texture et texturation des aliments
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Remerciement
Nous tenons à exprimer nos gratitudes et présenter nos chaleureux
remerciements à :
Mme Gliguem Hela et Mme .Essid Ines, pour nous avoir aidés à élaborer ce
travail.
Nos remerciements vont également à M. Hamza Ilyes le directeur de l’INAT et
tous les travailleurs en bibliothèque de l’INAT pour leur coopération.
Enfin nous remercions tous nos camarades ainsi que tous nos parents qui nous
ont aidés d’une façon directe ou tout simplement par leur présence et leur
soutien moral.
Résumé
Dans le domaine alimentaire, la texture est considérée essentiellement comme la
réponse sensorielle à un ensemble de propriétés physiques, mécaniques ou rhéologiques,
résultant de la structure de l‘aliment, relatives à sa déformation, désintégration et son
écoulement par application de forces ; Il existe de nombreux facteurs pouvant influencer
la perception de la texture et leurs interactions sont à l‘origine d‘un concept complexe ;
Elle est le résultat d’une intégration de plusieurs évènements neurophysiologiques, les
sensations issues de récepteurs sensoriels visuels, tactiles et kinesthésiques.
De nombreuses techniques peuvent être considérées comme des procédés de
texturation, c’est-à-dire capable de donner au produit de base une texture entièrement
nouvelle. on peut citer la texturation chimique en utilisant les agents texturants ;
texturation physique comme l’extrusion ou la cuisson-extrusion, qui s’intéresse plus
particulièrement à des produits sous forme de pâtes, et la granulation qui utilise des
matières premières sous forme de poudres et la texturation physico- chimique
développée par la gastronomie moléculaire moderne.
Des méthodes de mesure des paramètres texturaux autres que sensorielles se sont
développées. Elles relèvent de la rhéologie on cite : les tests fondamentaux mesurant des
propriétés telles que la viscosité, la dureté, la résistance ou la fragilité d’un matériau
alimentaire ; les tests empiriques faisant appel à des techniques fondamentales ; rapides
et faciles à mettre en place, ces techniques sont basées sur trois principes fondamentaux
de la déformation : la flexion, le cisaillement et la compression, et les tests imitatifs qui
imitent l’action des dents par exemple.
Abstract
In the food industry , the texture is considered essentially as the sensory response
to a set of physical , rheological or mechanical properties resulting from the structure of
the food, on its deformation , and flow decay by applying forces exist many factors that
can influence the perception of texture and their interactions are at the origin of a
complex concept , it is the result of integrating several neurophysiological events,
sensations from visual, tactile and kinesthetic sensory receptors .
Many techniques can be considered as methods of texturing , that is to say
capable of giving the product a completely new basic texture . include chemical
texturing using texturizing agents ; physical texturing as extrusion or extrusion cooking
, which is particularly interested in the form of pasta products , and that the granulation
of the raw materials used in powder form and physico- chemical texturing developed by
modern molecular gastronomy.
Methods of measuring parameters other than sensory textural developed. They
fall rheology is quoted : basic tests measuring properties such as viscosity, hardness,
strength or weakness of a food material , empirical tests using basic techniques; quick
and easy to implement these techniques are based on three fundamental principles of the
deformation : bending, shear and compression , and imitative tests that mimic the action
of the teeth , for example.
الملخص
في صناعة المواد الغذائية ، يعتبر الملمس أساسا استجابة حسية لمجموعة من الخصائص الفيزيائية،
أو الميكانيكية الناجمة عن هيكل المواد الغذائية الريولوجية
توجد العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على إدراك الملمس و تفاعالتها يتم في أصل مفهوم معقد ، هو
نتيجة لدمج العديد من األحداث العصبية ، واألحاسيس من البصرية، و اللمس و المستقبالت الحسية
التقنيات أساليب التركيب القادرة على إعطاء المنتج نسيج أساسي جديد تماما. وتشمل يمكن اعتبار العديد من
التركيب الكيميائي ؛ التركيب الجسدي أو الطبخ
والذي يهتم بشكل خاص في شكل منتجات المعكرونة
التحبيب من المواد الخام المستخدمة في شكل مسحوق
فنون الطهو الجزيئي الحديثة التركيب الفيزيائي الكيميائي التي وضعتها
تطورت طرق قياس العناصر الريولوجية إضافة إلى الطرق الحسية
االختبارات األساسية قياس خصائص مثل اللزوجة ، والصالبة ، والقوة أو الضعف من المواد الغذائية ، :
هذه التقنيات على ثالثة واختبارات تجريبية باستخدام التقنيات األساسية ؛ سريعة و سهلة التنفيذ وتستند
مبادئ األساسية للتشوه : االنحناء، القص و الضغط، واختبارات مقلد التي تحاكي عمل األسنان ، على سبيل المثال
.
Table des matières
Introduction…………………………………………………………. ……
I - Texture ………………………………………………………………..
1. Généralités ……………………………………………………………
1.1 Définition …………………………………………………………
1.2 Facteurs influençant la texture des aliments ………………….
1.3 Perception de la texture au niveau physiologique………………
2. Classification des aliments selon la texture. ……………………….
2.1 Les fluides …………………………………………………………
2.2 Les pâtes alimentaires…………………………………………..
2.3 Les solides alimentaires………………………………………..
2.4 Les gels ………………………………………………………….
2.5 Les poudres………………………………………………………
II - Texturation …………………………………………………………..
1. Texturation chimique………………………………………………
1.1 Les gélifiants …………………………………………………….
1.2 Les Épaississants ………………………………………………..
1.3 Les Émulsionnants ……………………………………………...
1.4 Les Stabilisants …………………………………….……………
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2. Texturation en utilisant des moyens physiques …………………..
2.1 Puffing ou bien DIC : détente instantanée contrôlée………...….
2.2 Granulation ……………………………………………………….
2.3 Extrusion et cuisson-extrusion………………………………….
3 .Texturation physico-chimique : gastronomie moléculaire …….
III Evaluation de la qualité texturale ………………………………….
1. Analyse de la texture des solides …………………………………
2. Analyse de la texture des liquides ……………………………….
3. Analyse de la texture des semis solides (gels et pates ) ………..
4. Analyse de la texture des poudres ………………………………
Conclusion ………………………………………………………………...
