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Étude rhéologique de produits alimentaires

Un grand nombre des propriétés de texture que nous percevons lorsque nous consommons de la nourriture - la texture crémeuse, la « jutosité », l’onctuosité, la friabilité, la tendreté et la dureté des aliments sont souvent le résultat de leurs propriétés et leur comportement rhéologiques. La caractérisation des propriétés rhéologiques de la nourriture revêt une importance croissante pour l'évaluation de la qualité des matières brutes, la prédiction du comportement des matières pendant leur traitement et pour le respect des exigences de stockage et de stabilité.

Comportement rhéologique des produits alimentaires

Résistance structurelle / comportement de suspension

La connaissance de la résistance structurelle de la nourriture est importante pour prédire son comportement démixant et sa tendance à la sédimentation, par exemple. Les garnitures comme les sauces pour la salade et le vinaigre contiennent des herbes et des morceaux de légumes en suspension. Si la suspension est bonne, ce mélange restera stable sans que le consommateur doive secouer le contenant pour distribuer les particules. Une garniture alimentaire stable fournit le profil et l'apparence désirés. Les propriétés structurelles fournissent également à un produit alimentaire les propriétés requises par le consommateur, comme un profil de goût, le corps d'une boisson ou le crémeux d'une glace, la viscosité d'un gâteau ou la sensation en bouche lorsqu'on avale l'aliment. Pour obtenir des renseignements sur toutes ces propriétés, les produits alimentaires peuvent être testés et analysés par rhéologie.

Propriétés d'écoulement

La connaissance des propriétés d'écoulement de la nourriture est importante pour prédire son comportement en matière de transformabilité et de remplissage. Le comportement d'écoulement joue également un rôle important dans la prédiction de la façon selon laquelle la structure de la nourriture est modifiée lorsque le consommateur mastique l'aliment avant de l'avaler. Le comportement d'écoulement peut également être influencés de la réfrigération ou une température de stockage ambiante à des températures élevées au niveau de la bouche.

Étude des produits alimentaires à l’aide de tests rhéologiques

Les tests rhéologiques sont utiles pour :

  • Étude des propriétés de fluidité et de structure des matières premières utilisées dans la production alimentaire
  • Amélioration de la texture, du goût et de la sensation en bouche des aliments
  • Prédiction de la tenue des matières pendant leur traitement
  • Mesure de la qualité du produit (contrôle qualité des produits alimentaires)

Chocolat

Le chocolat doit avoir certaines propriétés rhéologiques pour répondre aux besoins des producteurs tout comme à ceux des consommateurs. Alors que la substance brute doit s'écouler librement pendant la production, le produit fini ne doit fondre que lorsqu'il est placé dans la bouche et non à température ambiante. En outre, la façon dont le chocolat colle à la bouche et au palais est très important pour la sensation en bouche et la dégustation par le consommateur.

Tests rhéologiques sur le chocolat

Deux importantes propriétés rhéologiques du chocolat liquide sont la viscosité et le point de rupture. La viscosité est la mesure de la résistance du chocolat à l'écoulement. Elle doit être prise en compte lorsque le chocolat liquide est versé dans un moule (plaques, figurines, etc.). Le point de rupture correspond à la contrainte de cisaillement qui doit être appliquée pour débuter l'écoulement. Il s'applique lorsqu'il s'agit de verser et de décorer, mais a aussi une influence sur la manière dont le chocolat fond dans la bouche et dans les mains du consommateur. Les deux éléments dépendent de la température.

Le chocolat devrait fondre sur la langue entre 29 °C et 33 °C. Dans le cas contraire, le consommateur peut lui trouver un goût cireux ou il peut s'avérer trop tendre à température ambiante.

Les mesures rhéologiques peuvent être utilisées pour le contrôle de qualité des chocolats fondus. Une solution parfaite correspond à une courbe d'écoulement à 40 °C. Le comportement d'écoulement du chocolat est influencé par ses divers ingrédients. En vérifiant les paramètres comme le point de rupture et la viscosité, il devient possible de garantir une qualité constante.

nécessite un rhéomètre pourvu d’un système de contrôle de la température par effet Peltier.

Crème à café

La crème à café est un succédané de lait très pratique car elle n’a pas besoin d’être mise au réfrigérateur, possède une très longue durée de conservation et est facile à transporter. Cependant, elle doit être produite sous forme de poudre homogène et fluide afin de conserver ses qualités. Mais un simple contrôle visuel ne suffit pas à mesurer ces propriétés, il faut recourir à la rhéologie des poudres.

