Analyse quantitative par spectroscopie moyen infrarouge de la composition de milieux de fermentation : mesures hors ligne et deportee

par Philippe Fayolle

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées, psychologie, physique

Sous la direction de Georges Corrieu.

Soutenue en 1997

à Paris 7 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les resultats acquis lors de cette etude ont contribue au developpement d'un spectrophotometre moyen infrarouge dispersif a mesure deportee au moyen de fibre optique. Cet appareillage permet d'effectuer des mesures spectrales en ligne et en temps reel de la composition de milieux de fermentation. Les travaux ont ete realises, dans une premiere partie, avec un spectrophotometre de laboratoire a transformee de fourier (ir-tf). Ils ont permis de definir une partie du cahier des charges decrivant la conception et le fonctionnement du prototype du spectrophotometre moyen infrarouge dispersif a mesure deportee (irdmd) et un traitement des donnees adapte a l'analyse quantitative des constituants principaux des milieux de fermentation. La seconde partie concerne l'etude experimentale de l'irdmd. Les conditions spectrales dans le moyen infrarouge des constituants majeurs des milieux de fermentation alcoolique (glucose, fructose, glycerol, ethanol) et lactique (lactose, galactose, acide lactique, bacteries lactiques) ont ete interpretees. Les bandes spectrales retenues sont comprises entre 1300 et 800 cm#-#1 et entre 1800 et 800 cm#-#1 pour, respectivement, les deux milieux de fermentation etudies. Les modeles mathematiques de traitement des donnees a base de regressions par les moindres carres partiels (pls) conduisent a des erreurs standards de prediction (sep) pour chaque sucre et pour l'ethanol de, respectivement, 1,5 g. L#-#1 et 2,4 g. L#-#1. En fermentation lactique, les sep des 4 constituants sont comprises entre 0,7 g. L#-#1 et 2 g. L#-#1. L'influence de grandeurs susceptibles de modifier la mesure spectrale et l'estimation de la concentration des constituants par des methodes chimiometriques a ete etudiee. Un modele a base de reseau de neurones a permis de corriger l'effet de la difference de temperature entre blanc de mesure et echantillon et d'ameliorer de 30 % l'estimation de la concentration en ethanol, par rapport aux modeles pls initiaux. La nature du blanc de mesu re (milieu initial, final et eau) et la resolution optique (comprise entre 4 et 32 cm#-#1) n'entrainent pas de modification significative de l'erreur de prediction. Le cahier des charges precise notamment la resolution optique (16 cm#-#1) et la technique d'echantillonnage optique (atr) a utiliser. La resolution choisie est un bon compromis entre les performances du materiel utilise dans l'irdmd et celles de l'analyse quantitative. L'atr est preferee a la transmission pour des raisons de moindre complexite de conception mecanique et de plus grande facilite de manipulation. Enfin, un ensemble de calibration contenant 25 echantillons de reference est juge suffisant pour l'estimation des concentrations des constituants majeurs des fermentations alcooliques. La modelisation de spectres d'echantillons de milieux de fermentation alcoolique a permis de verifier la plupart des proprietes des regressions pls. Elle apporte une assistance a la calibration en indiquant notamment le nombre d'echantillons de reference a utiliser. Elle pourrait eventuellement deboucher, en ameliorant la reconstitution des spectres, sur l'etablissement d'une methode de calibration sans necessiter l'usage de solutions de reference. Les performances de la maquette de l'irdmd, realisee par la sat, ont ete comparees a celles qu'offre l'ir-tf. Elles sont, pour l'instant, inferieures notamment en terme de niveau d'absorbance (facteur 2 a 3), niveau de bruit de mesure spectrale (facteur 10), seuil de detection (7 g. L#-#1 contre 1 g. L#-#1 pour l'ir-tf), erreur de prediction (facteur 2). Un second spectrophotometre dispersif prenant en compte les ameliorations suggerees lors de ce travail (augmentation du pouvoir de resolution et decalage du spectre de transmission vers les petits nombres d'onde) est en cours de realisation.


  • Pas de résumé disponible.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 238 P.
  • Annexes : 162 REF.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1997
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.