10
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Liste des figures
Figure 1 : les facteurs influant sur la texture…………………………………2
Figure 2 : les étapes physiologiques de la perception de la texture
au niveau de l‘organisme………………………………………………………3
Figure 3 : les différents états fluides…………………………………………..4
Figure 4 : Mode d'action de ces texturants…………………………………...8
Figure 5 : Présentation schématique du réacteur DIC utilisé……………...12
Figure 6: schéma représentatif de l’équipement nécessaire pour la
granulation…………………………………………………………………….14
Figure 7: Schéma représentatif d’un extrudeur…………………………….17
Figure 8 : opération de sphérisation…………………………………………19
Liste des tableaux
Tableau 1 : Les principaux stabilisants……………………………………….9
Tableau 2 : Critères de choix de ces texturants………………………………9
1
Introduction
Le goût n'est pas l'unique plaisir apporté par l'alimentation. La texture est également source de
stimulation sensorielle.
La bouche perçoit les caractéristiques de surface des aliments et leurs propriétés mécaniques
pendant la mastication.
L’aliment se transforme sous l’action des forces de morsures, de la langue, de la salive et de la
température pour former un bol alimentaire facile à avaler. C’est grâce : aux récepteurs
superficiels et muqueux (langue, palais), aux récepteurs situés dans les ligaments maintenant
les dents, aux récepteurs situés dans les muscles et dans l’articulation de la mâchoire, que
nous pouvons apprécier la texture d’un aliment. L’audition nous renseigne également sur la
texture des aliments pendant la mastication : croustillant de la croûte de pain, croquant de la
pomme.
Dans le domaine alimentaire, la texture est considérée essentiellement comme une propriété
sensorielle et regroupe un grand nombre de termes ; citons, entre autres, la tendreté pour la
viande, l’onctuosité ou la fermeté pour des fromages, l’aspect collant pour des pâtes ou encore
les caractères craquant, friable, dur et croustillant pour des biscuits.
Certes, la texturation est une opération très classique : nos ancêtres savaient plusieurs
méthodes de texturation citons : les fruits secs séchés au soleil , le kadid , la oula , préparation
des crèmes.., mais elle évolue sans cesse ; elle est considérée comme une source d’innovation
importante en agroalimentaire.
Néanmoins, des méthodes de mesure des paramètres texturaux autres que sensorielles se sont
développées.
Dans ce rapport intitulé ‘ texture et texturation des aliments ‘, nous allons essayer de présenter
les différentes textures et diverses méthodes de texturation.
En effet, ce rapport comporte trois parties principales : les notions de textures, les texturations
chimiques physiques et modernes (physicochimiques) et enfin les méthodes d’évaluation de la
qualité texturale des aliments.
2
I - Texture
1. Généralités
1.1 Définition
La texture est une notion complexe et de nombreuses définitions ont été proposées. Elle peut
être considérée comme la réponse sensorielle à un ensemble de propriétés physiques,
mécaniques ou rhéologiques, résultant de la structure de l‘aliment, relatives à sa déformation,
désintégration et son écoulement par application de forces mesurées objectivement à l'aide de
fonctions mettant en jeu force, temps et distance (Singh, 1977; Tarea, 2005).
1.2 Facteurs influençant la texture des aliments
Il existe de nombreux facteurs pouvant influencer la perception de la texture et leurs
interactions sont à l‘origine d‘un concept complexe (Figure 1). En outre, la structure interne
de l'aliment et les autres variables comme la taille et la forme, l'humidité et le contenu en
matière grasse interagissent pour définir la texture. Par conséquent, il est impossible d'obtenir
un indice global de la texture à partir d'une seule mesure et on s'intéresse uniquement à la
mesure des paramètres ayant une influence importante sur l'acceptation du consommateur
(Singh, 1977 ).
Figure 1 : les facteurs influant sur la texture
3
1.3 Perception de la texture au niveau physiologique
La texture est perçue lorsqu‘un aliment est manipulé et qu‘il subit des déformations
mécaniques, avant la mise en bouche puis en bouche, jusqu‘à la déglutition. Elle est le résultat
d’une intégration de plusieurs évènements neurophysiologiques, les sensations issues de
récepteurs sensoriels visuels, tactiles et kinesthésiques. La Figure 2 résume les étapes
physiologiques de la perception de la texture au niveau de l‘organisme.
Figure 2 : les étapes physiologiques de la perception de la texture au niveau de
l‘organisme.
2. Classification des aliments selon la texture.
2.1 Les fluides :
Un fluide : un matériau qui s’écoule de lui-même, sous l’effet de son propre poids et qui est
incapable de récupérer seul sa forme initiale. De plus, il faut tenir compte de l’histoire du
produit, c’est-à-dire des traitements physico-chimiques et mécaniques qu’il a pu subir
(congélation-décongélation, agitation, traitement thermique, vieillissement...). (Chikhoune,
2011).
L’état fluide est caractérisé par trois principaux types de comportement suivant la nature des
paramètres qui influent sur l’aspect de la courbe d’écoulement, (figure 3)
— les fluides indépendants du temps pour lesquels il existe une relation biunivoque entre t et
Ʈ, les fluides newtoniens en sont un parfait exemple. La courbe d’écoulement est linéaire et sa
viscosité est indépendante de la contrainte ou de la vitesse de cisaillement. Tous les fluides
dont le comportement répond à cette caractéristique sont dénommés newtoniens
4
— les fluides dépendants du temps pour lesquels la relation entre Ʈ e gamma point dépend du
temps et du passé mécanique du fluide ;
* Fluides sans contrainte critique
— les fluides rhéofluidifiants ou pseudoplastique
— les fluides rhéoépaississants ou dilatants
* Fluides à contrainte critique ou fluides plastiques
Le comportement plastique caractérise les fluides pseudoplastiques présentant en plus un seuil
de plasticité. Ces fluides présentent des courbes d’écoulement qui coupent l’ordonnée non pas
à l’origine, mais au niveau du seuil de plasticité ou contrainte critique tc
S’il y a désorganisation de structure par cisaillement, on parlera de thixotropie , s’il y a
organisation de structure, on parlera de rhéopexie.
