2
ADIV, 10 rue Jacqueline Auriol, ZAC des Gravanches, 63039 Clermont-Ferrand cedex 2
3LGCB, Université Blaise Pascal, 24 avenue des Landais, BP 206, 63174 Aubière cedex
Introduction
Au cours de la cuisson, la viande de bœuf peut perdre une grande quantité de sa masse sous forme de jus. La perte en eau détermine le rendement technologique de l’opération et est donc prépondérante pour les industriels. Elle affecte la qualité de la viande cuite en déterminant sa jutosité et en étant liée à l’évolution de sa tendreté. Des micronutriments peuvent aussi être expulsés avec le jus de cuisson, ce qui diminue la qualité nutritionnelle du produit. L’expulsion du jus est indépendante de l’évaporation de surface (Bouton et al., 1976; Laroche, 1982). Dans le cas de cuisson très longue, il a été montré que, pour un muscle donné, la perte totale de jus dépendait essentiellement de la température de cuisson (Bouton et al., 1976; Bendall et Restall, 1983). Ce travail est focalisé sur l’analyse des pertes à la cuisson lors de traitements thermiques de durée moyenne ou courte.
Matériel et Méthodes
Les muscles Semimembranosusétudiés provenaient de vaches de race charolaise âgées de un à quatre ans. Ils étaient
mis sous vide trois jours après abattage et maturés à 4°C jusqu’à douze jours post-mortem. Après maturation, le muscle était congelé puis stocké à une température de -20°C. Avant l’expérience, l’extérieur de l’échantillon était soumis à une température de -2,5°C, pour lui imposer une certaine rigidité et pouvoir le découper avec précision. Les échantillons étaient découpés au couteau en cubes ou en parallélépipèdes. L’erreur sur les dimensions des cubes et parallélépipèdes était de +/-1,0 mm. Les échantillons étaient enveloppés et placés dans une enceinte à 10°C pendant 60 à 120 minutes, pour que leur température au début de la cuisson soit identique et homogène. Ils étaient ensuite pesés puis plongés dans un bain marie agité et thermostaté. Après un temps donné, les échantillons étaient retirés du bain Marie, refroidis à température ambiante et placés dans une coupelle préalablement tarée, le tout étant pesé pour déterminer la masse de l’échantillon cuit. L’échantillon était ensuite placé dans une étuve à 104°C pendant 48 heures.
Les cinétiques de pertes à la cuisson ont été mesurées sur des cubes et des parallélépipèdes de dimension comprises entre 1 cm x 1 cm x 1cm et 7cm x 7cm x 28 cm. Pour chaque dimension d’échantillon, les cuissons ont été réalisées à des températures de 50°C, 70°C et 90°C et pour cinq durées de chauffage différentes variant en fonction de la taille de l’échantillon. Ces temps ont été choisis afin d’obtenir des pertes à la cuisson régulièrement réparties sur la cinétique potentielle de perte de jus. Il est très difficile de mesurer précisément la température au sein d’un échantillon de viande de bœuf lors de sa cuisson par convection du fait : (1) de l’imprécision sur le positionnement des sondes de température avant cuisson, et (2) du mouvement de ces sondes en cours de cuisson, liée à la contraction protéique. Lors de ce travail la température des échantillons a donc été calculée numériquement en considérant que le transfert thermique dans le
produit était purement conductif et en introduisant dans le modèle les paramètres suivants : Cp = 3200 J kg K-1,
ρ = 1060 kg.m-3 et λ = 0,45 W m-1 K-1. La valeur du coefficient de transfert convectif qui servait à déterminer le flux de
chaleur échangé entre la surface de l’échantillon et l’eau du bain marie a été prise comme égale à 2500 W m-2 K-
1.L’évolution des températures a été calculée en trois dimensions par une méthode aux éléments finis en utilisant le
logiciel COMSOL Multiphysics 3.4 (Comsol AB, Suède).
