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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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3. Mode opératoire
3.1 Échantillonnage
Parmi les différents creusets commercialisés (figure 3), ceux utilisés pour l’étude des produits alimentaires déshydratés ont un volume de l’ordre de 10 à 100 µL et sont en aluminium, aluminium anodisé ou acier inoxydable. Ceux utilisés dans des calorimètres fonctionnant à des vitesses de programmation de température inférieures à 2 oC · min–1 ont de plus grands volumes (500 µL à 1 500 µL) et sont soit des creusets en hastelloy, soit des capillaires en verre. Les produits alimentaires qui contiennent de l’eau en excès sont placés à l’aide d’une micropipette dans un creuset qui, une fois scellé hermétiquement, devra impérativement résister à la pression développée sous l’effet du programme thermique. Pour l’étude de produits fortement hydratés, le creuset référence pourra contenir de l’eau pure (matériau amorphe dans le domaine de température considéré). Les produits déshydratés (poudres, flocons) ou contenant une forte proportion de matière grasse (beurre, margarine, chocolat, mayonnaise) sont placés dans les creusets à l’aide d’une spatule, le creuset référence pouvant rester vide (échantillon de faible masse) ou contenir de l’alumine (Al 2O3). Généralement, les creusets de volume inférieur à 100 µL sont utilisés pour l’étude des transformations de matière grasse, d’eau ou de solutions concentrées en polysaccharides ou protéines (30 à 50 g · L –1). L’utilisation de calorimètres plus sensibles, fonctionnant avec des creusets ou capillaires de plus grand volume, se révèle nécessaire [2] [3] pour l’étude des modifications de structures de protéines ou de certains polysaccharides en solution aqueuse diluée, où l’énergie échangée est beaucoup plus faible (20 J · g –1 pour la dénaturation de protéines globulaires).
HAUT DE PAGE3.2 Réglages
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CLAUDY (P.) - Analyse calorimétrique différentielle. Théorie et application de la DSC. - Lavoisier, Londres, Paris, New York (2005).
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(2) - PRIVALOV (P.L.), POTEKIN (S.A.) - Scanning calorimetry in studying temperature-induced changes in proteins. - Methods Enzymol. 131, p. 4-51 (1996).
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(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).
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(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).
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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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