— les fluides viscoélastiques qui présentent à la fois des caractéristiques des fluides
précédents et des solides et qui retrouvent partiellement leur forme primitive après
déformation.
La figure 3 résume les différents types d’écoulements des fluides
Figure 3 : les différents états fluides
5
2.2 Les pâtes alimentaires
La pâte possède à la fois les propriétés des liquides (viscosité) et des solides (élasticité) elle
est viscoélastique. L’analyse des qualités rhéologiques de la pâte consiste en des mesures de
consistance, collant, relâchement, lissage, extensibilité, élasticité, tolérance et développement
de la pâte.
La consistance= Etat de fermeté de la pâte. Les variations de consistance sont influencées par
les éléments fixateurs d’eau dans la pâte : protéines, amidons endommagés, hémicelluloses…
Le collant = force d’adhérence de la pâte. En général, les phénomènes de collant ont pour
origine : un excès d’hydratation, une mauvaise qualité des protéines (prise de force
insuffisante de la pâte), une humidité relative ambiante excessive.
Le relâchement = Ecoulement de la pâte sous son propre poids (ou tenue insuffisance de la
pâte).
Le lissage = Aspect lisse de la pâte en fin de pétrissage. Le lissage est en relation avec la
formation de la structure gluténique et surtout ses capacités d’extensibilité. La rapidité de
lissage est un indicateur de la rapidité de formation de la structure gluténique.
L’extensibilité = Capacité d’allongement ou de déformation de la pâte. Elle peut être
appréciée par étirement (uniaxial ou biaxial), compression ou insufflation de gaz.
L’élasticité = Capacité de la pâte à reprendre totalement ou partiellement sa forme après une
déformation donnée (± intense) et l’arrêt de cette déformation.
La tolérance = Aptitude de la pâte à supporter des temps plus longs de fermentation tout en
gardant une bonne tenue à la mise au four
Le développement (ou la pousse)= Cette pousse est en relation avec l’activité fermentative
mais intègre aussi l’aptitude de la pâte à la déformation et sa rétention gazeuse.
2.3 Les solides alimentaires
Etat de matière dans lequel les molécules sont fortement liées les unes aux autres, et
caractérisé à l’échelle macroscopique par un volume et une forme déterminés, constants en
6
l’absence de toute force extérieure (Phus ,1938).qui résiste aux efforts, à l’usure, eu temps de
par sa nature, sa qualité, sa composition, sa construction.
2.4 Les gels
Définition et caractéristiques générales
On peut définir les gels à partir de 3 critères caractéristiques :
1- Ils sont constitués d'au moins 2 composants. Un des composants est majoritaire, c'est le
système dispersant (solvant), il est à l'état liquide ; l'autre constituant est sous forme
solide et est dispersé dans le solvant.
2- Les deux phases sont néanmoins continues. La phase liquide est piégée dans les mailles
de la phase solide.
3- L'ensemble se comporte comme un solide mou (une pâte), viscoélastique, qui peut se
déformer.
Formation des gels
On peut considérer 2 grandes classes de gels :
- les gels chimiques qui sont créés par formation de liaisons covalentes. La gélification
est irréversible. Les chaînes de polymères sont groupées en pelotes statistiques. Ces gels ont
une très grande élasticité. Ils peuvent absorber (piéger) une grande quantité de liquide. Ils
servent par exemple à fabriquer des lentilles de contact souples.
- les gels physiques sont au contraire des structures labiles, la gélification est réversible. On
obtient le gel par agrégation des particules solides d'un sol colloïdal sous l'influence d'une
modification du milieu (variation de la température, présence d'ions ....). On dit qu'il se
produit une transition sol-gel. Ils peuvent repasser à l'état liquide en modifiant à l'inverse les
paramètres du milieu. (Danielle et Khanh, 2000).
2.5 Les poudres
Définition
Une poudre est un ensemble de particules dont les dimensions sont habituellement inférieures
à 1 mm (norme NF X 11-630). Quant à la particule, elle est définie dans une poudre par un
fragment de matière solide, ou agrégat ou agglomérat, pris en compte par une technique
7
d’observation ou de mesure donnée. L’élément constitutif d’une poudre apparaît donc comme
une particule individuelle ou un ensemble de particules :
— agrégat si la cohésion est d’ordre physico-chimique ;
— agglomérat si la cohésion est d’ordre physique ou mécanique.
les poudres ont des comportements rhéologiques propres, mais qui rappellent parfois ceux
des matériaux dans un des trois états de la matière :
— une poudre n’est pas un solide bien qu’elle puisse résister à une déformation de caractère
non permanent quand la contrainte n’est pas trop élevée ;
— une poudre n’est pas un liquide bien qu’elle puisse s’écouler sous certaines conditions ;
— une poudre n’est pas non plus un corps gazeux bien qu’elle puisse être comprimée parfois
d’une manière importante.
Ces références aux comportements rhéologiques d’un matériau sous les trois états de la
matière impliquent que les appareils de mesures retenus pour caractériser les poudres
s’inspirent de ceux utilisés pour définir le comportement des solides, des liquides ou des gaz.
Facteurs influençant les propriétés rhéologiques des poudres
Masse volumique, Porosité, Taille et granulométrie, Forme des particules, Surface spécifique,
Humidité et hygroscopicité, Propriétés interfaciales qui sont essentiellement liées à la
composition chimique du solide ; la structure particulaire (amorphe, cristalline) , l’existence
de substances adsorbées à la surface ;la micromorphologie ;la forme et la distribution
granulométrique des particules.
II Texturation
1. Texturation chimique
En utilisant les texturants ou les agents de texture :
Quatre catégories de texturants :
1.1 Les gélifiants
Confèrent une certaine consistance à une denrée alimentaire grâce à la formation d'un gel.
8
La gélification dépend de la capacité des macromolécules à s'associer entre elles en se liant
avec une quantité importante d'eau. De plus, pour que le gel se forme, il est nécessaire que le
polymère soit bien solubilisé dans la solution.
La chaîne du polymère se déplie progressivement grâce à la fixation de molécules d'eau.
