La Mécanique des Fluides au Service de la Sécurité Alimentaire – FEFS

La contamination de surface des lignes de transformation des aliments par les agents pathogènes et d'altération reste un problème majeur non résolu par les procédures d'hygiène. En effet, des bactéries adhérentes résistent à ces procédures, par exemple les spores de Bacillus en équipements fermés ou les biofilms composés notamment de Pseudomonas spp. Il est admis que ces bactéries adhérentes sont à l'origine de nombreuses intoxications alimentaires ce qui souligne la nécessité de mettre en œuvre des procédures plus efficaces tout en améliorant la compréhension des mécanismes sous-jacents. Grâce à une collaboration pérenne, les partenaires ont récemment montré le rôle majeur des conditions de séchage sur la persistance de la contamination de surface. L'objectif de ce projet est de fournir aux chercheurs possédant des compétences complémentaires, l'occasion de travailler sur ce problème qui implique une solution technologique concrète. Le projet se concentre sur les idées de recherche clés de biologie, de mécanique des fluides et de métrologie avancée pour améliorer la compréhension de l'adhésion bactérienne dans des environnements industriels complexes et pour proposer des solutions hydrodynamiques optimales (basées sur les flux interfaciaux) pour éliminer les bactéries adhérentes dans les équipements industriels sans utilisation excessive de produits chimiques. L'approche consiste à 1/ caractériser l'évolution dynamique des forces d'adhésion des spores au cours des cycles de séchage/mouillage en environnement complexe et l'origine de ces forces, 2/ déterminer les configurations optimales de flux diphasiques pour éliminer efficacement ces spores. La première question sera abordée par un suivi en temps réel (i) des forces d'adhésion des spores au cours des cycles de séchage/mouillage à l'aide de dispositifs basés sur l'utilisation de micropipettes et la microfluidique et (ii) de l'interaction spores/matériaux en relation avec leur propriétés de mouillage grâce à l'observation des interfaces par microscopie confocale et électronique, l'observation du détachement des spores dans les cellules d'écoulement sous microscope et le développement de capteurs acoustiques dédiés. Dans la deuxième partie, les outils numériques (Boundary Integral Method) et expérimentaux (échelles microscopique et pilote) permettront de déterminer les débits diphasiques capables de détacher les bactéries adhérentes de divers matériaux. De tels écoulements empêcheraient la sur-utilisation de produits détergents/désinfectants et ainsi, contribueraient à la mise en place de processus industriels plus verts.
Impacts intellectuels: Le consortium pluridisciplinaire regroupe des collaborateurs internationaux et les synergies sont parfaitement complémentaires. Le partenariat fera progresser les sciences sur les fluides multi-phasiques et les contaminations bactériennes, avec des applications technologiques, y compris les bio-capteurs, les procédés de nettoyage mettant en œuvre des flux multi-phasiques et la maîtrise de l'hygiène des équipements pour des industries liées à l'agroalimentaire, la pharmacie, la métallurgie et l'énergie. Certaines questions scientifiques clés associées à l'adhésion des bactéries aux lignes de production et aux instabilités dans les flux multi-phasiques seront résolues. La collaboration proposée devrait encourager de futurs partenariats entre l'industrie et le milieu universitaire.
Impacts plus généraux: Le projet participera à la formation de jeunes scientifiques dans des recherches de pointe. La diffusion sera assurée par des publications, webinars et sites Web.
Transfert des connaissances: L'expertise combinée des instituts internationaux se traduira par le transfert de connaissances sur les méthodes numériques et analytiques et les techniques expérimentales associées à la micro-fluidique et à la microbiologie. Le transfert des connaissances se fera dans les deux sens et deviendra le fondement permanent d'une collaboration pérenne.