting nano-suspensions were stable at room temperature. Furthermore, the formulation robustness was assessed by measuring the rate of perikinetic, orthokinetic aggregation rate as a function of ionic strength (using NaCl), temperature and of pH variation. The results show that using the SDS/PVP mixture, the critical coagulation concentration is about five times higher than that observed in the literature for suspension colloidaly stable at high concentration. The nano-suspension was also found to be very stable at different pH conditions. Desorption test confirmed the high affinity between API and wetting/dispersing agent. However, the suspension undergoes aggregation at high temperature due to desorption of the wetting/dispersing agent and disaggregation of SDS micelles. Furthermore, aggregation occurs at very high shear rate by overcoming the energy barrier responsible for colloidal stability of the system. With respect to process engineering, a technological comparison (high pressure homogenization (HPH) versus bead milling) for the manufacturing of nano-suspension was carried out in terms of impact of suspension formulation, process parameters and technological configuration on the physical quality of the produced suspension. In addition both technologies were compared in terms of their robustness and their compliance to pharmaceutical regulations. The main findings are that, insofar the formulation is sufficiently robust and stable, both technologies are suitable for processing nano-crystalline suspensions. Bead milling is more powerful than HPH. It leads to a limit of milling (d50) lower than that obtained with HPH (100 vs 200 nm). In addition, for both technologies, one can observe that regardless, the process parameters used for milling and the scale, the relationship of d90 versus d50 could be described by a unique master curve (technology signature of milling pathway) outlining that the HPH leads to a tighten particle size distributions. Finally, a modelling approach based on adapted Tanka and Chodakov’s equation was proposed for modelling the milling kinetic. The generated model provides an accurate fit of milling kinetic, to predict and to simulate the milling manufacturing process., La faible taille des nanoparticules permet d’améliorer significativement la biodisponibilité des médicaments et faciliter leur administration par voie parentérale sous forme de particules sans risque de bouchage des vaisseaux sanguins. Cependant, cette faible taille peut être un facteur d’instabilité physique pendant le stockage ou/et pendant l’administration. Le principal défi lié à la fabrication des nano-suspensions réside dans leur stabilisation ainsi que dans le choix de la technologie appropriée pour leur fabrication. La présente thèse est centrée sur la stabilisation et la fabrication des suspensions nano-crystallines. Pour la partie formulation, la thèse décrit une approche systématique pour le choix des stabilisants. Ceux-ci peuvent être soit des dispersants ou soit une combinaison de dispersants et d’agents mouillant. La méthode proposée pour le criblage des stabilisants est rapide et efficace. Elle permet d’investiguer un grand nombre de stabilisant en se basant sur des principes physico-chimiques et en utilisant une approche étape par étape. Cette méthodologie a été divisée en deux parties : la première partie a été centrée sur un criblage qualitatif dont l’objectif est de sélectionner une tête de série à investiguer dans la seconde partie. La seconde partie est centrée sur un criblage quantitative qui a pour objectif d’optimiser le ratio est la quantité d’agent mouillant et de dispersant. Les résultats obtenus ont montré clairement que le système SDS/PVP 40/60 % (m/m) à la concentration de 1.2 % est le stabilisant optimum qui a permis de stabiliser la suspension à température ambiante. Par ailleurs, la robustesse de la formulation a été évaluée en mesurant l’agrégation sous cisaillement ainsi qu’en fonction de la force ionique, la température et du pH. Les résultats ont montré que la concentration critique de coagulation du système étudiée est cinq fois plus importante que celle décrite dans la littérature pour des nano-suspensions concentrées et stables. En revanche, l’agrégation des nanoparticules a été observée à haute température et à haut taux de cisaillement. Pour la partie développement du procédé de fabrication, la thèse est centrée sur la comparaison technologique de l’homogénéisation haute pression (HHP) par rapport au broyage à billes. L'impact de la formulation de la suspension, des paramètres du procédé et de la configuration technologique sur la qualité physique de la suspension produite par chacune des technologies ont été investigués. En outre, les deux technologies ont été comparées en termes de leur robustesse et de leur conformité à la réglementation pharmaceutique. Les conclusions principales de cette étude ont mis en évidence que le broyage à billes conduit à une suspension plus fine que celle obtenue par le HHP. De plus, il a été montré pour les 2 technologies que la relation d90 versus d50 est décrite par une seule courbe maîtresse indépendamment des paramètres du procédé et de l’échelle utilisée. Ceci a clairement mis en évidence que la HPH conduit à une distribution granulométrique plus resserrée que celle obtenue par broyage à billes. Finalement, nous avons modélisé le procédé de broyage à bille en adaptant les équations de Tanka et Chodakov. Le modèle conçu a permis un lissage précis des cinétiques de broyage ainsi que la simulation et la prédiction du procédé de broyage.