Celle-ci est due à la présence de molécules dont la « tête » est hydrophile et la « queue » est
hydrophobe : ainsi, les molécules s’organisent naturellement de manière à « enfermer » les
molécules d’eau dans le solvant. Ceci forme des clusters qui, au cours de la gélification,
deviennent de plus en plus nombreux et s’associent ainsi entre eux. Au terme de ce processus,
lorsque la totalité du milieu aqueux est ainsi « enfermée », on a un gel formé d’un cluster dit «
de taille infinie ».
La figure 4 présente le mode d’action de ces agents texturants :
Figure 4 : Mode d'action de ces texturants.
1.2 Les Épaississants :
Augmentent la viscosité d'une denrée alimentaire.
1.3 Les Émulsionnants :
Ce sont des agents de surfaces (ou tensioactifs) : Permettent de réaliser ou de maintenir le
mélange homogène de deux ou plusieurs phases non miscibles dans une denrée alimentaire.
Pour être efficace un émulsifiant doit : faciliter la création d'une nouvelle interface et
conférer une certaine stabilité à la gouttelette
Les principaux émulsifiants : Les lécithines (E322) On les trouve dans le jaune d'œuf et dans
le soja. Ce sont des émulsifiants naturels, Principale lécithine commercialisée : la
phosphatidylcholine
9
1.4 Les Stabilisants :
Maintiennent l'état physicochimique d'une denrée alimentaire et la dispersion homogène de
deux phases ou de plusieurs substances non miscibles, stabilisent ou intensifient la couleur
d'une denrée alimentaire.
Ce sont des composés chimiques capables de conférer une stabilité de longue durée à une
denrée alimentaire, le tableau 1 nous renseigne sur les principaux stabilisants.
Des polysaccharides de masses molaires élevées (carraghénane, xanthane), peuvent stabiliser
une émulsion :
- modification de la viscosité
- formation d'un gel .
Tableau 1 : Les principaux stabilisants.
E338 acide orthophosphorique
E450 diphosphates
E339 orthophosphates de sodium
E451 triphosphates
E340 orthophosphates de potassium
E452 polyphosphates
E341 orthophosphates de calcium
Les protéines jouent souvent un rôle à la fois émulsifiant et stabilisant. Le tableau 2 donne les
principaux critères de choix de ces texturants :
Tableau 2 : Critères de choix de ces texturants.
Caractéristiques liées à leur structure
polysaccharidique
Température de solubilisation
Effet souhaité sur le produit
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Caractéristiques liées aux critères
technologiques
Résistance aux chocs mécaniques
Résistance aux traitements
thermiques
Résistance à la congélation et la
décongélation.
Stabilité dans le temps
2. Texturation en utilisant des moyens physiques
Les produits alimentaires texturés ou restructurés font désormais partie de notre alimentation
quotidienne. En effet, qui n’a pas consommé de popcorn, de crackers, de soupes instantanées,
de surimi, soient autant de produits ayant subi un traitement de texturation.
La texturation présente un double intérêt, elle constitue, d’une part, une source inépuisable
d’innovation et permet, d’autre part, la valorisation en alimentation humaine de matières
premières qui actuellement sont en partie inutilisées ou valorisées de façon médiocre, ce qui
représente un intérêt économique évident
2.1 Puffing ou bien DIC : détente instantanée contrôlée
Principe de la DIC
La DIC consiste à chauffer le produit sous une pression de vapeur d’eau à une température
inférieure à 200 °C pendant moins d’une minute, et à détendre ensuite instantanément la
pression. Cette détente abrupte entraîne le refroidissement accéléré du matériau traité et une
auto vaporisation massive de l’eau qu’il contient.
Utilisation possible
La DIC peut être utilisée pour sécher (conservation des produits alimentaires), débactériser,
texturer, étuver des céréales, des fruits, des légumes, extraire des huiles essentielles,…etc. Le
séchage des fruits et légumes et la texturation de produits végétaux figurent parmi les
premières applications industrielles. Des essais sont actuellement en cours pour aboutir à des
pâtes alimentaires à cuisson rapide.
11
Matériel et méthode
Le dispositif comporte trois parties principales:
Une chambre de traitement dans laquelle les produits sont traités à haute température /
haute pression de vapeur (jusqu’à respectivement 170 °C et 8 bars);
Un grand réservoir à vide (100 fois le volume de la chambre de traitement);
Une vanne de grand diamètre (plus de 200 mm) à ouverture ‘instantanée’ (moins de
1/10ème de seconde).
La connexion entre la chambre de traitement et le réservoir à vide est obtenue par une
ouverture abrupte de la vanne. La chute de pression est dite ‘instantanée’ du fait de la valeur
de ( ΔP / Δ t ) qui est supérieure à 5 bar.s-1.
Le traitement DIC implique quatre étapes principales:
Instauration d’un vide initial (approximativement 50 mbar). Lors de cette étape, les
échantillons sont soumis à un vide primaire,
Instauration de haute pression de vapeur / haute température. Au cours de cette étape,
le produit est exposé à la pression de vapeur pendant un temps de traitement de 5 à
100 secondes
Détente instantanée vers le vide qui implique une auto-vaporisation partielle de l’eau,
ce qui induit un refroidissement instantané des échantillons;
et finalement un retour à la pression atmosphérique.
La DIC consiste donc à soumettre, pendant quelques secondes, les produits à une température
inférieure à 200 °C, sous une pression de 1 à 20 bars maximum. La pression et le chauffage
sont généralement assurés par vapeur d´eau.
Ensuite, ils sont refroidis très rapidement (détente en une durée inférieure à la seconde par un
passage "instantanée" à une basse pression inférieure à 50 millibars). Ce refroidissement
entraîne une auto-vaporisation d’une partie de l’eau contenue dans le produit, généralement
accompagnée d’un soufflage de ce dernier. ( Belarbi et al ,2008)
12
Le dispositif comporte trois parties principales comme le montre la figure 5
Figure 5 : Présentation schématique du réacteur DIC utilisé
1: Chambre de traitement; 2: valve de détente abrupte; 3: Réservoir à vide; A: générateur de vapeur; B: condenseur; C:
pompe à vide
2.2 Granulation
Le processus de granulation consiste à transformer l'aliment sous forme de farine grossière en
aliment sous forme granulaire compactée en forme de cylindres. Cette transformation
physique de l’aliment à de nombreux avantages, comme la densification de l’aliment
(d’environ 40 %) qui engendre mécaniquement l’augmentation de la capacité de stockage ou
la réduction des coûts de transport, la réduction de l’émission de poussières ou la meilleure
conservation de l’aliment, mais aussi l’augmentation de l’ingéré quotidien des animaux.
