Valorisation des fruits tropicaux par déshydratation osmotique et séchage :

UNIVERSITE D’ABOMEY CALAVI ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY CALAVI

Présenté et soutenu le 06 mars 2013 par : AGBO Gwladys Mènon

DEPARTEMENT DE GENIE DE TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE

THEME :

Sous la supervision de :

Dr., Ir. AHOUANNOU Clément & Dr. TCHOBO Fidèle Paul

Membres du jury :

Prof. SOUMANOU Mohamed Maître de Conférence, EPAC Prof. SANYA Emile Maître de Conférence, EPAC Dr. AHOUSSI Edwige Maître Assistant, EPAC Dr., Ir. AHOUANNOU Clément Maître Assistant, EPAC Dr. TCHOBO Paul Fidèle Maître Assistant, EPAC

DEDICACES

Je dédie ce mémoire à :

 Mon Regretté Père, Grégoire AGBO

&

 Ma Chère Mère, Yvonne TOSSOU

REMERCIEMENTS

 Toute ma reconnaissance et mes considérations à vous, Dr., Ir. Clément AHOUANNOU, pour tous vos conseils et contributions à la réalisation de ce travail.

Votre goût du travail bien fait et votre ardeur ont été pour moi un véritable stimulant.

Daignez recevoir ici ma profonde gratitude.

 Merci à vous, Dr. Fidèle Paul TCHOBO, car en dépit de vos multiples occupations vous n’avez ménagé aucun effort pour suivre de près ce travail. Votre rigueur et vos critiques m’ont permis d’améliorer sa qualité. Je vous remercie aussi pour vos nombreux conseils et toutes vos petites attentions plus personnelles. Merci infiniment.

 A vous, Dr. Edwige DAHOUENON, épouse AHOUSSI, Chef du Département du Génie de Technologie Alimentaire de l’EPAC. Votre sens de l’écoute, votre patience et vos encouragements m’ont aidée durant ma formation. Recevez ici, toute ma considération et mon admiration.

 Toute ma gratitude au Prof. Mohamed Mansourou SOUMANOU pour m’avoir permis de faire mes recherches à l’Unité de Recherche en Génie Enzymatique et Alimentaire (URGEA) de l’EPAC.

 A tous les Enseignants qui nous ont encadré durant ces cinq années de formation, recevez l’expression sincère de ma reconnaissance et de ma profonde gratitude. Merci pour le sérieux, la rigueur et la grande qualité de l’enseignement que vous nous avez donné. Aucun mot ne saurait exprimer ce que nous vous devons.

 Mes remerciements s’adressent aussi à vous, Dr. Janvier HOUENON et Dr. Guy Alain ALITONOU pour tous vos conseils.

 A tous les Enseignants du département de Génie Mécanique et Energétique (GME) en particulier au Dr. Gédéon CHAFFA pour m’avoir accueillie et permis d’effectuer une partie de ce travail dans le laboratoire du département. Je vous adresse mes sincères remerciements pour la confiance que vous m’avez accordée.

 Au Dr. Martin Pépin AÏNA pour m’avoir acceptée dans votre laboratoire.

 Toute ma gratitude au Prof. Issaka YOUSSAO pour m’avoir permis de réaliser une partie de mes travaux dans votre laboratoire et à M. Ulbad Polycarpe TOUGAN pour votre appui technique précieux.

 Je remercie également M. Mathias HOUNSOU, Technicien au Laboratoire de Nutrition et Science des Aliments (LNSA) de la FSA ; Mme Flora AGBOMENOU, Mlle Justine DEGUENON et Mohamed DAOUDA du Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau (LSTE) de l’EPAC ; M. Lyde TOMETIN du laboratoire de la FAST qui n’ont ménagé aucun effort pour m’assister au cours de mes manipulations dans leurs différents laboratoires.

 A M. Martial CAKPO-CHICHI, pour vos conseils et la qualité de vos contributions.

Recevez ici toute ma reconnaissance.

