Postdoctoral position - Modeling of electrospinning of antimicrobial emulsions for applications in active packaging materials

Under the supervision of Lyon 1 University and the CNRS, the Laboratory of Automation, Process Engineering and Pharmaceutical Engineering (LAGEPP) is a multidisciplinary laboratory covering the fields of process engineering, automation, product engineering, pharmaceutical engineering, and physical chemistry. The laboratory's objective is to conduct cross-disciplinary research projects involving researchers from different fields while ensuring that scientific work remains at a high level in each field. Research activities focus on two major scientific themes:

• Physicochemical processes and procedures in complex, dispersed and evolving environments (nanoparticle production processes, crystallization, freeze-drying).
• Dynamic modeling, observation and control of processes.

The work covers fundamental aspects of understanding and modeling phenomena through to product development in the pharmaceutical, cosmetics, energy and food industries.

LAGEPP has developed numerous academic and industrial collaborations in the form of institutional projects and direct contracts (10 ANR projects, 2 European projects, and around ten industrial contracts currently underway).
The laboratory's scientific output amounts to more than 80 publications per year and 12 to 15 PhD graduates each year.

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Sous la tutelle de l’Université Lyon 1 et du CNRS, le Laboratoire d’Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique (LAGEPP) est un laboratoire multidisciplinaire qui couvre les domaines du génie des procédés, de l’automatique, du génie des produits, du génie pharmaceutique et de la physicochimie. L’objectif du laboratoire est de conduire des projets de recherche transversaux faisant intervenir des chercheurs de différents champs disciplinaires tout en veillant à maintenir des travaux scientifiques de haut niveau dans chaque champ disciplinaire. Les activités de recherche s’orientent autour de deux grands thèmes scientifiques :

• Procédés et processus physicochimiques en milieux complexes dispersés et évolutifs (procédé d’élaboration de nanoparticules, cristallisation, lyophilisation).
• Modélisation dynamique, observation et commande des procédés.

Les travaux couvrent des aspects fondamentaux de compréhension et modélisation des phénomènes jusqu’au développement de produits dans les domaines pharmaceutique, cosmétique, énergie, alimentaire…

Le LAGEPP développe de nombreuses collaborations académiques et industrielles, sous la forme de projets institutionnels et de contrats directs (10 projets ANR, 2 projets européens, une dizaine de contrats industriels en cours).

La production scientifique du laboratoire s’élève à plus de 80 publications par an et 12 à 15 docteurs diplômés chaque année.

Research context: This study is part of the European A-BLOCK project.

Scientific background: The A-BLOCK project aims to develop new antimicrobial packaging materials to inhibit or delay the growth of microorganisms on food surfaces, reduce food losses throughout production and supply chains, increase food safety, and extend shelf life. The A-BLOCK concept is based on coating the surface of packaging films with microcarrier systems containing antimicrobial/antioxidant (AM/AO) agents and combining them with biomimetic nanostructure imprints with AM/AO properties. The natural AM/AO compounds are produced by recycling abundant local agro-industrial waste streams.

Planned work program:

• Literature review and model framing
• Development of the digital model
• Experimental validation and optimization

The candidate will be required to present their work regularly at meetings bringing together the various project stakeholders. The work will be promoted through the publication of scientific articles.

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Contexte de la recherche : Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet Européen A-BLOCK. 

Contexte scientifique : Le projet A-BLOCK vise le développement de nouveaux matériaux d'emballage antimicrobiens afin d'inhiber ou de retarder la croissance des micro-organismes présents à la surface des aliments, de réduire les pertes alimentaires tout au long des chaînes de production et d'approvisionnement, d'accroître la sécurité alimentaire et de prolonger la durée de conservation. Le concept d'A-BLOCK est basé sur le revêtement de surface de films d'emballage avec des systèmes de micro-porteurs contenant des agents antimicrobiens/antioxydants (AM/AO), et leur combinaison avec des empreintes de nanostructures biomimétiques ayant des propriétés AM/AO. Les composés AM/AO naturels sont produits par la valorisation d'abondants flux de déchets agro-industriels locaux.

Programme de travail envisagé :

• Revue bibliographique et cadrage du modèle
• Développement du modèle numérique
• Validation expérimentale et optimisation

Le candidat devra présenter régulièrement ses travaux lors des réunions rassemblant les différents acteurs du projet. Le travail devra être valorisé par la rédaction d’articles scientifiques.

PhD in Process Engineering, Fluid Mechanics, or Numerical Modeling. Proficiency in CFD tools (COMSOL, OpenFOAM, ANSYS) and numerical methods. Knowledge of materials science or emulsion formulation is a plus.

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Docteur en Génie des Procédés, mécanique des fluides, ou modélisation numérique. Une bonne maitrise des outils de CFD (COMSOL, OpenFOAM, ANSYS) et des méthodes numériques. Des connaissances en science des matériaux ou formulation d’émulsions est un plus.

The objective of this study is to establish a predictive model for the electrospinning of polymer emulsions, a promising process for manufacturing nanofibers capable of releasing AM/AO agents in a controlled manner. The study will begin with a critical analysis of existing models (electrohydrodynamics, emulsion rheology, fiber solidification) followed by the identification of key parameters (viscosity, interfacial tension, conductivity, applied voltage, flow rate, collector distance, etc.). Next, a numerical model will be developed and validated through collaboration with the LAGEPP experimental team. The model parameters will then be adjusted to predict target fiber morphologies. An experimental part is also planned to support the modeling part.

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L’objectif de cette étude est d’établir un modèle prédictif de l’électrofilage d’émulsions polymères, un procédé prometteur pour fabriquer des nanofibres capables de libérer les agents AM/AO de manière contrôlée. L’étude débutera par une analyse critique des modèles existants (électrohydrodynamique, rhéologie des émulsions, solidification des fibres) suivie par l’identification des paramètres clés (viscosité, tension interfaciale, conductivité, tension appliquée, débit, distance collecteur…etc.). Ensuite, un modèle numérique sera développé qui sera validé à travers une collaboration avec l’équipe expérimentale du LAGEPP.  L’ajustement des paramètres du modèle pour prédire des morphologies de fibres cibles sera enfin réalisé. Une partie expérimentale est également envisagée et viendra en appui de la partie modélisation.