Elle a cependant quelques inconvénients, comme des investissements lourds (silos, presse,
chaudière, sécheur/refroidisseur, …), des charges énergétiques supplémentaires (électricité et
vapeur), ou la variation de la teneur en eau avec incorporation d’eau « libre ».
L’opération de granulation se caractérise par une ligne comprenant différentes étapes
successives :
Un stockage dans des « boisseaux » en nombre variable, mais généralement 2
Une vis d’extraction pour chaque boisseau qui est également la vis d’alimentation qui gère
le débit de granulation
13
Un préparateur appelé également malaxeur ou conditionneur, au sein duquel l’aliment est
mélangé à la vapeur
La presse à granuler
Après la granulation, l’aliment passe gravitairement dans un sécheur/refroidisseur, puis
éventuellement un émetteur et un tamiseur. Les fines extraites de l’aliment reviennent sur la
presse. En périphérie de la ligne, une chaudière et un réseau de vapeur sont installés.
Les unités de production contiennent, selon leurs tailles, de une à plusieurs lignes de
granulation indépendantes. Certaines lignes peuvent avoir des maturateurs après le
préparateur, assurant une durée de traitement plus longue. D'autres peuvent comporter des
opérations de pré-compressions assurées par des « Boa » ou des expandeurs.
L’alimentation du préparateur, où l'extraction du boisseau, est le plus souvent effectuée par
l’intermédiaire d’une vis pilotée par une variation de vitesse. Le débit d’alimentation du
préparateur et de la presse à granuler est régulé sur la base d’une consigne d’intensité du
moteur de la presse à granuler.
Le préparateur permet le conditionnement de la farine par incorporation en continu de la
vapeur dite sèche. Cette préparation modifie les propriétés fonctionnelles, nutritionnelles et
hygiéniques (destruction des germes) de l’aliment présent en l’état de farine et facilite
l’agglomération de la farine lors de la phase de pressage.
L'injection de la vapeur proche de l’entrée est régulée par une sonde de température placée en
sortie, permettant le traitement des aliments entre 40 et 95°C. Le temps de séjour dans le
préparateur peut varier de quelques secondes à plusieurs centaines de secondes.
Le pressage, ou granulation, s’effectue par le passage de la farine préalablement préparée à
travers des filières : soit plates soit plus classiquement sur des presses à filières verticales,
annulaires, et tournantes ; La figure 6 nous résume les différentes parties du dispositif :
Pour comprendre le fonctionnement de la granulation, la farine préparée est amenée après
passage sur un magnétique, à l’intérieur d’une couronne métallique perforée de canaux
radiants : la filière. Elle est orientée vers la filière à l'aide de déflecteurs et après avoir été
comprimé par des rouleaux et extrudé dans les canaux de la filière, le produit ressort à
l’extérieur sous forme de cylindres. À la sortie des canaux de la filière, des couteaux fixes
assurent le tranchage de ces cylindres, afin de constituer la longueur des granulés.
14
Lors du passage dans la filière, les contraintes mécaniques qui lui sont exercées génèrent un
échauffement supplémentaire du produit.
La quantité de vapeur injectée dans le préparateur influe sur le débit de production et la
consommation électrique de la presse à granuler (Tecaliment, 2013).
Figure 6: schéma représentatif de l’équipement nécessaire pour la granulation
Les techniques de granulation correspondent, dans l’industrie alimentaire, en grande partie
aux techniques dites d’agglomération ou d’instantanéisation.
- Agglomération de particules
Le mécanisme est basé sur la croissance de la taille moyenne des particules par collision et
adhésion des particules primaires, d’une part, ou, d’autre part, par la croissance centrée autour
d’un nucleus sur lequel les particules se fixent pour former une couche.
Dans les deux cas, les particules sont retenues par des forces de cohésion (forces d’attraction
interparticulaires, forces électrostatiques, pontage liquide ou solide). La rigidité des granules
dépend de l’importance et de la nature de ces forces de cohésion mais également de la
distribution de taille des particules et du nombre de points de contact par particule.
15
- Instantanéisation
Cette technique, très proche de l’agglomération, a comme autre objectif une amélioration de
la dispersibilité du produit dans un liquide alimentaire par l’augmentation de la mouillabilité
des granules. Cette technique est très utilisée dans l’industrie alimentaire ; on peut citer par
exemple la fabrication du café ou du chocolat instantanéisé
2.3 Extrusion et cuisson-extrusion
L'extrusion consiste à forcer un produit à s'écouler à travers un orifice de petite dimension, la
filière, sous l'action de pressions élevées obtenues, dans un conduit cylindrique, grâce à une
ou plusieurs vis de type vis sans fin. L'échauffement qui en résulte provoque une cuisson du
produit, d'où le terme de cuisson-extrusion. Cette technique permet l'élaboration de produits
extrêmement divers dans leur composition chimique, leur structure physique et leurs
propriétés fonctionnelles.
Le principe de l'extrusion était déjà utilisé au XIXème siècle dans les fabrications alimentaires
(presses hydrauliques pour former les pâtes alimentaires par exemple. L'évolution rapide des
techniques et des domaines d'application (matières premières d'origine végétale, et plus
récemment animale) se traduit par la grande variété des produits obtenus aujourd'hui : snacks
apéritifs, pains plats (type "cracotte"), céréales pour petit déjeuner, confiseries, farines pour
bébés ou pour potages instantanés, aliments secs pour animaux familiers ou d'élevage,
protéines texturées...
Principe et évolution des techniques :
La cuisson-extrusion est une opération complexe qui équivaut à plusieurs opérations unitaires
: malaxage, cuisson et mise en forme. Chacune de ces opérations peut être modulée, en
fonction de la matière à transformer et du produit à obtenir, par le choix approprié des
paramètres de commande de la machine.