 J’adresse mes sincères remerciements aux personnes qui ont contribué à la réalisation de ce travail : Jospin DJOSSOU pour tes innombrables conseils scientifiques et ton soutien ; Amos DOVOEDO et Prince AHOUANDJINOU pour leur appui technique précieux et de qualité ; Abed-Négo FATON, Christa LOKOSSOU, Christian AFFOKPE, Mohamed QUENUM et Métèk MEGNIKPA, je suis consciente de ce que je vous dois et vous remercie encore tous de l’aide que vous m’aviez apportée.

 Un grand merci à tout le personnel du Centre de Recherche, d’Etude et de Créativité des Pères Jésuites de Godomey, particulièrement au Père Renaud ADJAHO pour le soutien et la confiance.

 J’ai enfin une pensée pour ma famille, qui m’a soutenu et encouragé pendant ce travail, et notamment à ma grande sœur Lydie AGBO pour son amour et sa confiance, à ma Mère, pour son soutien et ses sacrifices. Je leur serai toujours redevable de tous les efforts qu’elles ont fournis à mon égard.

 Pour Amen Kumi DOVI, les mots ne seront pas suffisants mais tu sais ce que tout cela signifie pour moi, l’investissement et les sacrifices demandés. Merci d’être là depuis toujours.

 A tous ceux qui m’ont exprimé leur attachement, leur amitié tout au long de ma formation et dont les noms ne sont pas mentionnés dans le présent document, j’exprime toute ma sympathie et mon amitié. Je vous porte tous dans mon cœur.

 Toutes mes considérations à vous ; Messieurs les Membres du jury ; pour l’honneur que vous me faites en acceptant de juger ce travail.

 A vous ; Monsieur le Président du jury ; recevez ici ma profonde gratitude pour avoir accepté de présider ce jury malgré vos multiples occupations.

 Par-dessus tous, mon entière gratitude à Jésus, le Dieu tout puissant et mon Divin appui.

TABLE DES MATIERES

DEDICACE

... i

REMERCIEMENTS

... ii

TABLE DES MATIERES

... iv

LISTE DES TABLEAUX

... vi

LISTE DES FIGURES

... vii

LISTE DES ANNEXES

... x

SIGLES ET ABREVIATIONS

... xi

RESUME

... xii

ABSTRACT

... xiii

I

...

