Variables de contrôle de la DII

Nombreuses sont les variables qui influent sur le comportement des produits alimentaires au cours de la DII (Deumier, 2000; Jiokap et al., 2002 ; Bchir, 2011). Ces variables peuvent être regroupées en deux groupes:

- Les propriétés intrinsèques des tissus traités : la structure poreuse, la taille, la forme, la superficie du produit ;

- Les conditions opératoires de traitement : temps, température, pression, agitation de la solution, composition de la solution, les méthodes de découpe et le mode de mise en contact des phases entre aliment solide et solution.

1.3.3.1. Propriétés intrinsèques des tissus traités

La grande variabilité observée dans le comportement des végétaux au cours du traitement de DII est généralement attribuée aux différentes propriétés tissulaires comme la compacité des tissus, l’importance relative des espaces intra et extracellulaires, la porosité et la teneur initiale en matières sèches (Deumier, 2000 ; Bchir, 2011). Outre ces facteurs, la physiologie des tissus (une maturation trop avancée), la mise en œuvre de prétraitements

thermiques, chimiques ou enzymatiques affecte également la dynamique des transports d’eau et de solutés. Kameni et al. (2003), avaient déjà observé sur des variétés de mangues cultivées au Cameroun que les produits issus des fruits à maturité avancée retiennent plus d’eau que les autres.

Aussi, les produits doivent être découpés de manière à faciliter le transfert de matière grâce à un contact direct entre les cellules et la solution. Ainsi, pour déshydrater des mangues, Jiokap et al. (2001c) les ont découpés suivant 31 mm de diamètre et 9 mm d’épaisseur;

Fernandes et al. (2006), ont découpé les papayes en des cubes de 3cm d’arête en moyenne tandis que Jain et al. (2011), les ont découpés en des cubes de 1cm d’arête.

1.3.3.2. Conditions opératoires de traitement

 Composition et concentration de la solution

Selon Deumier (2000), la composition des solutions mises en œuvre en DII est un facteur clé du procédé. Les solutions de DO 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. Aussi, le choix du soluté est le résultat d’un compromis entre les exigences technologiques et la qualité du produit final. Il s’agit par exemple de ses caractéristiques physico-chimiques (pH, structure, etc.), ses propriétés nutritionnelles et organoleptiques (texture, couleur, etc.), ses propriétés fonctionnelles spécifiques (pouvoir aromatique, sucrant, colorant, surface collant ou brillant, exemple du glucose) et son pouvoir dépresseur de l’activité en eau. Ehabe et al. (2006), ont montré que le sel améliore l’apparence et l’aspect au toucher des tranches de banane déshydratées puis séchées alors que le sucre en améliore le goût et la texture.

La concentration des solutions sucrées est exprimée en Brix. Le Brix ou teneur en matière sèche soluble totale est la masse en grammes de matière sèche soluble contenu dans 100 grammes de produits sucrés. La formule de détermination du Brix se traduit de la manière suivante:

L'échelle du Brix sert à mesurer en degrés Brix (°B) la fraction de saccharose dans un liquide, c'est-à-dire le pourcentage de matière sèche soluble. Il s’en suit donc que : 1° Brix est équivalent à 1 % de matière sèche. L'appareil utilisé pour la mesure est le réfractomètre(ou aréomètre).

La différence de concentration en soluté entre le produit à traiter et la solution est le moteur des transports en DII (Raoult-Wack, 1994). Lorsque la concentration de la solution osmotique est élevée, les échanges de matières entre le produit et la solution sont importants.

En revanche, des concentrations basses de la solution osmotique impliquent une faible force motrice du procédé (Lee et Lim, 2011). Jiokap et al., (2002) ont identifié des bains de déshydratation à 35 °Brix et 70 °Brix comme étant déterminants pour le procédé de DII des bananes. Pour la déshydratation des fruits en général, les solutions aqueuses binaires de saccharose sont largement utilisées à des concentrations comprises entre 38 °Brix et 65 °Brix.

