Principales variables de contrôle Etat du produit

La grande variabilité observée dans le comportement des produits d'origine végétale au cours d'un traitement de Dll est généralement attribuée aux différentes propriétés

6 1 Camirand et al., 1968 ; Favetto et al., 1981-a, 198 1-b ; Arakawa et al., 1987 ; Chu et al., 1987 ; Muguruma et al., 1987 ; Collignan et Raoult-Wack, 1992-a ; Reyes-Cano et al., 1995

Etat de ! 'art et objectifs de l 'étude

tissulaires, parmi lesquelles la compacité des tissus (Giangiacomo et al., 1 987), } 'importance relative des espaces intra et extra cellulaires (Hawkes et Flink, 1 978 ; Dalla Rosa et al., 1 982 ; Lozano et al., 1 983 ; Yao et Le Maguer 1 996), la présence de gaz occlus (Lozano et al., 1 983 ; Del Valle et al., 1 998), la porosité (Lazarides et al., 1 997), le taux de gélification des substances pectiques (Moy et al., 1 978) et la teneur initiale en matières insolubles (Lenart et Flink, 1 984-a). En outre, l'état et l'évolution physiologique des tissus affectent la dynamique des transports d'eau et de solutés.

En revanche, aucun travail à l'échelle de la cellule n'a été entrepris jusqu'ici pour identifier les voies de transport d'eau et de solutés au sein des tissus animaux. Plusieurs auteurs ont indiqué néanmoins que le transport de sel dans des tissus animaux semble devoir être relié à ! 'importance de la phase lipidique en surface et au sein des tissus62

, à l'évolution post mortem du tissu avant traitement et à son état de fraîcheur (Del Valle et Nickerson,

1967-a-b, 1 968 ; Dussap et Gros, 1 980 ; Sainclivier, 1 985 ; Kent, 1 985). La mise en œuvre de prétraitements thermiques, chimiques ou enzymatiques, favorise les entrées de solutés aux dépens de la perte en eau (Ponting, 1 973 ; Dussap et Gros, 1 980 ; Djelveh, 1 990 ; Saure! et al,

1 994-a-b).

Mode mise en contact des phases

La mise en contact entre le produit à traiter et la solution peut être réalisée de quatre façons différentes

• Par immersion de l'aliment, éventuellement enrobé d'une membrane alimentaire, de type pectates, gluten/glycérol ou gliadines/glycérol par exemple (Camirand et al., 1968), dans la solution.

• Par douchage du produit à l'aide de la solution concentrée (Marouzé et al., 1 994 ; Qi et al., 1 998),

• Par mise en contact de l'aliment avec un mélange de cristaux (traitement à sec) (Collignan et al., 1 992-b ),

• Par mise en contact de l'aliment avec une feuille de déshydratation, constituée d'une membrane semi-perméable renfermant un mélange composé d'un agent osmotique (sucre, sirop, sorbitol...), d'un agent rétenteur d'eau (sels ou esters d'acide acrylique ... ) et d'un alcool hydrophile (propylène glycol, glycérol...) (Arakawa et al., 1 987 ; Chu et al., 1 987 ; Mugurama et al., 1 987)

Composition et concentration de la solution

La différence de concentration en soluté entre le produit à traiter et la solution est le moteur des transports en DII. Soulignons dès à présent, que le choix du ou des soluté(s) ne peut pas se décider uniquement en fonction de son pouvoir dépresseur de l'activité de l'eau, ou de son potentiel chimique. En effet, la mise en œuvre de solutés de masses molaires élevées, comme les hydrolysats d'amidon de faible dextrose équivalent, qui sont très faiblement dépresseurs d'activité de l'eau, permet d'obtenir des niveaux de déshydratation élevés (Collignan et Raoult-Wack, 1 992, 1 994 ; Deumier et al., 1 996).