Entraînée par les vis, la matière est soumise pendant un temps très court (20 à 60 s) à de
hautes températures (100 à 200°C), à de fortes pressions (50 à 150 bars), et à un cisaillement
très intense. Sous l'action de ces paramètres physiques, la matière subit des modifications
physico-chimiques et une homogénéisation. Sa sortie à travers la filière lui donne sa forme
finale. La chute brutale de la pression lors de l'extrusion déclenche une vaporisation
instantanée de l'eau présente, qui peut entraîner une expansion caractéristique du produit.
16
Diversité des applications :
La cuisson-extrusion donne lieu à une multitude d'applications, où chacune des fonctions de
base intervient à des degrés divers.
L'exploitation prédominante de la fonction de cuisson est surtout développée pour améliorer
les propriétés nutritionnelles et fonctionnelles des produits amylacés et des graines de
légumineuses. Le traitement de courte durée à haute température peut en effet permettre : un
fractionnement des grosses molécules (amidon, protéines) qui accroît leur digestibilité et
modifie la consistance des produits, une dénaturation des facteurs antinutritionnels
(ralentissant la croissance de l'animal) et des substances toxiques ou répulsives présentes dans
certaines graines, une insolubilisation des protéines (utilisée en alimentation des ruminants
pour limiter la dégradation par les micro-organismes du rumen), une stérilisation des aliments
(par destruction des micro-organismes)...
L'effet de malaxage et de texturation est mis à profit pour la fabrication de produits complexes
(associant céréales, matières grasses et/ou produits carnés), dans le secteur de l'alimentation
animale et en confiserie notamment. Il est également utilisé pour obtenir une texturation des
protéines ; ce procédé est employé pour la production de fromages fondus (découpables ou
tartinables) à partir de restes de fromages et de protéines de lactosérum, et pour la
reconstitution d'aliments à partir de fragments de poissons (surimi) ou de viandes séparées
mécaniquement (chutes issues de la production de morceaux découpés)...
La possibilité de travailler sur des matières premières peu aqueuses permet l'obtention directe
(sans séchage ultérieur) de produits ayant le degré d'humidité souhaité, et notamment
d'aliments secs, se conservant bien.
La fonction de mise en forme prédomine dans la création de structures alvéolées à base de
matières amylacées, qu'illustre particulièrement le domaine des snacks apéritifs. Cette
possibilité de jouer sur la forme et l'expansion des produits a également permis la mise au
point, en collaboration avec l'IFREMER, d'aliments pour poissons et crustacés sous forme de
granulés plus ou moins réhydratables, flottant ou coulant lentement.
Enfin, l'injection de réactifs chimiques tout au long du fourreau permet d'utiliser le cuiseur-
extrudeur comme réacteur chimique ou enzymatique continu.(INRA, 1996)
17
L’extrusion consiste à forcer le passage d’un produit à travers une filière par une combinaison
des effets suivants : pression, apport thermique et vitesse de cisaillement. Ces effets
conduisent à une élévation de la température du produit qui provoque une gélatinisation des
composants amylacés, une dénaturation des protéines, un étirement ou une restructuration des
éléments et une expansion exothermique de l’extrudat.
L’extrudeur renferme en général trois zones fonctionnelles distinctes comme le montre la
figure 7 :
Figure 7: Schéma représentatif d’un extrudeur
— une partie alimentation qui assure le remplissage (en poudre ou en liquide) maximal de la
vis et qui régule également la sortie du produit ;
— une partie plastification où ont lieu les opérations de mélange, compression, malaxage,
cisaillement, cuisson, pasteurisation..., des matières premières qui évoluent d’un état
particulaire vers un état amorphe sous forme d’une pâte viscoélastique ;
— une partie pompage qui se situe juste avant la filière ; elle se caractérise par un espace
entre la vis et le fourreau beaucoup plus faible, ce qui a pour effet d’augmenter les forces de
cisaillement et donc la température. À ces pressions très élevées l’eau n’est pas évaporée
malgré une température supérieure à 100 C, par contre dès l’expulsion de l’aliment hors de la
filière, il se produit une expansion massive de l’aliment et une évaporation importante.
18
La variété et les propriétés des produits extrudés s’expliquent par le nombre important de
variantes d’extrudeurs. Il est ainsi possible de modifier :
— la forme de la filière ;
— le nombre de vis (systèmes monovis et bivis) ;
— le positionnement d’une vis par rapport à l’autre ;
— la géométrie des vis ;
— la structure et la longueur du fourreau.
De plus, d’autres techniques dérivées de l’extrusion se sont développées :
— la coextrusion réalisée par la mise en jeu de deux filières permettant l’obtention d’un
produit composé d’un fourrage pâteux et d’un support céréalier expansé ;
— la coexpansion qui permet d’avoir un produit composé de deux sous-produits expansés
(céréales en général) ; ce procédé nécessite une bonne synchronisation des deux cuissons ;
— la bicoloration qui permet de réaliser un produit texturé, homogène, bicolore, qui peut être
bi-arômatisé. Le principe consiste à séparer la pâte en deux flux et de traiter chacun d’eux
indépendamment (ajout d’arômes, colorants, additifs) avant de les faire pénétrer dans une
filière commune.(Scher,1998).
3 .Texturation physico-chimique : Cuisine et gastronomie moléculaire
La gastronomie moléculaire : discipline scientifique, qui cherche à identifier et comprendre
les transformations phycico-chimiques qui se produisent dans nos aliments dès lors qu'on les
cuisine. Elle fut introduite en 1988 par le physicien britannique Nicholas Kurti et par le
chimiste français Hervé This.
La cuisine moléculaire : une cuisine moderne fondée sur la gastronomie moléculaire, les
progrès de la technologie alimentaire et d’autres sciences pour rénover ustensiles, ingrédients,
et méthodes.( Enfance et Nutrition, 2011).
Techniques de cuisine moléculaire :
Des agents texturants naturels permettent désormais de déconstruire plats et cocktails grâce à
7 techniques spectaculaires issues de la gastronomie moléculaire.
