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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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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Transformation des macromolécules en solution
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5. Transformation des constituants alimentaires
5.1 Comportement thermique de l’eau
5.1.1 Formation et fusion de la glace
L’eau se trouve dans les aliments en différentes proportions pouvant varier de moins de 10 à 15 % pour les poudres de lait ou les céréales, entre 60 et 75 % pour les crèmes glacées et les viandes, et à plus de 80 % pour les fruits et les légumes. L’eau existe sous différents états physiques (solide, liquide ou gazeux), selon les étapes et conditions technologiques de préparation ou de conservation de l’aliment [11]. L’eau qui participe aux mécanismes de détérioration de l’aliment (eau disponible pour les réactions de congélation- décongélation) est quantifiable par DSC. Les paramètres calorimétriques de formation (cristallisation) et de fusion de la glace dans des produits alimentaires dépendent de la proportion et de la nature des solutés entrant dans leur composition, ainsi que de la structure physique de l’échantillon [12]. Les exemples de thermogrammes obtenus à partir d’un échantillon de crème glacée (figure 8 a ) ou de haricot vert (figure 8 b ) illustrent l’influence de différents facteurs sur les signaux calorimétriques observés après refroidissement puis chauffage. À la pression atmosphérique, la température de début de cristallisation de l’eau pure est égale à 0 oC, et la chaleur de fusion de la glace égale à 333 J · g –1. Les courbes représentées figure 8 indiquent une chute de la température de début de cristallisation (abaissement cryoscopique), dont la valeur dépend de la composition en soluté et de la structure physique de l’échantillon (présence de parois végétales, dans le cas du légume vert, ou d’interface huile-eau dans le cas du mixe du crème glacée). Des exemples de valeurs de paramètres calorimétriques de cristallisation-fusion de la glace dans des produits de type « sorbet » ou « crème glacée » sont reportés dans le tableau 3. Ces systèmes...
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Transformation des constituants alimentaires
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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