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1 - RHÉOLOGIE DES FLUIDES ALIMENTAIRES

2 - RHÉOLOGIE DES SOLIDES ALIMENTAIRES

3 - RHÉOLOGIE DES GELS

  • 3.1 - Comportement viscoélastique des gels
  • 3.2 - Les gels et la théorie de l’élasticité caoutchoutique
  • 3.3 - Contrainte de rupture des gels

4 - RHÉOLOGIE DES POUDRES ALIMENTAIRES

5 - TEXTURE – TEXTURATION

Article de référence | Réf : F3300 v2

Rhéologie des poudres alimentaires
Rhéologie, texture et texturation des produits alimentaires

Auteur(s) : Joël SCHER

Date de publication : 10 déc. 2006

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Auteur(s)

  • Joël SCHER : Professeur à l’École nationale supérieure d’agronomie et des industries alimentaires (ENSAIA), Laboratoire de science et génie alimentaire - Institut national polytechnique de Lorraine, Nancy

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INTRODUCTION

Les aliments sont des matériaux vivants, subissant constamment des modifications de forme, de taille, de structure. Ils sont sensibles à l’humidité, à la température, à l’oxygène, etc. Le produit alimentaire est donc étudié principalement sous des aspects nutritionnels, d’une part, et biochimiques, d’autre part, puisque la majeure partie des transformations qui se déroulent dans l’aliment au cours des opérations technologiques ou de conservation sont des opérations à caractère biochimique. On oublie trop souvent que le produit alimentaire est aussi un matériau sur lequel il peut être intéressant de mesurer des propriétés mécaniques. Ainsi, les solides d’origine biologique ont une élasticité qui change avec l’âge et diverses causes physiologiques. Les liquides d’origine biologique ont un comportement, le plus souvent non newtonien. Cependant, lors de la préparation, de la transformation ou de la formulation de ces matières premières, de nombreuses techniques sont employées et de nombreuses interactions ont lieu entre les constituants qui viennent modifier profondément et de façon irréversible la texture de ces matériaux.

Pour mesurer ces propriétés mécaniques, on a coutume d’utiliser des méthodes rhéologiques. La rhéologie (le terme fut inventé par Eugène Bingham en 1928, à partir du mot grec ρειν, signifiant écoulement) est ainsi la science qui étudie et décrit l’écoulement, la déformation et la rupture de corps sous l’effet d’une contrainte. Dans ce contexte, les corps peuvent être des liquides, des solides ou des matériaux pulvérulents. La mesure des propriétés rhéologiques des produits alimentaires permet de prévoir leur comportement mécanique au cours des différentes étapes de l’élaboration de l’aliment. Les propriétés rhéologiques sont également à l’origine des comportements perçus lors de l’évaluation sensorielle de la texture.

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.

Néanmoins, des méthodes de mesure des paramètres texturaux autres que sensorielles se sont développées. Elles relèvent de la rhéologie et peuvent être :

  • des méthodes fondamentales (mesure de la viscosité, de la dureté, de la résistance ou de la fragilité d’un matériau alimentaire) ;

  • des méthodes empiriques (ces techniques sont basées sur trois principes fondamentaux de la déformation : la flexion, le cisaillement et la compression) ;

  • des méthodes imitatives (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.

L’application de certains principes fondamentaux de mécanique et de rhéologie permet de mieux comprendre les comportements mécaniques de ces substances, à l’état naturel ou lorsqu’on les modifie par un procédé de texturation.

De nombreuses techniques peuvent être considérées comme des procédés de texturation, c’est-à-dire capables de donner au produit de base une texture entièrement nouvelle. On peut citer, par exemple, 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. Bien sûr, il existe d’autres possibilités de modifier la texture d’un produit, conduisant au développement de nouveaux aliments, qui ne seront pas développées dans ce dossier, comme l’utilisation des propriétés gélifiantes, épaississantes, émulsifiantes, de certaines matières premières ou l’utilisation d’agents de texture.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-f3300


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4. Rhéologie des poudres alimentaires

Selon la norme NF X 11-630 (cf. ), une poudre est un ensemble de particules dont les dimensions sont habituellement inférieures à 1 mm.