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gelification icon GÉLIFICATION: Sculptez les saveurs sous formes de perles, raviolis ou
spaghettis, Tout dépendant de la nature et des concentrations de l’agent gélifiant utilisé, la
texture des gels peut ainsi passer de souple et élastique à ferme et cassant, permettant du
coup aux cuisiniers inventifs d’expérimenter afin d’atteindre exactement la texture
recherchée.
spherification icon SPHÉRIFICATION: Encapsulez les saveurs à l’intérieur de bulles qui
explosent en bouche. Ce que l’on appelle sphérification est à la base un procédé industriel
de restructuration des aliments. L’industrie alimentaire emploie depuis longtemps ce
procédé dans le but de restructurer des purées de fruits, de légumes ou de viandes en des
morceaux dont la forme et la texture s’apparentent le plus possible à celles de l’ingrédient
de base. À titre d’exemple, ce qui paraît être un morceau de poivron inséré dans les olives
dénoyautées est en fait une purée gélifiée et remoulée. L’industrie maintient ainsi une
bonne uniformité dans l’apparence des produits; de plus, en utilisant de la purée plutôt que
des aliments entiers, elle s’assure de bénéficier d’économies de coûts substantielles.
En cuisine moléculaire, on définit maintenant la sphérification par l’encapsulation d’un
liquide à l’intérieur d’une sphère de taille variable qui éclatera en bouche.
La paroi emprisonnant le cœur liquide de la sphère est constitué d’un gel formé par un
procédé similaire à certains égards à celui expliqué dans la section qui précède sur la
gélification. L’additif utilisé est l’alginate de sodium, et tout comme dans le processus de
gélification à partir des carraghénines ou de la gomme Gellan, la présence d’ions est
essentielle pour la formation du gel comme le montre le figure 7.
Figure 8 : opération de sphérisation
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emulsification icon ÉMULSIFICATION: Réhaussez vos plats à l’aide de savoureuses
mousses colorées. En cuisine moléculaire, on appelle émulsification la technique qui
permet d’incorporer et de stabiliser des bulles d’air dans un mélange liquide.
Il est possible d’incorporer des bulles d’air dans un liquide simplement en le fouettant
vigoureusement. Néanmoins cette phase sera hautement instable et l’air s’échappera en un
temps relativement court. Pour éviter cette instabilité, il est possible d’incorporer un
émulsifiant à la solution.
siphon whipping icon PRESSURISATION AU SIPHON: Ajoutez une touche
d’onctuosité à vos desserts et bouchées.
La pressurisation au siphon alimentaire se distingue de l’émulsification en ce qu’elle
permet de réaliser des mousses sans l’aide d’un agent émulsifiant.
Le siphon alimentaire est utilisé depuis longtemps pour produire de la crème chantilly,
aussi appelée crème fouettée. Pour ce faire, la crème est d’abord versée dans le siphon,
puis une cartouche d’oxyde nitreux (N2O) est installée sur l’appareil, qui libère son gaz
vers l’intérieur de la bouteille. Des bulles de gaz pénètrent ensuite sous pression le liquide
gras, ce qui explique la prise de volume de la crème une fois le liquide éjecté du siphon.
suspension icon SUSPENSION: Défiez la gravité et donnez un effet de suspension aux
saveurs.L’épaississement n’est pas une technique culinaire nouvelle ou spectaculaire, mais
certains agents épaississants empruntés à l’industrie de la transformation alimentaire n’en
sont pas moins de plus en plus utilisés en cuisine créative pour ajouter aux plats et
cocktails une légère touche d’extravagance! Parmi ces additifs, la gomme xanthane est
sans contredit un de ceux dont la popularité en cuisine ne cesse de croître.
powderizing icon MISE EN POUDRE: Transformez les corps gras en de légères poudres
de saveur. Une autre technique exploitée dans quelques recettes de cet ouvrage consiste en
la transformation de liquides à haute teneur en matières grasses en une fine poudre.
L’additif qui rend possible cette technique se nomme la maltodextrine et est un sucre issu
du tapioca qui se présente sous forme de poudre de très faible densité.
La mise en poudre est un procédé très simple; il suffit d’ajouter la poudre de
maltodextrine à une préparation grasse et de mélanger jusqu’à l’obtention de la texture
poudreuse désirée. Les ingrédients solides doivent d’abord être liquéfiés et il peut être
nécessaire de passer la poudre au tamis afin d’éliminer d’éventuels grumeaux.
deep freezing icon SURGÉLATION: Cuisez par le froid ou créez des glaces d’une
onctuosité sans égale.
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En cuisine, l’azote liquide sert d’agent de refroidissement. Il n’entre pas dans la
préparation des recettes en tant qu’ingrédient, et n’est donc jamais ingéré; il refroidit
l’aliment, puis s’évapore. Ce n’est qu’après l’évaporation complète de l’azote liquide que
l’aliment peut être ingéré. (molécule-r, 2010).
III Evaluation de la qualité texturale
Des méthodes de mesure des paramètres texturaux autres que sensorielles se sont
développées. Cette diversité est en grande partie liée aux inconvénients des méthodes
sensorielles (mise en œuvre lourde, nécessitent des personnes bien entraînées, temps, coût,
répétabilité). D’où l’intérêt de développer des méthodes objectives qui pourraient dans une
certaine mesure remplacer les panels de dégustation.
Elles relèvent de la rhéologie et sont regroupées en trois catégories bien distinctes :
— les tests fondamentaux mesurant des propriétés telles que la viscosité, la dureté, la
résistance ou la fragilité d’un matériau alimentaire ;
— les tests empiriques faisant appel à des techniques fondamentales ; rapides et faciles à
mettre en place, ces techniques sont basées sur trois principes fondamentaux de la
déformation : la flexion, le cisaillement et la compression ;
— les tests imitatifs qui imitent l’action des dents par exemple. Les mesures obtenues par
l’analyse instrumentale peuvent dans certains cas être reliées à des valeurs sensorielles : on
parle alors de psychorhéologie.
5. Analyse de la texture des solides :
Afin de caractériser le comportement rhéologique de solides alimentaires, on soumet
généralement ceux-ci à l’application d’une contrainte (force par unité de surface) ou plus
rarement d’un étirement, et l’on enregistre la manière dont ils se déforment. Les
enregistrements contrainte déformation obtenus caractérisent en fonction des conditions
expérimentales le comportement rhéologique de l’aliment.