P

I : R

1.1.1. Données botaniques et distribution ... 5

1.1.2. Caractéristiques nutritionnelles ... 6

1.1.3. Production et contraintes de conservation ... 7

1.2. CONSERVATION DES FRUITS ... 9

1.2.1. Altérations des fruits ... 9

1.2.1.1. Altérations physiologiques des fruits ... 9

1.2.1.2. Altérations microbiennes des fruits ... 10

1.2.2. Différentes méthodes de conservation des fruits ... 11

1.2.2.1. Méthodes de conservation par le froid ... 11

1.2.2.2. Méthode de conservation par la chaleur ... 12

1.2.2.3. Conservation par diminution de l’activité de l’eau ... 12

1.2.2.4. Méthodes de conservation sous atmosphère modifiée ... 13

1.3. DESHYDRATATION IMPREGNATION PAR IMMERSION ... 13

1.3.1. Principe et applications ... 13

1.3.2. Cinétique de transfert de matières ... 15

1.3.3. Variables de contrôle de la DII ... 15

1.3.3.1. Propriétés intrinsèques des tissus traités ... 15

1.3.3.2. Conditions opératoires de traitement ... 16

1.3.4. Qualité des fruits traités par DII ... 19

1.4. SECHAGE DES FRUITS ... 20

1.4.1. Définition ... 20

1.4.2. Séchage convectif ... 21

1.4.2.1. Principe ... 21

1.4.2.2. Les facteurs influençant le séchage thermique ... 22

1.4.2.3. Phases du séchage thermique ... 23

1.4.3. Qualité du produit sec ... 24

1.4.3.2. Pertes d’arôme ... 24

1.4.3.3. Pertes de la couleur du produit ... 24

1.4.3.4. Modifications physiques et mécaniques des produits séchés ... 24

1.4.4. Séchage thermique : traitement physique de stabilisation des produits déshydratés osmotiquement ... 25

P

II : M

M

2.1.1. Matériel végétal... 26

2.1.2. Equipement de production et matériels de laboratoire ... 26

2.2. METHODES ... 26

2.2.1.1. Traitement des fruits par DII ... 27

2.2.1.2. Détermination des paramètres de la DII ... 27

2.2.2. Séchage thermique ... 28

2.2.3. Analyses physico-chimiques des bananes avant et après la DII et le séchage thermique ... 30

2.2.3.1. Mesure du pH et détermination de l’acidité titrable ... 30

2.2.3.2. Teneur en matière sèche soluble totale (Brix) ... 30

2.2.3.3. Détermination de la teneur en eau ... 30

2.2.3.4. Détermination de la teneur en cendre totale ... 31

2.2.3.5. Dosage de la vitamine C ... 32

2.2.3.6. Mesure de la couleur ... 33

2.2.3.7. Mesure de la texture... 34

2.2.4. Analyses physico-chimiques des solutions avant et après DII ... 34

2.2.5. Analyses statistiques ... 34

P

III : R

D

3.1.1 Bilan des transferts de matières dans les bananes traitées avec solutions de saccharose ... 35

3.1.2. Evolution des paramètres physico-chimiques des fruits traités dans les solutions binaires de saccharose ... 38

3.1.3. Evolution des paramètres physico-chimiques des solutions sucrées d’immersion ... 41

3.1.4. Bilan des transferts de matières dans les bananes traitées avec les solutions salées ... 45

3.1.5. Evolution des paramètres physico-chimiques des fruits traités dans les solutions de NaCl 46 3.1.6. Evolution des paramètres physico-chimiques des solutions salées d’immersion ... 49

3.1.7. Bilan des transferts de matière dans les bananes traitées avec les solutions ternaires de saccharose/NaCl ... 52

3.1.8. Evolution des paramètres physico-chimiques des fruits traités dans les solutions de saccharose/NaCl ... 55

3.1.9. Evolution des paramètres physico-chimiques des solutions de saccharose/NaCl ... 58

3.2. SECHAGE... 61

3.2.1. Effet de la température et du traitement sur la perte d’eau des échantillons de bananes séchés .. 61

3.2.2. Effet du traitement sur la vitesse de séchage ... 64

3.2.3. Effet de la température sur la vitesse de séchage ... 66

3.2.4. Caractéristiques physico-chimiques des échantillons de bananes séchées ... 69

C

S

...

REFERENCESBIBLIOGRAPHIQUES

...

ANNEXES

...

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I. Présentation et caractéristiques du bananier ..……… 5 Tableau II. Composition moyenne d’une banane ……….………… 7 Tableau III. Evolution de la production annuelle de banane douce au Bénin …... 8 Tableau IV. Notation et signification des paramètres de la DII ….……… 28 Tableau V. Caractéristiques initiales des bananes fraîches ……..……… 35 Tableau VI. Evolution des teneurs en vitamine C des solutions de saccharose à

différentes températures ……… 44

Tableau VII. Evolution des teneurs en vitamine C des solutions salées de DII à différentes températures ……….…..…. 52 Tableau VIII. Evolution des teneurs en vitamine C des solutions ternaires de

saccharose/NaCl à différentes températures ……….. 61 Tableau IX. Teneurs en eau et temps de séchage à une teneur en eau de 0,55g eau/

g MS ………..……….………... 63

Tableau X. Caractéristiques finales des échantillons de bananes séchées à 45 °C

et 60 °C .………. 72

Tableau XI. Les caractéristiques de couleur et texture des échantillons de bananes séchées ………... 75

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : (a) Coupe longitudinale de banane ; (b) : coupe transversale de banane

(b) ……… 6

Figure 2 : Transferts de matière entre la solution et le produit ……….. 14 Figure 3 : Effet barrière du sucre lors de la mise en contact d’une matrice protéique

avec une solution ternaire eau-sel-sucre ………... 17 Figure 4 : Représentation schématique d'un solide humide ……… 23 Figure 5 : Evolution des pertes d’eau des bananes traitées dans les solutions de

saccharose à différentes températures ……….

