7. Lors du rétablissement de la pression atmosphérique, P1 correspond à la pression

de fonctionnement sous vide partiel et P2 à la pression atmosphérique. A titre d'exemple, les valeurs de xv 1 , xv2 et xv3 de la figure, sont respectivement égales à 0,01 8, à 0,1 5 et à 0,9 dans le cas de pommes (Fito, 1 994). Dans le cas d'un caillé traité par saumurage sous vide, Andres et al. (1 997) estiment que, sur 1,2 g de sel pour 1 OO g de caillé salé, la contribution des phénomènes hydrodynamiques intervient directement pour 42 % du sel, soit 0,5 g.

Influence de la déformabilité du produit

Certains produits se déforment lorsqu'ils sont soumis à une variation de pression. Ainsi, lorsqu'un produit déformable est mis sous vide, le volume de ses pores augmente sous l'effet de la pression interne liée à la présence de gaz occlus, jusqu'à ce que l'équilibre entre la pression interne et la pression externe du pore soit atteint. Lorsque la pression atmosphérique est restaurée, le volume des mêmes pores diminue. Ce phénomène de déformation-relaxation intervient donc significativement dans les mécanismes hydrodynamiques (Fito et al., 1 996). En effet, Fito et al. (1996) ont pu montrer que les phénomènes de déformation-relaxation se traduisent par l'apparition d'une constante dans le modèle présenté précédemment. Aussi, l'équation 1.7 devient-elle :

1

X = &(l - -) + y _r Eqn 1.8.

D'autre part, Del Valle et al. (1998) font remarquer que le vide sépare les cellules, ce qui se traduit par une augmentation des espaces intercellulaires et donc par une augmentation de la porosité apparente proportionnelle à(1 -f) . Aussi, l'équation I.7 devient-elle:

Etat de l 'art et objectifs de l 'étude

1 1 ₂

X = &0 (1 - -) + ,8 (1 - -)

r r ^{Eqn I.9.}

En plus de l'effet lié à la pression, la rétraction du produit en cours de déshydratation est susceptible de réduire le volume des pores et de limiter les phénomènes hydrodynamiques (Fito et al., 1 994-b ; Fito et al., 1 995 ; Shi et al., 1 995). L'ensemble de ces phénomènes de déformation peut se traduire par des différences de profil de déshydratation et/ou imprégnation au cœur du produit, avant que l'équilibre de répartition de l'eau et des solutés soit atteint dans l'ensemble du produit (Andres et al., 1 997 ; Chiralt et Fito, 1997).

Utilisation du vide pulsé

L'expulsion des gaz occlus étant rapidement réalisée, Fito et al. (1994-a) proposent d'alterner de brèves phases de DII sous vide avec des phases plus longues de DII à pression atmosphérique, afin d'optimiser l'effet du vide sur les transferts de matière, tout en limitant le coût de l'opération. En effet, lorsque le produit est remis à pression atmosphérique, la solution pénètre massivement ses pores ( figure I. 7), ce qui a pour conséquence par la suite d'augmenter la surface de contact entre le produit et la solution et d'accélérer ainsi les transferts de matière (Fito, 1 994 ; Fito et al., 1 994-b ; Shi et al., 1 995). Cependant, si la remise à pression atmosphérique est réalisée trop tard, la rétraction de la matrice conséquente à la déshydratation du produit limite les phénomènes hydrodynamiques (Fito et al., 1 994-b ; Fito et al., 1 995). Le nombre de cycles vide-pression atmosphérique influence favorablement la perte en eau et la perte de poids des produits traités (Castro et al., 1997).

Bilan des mécanismes de transport

La conséquence directe de la pénétration de la solution dans les pores du produit est une augmentation de la surface de contact entre le produit et la solution. Les essais réalisés ont bien montré que le vide augmentait les transferts de matière. Trois mécanismes principaux participent aux transferts de matière lors d'un traitement de DII sous vide

• Les transferts de matière entre la surface du produit et la solution exogène. • L'incorporation directe de solution dans les pores de l'aliment

• Les transferts de matière entre la surface interne des pores de l'aliment et la solution incluse dans les pores par les mécanismes hydrodynamiques