Dans le domaine alimentaire, l’état particulaire est souvent un état intermédiaire entre deux phases continues. Ainsi les poudres sont obtenues par broyage (farines…), atomisation (poudres de lait…), cristallisation (sucre…) à partir d’une phase continue solide (grain de blé…) ou liquide (lait, solution…). Cet état intermédiaire est ensuite conservé, formulé, transporté puis, dans de nombreux cas, transformé en une nouvelle phase continue liquide (lait reconstitué…), pâteuse (pâte à pain…) ou solide (préparations instantanées, desserts…). Ainsi, près de 60 % des produits alimentaires, naturels ou manufacturés, se présentent, au moins à un moment de leur processus de transformation, à l’état de solides divisés, soit sous forme de poudres, soit sous forme de grains ou de granulés.

De nombreux facteurs ont contribué, au cours des dernières décennies, à un accroissement de l’utilisation de produits pulvérulents. Parmi les plus déterminants, citons :

  • la mécanisation et l’automatisation des procédés ;

  • l’abaissement des coûts en production aussi bien qu’en commercialisation ;

  • les habitudes alimentaires ;

  • la stabilité des produits.

Les milieux particulaires ou granulaires présentent une variété de comportements qui les rendent inclassables parmi les trois états de la matière habituels, à savoir solide, liquide et gazeux. Ainsi, une poudre peut résister à une déformation de caractère non permanent quand la contrainte n’est pas trop élevée, mais ce n’est pas un solide ; une poudre peut s’écouler sous certaines conditions, mais ce n’est pas un liquide ; une poudre peut être comprimée, parfois de façon importante, mais ce n’est pas un gaz.

Cette ambivalence a fait dire à certains auteurs qu’il s’agit là d’un quatrième état de la matière, situé entre le solide...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SCHER (J.), BERTON (B.), HARDY (J.) -   Mechanical and sensory characterisation of dried bread-crumbs : application of fractal concept  -  . Sciences des Aliments, 24, 4, p. 279-287 (2004).

  • (2) - SCHER (J.), HARDY (J.) -   A new approach of sensorial evaluation of cooked cereal foods : fractal analysis of rheological data  -  . European Physical Journal Applied Physics, 20, p. 159-163 (2002).

  • (3) - NORMAND (M.D.), PELEG (M.) -   Evaluation of the blancket algorithm for ruggedness assessment  -  . Powder Technol., vol. 54, p. 255-259 (1988).

  • (4) - VAN VLIET (T.), PELEG (M.), ZOON (P.) -   Rhelogical and fracture properties of cheese  -  . Bulletin of the International Dairy Federation no 268 (1991).

  • (5) - LE BRUN (O.), SCHER (J.), HARDY (J.) -   Caractérisation physicochimique et rhéologique des systèmes pulvérulents  -  . Industrie des Céréales, 134, p. 15-26 (2003).

  • ...

1 Quelques thèses récentes

* - (liste non exhaustive)

TAREA (S.) - Étude de la texture de suspensions de particules molles concentrées. Relations entre la structure, la rhéologie et la perception sensorielle. Application aux purées de pommes et poires et mise au point de milieux modèles. - Thèse de l’ENSIA (École nationale supérieure des industries agricoles et alimentaires), Massy (2005).

LASSOUED (N.) - Structure alvéolaire des produits céréaliers de cuisson en lien avec les propriétés rhéologiques et thermiques de la pâte : effet de la composition. - Thèse de l’ENSIA (École nationale supérieure des industries agricoles et alimentaires), Massy (2005).

PACI KORA (E.) - Interactions physicochimiques et sensorielles dans le yaourt brassé aromatisé : quels impacts respectifs sur la perception de la texture et de la flaveur. - Thèse de l’Institut national agronomique Paris-Grignon (2004).

SCHER (J.) - Formulation et fonctionnalités de matériaux alimentaires granulaires et pulvérulents. - Habilitation à diriger des recherches de l’INPL, Nancy (2004).

LEBRUN (O.) - Contribution à l’étude du mottage et de la conservation des additifs de panification pulvérulents à base d’esters diacétyltartrique de mono et diglycérides (DATEM, E 472). - Thèse de l’INPL, Nancy (2004).

ROTH (S.) - Étude de films protéiques aux interfaces huile/eau par tensiométrie et rhéologie interfaciale. - Thèse de l’ENSBANA, Dijon,...

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