36 Figure 6 : Evolution des gains de soluté des bananes traitées dans les solutions de

saccharose à différentes températures ………. 37 Figure 7 : Evolution des réductions de poids des bananes traitées dans les solutions

de saccharose à différentes températures ………. 38 Figure 8 : Evolution des pH des bananes traitées dans les solutions de saccharose à

différentes températures ……….. 39

Figure 9 : Evolution des acidités titrables des bananes traitées dans les solutions de saccharose à différentes températures ………. 39 Figure 10 : Evolution des Brix des bananes traitées dans les solutions de saccharose à

différentes températures ………. 40

Figure 11 : Evolution des teneurs en eau bananes traitées dans les solutions de saccharose à différentes températures ………. 41 Figure 12 : Evolution des pH les solutions de saccharose à différentes températures .. 42 Figure 13 : Evolution des Brix des solutions de saccharose à différentes températures 43 Figure 14 : Evolution des conductivités des solutions de saccharose à différentes

températures ………. 44

Figure 15 : Evolution des gains de soluté des bananes traitées dans les solutions salées à différentes températures ……….. 45

Figure 16 : Evolution des pertes d’eau des bananes traitées dans les solutions salées à

différentes températures ………. 46

Figure 17 : Evolution des réductions de poids des bananes traitées dans les solutions salées à différentes températures ……….. 46 Figure 18 : Evolution des pH des bananes traitées dans les solutions salées à

différentes températures ………. 47

Figure 19 : Evolution de l’acidité des bananes traitées dans les solutions salées à

différentes températures ………... 48

Figure 20 : Evolution des Brix des bananes traitées dans les solutions salées à

différentes températures ………..………. 48

Figure 21 : Evolution des teneurs en eau bananes traitées dans les solutions salées à

différentes températures .……….………. 49

Figure 22 : Evolution des pH des solutions salées à différentes températures au cours

du traitement des bananes .………. 50

Figure 23 : Evolution des Brix des solutions salées à différentes températures ……… 50 Figure 24 : Evolution des baisses de conductivités des solutions salées à différentes

températures .……….………. 51

Figure 25 : Evolution des pertes d’eau des bananes traitées dans les solutions ternaires de saccharose/NaCl à différentes températures ……… 53 Figure 26 : Evolution des gains de solutés des bananes traitées dans les solutions

ternaires de saccharose/ NaCl à différentes températures ………... 54 Figure 27 : Evolution des réductions de poids des bananes traitées dans les solutions

ternaires de saccharose/ NaCl à différentes températures ……….... 55 Figure 28 : Evolution des pH des bananes traitées dans les solutions ternaires de

saccharose/NaCl à différentes températures ………. 56 Figure 29 : Evolution des acidités titrables des bananes traitées dans les solutions

ternaires de saccharose/NaCl à différentes températures ………..

56 Figure 30 : Evolution des Brix bananes traitées dans les solutions ternaires de

saccharose/NaCl à différentes températures ……….

Figure 31 : Evolution des teneurs en eau bananes traitées dans les solutions ternaires de saccharose et de NaCl à différentes températures ………...

58

Figure 32 : Evolution des pH des solutions ternaires de saccharose/ NaCl à différentes températures ………....…………... 59 Figure 33 : Evolution des Brix des solutions ternaires de saccharose/NaCl à

différentes températures …………....………... 59 Figure 34 : Evolution des conductivités des solutions ternaires de saccharose/NaCl à

différentes températures ………... 60

Figure 35 : Variation de la perte d’eau des échantillons de bananes séchées à 45°C et 60°C à Vair =1,5 m/s …………....………..…………..………... 64 Figure 36 : Vitesses de séchage des échantillons de bananes séchées à 45°C à V_air

=1,5 m/s en fonction du temps ….………... 65 Figure 37 : Vitesses de séchage des échantillons de bananes séchées à 60°C à Vair

