Etude de la corrélation entre les paramètres de cycles de NEP sur l’efficacité de nettoyage en milieu laitier

Le nettoyage en place (NEP) constitue un enjeu majeur dans l’industrie laitière, en particulier pour les lignes de lait stérilisé, où se combinent exigences de sécurité microbiologique, maintien de la disponibilité des équipements et maîtrise de l’encrassement. Malgré le recours à des séquences alcalines et acides classiques, l’efficacité du NEP reste fortement dépendante de la nature des dépôts, des conditions hydrodynamiques et de la configuration réelle des installations. Le traitement thermique du lait, étape indispensable à l’industrie laitière, modifie fortement la nature des souillures. Dans le cas de traitement plus sévère comme la stérilisation, les dépôts deviennent plus protéino-minéraux et plus difficiles à éliminer. La nettoyabilité est également fortement conditionnée par la géométrie de la ligne. Les échangeurs, coudes, vannes, dérivations et changements de section créent des hétérogénéités locales de vitesse, de cisaillement et de temps de résidence, susceptibles de favoriser l’accumulation des dépôts et leur persistance après NEP, créant ainsi des réservoirs microbiologiques.

Cette thèse vise à comprendre de manière intégrée le nettoyage en place (NEP) d’une ligne de lait stérilisée, en reliant les paramètres TACT du cycle, les signaux réellement observés pendant le nettoyage, la géométrie de la ligne, la nature des dépôts et l’état microbiologique des surfaces à la performance hygiénique et environnementale. L’objectif est de dépasser une lecture purement normative du NEP pour construire une approche explicative, puis prédictive par intégration de données dans un modèle d’IA, de la performance réelle du nettoyage. L’objectif est majeur : réduire l’utilisation de ressource (eau, énergie et produits chimiques) utilisés lors des cycles de NEP, sans compromettre l’hygiène des équipements de production en industrie laitière.

1. Origine et composition

L’équipe BioDyMIA a été créée sur l’initiative conjointe de l’université et de l’ISARA en 2011. Elle résulte de l’accrétion du LRGIA (laboratoire de recherche en génie industriel alimentaire) de l’IUT de Bourg-en Bresse, alors dirigé par le Pr Pascal Degraeve, avec le LMA, le laboratoire de microbiologie alimentaire, dont la responsable était Marie Jeanne Blachier.

L’équipe s’est enrichie de l’apport de la plateforme analytique de l’Isara, constituée de sept laboratoires et structurée en 2018 sous le nom d’AgroLab (animateur : Yann Demarigny, EC). Ces sept laboratoires sont : microbiologie, chimie, biologie, physique, agronomie, automatisme, technologie.

Elle comporte actuellement huit enseignants-chercheurs, quatre agents techniques et un support administratifs cinq doctorants. Mais elle a accueilli depuis 2019, dix doctorants sur les deux sites que compte BioDyMIA.

2. Organisation et ressources

Le budget moyen entre 2019 et 2024 était de 226 k€ dont un cinquième environ reposait sur des fonds propres récurrents. La plupart des autres ressources sont issues des contrats types ANR, FUI, et Région.

Le budget global de l’équipe BioDyMIA fluctue globalement entre 100 et 300k€ en fonction des contrats et des projets développés, d’une année sur l’autre.

La nature des contrats portés par BioDyMIA est variable, couvrant des ressources de différentes origine : contrats nationaux, internationaux, collectivités territoriales, partenariat avec environnement socio-économique, contrat financé par des associations caritatives et des fondations.

3. Thématique de recherche

Depuis sa création en 2011, BioDyMIA s’intéresse à la biopréservation des aliments au sens large du terme. Il s’agit de contrôler le développement des flores d’altérations et/ou pathogènes des aliments en exploitant des microorganismes (au sens strict du terme, essentiellement des bactéries lactiques, LAB) ou des biomolécules au sens large. L’objectif consiste à prolonger la durée de vie et/ou d’améliorer la qualité de matrices alimentaires périssables sensibles en ciblant les flores responsables de leur altération.