The fractionation step plays a key role in the processing and use of common wheat grains. It allows impacting on the biochemical composition and properties of the obtained fractions which therefore are chosen to make cereal food products like bread or biscuits. To answer the needs and challenges of the overall chain and develop safe products with high nutritional value and technological quality, researchers from the "Agroresources fractionation" of UMR IATE have undertaken studies to better understand relationships between the raw matter and the obtained processing fractions characteristics. These last years, a number of interesting data were obtained allowing to : (i) monitor the distribution of the different wheat grain tissues along processing with the use of original and more specific markers than the traditional ash measurement; (ii) demonstrate the influence of genetic and environmental factors on milling yield and flour quality; (iii) develop innovation methods to allow sub-cellular fractionation. These knowledge and improvements will open the way for a better control of the grain milling and nutritional values of the obtained products while maintaining a high sanitary and technological value, but also potentially leads to dry extraction of interesting compounds; Le fractionnement joue un rôle clé dans la transformation et les usages des grains de blé tendre puisqu'il permet de moduler la composition et les propriétés des ingrédients pour la fabrication des aliments céréaliers. Pour répondre aux enjeux de la filière, des chercheurs de l'équipe « Fractionnement des Agro-ressources» de l'UMR IATE s'attache à mieux comprendre les relations entre les caractéristiques des lots de blé et la qualité des fractions. Ces dernières années, différents travaux ont permis notamment de : (i) suivre la distribution des différentes parties du grain au cours des procédés via le développement de marqueurs originaux et plus spécifiques que les cendres ; (ii) montrer l'influence des facteurs génétiques et environnementaux sur le rendement meunier et la qualité des farines ; (iii) développer des méthodes innovantes de fractionnement à l'échelle sub-cellulaire. Ces avancées ouvrent la voie à un meilleur contrôle du rendement meunier et de la valeur nutritionnelle des produits en maintenant leur qualité sanitaire et technologique, mais aussi potentiellement à l'extraction par voie sèche de composés d'intérêt

The lignocellulosic material contained in agricultural residues like straws, represents a resource with many points of biomolecular interest but their extraction is subject to a succession of treatments highly energy-consuming and generating effluents. Due to the strength of the supramolecular structure of the lignocellulosic matrix at various levels, it is difficult to improve the efficiency of separation processes for these materials. The utilization of biomass constituents often requires pretreatment, which is a crucial step in the separation into constituents. The rice straw must firstly be fractionated by grinding, which can also require pretreatment to improve efficiency. The question arises as to how best to identify and model the mechanisms involved in the grinding process with or without pretreatment. The aim of this study was to complete the characterization of the grinding process using a hydro-textural approach applied to biopowders to help with identification of the mechanisms involved. Experimental trials were conducted with rice straw through several milling steps, which led to decreasing particle sizes. The physical properties (density, cohesion, coefficient of friction, ability to flow) were characterized for some of the obtained powders, which were then described with a hydro-textural diagram. The results reveal that the breakdown process led to a “loss of porosity” regardless of the size of the powder particles. The fragmentation seemed to be located in the “zones of stronger porosities”. These structures containing residual water, decreased weakly with grinding. Assuming that the water was located within cells of the straw (intracellular water), given the power law, which correlates compactness to median diameter (d50), we introduced a characteristic size, which corresponds to the physical limit of optimal grinding. Its value, calculated from the model, is nearly equal to the cell wall thickness: lim ϕ → 1 d 50 = e cell . ~ 2 μm .

Formulation of dielectric ink and its deposit by inkjet printing in order to manufacture LTCC have been studied, in the context of SPrinTronics european project. Technological barriers have been solved and the ink characteristics have been adjusted to the inkjet specifications by studying hydrolysis mechanisms of the powder, adsorption/desorption of the dispersant and powder milling. It has been very complex to obtain simultaneously a good stability (low viscosity and sedimentation rate) and fine particle size. Preliminary printing tests have been revealed that printing strategies are efficients to reduce rugosity of printed dielectric plans, especially the lattice, drop-to-drop distance and the filling strategy. These studies are promising for LTCC printing. However, efforts should be coutinued to print test vehicles.; La formulation d'une encre diélectrique et son dépôt par impression jet d'encre en vue de la fabrication de modules LTCC ont été étudiés, dans le cadre du projet européen SPrinTronics. Les verrous technologiques de la formulation de l'encre ont pu être levés afin d'ajuster ses caractéristiques au procédé. Pour cela, les mécanismes d'hydrolyse de la poudre, d'adsorption/désorption du dispersant et de fragmentation de la poudre ont été étudiés. Il a été mis en évidence la complexité d'obtenir à la fois une grande stabilité et une granulométrie fine. Les tests préliminaires d'impression ont révélé que les différentes stratégies influencent fortement la planéité des plans. Notamment, il est possible de minimiser la rugosité de surface de plans diélectriques imprimés par jet d'encre en maîtrisant la nature de la maille, l'interpénétration des gouttes et la stratégie de remplissage de la maille. Ces différents travaux sont prometteurs quand à l'industrialisation futur de la méthode. Cependant, les efforts doivent être poursuivis afin de mettre au point des véhicules de test.

