Propriétés de transport dans les vins effervescents par simulations de dynamique moléculaire // Transport properties in sparkling wines by molecular dynamics simulations

Les boissons effervescentes représentent près d'un quart du marché des boissons commercialisées dans le monde et, parmi elles, les vins effervescents tels que les vins de Champagne occupent une place particulière de par leur notoriété. Ce projet se propose d'étudier la diffusion du dioxyde de carbone (CO2), qui joue un rôle majeur dans la formation et le grossissement des bulles de CO2 dans ces vins. Pour mener à bien ce projet, le doctorant réalisera des simulations de dynamique moléculaire avec champ de force classique dans lesquelles les vins de Champagne seront modélisés comme des solutions hydroalcooliques carbonatées agrémentées de molécules de glycérol, d'acides tartrique et lactique, et de sucres. La concentration en sucres variant en fonction du type de champagne (< 12 g/L dans les champagnes bruts et jusqu'à 50 g/L dans les champagnes doux), une évaluation des coefficients de diffusion du CO2 dissous sera réalisée en fonction de la concentration en sucres et de la température à partir de méthodes théoriques propres aux fluides simples et aux mélanges complexes, avant comparaison aux données expérimentales disponibles. Ces travaux pourront servir de point de départ à des études plus générales sur la diffusion du CO2 dans d'autres boissons effervescentes (eaux pétillantes, sodas, colas ou bières) et à l'étude de la diffusion du dioxygène dans les vins, ce phénomène de transport étant pris en compte dans des modèles d'oxydation conçus pour étudier le vieillissement des vins.
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Sparkling beverages represent almost one-quarter of the global market for commercial beverages worldwide and, among them, sparkling wines sucha as renowned Champagne wines occupy a particular place. This project aims at studying carbon dioxide (CO2) diffusion, which plays a major role in the formation and growth of CO2 bubbles in these wines. To achieve the project goals, the PhD student will carry out molecular dynamics simulations with classical force fields in which Champagne wines will be modeled as carbonated hydroalcoholic solutions composed of additional molecules like glycerol, lactic and tartatric acids, and sugars. Because the concentration of sugars varies for different champagnes (< 12 g/L in brut champagnes and up to 50 g/L in mild champagnes), estimating the diffusion coefficients of dissolved CO2 will be achieved as a function of the concentration of sugar and temperature with theoretical methods specific to simple fluids and multicomponent mixtures, before comparing the results with available experimental data. These works might serve as starting point for more general studies devoted to CO2 diffusion in other sparkling beverages (fizzy waters, sodas, colas or beers) and for studies of molecular oxygen diffusion in wines, this transport phenomenon being taken into account in oxidation models devised to investigate wine ageing.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrats ED : Programme blanc GS-Chimie

Université Paris-Saclay GS Chimie

571 Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes

Un candidat à ce projet doctoral doit avoir obtenu un master en physique, chimie, ou physico-chimie et témoigner de solides connaissances en mécanique classique et quantique, chimie quantique, et physique statistique. Des compétences en programmation (fortran 90, C ou python) sont fortement recommandées. Un intérêt fort pour les simulations de dynamique moléculaire et les développements théoriques sous-jacents est indispensable. Un bon niveau en anglais (B2) est requis pour l'écriture des publications. Le candidat devra aussi témoigner d'une certaine curiosité scientifique et autonomie au cours du projet doctoral.
A candidate to this PhD project must have obtained a master in physics, chemistry, or chemical physics and must have a solid knowledge in classical and quantum mechanics, quantum chemistry, and statistical physics. Programming skills (fortran 90, C and python) are highly recommended. A strong interest for molecular dynamics simulations and related theoretical developments is mandatory. A good level in english (B2) is required for the writing of publications. The candidate will also have to prove some scientific curiosity and autonomy during the PhD project.