L’usage du sel comme soluté est souvent réservé à la déshydratation des légumes.

Mais il est aussi commode d’utiliser différents solutés en mélange. Cela permet non seulement 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 et soluté-aliment) pour mieux maîtriser les niveaux de déshydratation et d’imprégnation. Dans le cas des solutions ternaires sucrées-salées, Collignan et al. (2001) ont identifié des effets fortement antagonistes sur le gain en solutés de la viande de Daim. Ils ont observé que la pénétration du sel est en particulier limitée par la présence du sucre qui forme une «barrière», une couche périphérique fortement concentrée en sucre.

Figure 3 : Effet barrière du sucre lors de la mise en contact d’une matrice protéique avec une solution ternaire eau-sel-sucre.

Source : Collignan et al., 2001.

Ces mélanges sucre-sel, tout en procurant des niveaux de déshydratation élevés évitent donc un trop fort salage du produit final ce qui est favorable du point de vue technologique.

Par ailleurs, l’utilisation de différents solutés en mélange permet également 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 (Deumier, 2000).

 La température

La température joue aussi un rôle prépondérant dans le transfert des matières au cours de la DII. D’une manière générale, l’augmentation de la température de traitement des fruits accélère l’évolution des paramètres de la DII. La perte d’eau, la réduction de poids et le gain en solutés des fruits, ainsi que les variations de pH et de conductivité de la solution augmentent régulièrement avec la température (Jiokap et al., 2001a ; Kowalska et al., 2009 ; Bchir, 2011 ; N’goran et al., 2012). Lee et Lim (2011) ont montré que les températures élevées, libèrent les poches d’air piégé dans le tissu du potiron ce qui favorise plus l’enlèvement d'eau par pression osmotique. Cependant, une température trop élevée n’est pas souhaitable car la température est l’un des facteurs responsables de la rupture des tissus végétaux et des membranes. Pour chaque fruit, il existe une température seuil, au-delà de laquelle la qualité du produit est affectée. L’augmentation de la température (de 30 à 70°C) et de la concentration en saccharose dans la solution de déshydratation (de 45 à 72°Brix) est favorable pour la déshydratation de la papaye (Heng et al., 1990). Jiokap et al., (2002) ont obtenu un blanchiment satisfaisant des tranches de bananes dans un bain de saccharose à 35

°Brix, initialement porté à 85 °C et laissé au refroidissement jusqu’à température ambiante après l’immersion des tranches.

 Effet de l’agitation

Amami et al. (2008) en utilisant le nombre de Reynolds (Re) pour quantifier la vitesse d’agitation au cours de la déshydratation osmotique (DO) des carottes, ont observé que la perte en eau augmente proportionnellement avec le nombre de Reynolds. Elle s’avère moindre au cours du temps lorsque la DO est réalisée en écoulement laminaire plutôt que turbulent. De même, le gain en solide est sensiblement affecté par le niveau d’agitation.

 Rapport solide/solution

Des études ont montré qu’un rapport pondéral, solution de déshydratation/tranches de fruit, trop grand (facteur de dilution trop marqué), rend difficile la détermination des différentes substances diffusées et le suivi efficace du phénomène osmotique. Par contre, un petit rapport ralentit le taux de diffusion. Jiokap et al. (2002) avaient déjà montré l’influence du rapport fruits/solution lors de la DII, sur la couleur des bananes. Les rapports massiques 1/4, 1/6, 1/7 et 1/13 ont été étudiés sur un bain de 35°Brix, initialement porté à 85°C. Ces rapports se situent dans la fourchette de ceux couramment rencontrés dans la littérature (Jiokap et al., 2002). Les rapports 1/6, 1/7 et 1/13 ont été appréciés. Par contre, l’étude de ces mêmes rapports massiques sur un bain de 70°Brix à température ordinaire montre que le rapport 1/4 fournit un bon résultat. De façon générale, le rapport produit/solution évolue entre 1/2 et 1/20.