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Auteur(s)
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Marc FAIVELEY : Diplômé de l’Institut des Sciences et Techniques des Aliments – ISTAB (Université de Bordeaux I) - Responsable Laboratoire de biotechnologies ENIL BIO (École nationale des industries laitières et des biotechnologies)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La durée de conservation des produits agroalimentaires est un paramètre que les industriels s’efforcent d’augmenter. Ainsi, ils cherchent à obtenir des modèles mathématiques prédictifs qui permettront à la fois de comprendre comment s’opèrent les phénomènes de dégradations et comment les inhiber.
L’étude du comportement de l’eau dans l’aliment permet d’évaluer :
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sa capacité à diffuser les molécules réactives dans l’aliment, favorisant la catalyse les réactions de dégradation, dans ce cas, l’eau intervient en tant que solvant ;
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son implication directe dans les réactions de dégradation (hydrolyse...), dans ce cas, l’eau intervient en tant que réactif.
Ces deux aspects renseignent sur les cinétiques de dégradations observées dans la pratique.
Deux grands concepts constituent le socle des études menées sur la conservation des aliments, en liaison avec l’eau. Le premier repose sur une étude thermodynamique, on parle alors de mesure de l’activité de l’eau, tandis que le deuxième est basé sur une cinétique de migration de l’eau à l’intérieur de l’aliment et tient compte de plusieurs paramètres qui peuvent interagir entre eux.
L’objet de cet article est de définir et de caractériser ces deux concepts en se basant sur des éléments scientifiques et sur des exemples rencontrés dans l’industrie (afin de mieux comprendre et d’évaluer leurs intérêts). Cet article abordera la structure chimique de la molécule d’eau et ses énergies de liaison, afin de mieux cerner la pertinence de quelques indicateurs thermodynamiques comme la notion d’activité de l’eau, et leur signification pour l’étude de la conservation de l’aliment. Toutefois, la notion de disponibilité de l’eau ne suffit pas à prédire l’évolution de l’aliment. En effet, il faut préciser l’importance de paramètres extérieurs comme la température, les conditions d’emballage ; ces derniers pouvant agir sur la mobilité de l’eau dans l’aliment. La dynamique de l’eau prend alors tout son sens et devient le centre d’intérêt des études menées sur la conservation des aliments. Enfin, la déshydratation de l’aliment, couramment pratiquée en agroalimentaire pour limiter la disponibilité de l’eau, sera examinée.
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- Version courante de sept. 2012 par Marc FAIVELEY
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2. Transition de phase et migration de l’eau
2.1 Diffusion de l’eau
La diffusion de l’eau est un facteur clef dans la stabilisation de l’aliment comme nous l’avons démontré précédemment 1.3.2. La diffusion tient compte de l’équilibre enthalpique. La teneur en eau détermine donc la fonction de l’eau. Une teneur en eau élevée sera responsable de l’augmentation de la diffusion des réactifs relatifs aux réactions de dégradations, l’eau agit dans ce cas en tant que solvant.
Il est délicat d’appliquer les modèles mathématiques qui définissent les différents coefficients de diffusion. Il faut s’intéresser principalement aux isothermes de désorption obtenus en fonction de l’aliment.
La composition de l’aliment influe sur la diffusion de l’eau et dépend du nombre de composés polaires qui constituent le produit.
On retrouve ici l’importance des isothermes de sorption de l’eau en fonction de l’activité. La teneur en eau conditionne la diffusion de celle-ci. Sans aborder les problèmes complexes de mouvements moléculaires, des mesures de coefficient de diffusion de l’eau ont été réalisées.
si l’on étudie la diffusion de l’eau dans une solution de maltose ou glucose à des températures voisines de la Tg sur un échantillon dilué ou non, on s’aperçoit que les variations en fonction du taux de dilution sont de l’ordre de 10– 4 m2/s.
La viscosité de ce même milieu et dans les mêmes conditions varie d’environ 1015 Pa · s.
Ce constat permet de conclure que la diffusion de l’eau ne suit pas la viscosité, à proximité de la Tg...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ALLAIS (C.), LINDEN (G.) - Biochimie alimentaire. - Masson 3e Édition.
-
(2) - ANDERSON (R.B.) - Modifications of the Brunauer, Emmett and Teller equation. - J. Amer. Chem. Soc., 68, p. 686-691 (1946).
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(3) - BERLIN (E.), ANDERSON (B.A.), PALLANSCH (M.J.) - Effect of temperature on water vapor sorption by dried milk powders. - J. Dairy Sci., 53, p. 146-149 (1969).
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(4) - CHINACHOTI (P.) - New techniques to characterize water in foods. - In « Food Preservation by Moisture Control ». Ed. G.V. Barbosa-Canovas et J. Welti-Chanes. Technomic Publ., Lancaster, Basel, p. 191-207 (1995).
-
(5) - CORNILLON (P.), KERR (W.L.), REID (D.S.) - Water mobility and phase transitions in foods by dielectric measurements. - Dans « Water Management in the Design and distribution of quality foods ». Isopow 7. Proceed. Poster sessions, Ed. Y.N. Roos, p. 9-13 (1998).
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