=1,5 m/s en fonction du temps ...…………... 66 Figure 38 : Vitesses de séchage à 45 et 60°C à V_air = 1,5 m/s des échantillons de

bananes témoins en fonction de la teneur en eau ....…………... 68 Figure 39 : Vitesses de séchage à 45 et 60°C à Vair =1,5 m/s des échantillons de

bananes prétraitées dans la solution de saccharose en fonction de la teneur

en eau……… 68

Figure 40 : Vitesses de séchage à 45 et 60°C à Vair =1,5 m/s des échantillons de bananes prétraitées dans la solution de Saccharose + NaCl en fonction de

la teneur en eau ………... 79

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 : Caractéristiques physico-chimiques en fin de traitement des échantillons de bananes fraîches séchées et de des échantillons de

bananes prétraitées et séchées ………. 88

Annexe 2 : Photos des bananes séchées à 45°C ………...…….…. 89

Annexe 3 : Photos des bananes séchées à 60°C …………...… 90

Annexe 4 : Fiche de dégustation des bananes séchées ……… 91

SIGLES ET ABREVIATIONS

B0 : Bananes fraîches (témoins)

CIRAD : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement

CRCI : Chambre Régionale de Commerce et d’Industrie CTA : Centre Technique de Coopération Agricole et Rurale DII : Déshydratation Imprégnation par Immersion

DO : Déshydratation Osmotique

EAM : Emballage sous Atmosphère Modifiée EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi FAO : Food and Agriculture Organization ICRAF : World Agroforestry Centre

INIBAP : International Network for the Improvement of Banana And Plantain INRAB : Institut National des Recherches Agricoles du Bénin

mf : Matière fraîche

MS : Matière sèche

ODEADOM : Office de Développement de l’Economie Agricole d’Outre-Mer

Re : Nombre de Reynolds

S-50 : Solution binaire de saccharose à 50°Brix

S-50,5% : Solution ternaire de saccharose à 50°Brix + NaCl à 5%

T : Temps

RESUME

Le Bénin regorge d’une importante quantité de fruits peu valorisé. Ce manque de valorisation industrielle et les problèmes liés à la conservation entrainent environ 25 à 50

% de perte post récolte. Le but du présent travail est d’apporter une valeur ajoutée aux excédents de production fruitière dans les pays de l’Afrique de l’Ouest en l’occurrence au Bénin, à travers la déshydratation osmotique et le séchage thermique. Cette étude s’est appuyée sur l’exemple de la banane douce de variété Musa sinensis. Afin de déterminer les meilleures conditions de déshydratation, les rondelles des bananes de 9 mm d’épaisseur ont été traitées à température ambiante, 45 °C puis à 60 °C, dans des solutions binaires de saccharose (35 °Brix et 50 °Brix), de NaCl (2 % et 5 % de NaCl) et des solutions ternaires composées de saccharose et de NaCl (50 °Brix/2 % de NaCl et 50

°Brix/5 % de NaCl). Le comportement des bananes au cours de la déshydratation osmotique a été caractérisé d’une part par les paramètres de DII (perte d’eau, réduction de poids, et gain en soluté) et d’autre part par les paramètres physico-chimiques (pH, acidité titrable, Brix, et teneur en eau) du fruit pendant 180 minutes de traitement. Le rapport fruits/solution (1/6) a permis de suivre l’évolution des paramètres physico-chimiques des solutions et d’estimer le transfert de solutés (vitamines, sels minéraux, acides) des rondelles de banane vers la solution grâce à l’évaluation de la teneur en vitamine C et en matière sèche soluble, de la conductivité, du pH. Les solutions binaire de saccharose à 50

