Yannick Coffinier, Maude Jimenez, Christophe Andre, Séverine Bellayer, Guillaume Delaplace, Nour-Eddine Chihib, Thierry Six, Sawsen Zouaghi, Marwan Abdallah, Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), NanoBioInterfaces - IEMN (NBI - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Laboratoire de Procédés Biologiques, Génie Enzymatique et Microbien (ProBioGEM), Université de Lille, Sciences et Technologies-École polytechnique universitaire de Lille (Polytech Lille), Institut des Biomolécules Max Mousseron [Pôle Chimie Balard] (IBMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie des Procédés et Technologie Alimentaires (LGPTA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ECONOMICS project (ANR-17-CE08-0032), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-17-CE08-0032,ECONOMICS,Design de surfaces anti-encrassantes pour les industries agroalimentaires(2017), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche Interdisciplinaire [Villeneuve d'Ascq] (IRI), Université de Lille, Sciences et Technologies-Université de Lille, Droit et Santé-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lille, ENSCL, Institut Catholique Lille, ISEN, Univ. Valenciennes, CNRS, INRA, Centrale Lille, and Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 [UMET]
International audience; This work aims at studying the impact of silane-based coatings, generated by atmospheric pressure plasma spraying (APPS) of a liquid precursor (hexamethydisiloxane – HMDSO), on dairy antifouling and antibacterial properties of food-grade 316L stainless steel. The influence of the manufacturing parameters (precursor flow rate, nozzle-to-substrate distance and scanning speed) on the coatings properties was investigated using a wide range of characterization techniques (drop shape analysis, X-Ray Mappings, Scanning Electron Microscopy, Fourier-Transformed Infrared Spectroscopy, Atomic Force Microscopy). Coating’s roughness in particular was shown to strongly increase when precursor flow rate increases. A pilot pasteurizer, fed with a model foulant solution (whey protein and calcium), allowed performing two consecutive industrial-like isothermal dairy fouling tests, revealing the promising anti-fouling properties of the HMDSO-coated steel. A fouling reduction of up to 90% compared to bare stainless steel was achieved after first cycle for all samples. The second fouling run allowed to select the best-performing sample, which kept the same antifouling properties as in the first test. Its mechanism of action was investigated, which revealed that a nanostructured, Si-O-Si rich surface was efficient to prevent isothermal dairy fouling. The adhesion of the pathogenic bacterium Staphylococcus aureus also proved to be impacted by this plasma coating, with a significant decrease of adhered cells (−30% compared to native stainless steel).