Résultats et Discussion
L’évolution de la teneur en eau, notée X, dépend fortement de la température. Les résultats obtenus pour une température de cuisson de 70°C et des cubes de Semimembranosus de bœuf de 1cm, 3cm, 5cm et 7cm de côté sont présentés sur la figure 1. La concentration en eau minimale atteinte dans l’échantillon pour les traitements les plus longs
X∞, ne dépend pas des dimensions du cube mais seulement de la température de cuisson. Pour une température et un
temps de cuisson donnés, la perte à la cuisson diffère d’un cas à l’autre du fait de la grande variabilité de la teneur en eau dans l’échantillon cru. L’observation de la figure 1 montre que la variation de la teneur en eau est d’autant plus lente que l’échantillon est volumineux. Ceci peut dans un premier temps être attribué à l’inertie thermique, qui est directement liée à la taille du produit. Mais il n’est pas possible de corriger cet effet en ne tenant compte que du temps mis pour que la température moyenne atteigne une valeur donnée. Cet état de fait est principalement lié au fait que les
temps caractéristiques des cinétiques thermique et massique ne sont pas du même ordre. En effet pour un cube d’un cm3
il faut environ deux minutes pour que la température moyenne de l’échantillon atteigne 99% de sa température finale tandis qu’à ce stade la variation de teneur en eau dans l’échantillon cuit à 70°C n’est encore que de la moitié de sa
variation totale observée en fin de cuisson. La cinétique de perte de masse est donc beaucoup plus lente que la cinétique thermique.
Figure 1 :Evolution de la concentration en eau X, et de la
température moyenne de cubes de différentes dimensions lors de leur cuisson à 70°C.
R2 = 0.9954 -6 -4 -2 0 0 5 10 15 20 25
Cooking time (min.)
Figure 2 : Représentation sous la forme ln((X-
X∞)/(X0-X∞)) = f(t) des résultats obtenus sur des
cubes de un centimètre de côté cuits à 70°C
Les évolutions de teneur en eau reportées sur la figure 1 suggèrent que pour une température de cuisson donnée, l’évolution de la teneur en eau en fonction du temps de cuisson pourrait être représentée par une loi cinétique du
premier ordre ; l’asymptote X∞ ne dépendant que de la température de cuisson. Dans le cas d’une température
homogène au sein de l’échantillon les résultats devraient s’aligner selon la droite : ln((X-X∞)/(X0-X∞)) = k* t. Les
résultats obtenus sur des cubes de 1cm ont été représentés sous la forme ln((X-X∞)/(X0-X∞)) = f(t
)
pour vérifier lapertinence cette hypothèse (figure 2). Mais ceci n’est pas vérifié pour les pièces de viande de dimension supérieure à 1 cm pour lesquelles les gradients de température sont plus marqués. Pour aller plus loin il faudrait déterminer X localement en tenant compte de l’évolution du gradient de température dans le produit.
Conclusion et perspectives
Les pertes à la cuisson dépendent à la fois de la teneur en eau du produit cru et de l’évolution de la température. La teneur en eau du produit cru est très variable d’un échantillon à l’autre. Au contraire, la teneur minimale en eau obtenue
en fin de cuisson X∞, est une valeur fixe qui ne dépend ni de la teneur en eau initiale de l’échantillon ni de ses
dimensions mais de la température de cuisson. La forme de ces cinétiques de teneur en eau suggère qu’elles pourraient être représentées par une loi cinétique du premier ordre. Mais pour des pièces de viande de dimension supérieure à 1 cm il faudrait déterminer X localement en tenant compte de l’évolution du gradient de température dans le produit. Un tel modèle permettrait de prédire les pertes à la cuisson sur des pièces de viandes de bœuf de géométrie différente et dans toutes les conditions de cuisson humide rencontrées en pratique.
Références bibliographiques
Bendall J.R., Restall D.J., 1983. Meat Science, 8, 93-117
Bouton P.E., Harris P.V., Shorthouse W.R., 1976. J. Food Sci., 41, 1092-1095 Laroche M., 1982. LebensMittelWissenschaft und Technologie, 15, 131-134
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − ∞ ∞ X X X X ln 0 110