Etat de l 'art et objectifs de l'étude

Une augmentation de la différence initiale de concentration entre le produit à traiter et la solution augmente la perte en eau du produit au cours du traitement (Hawkes et Flink, 1 978 ; Lenart et Flink, 1 984-a). Néanmoins, dans le cas des solutés non électrolytiques, il existe une concentration seuil ( entre 50 et 65% ), au-delà de laquelle, une élévation de la concentration, n'augmente plus les pertes en eau et diminue les gains en soluté (Ponting et al., 1 966 ; Raoult-Wack et al. 1 991-a). Des travaux réalisés sur gel d'agar traité avec des solutions de saccharose montrent que le gain en soluté augmente lorsque la concentration de la solution varie de 20% à 50%, mais au-delà il diminue pour des solutions à 60 et 67%, devenant inférieur au niveau obtenu avec une solution à 50% (Raoult-Wack et al. 1991-a). Une diminution du gain en solutés est constatée, en utilisant des solutions modèles de polyéthylène glycol (PEG 10000 et 20000) lorsque la concentration augmente (de 20 à 60%).

La composition des solutions mises en œuvre en DII est un facteur clé du procédé. Les solutions sont préparées à partir de solutés cristallins solubles ou de solvants miscibles à l'eau, utilisés seuls ou en mélange. Les constituants doivent être assurément dépourvus de toute toxicité, bon marché, et présenter une solubilité suffisamment élevée pour obtenir des solutions fortement concentrées, sans pour autant développer de trop fortes viscosités. Un compromis entre la composition et la viscosité de la solution doit être envisagé. Par ailleurs, ces solutions doivent être compatibles avec les caractéristiques physico-chimiques (pH, structure, etc ... ), nutritionnelles et organoleptiques ( flaveur, texture, couleur, etc ... ) de l'aliment.

Dans le cas des fruits, les solutions aqueuses binaires de saccharose (Ponting et al., 1 966) sont les plus largement employées. Pour les produits camés, ce sont des solutions préparées avec du NaCl. Dans ce dernier cas, l'intérêt de solutions ternaires (sucres et NaCl) ou plus complexes a été mis en évidence expérimentalement (Collignan et Raoult-Wack,

1 992, 1 994 ; Deumier et al., 1 996).

Utiliser différents solutés en mélange permet de jouer sur la masse molaire des solutés, de tirer parti de l'effet respectif de chaque soluté mais aussi de développer des interactions spécifiques (soluté/soluté et soluté/aliment) susceptibles de procurer un degré de liberté supplémentaire pour la conduite du procédé. Dans le cas des solutions ternaires sucrées-salées, des effets fortement antagonistes sur le gain en solutés du produit traité ont été identifiés. L'imprégnation en sel est en particulier limitée par la présence du sucre. Cet effet «barrière» du sucre sur la pénétration du sel a été mis en évidence sur des produits d'origine animale (Favetto et al., 1 98 1 ; Collignan et Raoult-Wack, 1 992 ; Collignan et Raoult-Wack, 1992, 1 994 ; Deumier et al, 1 996 ; Bohuon et al., 1 998). Il serait dû à la formation dans l'aliment d'une couche périphérique fortement concentrée en sucre. La présence de sucre dans cette couche diminuerait fortement le coefficient de diffusion du NaCl (Bohuon et al., 1 998). Cette diminution serait essentiellement due au développement d'une forte viscosité en solution ternaire. Bohuon et al., ( 1 997) constatent le développement de fortes interactions NaCl/saccharose qui augmentent significativement la viscosité de tel mélange. Sur le plan technologique, les mélanges sucre-sel évitent un trop fort salage du produit final, défavorable d'un point de vue organoleptique, tout en procurant des niveaux de déshydratation élevés. Dans le même ordre d'idées, Emam-Djomeh et al. (1996) montrent que l'ajout d'un agent épaississant dans une solution ternaire maintient la perte en eau tout en limitant le gain en sel. L'optimisation de ces effets antagonistes du sucre sur le sel a permis d'obtenir par DII, des produits camés présentant des caractéristiques (teneurs finales en eau et sel) identiques à celles obtenues par des procédés actuels de salaison (Collignan et al., 1 992-b ; Deumier et al.,