Tests rhéologiques sur la crème à café

L'écoulement d’une poudre a une forte influence sur la facilité de transformation et de conditionnement ainsi que la stabilité à long terme de la poudre. Par conséquent, comprendre comment une poudre s’écoule est indispensable pour une production et un contrôle qualité efficaces. Des informations quantitatives sur les facteurs influant sur l’écoulement des poudres peuvent être obtenues par le biais de la rhéologie des poudres. La force de cohésion détermine par exemple le degré de liaison entre les particules. Un rhéomètre haut de gamme pourvu d’une cellule de poudre peut fournir des mesures fiables de la force de cohésion, qui peut ensuite servir de mesure directe pour le contrôle de la qualité.

Ce test nécessite un rhéomètre muni d’une cellule pour la rhéologie des poudres..

Confiture de fruits/marmelade

Pour que la confiture de fruits ou la marmelade aient de bonnes propriétés de remplissage et de pompage, leur viscosité doit être faible pour des gradients de cisaillement élevés. D'autre part, si la viscosité d'une confiture est trop basse, elle coulera de la tranche de pain. La structure d'étalement des éléments sucrés influence la perception fruitée et sucrée lorsque la confiture fond dans la bouche. Le facteur le plus important pour ce qui est de la viscosité des confitures de fruits est le type et la quantité de pectine ajoutée (en combinaison avec la concentration en calcium).

Tests rhéologiques sur la confiture de fruits

L’une des grandes difficultés lors de la mesure de la viscosité de la confiture de fruits est qu'elle contient un grand nombre de grosses particules de fruit. Les retirer prendrait beaucoup de temps et fausserait les résultats lors de la détermination du comportement d'écoulement. Dans de tels cas, un rhéomètre rotationnel avec un système de mesure à bille est nécessaire. La bille n'entrant dans la matière fraîche, non cisaillée que pendant la première rotation, l'ensemble de la mesure doit se faire en une seule rotation du système de mesure. Ceci implique l'utilisation d'un rhéomètre pouvant contrôler la vitesse de rotation très rapidement pour chacun des points de mesure.

nécessite un rhéomètre pourvu d'un système de mesure à bille.

Ketchup

Le ketchup n’est rien de plus qu’un mélange de tomates et d'épices. Les consommateurs n'attendent pas seulement un goût défini, mais également un certain comportement d'écoulement du ketchup. Pendant le processus de fabrication, il est important que le ketchup se mélange facilement et qu'il remplisse les bouteilles. D’autre part, les consommateurs veulent du ketchup qui coule facilement de la bouteille et reste sur les frites chaudes sans couler sur les bords.

Tests rhéologiques sur le ketchup

Le principal facteur qui explique que le ketchup s'écoule hors de la bouteille lorsqu'on appuie sur celle-ci est le seuil d'écoulement ou point de rupture. On suppose que le ketchup est à l'état solide jusqu'à ce que son point de rupture soit atteint. Si le seuil est dépassé, il commence à couler. Une fois ce point dépassé en sens inverse, le ketchup retrouve son premier état.

Pour simuler le comportement d'écoulement et de nivellement après le versement, on effectue un test à niveaux consistant en trois intervalles. Le premier intervalle décrit le comportement de l'échantillon au repos. Le second intervalle (versement) décrit la décomposition structurelle alors que le troisième montre la régénération structurelle. À l'aide de tests oscillatoires, les paramètres du premier et du troisième intervalle sont une fréquence angulaire constante tout comme une valeur de déformation constante dans la plage viscoélastique linéaire. Le deuxième intervalle est effectué avec une rotation à un gradient de cisaillement simulant le processus de cisaillement lorsque la matière de l'échantillon est versée dans ou hors des récipients.

nécessite un rhéomètre pourvu d’un système de contrôle de la température par effet Peltier.

Lait en poudre

Le lait en poudre est couramment employé comme apport alimentaire de base dans les situations où du lait frais n’est pas disponible, ce qui signifie que le produit doit obligatoirement avoir une qualité constante et fiable. Pourtant, sa qualité peut varier sensiblement en fonction de la matière première (le lait frais) et du procédé de fabrication. Pour devenir une poudre stable, le lait doit suivre plusieurs étapes de transformation qui posent différents défis technologiques. La dernière de ces étapes consiste à décharger la poudre du séchoir par atomisation. Cette étape de déchargement pose souvent des problèmes parce que la poudre de lait est plutôt cohésive généralement, et, aussi et surtout, les parois de la trémie peuvent provoquer un frottement qui perturbera l'écoulement.

Test rhéologique sur le lait en poudre

Une façon de surveiller le comportement d'écoulement est d'utiliser un rhéomètre pourvu d’une cellule de poudre pour mesurer le frottement sur les parois. Les mesures de frottement sur les parois permettent de calculer l’angle de frottement, qui indique si une poudre peut être déchargée d’une trémie de manière homogène. Un angle de frottement plus faible aura pour effet que la poudre collera moins aux parois et donc pourra être déchargée plus facilement.

Ce test nécessite un rhéomètre prenant en charge la rhéologie des poudres..