Notons que les effets du vide pulsé observés sur différents produits peuvent sembler contradictoires. En effet, le vide pulsé semble favoriser la perte en eau et ne pas avoir d'effet sur le gain en soluté dans le cas de produits végétaux immergés à 40 °C dans des solutions sucrées très concentrées ( 65 kg de sucre/1 OO kg de solution). Par ailleurs, l'immersion sous vide pulsé à 1 0 °C de produits comme le fromage en saumure salée (26 kg de sel/1 OO kg de solution) se traduit par un gain en sel plus important. Si le modèle proposé par Fito est adapté, le vide pulsé induit une pénétration de la solution dans le produit. Dans le cas des fruits, une solution pauvre en eau (35 kg d' eau/1 OO kg de solution) infiltre le produit alors que dans le cas viande ou de poisson, la solution saturée en sel imprégnant le produit est très riche en eau (7 4 kg d' eau/1 OO kg de solution). Enfin, les produits végétaux ont une teneur en eau plus forte que les produits animaux. Le tableau I.5 présente une évaluation

Etat de l 'art et objectifs de l'étude

comparative des mécanismes hydrodynamiques observés en DII sous vide pulsé de viande en saumure saturée en sel et de fruit en solution à 65 kg de saccharose/1 00 kg de solution. On peut ainsi constater que si les mécanismes hydrodynamiques induisent un gain en soluté, ils peuvent induire soit une perte en eau, soit un gain en eau, en fonction des compositions de la solution et du produit traité. Cette remarque permet de comprendre a posteriori pourquoi les premiers essais de DII sous vide ont conduit à constater une augmentation de la perte en eau. Ces premiers résultats ne sont pas incompatibles avec le modèle d'imprégnation dans une structure poreuse proposé par Fito.

Tableau 1.5. Comparaison des conséquences théoriques des mécanismes hydrodynamiques sur les transferts de matière en confisage de fruit et en saumurage de viande. Les phénomènes

diffusifs sont négligés.

Produit Solution Produit infiltré {hors diffusion} Transferts Fruit Eau (%) 87 35 89,8 PE

=

=

= -

=

Plusieurs études ont été réalisées afin de déterminer les influences respectives de ces trois types de mécanismes sur les transferts de matière (Rastogi et Raghavarao, 1 996 ; Barat et al., 1 997). Ainsi, Rastogi et Raghavarao (1996) proposent de suivre les différences de pression osmotique entre le produit et la solution. Le modèle proposé permet d'exprimer la variation théorique de la pression capillaire entre le produit et la solution en fonction du temps. La construction théorique de ces modèles cinétiques à pression atmosphérique et sous vide permet de mettre en évidence 1 'effet spécifique du vide sur la différence de pression capillaire, ce qui peut être exprimé par l'équation .

TC ,. - TCe _{-( K'a '-Ka)t}

--- - e _{rr - rr} Eqn I.1 0.

e

Avec : n la pression osmotique à l'instant t n, la pression osmotique sous vide 71:e la pression osmotique à 1 'équilibre

Ka le coefficient global de transfert de l'eau à pression atmosphérique 74

K' a' le coefficient global de transfert de l'eau sous vide

74 Rastogi et Raghavarao ( 1996) appellent abusivement «coefficients de transfert» les paramètres Ka et K 'a'. En effet, ces coefficients, exprimés en s-1 et non pas en m2s-1_, sont plutôt des constantes de temps.

Etat de ! 'art et objectifs de l 'étude

L'utilisation du vide ne modifie que la rapidité des transferts de matière, mais pas les valeurs à l'équilibre (Rastogi et Raghavarao, 1 996).

Un modèle décrivant les transferts d'eau entre une solution de saccharose et un fruit, tenant compte à la fois des phénomènes diffusifs et hydrodynamiques a été proposé par Barat et al. ( 1 997)

- D,. "'r = k.e�

W \V Eqn 1.1 1.

2 HDM -y

Avec : zw la fraction massique d'eau dans la phase liquide du produit zwHDM la fraction massique d'eau dans la phase liquide du produit

mesurée juste après un cycle vide/remise à Patm yw la fraction massique d'eau dans la solution

k la constante de vitesse des échanges (vaut 8/n2 en situation fickienne idéale)

la demi-épaisseur de l'échantillon (m) De la diffusivité effective de l'eau (m2/s) t le temps (s)

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