La démarche générale suivie par l’équipe peut être subdivisée en plusieurs étapes :

• La recherche de nouveaux agents
• La caractérisation de ces agents
• L’évaluation de l’activité des agents en matrices modèles ou réelles
• L’intégration des agents dans des enrobages et/ou des emballages dit actifs.

Les différentes approches développées au sein de BioDyMIA convergent aujourd’hui vers la nécessité d’approfondir les questions relatives à la dynamique de ces systèmes, en particulier la relation entre les microorganismes positifs telles que les LAB et celle du couple aliment/enrobage-emballage avec pour objectif la maîtrise de leur stabilité et de leur cinétique d’action. Dans ce contexte, l’équipe s’intéresse plus particulièrement à la recherche de méthodes originales permettant une mise en œuvre efficace des agents antimicrobiens à la surface de l’aliment.

Récemment, il a été décidé de recentrer les approches sur deux aliments particulièrement sensibles, le saumon et la viande ; sans omettre pour autant les travaux menés par ailleurs sur d’autres matrices, les produits laitiers en particulier.

Ainsi, la partie lyonnaise de l’équipe poursuit le développement de la thématique de l’équipe au travers de l’étude des produits fermentés. Il s’agit d’allier les bénéfices sanitaires des fermentations aux avantages nutritionnels et sensoriels que présentent ces produits.

4. Moyens techniques et analytiques

L’équipe BioDyMIA s’appuie sur un environnement technique récent et varié pour mener ses projets. La liste exhaustive de ces moyens est annexée au présent document.

5. Production scientifique

L’équipe a cosigné 54 publications entre 2019 et 2024, c’est-à-dire depuis sa dernière évaluation à l’HCERES, avec une amélioration du facteur d’impact moyen (4,4 au lieu de 2,5). La qualité est donc en hausse malgré une légère baisse du volume de publications.

50% de ces publications comportent un doctorant inscrit à BioDyMIA en tant que coauteur ; et des personnels d’appui à la recherche (titulaires ou en CDD) sont crédités en tant qu’auteurs.

Concernant les communications, elles sont au nombre de 28 dont, 20 présentations orales lors de congrès et 8 affiches. 6 de ces communications ont été présentées dans des congrès internationaux par des doctorants.

Exemple de publications récentes

HE Y., DEGRAEVE P., OULAHAL N. (2024-02). Bioprotective yeasts: Potential to limit postharvest spoilage and to extend shelf life or improve microbial safety of processed foods. Heliyon, 10 (3), e24929, 10.1016/j.heliyon.2024.e24929, https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-04458092

LAITHIER C., HUBERT A., POULET J.-L., DESMOUSSEAUX C., HARDIT V., BOYER C., GUILBAUD M., HERRY J.-M., SALAUN V., PERION R., CHERON R., MORAZIN A., DUCRET J.-M., NOTZ E., MICHEL V., HANIN A., ROSSI N., DEHAINE S., JARD G., TORMO H., PALARDY O., ALLUT G., OULAHAL N., BERTON M., ULRICH P. (2024). Mise au point d'une MAT (Machine à traire) pilote pour étudier l'impact de la MAT sur la qualité du lait (Pilotraite). Innovations Agronomiques, 94, 83-98, 10.17180/ciag-2024-vol94-art06, https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-04601019

IFTIKHAR A., DUPAS-FARRUGIA C., DE LEONARDIS A., MACCIOLA V., MOIZ A., MARTIN D. (2024-10-21). Antioxidant potential of olive leaf (<i>Olea europaea L.</i>) sustainable extracts evaluated in vitro and minced beef meat. Italian Journal of Food Science, 36 (4), 305-316, 10.15586/ijfs.v36i4.2697, https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-04753425

Hayet Ouhadda, Tahar Amrouche, Pascal Degraeve, Nadia Oulahal. Chemical composition and antibacterial activity of essential oils extracted from fresh and dried aerial parts of Rosmarinus officinalis L. Pistacia lentiscus L. and Thymus vulgaris L. from Algeria. Journal of Essential Oil Research, 2024, 36 (5), pp.506-522. ⟨10.1080/10412905.2024.2396854⟩. ⟨hal-04810339⟩

Etudiant de niveau Master 2 et disposant des compétances suivantes : microbiologie et biochimie et possédant des connaissances en statistiques et en physique