Etat de l 'art et objectifs de l'étude

Enfin, utiliser différents solutés en mélange permet de jouer sur la variable concentration dans un intervalle plus large. Par exemple, l'association de saccharose et de NaCl dans une même solution à 20°C permet par rapport à une solution binaire (eau/NaCl) saturée à 26% (p/p), de repousser les limites de saturation de la solution jusqu'à une concentration totale de 75% (p/p) et donc de créer un potentiel de transfert favorable à un traitement rapide et à un niveau de déshydratation élevé

Durée de traitement

Les cinétiques de transferts de matière peuvent se décomposer en deux phases durant une première phase, l'essentiel des transferts d'eau et de solutés s'opèrent. Puis, dans une seconde phase, l'intensité des échanges diminue fortement pour les transferts d'eau alors que les entrées en solutés continuent à augmenter régulièrement. La durée de la première phase peut varier de 3 heures à 2 jours pour des produits camés selon la taille et les caractéristiques du produit fini souhaité (Collignan et Raoult-Wack, 1 992, Deumier et al.,

1 996 ; Deumier et al., 1 997). La température

Pour les viandes et les poissons traités en solutions mixtes sel-sucre entre O et 40°C, l'augmentation de la température accroît très faiblement les transferts d'eau et de solutés (Collignan et Raoult-Wack, 1 994). En revanche, elle active les mécanismes d'autolyse (Sainclivier, 1 983 ). Ainsi, pour des raisons de conservation et de qualité hygiénique du produit fini, les températures les plus couramment utilisées pour les produits d'origine animale ne dépassent-elles pas l 5°C.

L 'agitation

Par rapport à une immersion en mode statique, l'agitation accélère le transfert d'eau, mais ralentit le transfert des sucres ce qui est expliqué par l'existence d'une couche limite diluée autour de l'aliment (Bohuon et al., 1 998). Le renouvellement de la solution concentrée au voisinage de l'aliment favoriserait le transfert d'eau et cette augmentation freinerait la pénétration du soluté (Dalla Rosa et al., 1 982 ; Y ao et Le Maguer, 1 996 ; Bohuon et al., 1998). En revanche, au cours du traitement de fromage en solution binaire eau-sel, l'agitation favorise à la fois les transferts d'eau et de soluté (Harfouch et al., 1 990). Cependant, Bohuon et al., (1998) ne constatent aucun effet significatif de l'agitation sur les transferts de sel. Il est vraisemblable, que la compétition entre le flux de soluté entrant et le flux d'eau sortant soit liée à la taille moléculaire du soluté (Y ao et Le Maguer, 1 996 ; Bohuon et al., 1998).

L'agitation peut être réalisée par brassage hydraulique, seul (Marouzé et al., 1 992) ou combiné à une agitation mécanique (Giroux et al., 1 992), par mise en mouvement vertical dans la solution d'une nacelle contenant les produits (Deumier et al., 1 997) ou par douchage (Marouzé et al., 1 996 ; Qi et al., 1 998). L'émission d'ultrasons (20-200 kHz) dans la solution se traduit par des phénomènes de cavitation et de dégazage, perturbant le milieu et créant une agitation (Boistier-Marquis et al., 1 999). Cette méthode améliore les transferts de matière d'autant plus que la solution est moins concentrée (Hanhua, 1 994), y compris par rapport à

Etat de l'art et objectifs de l 'étude

une simple agitation mécanique (Simal et al., 1 998). En saumurage de fromages sous ultrasons, Sanchez et al. (1999) estiment que le coefficient de diffusion apparent du sel vaut 0,8.10·9 m2/s à 5°C, contre 0,29-0,37.1 0-9 m2/s à 4°C sans ultrasons selon Turhan (1996). A 20 °C, il atteindrait 1 ,2.10·9 m2 /s, contre 0,39-0,5 1 . 10-9 m2 /s selon Turhan ( 1 996). Enfin, des traitements de DII effectués dans une centrifugeuse permettent aussi d'accroître les transferts de matière (Azuara et al., 1 996).