°Brix et ternaire de saccharose à 50 °Brix + NaCl à 5 % ont été retenues meilleures pour la DII des bananes à 60°C. Les bananes prétraitées dans ces conditions et un échantillon de bananes témoins ont été séchés à 45 °C et à 60 °C pendant 72 heures dans une étuve. Il en ressort que les cinétiques de perte d’eau des échantillons dépendent de la température de séchage thermique et du prétraitement subi par les fruits. Ainsi, les vitesses de séchage thermique les plus élevées ont été obtenues pour les échantillons de bananes témoins et les plus basses pour les bananes sucrées-salées. Les bananes témoins séchées, les bananes prétraitées dans la solution de saccharose et celles prétraitées dans la solution de saccharose + NaCl, et séchées à 45 et 60°C ont pour teneur en eau respectivement 32,89 ; 35,06 et 29,57 % ; 28,05 ; 23,07 et 20,63 %. Après le séchage thermique à 60°C, les bananes prétraitées dans la solution sucrée-salée ont été caractérisées par les indices du blanc et du jaune les plus élevées [L* = 55,81 ; b* = 33,16 ] et les bananes prétraitées dans la solution de saccharose ont été caractérisées par l’indice du rouge élevée [a* = 14,28 ] comparativement aux témoins (L* = 37,24 ; a* = 11,95; b* = 21,84). En conclusion, les bananes prétraitées ont une bonne fermeté. Ainsi, les rondelles de bananes prétraitées à la DII donnent les meilleurs fruits séchés. Cette méthode permet la conservation des fruits tout en préservant au mieux leurs qualités nutritionnelles et physiques.

Mots clés : Déshydratation osmotique ; Paramètres physico-chimiques ; cinétique de séchage ; Banane douce.

ABSTRACT

Benin overflows an important quantity of fruits valorized little. This lack of industrial valorization and the problems of conservation represent 25% to 50% of the production.

This aim of this study was to add value to surplus fruit production in the countries of West Africa in the circumstances in Benin through the osmotic dehydration and the thermal drying. This study based on the example of the sweet banana variety Musa sinensi. To determine the best conditions of dehydration, banana of 9mm thick were treated at room temperature, 45 °C and 60 °C in binary solutions of sucrose (35 °Brix and 50 °Brix), of NaCl (2 % and 5 % NaCl) and ternary solutions composed of sucrose and NaCl (50 ° Brix/2 % NaCl and 50 ° Brix/5% NaCl).The behavior of the bananas during the osmotic dehydration was characterized on one hand by the parameters of DII (water loss, weight reduction, and solute gain) and secondly by the physico- chemicalsparameters (pH, titrable acidity, Brix, and water content) of the fruit during 180 minutes. The ratio fruit/solution (1/6) permitted the follow up the evolution of physico-chemicals parameters of the solutions and estimate the transfer of solutes (vitamins, minerals, acids) of the banana slices to the solution, with direct measurements of vitamin, conductivity pH and Brix. The binary solutions of sucrose to 50 °Brix and ternary of sucrose to 50 °Brix + NaCl to 5 % were kept better for the DII of the banana 60°C. The banana pretreated in these conditions and a sample of control bananas was dried at 45 °C and 60 °C within 72 hours in the steamroom ventilated.

The kinetic of water loss from the samples showed that the water loss depend on the drying temperature and the type of pretreatment undergone by the fruits. Thus, the most elevated speeds of drying was obtain in the control samples of bananas and lowest for the salty sugary bananas. The control bananas, the bananas pretreated in the solution of sucrose and those pretreated in the solution of sucrose and NaCl and dried to 45 and 60°C contained respectively 32.89, 35.06 and 29.57 % ; 28.05; 23.07 and 20.64 % of water. After the drying to 60°C, the bananas pretreated in the salty sugary solution were characterized by high index of luminance and yellowness (L* = 55.81;

b* = 33.16; P˂0.001) while the bananas pretreated in the solution of sucrose were characterized by highest redness (14.28) compared to the control (L* = 37.24; a*

=11.95; b* = 21.84). In conclusion, the pretreated bananas have a good texture. Thus, the bananas slices pretreated in the DII gives the best dried fruits. This method permits the conservation and preserves at best their nutritional and physical quality.

Key words : Osmotic dehydration ; Thermal drying; Physico-chemical parameters;

kinetic of drying; sweet banana.

