Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La microcalorimétrie différentielle en programmation linéaire de température ou Differential Scanning Calorimetry (DSC) est en très bonne place parmi les techniques d’analyse thermique utilisées en agroalimentaire. En effet, elle permet de suivre les changements d’état, de phase ou de structure d’ingrédients, tels que les lipides, les sucres et les protéines, et ainsi d’augmenter la maîtrise de leurs procédés de transformation. Cet article est consacré essentiellement à la présentation d’exemples illustrant le comportement à la chaleur de produits alimentaires.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Perla RELKIN : Professeur de biophysique - Laboratoire de biophysique des matériaux alimentaires - École nationale supérieure des industries agricoles et alimentaires (ENSIA Massy)
INTRODUCTION
Les techniques d’analyse thermique (thermogravimétrie, dilatométrie, thermomécanique, thermo-optique ou calorimétrie) sont adaptées pour la caractérisation du comportement de matériaux liquides, solides cristallins ou amorphes, soumis à une variation de température dans une ambiance contrôlée. Le principe de ce groupe de techniques est basé sur la détermination, en fonction de la température, de paramètres physiques tels que masse, volume, capacité thermique, propriétés spectromécaniques ou autres propriétés structurales.
La microcalorimétrie différentielle en programmation linéaire de température ou, en anglais, « Differential Scanning Calorimetry » (DSC) est une des techniques d’analyse thermique les plus utilisées pour la caractérisation de changement d’état, de phase ou de structure d’ingrédients alimentaires (eau, lipides, sucres, protéines, polysaccharides…). Son utilisation en sciences et technologies alimentaires constituant une aide dans le choix de paramètres en vue d’une meilleure maîtrise de certains procédés de transformation ou de conservation, cet exposé sera consacré, pour une très large part, à la description de quelques exemples d’applications réalisées le plus souvent en vue de l’étude du comportement à la chaleur de produits alimentaires.
Pour des rappels et compléments, le lecteur pourra consulter, en plus des références citées dans le texte, les dossiers parus dans les Techniques de l’Ingénieur références [33] [34] [35] [36].
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2. Principe de la DSC
Lorsqu’un système subit une réaction de transformation sous l’effet d’un programme de chauffage ou de refroidissement, sa température évolue différemment de celle d’un matériau inerte à la chaleur. En microcalorimétrie différentielle, on mesure la différence de température (Δ T ) qui s’établit entre le matériau qui réagit (l’échantillon e) et le matériau inerte (la référence r). Celle-ci est proportionnelle à la chaleur échangée au cours de la réaction :
avec :
- Q :
- quantité de chaleur échangée (J)
- ΔT :
- différence de température (K)
- Cp :
- capacité thermique massique (J · K –1 · g–1)
- m :
- masse de l’échantillon ou de la référence (g).
En microcalorimétrie différentielle, les effets thermiques liés à différentes perturbations (régulation de température, environnement du calorimètre) sont compensés par un montage différentiel où sont mesurés les échanges thermiques (qui s’opèrent par conduction) entre le bloc régulé en température et chacun des deux creusets contenant l’un l’échantillon qui réagit (e) et l’autre la référence inerte (r). Des dispositifs thermoélectriques mesurent la différence de température entre les creusets ( T e – T r ), ainsi que les différences de température ( T r – T ) et (T e – T ) entre chacun des creusets et l’enceinte thermostatique du calorimètre.
Les schémas représentés figures 1 et 2 illustrent le principe de calorimètres munis de capteurs fluxmétriques...
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Principe de la DSC
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CLAUDY (P.) - Analyse calorimétrique différentielle. Théorie et application de la DSC. - Lavoisier, Londres, Paris, New York (2005).
-
(2) - PRIVALOV (P.L.), POTEKIN (S.A.) - Scanning calorimetry in studying temperature-induced changes in proteins. - Methods Enzymol. 131, p. 4-51 (1996).
-
(3) - LADBURY (J.), CHOWDHRY (B.) - * - Biocalorimetry, Wiley (1998).
-
(4) - HÖLNE (G.W.H.), HEMMINGER (W.), FLAMMERSHEIM (H.) - Differential scanning calorimetry. An introduction for practionners. - Spring-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York (1996).
-
(5) - MOHSENIN (N.N.) - Thermal properties of foods and agricultural materials. - Gordon and Breach, New York (1980).
-
(6) - SHAFIUR RAHMAN - Food properties. Handbook. - F.M. Clydesdale (éd.), CRC Press, New York (1995).
- ...
Dans les Techniques de l’Ingénieur
SIRET (C.) - Structure des aliments - F 1 012. Base documentaire « Agroalimentaire » (2004).
SCHUFFENECKER (L.), JAUBERT (J.-N.), SOLIMANDO (R.) - Formalisme et principes de la thermodynamique. - AF 4 040. Base documentaire « Physique-chimie » (1999).
ÉLÉGANT (L.), ROUQUEROL (J.) - Application des microcalorimètres aux mesures thermiques. - R 3 010. Base documentaire « Mesures physiques » (1996).
DIOT (M.) - Capacités thermiques. - R 2 970. Base documentaire « Mesures physiques » (1993).
BAUER (M.) - Cristallisation et polymorphisme. - AF 3 640 AF 3 641 AF 3 642. Base documentaire « Physique-chimie » (2004).
PEPIN (V.) - Cacaos et chocolats : - Traitement et fabrication. F 6 170. Base documentaire « Agroalimentaire » (2002).
HAUT DE PAGE
Association Française de Calorimétrie et Analyse Thermique (AFCAT) http://www.afcat.org
European Virtual Institute for Thermal Metrology (EVITHERM) http://www.evitherm.org
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