This work focuses on the microstructure evolution of a TiAl alloy during sintering by a process called Spark Plasma Sintering (SPS). The initial powders, elaborated by atomization, consist primarily of a metastable phase. The transformations of the return to equilibrium of the latter during heating are finely characterized using SEM, TEM and EBSD. These phase transformations are then used as a thermal indicator during the SPS densification to estimate the thermal and mechanical gradients. The densification mechanisms responsible for the neck formation and the origins of the microstructure heterogeneities of fully densified samples are discussed. A comparison between the densification mechanisms and the final microstructures of a milled powder and a no milled powder is showed. Finally, the effect of the application of a dynamic stress during the compaction using an original process is presented; Ce travail porte sur l'évolution microstructurale d'un alliage TiAl lors du frittage par un procédé appelé Spark Plasma Sintering (SPS). Les poudres initiales, élaborées par atomisation, sont constituées principalement d'une phase métastable. Les transformations qui accompagnent le retour à l'équilibre de cette dernière durant un chauffage sont finement caractérisées par MEB, MET et EBSD. Ces transformations seront ensuite utilisées comme marqueur thermique lors de la densification SPS afin de mieux estimer les amplitudes des gradients thermiques et mécaniques du procédé de frittage. Les mécanismes de densification responsables de la formation des cous sont discutés, ainsi que les origines des hétérogénéités microstructurales des échantillons complètement densifiés. Un comparatif des mécanismes de densification et des microstructures finales entre une poudre broyée et une poudre non broyée est dressé. Enfin, l'influence de l'application d'une contrainte dynamique pendant la compaction au moyen d'un dispositif original est présentée

National audience; The aims of the study were to determine the best site of bovine carcass for predicting fatty acid (FA) composition using a NIRS (near infrared spectroscopy) portable equipment and to study the effect of different methods of sample preparation. 78 animals were sampled from different types and rearing systems. Seven tissues (Longissimus thoracis, Infraspinatus, Diaphragma, Rectus abdominis, shoulder subcutaneous adipose tissue (SAT), intercostal SAT and intermuscular fat at the 5th rib) were measured after sampling and grinding in liquid nitrogen. The effect of samples preparation were measured on carcass (C0), muscle without grinding (B0), ground with a meat chopper (B1), ground with a knife mill (B2) on RA muscle. FA composition was assessed using gas chromatograph and the spectra were measured at wavelengths between 350 and 2500 nm. For adipose tissue, FA were not correctly predicted from NIRS. However, predictions were more satisfactory for the major FA (C16:0, C18:0, C18:1d9c), total saturated and monounsaturated FA of muscles. The results show a better prediction of FA composition concomitant with an increased gradient of sample homogenization. For other FA and especially polyunsaturated fatty acids, the performances were not satisfactory for quantitative purposes whatever the grinding method.

National audience; The works presented herein deal with the recycling of post-consumer packaging made of polyethylene terephthalate (PET) without further transformation beyond crushing. Several crushers are used to obtain PET aggregates with different sizes. The PET particles are substituted to sand according a same volume fraction. 25, 50 and 75% are the substitution rates chosen. Each composition contains only one type of PET grain size. Optical imaging has allowed to observe that the 2 mm-crushed PET exhibited lots of fine particles. Moreover the water absorption rate of industrial PET is lower than 2 mm-crushed PET one. The Water/Cement (W/C) rate decreases with the volume percentage of industrial PET increase while this rate increases with the increase in volume percentage of 2 mm-crushed PET.; Les travaux présentés ici portent sur la recyclabilité d’emballages de post consommation à base de polyéthylène téréphtalate (PET) avec comme seule technique de transformation le broyage. Différents broyeurs sont utilisés pour obtenir des granulats de PET de différentes tailles. Les particules de PET ont été substituées au sable selon une même fraction volumique. Les taux de substitution choisis sont 25, 50 et 75%. Un seul type de granulométrie de PET a été utilisé dans chaque composition. On a observé par imagerie optique que le PET broyé à 2 mm présentait beaucoup de fines particules. De plus l'absorption d’eau du PET industriel est plus faible que celle du PET broyé à 2 mm. Le rapport Eau/Ciment (E/C) diminue lorsque le pourcentage volumique du PET industriel augmente tandis que ce rapport augmente avec l'augmentation du pourcentage volumique du PET broyé à 2 mm.