Test de compression : Le test de compression consiste à mesurer la résistance que
présente l’aliment à la compression qui lui est appliquée ; il permet également de
déterminer le module d’élasticité qui correspond au rapport de la contrainte appliquée à la
déformation de l’échantillon.
Test de flexion : Le déplacement enregistré au centre de l’échantillon sous l’action d’une
force peut permettre de calculer le module d’élasticité, ou encore plus simplement, la
22
résistance à la pliure. Exemple Enregistrement force-déformation d’une banane lors d’un
test de flexion trois points (annexe 8).
Test de pénétration : Ce test consiste à faire pénétrer dans l’aliment une sonde ou une
aiguille et à mesurer la force nécessaire pour atteindre une certaine profondeur. Exemple
Enregistrement force-déformation d’un biscuit sec lors d’un test de pénétration aiguille
(annexe 9)
Test d’étirement : Ce test consiste à mesurer la force nécessaire pour étirer un échantillon
d’une longueur
Test de cisaillement : Contrairement aux contraintes de compression ou d’étirement, qui
sont normales à un plan, les contraintes de cisaillement agissent parallèlement au plan de
cisaillement. Dans ce test, la force maximale exigée ainsi que le travail fourni pour le
cisaillement sont considérés comme un indice de fermeté, de dureté ou de tendreté.
Analyse instrumentale du profil de texture (TPA) : L’objectif de cette analyse est
l’obtention, au cours du même essai, de plusieurs paramètres texturaux dont la corrélation
avec certaines appréciations sensorielles est élevée. (annexe 10).
Ces tests peuvent être réalisés en pénétration (simulation des canines) ou en compression
(simulation des molaires ou du sens du toucher). Dans ces tests un échantillon est soumis à
deux déformations successives. Il permet de déterminer : la dureté, l’adhésivité, l’élasticité, la
cohésion, la masticabilité.
6. Analyse de la texture des liquides :
Les appareils permettant de mesurer la viscosité des fluides alimentaires sont nombreux,
Tubes viscosimétriques : (annexe 1) Le principe consiste à faire s’écouler le fluide sous
une charge donnée (pression variable ou gravité dans le cas de faibles viscosités) On
mesure généralement le temps nécessaire à l’écoulement d’un volume déterminé de
liquide emprisonné entre deux traits de référence dans un volume étalonné.
Viscosimètres à chute de bille : (annexe 2) Le principe consiste à mesurer le temps que
met une bille pour parcourir une certaine distance
Rhéomètres rotatifs : (annexe 3) Le principe de ces appareils est d’emprisonner un fluide
alimentaire entre deux éléments de géométries variables (deux cylindres de diamètres
différents, cône-plateau, bicône-plateau, cône-cône, plateau-plateau, disque...). L’un des
éléments est fixe et l’autre est mobile
23
7. Analyse de la texture des semis solides (gels et pates )
Les principaux tests indirects des caractéristiques rhéologiques
Rhéomètre rotatif
L’alvéographe CHOPIN (annexe 4) : Ce test vise à mesurer la valeur boulangère d’une
farine, exprimée par plusieurs paramètres, dont le W qui correspond au travail (Work en
anglais) nécessaire pour déformer la bulle de pâte jusqu’à sa rupture (relié à la surface de
la courbe obtenue) et détermine la force boulangère. P, ou Pression maximale, correspond
à une résistance à la déformation et mesure la tenacité. Il dépend de la consistance
(viscosité) et de la résistance élastique. Il est corrélé au potentiel d’hydratation de la pâte
en boulangerie. Ie, ou indice d’élasticité, correspond au pourcentage de la pression à
200cm³ de gonflement sur la pression maximum. Il met en évidence les variations de
chute de la courbe (annexe 5 :courbe plus ou moins creuse).
Le farinographe (Brabender) (annexe 6): Ce test vise à mesurer la variation de la
résistance de la pâte au cours du pétrissage et renseigne sur le comportement de la pâte au
pétrissage
8. Analyse de la texture des poudres :
Les méthodes comportementales les plus couramment employées reposent sur la mesure d’un
angle de repos ou d’un angle de talus. Ces méthodes simples à mettre en œuvre permettent de
calculer un angle caractéristique de l’aptitude à l’écoulement du produit. Plus celui-ci est
petit, meilleur en est l’écoulement. On peut citer le Powder (annexe 7) qui permet de
déterminer deux indices, quantifiants (pour une même poudre) deux comportements différents
— l’indice de coulabilité (écoulement) ;
— l’indice de floodability (éboulement, fluidisation, foisonnement).
24
Conclusion
Certes la texturation apportait plusieurs avantages tels que :
- La découverte de nouvelles textures chez le bébé qui doit se faire graduellement : on
offrira d’abord des aliments de consistance pâteuse pour progressivement atteindre le
stade des aliments semi-solides.
- Remédier à certains problèmes de déglutition
- source de richesse et innovation : création de nouveaux marchés
- gain dans l’espace
- gain pour le transport
- source de plaisir : sensations nouvelles …
Elle présentait quelques inconvénients tels que :
- la perte de la valeur nutritive : perte de quelques vitamines
- introduction d’agents chimiques dans notre alimentation qui peuvent présenter une
menace pour notre santé.
L’ingénieur agroalimentaire doit toujours être conscient par les risques de toute opération en
suivant les bonnes démarches et choisissant les bons barèmes de traitement avec moins
d’additifs afin de réduire toute mauvaise éventualité.
25
Références bibliographiques
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26
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27
Annexes
28
Annexe 1 : Tubes viscisimetriques (Cloup , 2010)
Annexe 2 : Viscosimètres à chute de bille (directindustry, 2011)
29
Annexe 3 : Rhéomètre rotatif (directindustry , 2011)
Annexe 4 :Alvéographe Chopin
30
Annexe 5 : schéma de courbe simplifié donné par l’avéographe Chopin
Annexe 6 : Farinographe Brabender (aaronequipment)
31
Annexe 7 : Powder measure
Annexe 8 :Enregistrement force-déformation d’une banane lors d’un test
de flexion trois points(Scher,1998)
32
Annexe 9 : Enregistrement force-déformation d’un biscuit sec
lors d’un test de pénétration aiguille(Scher,1998)
Annexe 10 : Allure typique d’un profil de texture instrumental (Scher,1998)
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