In ruminant nutrition, peas are characterized by high protein solubility and degradability, which impair its protein value estimated by the official in situ method. Grinding can be used as a technological treatment of pea seeds to modify their nutritional value. The aim of this study was to compare the in situ method with an in vitro method on the same pea either in a coarse pea flour form (PCF) or in a ground pea fine flour form (PFF) to understand the effect of grinding. Both forms were also reground (GPCF and GPFF). PCF presented a lower rate of in vitro degradation than PFF, and more stable fermentation parameters (pH, ammonia, soluble carbohydrates) even if gas production was higher for the PCF after 48 h of incubation. In situ dry matter and protein degradation were lower for PCF than those for PFF; these differences were more marked than with the in vitro method. Reground peas were very similar to PFF. The values for pea protein digestible in the intestine (PDI) were higher for PCF than those for PFF. This study points out the high sensitivity of the in situ method to grinding. The study needs to be validated by in vivo measurements.

Grind-mills are found frequently on ancient mining and/or metallurgical sites. They are like those used in the antiquity to grind grain. But these could be used to grind ore, before concentrating it by washing. Here a chimical process is suggested to identify ore grinding mills discovered on ancient lead making sites. The application area is the lead-silver district of Villefranche-de-Rouergue (Aveyron, France)., Sur les sites miniers et/ou métallurgiques de l'Antiquité, on trouve fréquemment des meules en pierre tout à fait semblables à celles qu'utilisaient les Anciens pour broyer les céréales. Mais celles-ci ont pu servir à broyer du minerai en vue de sa concentration par lavage. On propose ici un procédé chimique d'identification facile à utiliser, pour les meules découvertes sur des sites de production de plomb. Le secteur d'application est le district minier de Villefranche-de-Rouergue (Aveyron, France)., Morasz Jean-Gabriel, Pulou Raymond. Les meules rotatives des mines romaines de Villefranche-de-Rouergue (Aveyron) : la preuve chimique de leur usage « industriel ». In: Revue d'Archéométrie, n°21, 1997. pp. 141-144.

Lots of lithic tools are present in Metal Ages, but few are studied. In metal production, they are especially constitued by strike supports, abrasives, burnishers, sharpening tools and crushing tools. A part of them are in metal ( strike supports) or in ceramic (abrasives, sharpening tools). Contemporary forms of these tools are too different to permit a dierct comparison. It is necessary to work on the function of the tools, deduced from the analysis of these structure. Strike supports used for metal working are easily identifiable. They allow to reproduce more or less precisely the objects that they were fabricated with. Abrasives are difficult to relate to a material, but the traces of use are characteristic of the profile of the objects. Burnishers are characteristic of metal working, especially sheet metal. The sharpening tools are mainly designed for the maintenance of the blades, but it is possible to indentify some of the tools used for edging.Ê The crushing tools are also used for cooking. But we can distinguish the models used for grinding materials (earth, degreaser). The study of the stone also helps reconstitute the sources of axes of trade and exploitation of the territory., Les outils lithiques sont nombreux aux âges des métaux, mais encore peu étudiés. Dans les activités de mise en forme des métaux, ils sont représentés essentiellement par les supports de frappe, les abrasifs, les brunissoirs, les outils d’aiguisage et les outils de broyage. Certains sont également fabriqués en métal (supports de frappe) ou en céramique (abrasifs, outils d’aiguisage). Les formes contemporaines de ces outils sont trop différentes pour permettre une comparaison directe. Il est donc nécessaire de travailler à partir de la fonction des outils, déduite de l’analyse de leur structure. Les supports de frappe liés à la mise en forme du métal sont facilement identifiables. Ils permettent de restituer de façon plus ou moins précise les objets qu’ils ont servis à fabriquer. Les abrasifs sont difficiles à relier à un matériau, mais leurs traces d’utilisation sont caractéristiques des profils des objets. Les brunissoirs sont caractéristiques du travail du métal, surtout la tôle. Les outils d’aiguisage sont essentiellement conçus pour l’entretien des lames, mais il est possible d’identifier certains outils utilisés pour le travail de taillanderie. Les outils de broyage sont également utilisés pour la cuisine. Mais on peut distinguer les exemplaires utilisés pour le broyage des matériaux (terre, dégraissant). L’étude de la pierre permet également de reconstituer les sources d’approvisionnement en matériaux et de reconstituer les axes d’échanges et d’exploitation du territoire.