I NTRODUCTION

INTRODUCTION

Les fruits ont toujours eu une place de choix dans l’alimentation humaine et sont porteurs de valeurs symboliques à la fois antiques et modernes. Ils constituent une source d’énergie et de substances nutritives de croissance, de vitamines, de minéraux, d’antioxydants phénoliques et d’autres substances bioactives (Albitar, 2010 ; Aminzadeh et al., 2010). Les pays tropicaux ont une richesse incontestable en fruits qui, malheureusement est mal exploitée (Martine, 1995 ; Pye-Smith, 2010). Certains pays d’Afrique au sud du Sahara, comme le Sénégal et le Cameroun ont développé des techniques de conservation par le séchage thermique et la déshydratation osmotique (DO) des produits alimentaires à forte teneur en eau au cours de ces dernières années (Ahouannou et al., 2000 ; Jiokap et al., 2001a ; Jiokap et al., 2001b ; Jiokap et al., 2001c ; Talla et al., 2001 ; Jiokap et al 2002 ; Kameni et al., 2003 ; Ehabe et al., 2006 ; N’goran et al., 2012).

Au Bénin, d’importantes quantités de fruits récoltés sont généralement consommés frais pendant la saison de cueillette. Or, la période de production de nombreux fruits tropicaux ne dure que quelques mois ou quelques semaines, par exemple, de Janvier à Mai pour les bananes, durant lesquels les producteurs ne parviennent pas toujours à écouler leurs produits.

De plus, la plupart des produits ne se conservent que quelques jours après la cueillette.

Compte tenu du manque de valorisation industrielle et des problèmes liés à la conservation, les pertes enregistrées sont énormes et elles représentent plus de 25 % à 50 % de la production, selon le produit (Ahouannou et al., 2000 ; Bchir, 2011). Ainsi, la banane douce de variété Musa sinensis, connue pour sa fragilité due à sa forte teneur en eau, occupe comme beaucoup d’autres fruits, une part importante de ces pertes post-récoltes.

La déshydratation-imprégnation par immersion (DII) ou déshydratation osmotique (DO) est une méthode susceptible de prolonger la période de disponibilité des produits alimentaires et de leur conférer des propriétés sensorielles nouvelles et appréciées. Elle apporte une plus-value au produit, en facilite la commercialisation (conditionnement) et permet ainsi, la mise sur le marché de produits de diversification, ce qui pourrait changer la routine dans le mode de consommation des fruits (Collignan et al., 2001 ; Jiokap et al., 2001a ; Jiokap et al., 2001b ; Bchir, 2011). De plus, c’est une technique de conservation utilisant moins d’énergie et qui se déroule dans des conditions technologiques transférables en milieu paysan, en raison de la simplicité de leur mise en œuvre (Ndjouenkeu, 2003).

Cependant, les produits issus de la DO ne sont pas suffisamment stables, par conséquent, ce procédé est souvent suivi d’un autre traitement complémentaire comme le séchage thermique.

En effet, le séchage des aliments est pratiqué dans tous les foyers dans des conditions non contrôlées. Et dans ce cas, les seuls consommateurs que sont les membres de la famille sont moins exigeants quant à la qualité des produits obtenus. Alors que l’existence d’un marché local mais aussi extérieur pour les produits tropicaux secs (fruits séchés) a été constaté (Jannot, 2006). Le séchage thermique de la banane douce peut donner lieu à des produits alimentaires simples et sains à forte valeur ajoutée si cela est fait de façon adéquate, qui présente le plus grand potentiel de profit pour les industries agroalimentaires.

De nombreux travaux menés sur différents fruits ont montré que la combinaison du séchage thermique et de la DII, peut accroître la durée de conservation des fruits et améliorer la qualité des produits (Jiokap et al., 2001c ; Jiokap et al., 2002 ; Ndjouenkeu, 2003 ; Fernandes et al., 2006). Il en découlerait un élargissement de la gamme des fruits traités avec une diversification des caractéristiques des produits obtenus et le développement de nouveaux produits.

Avec ces différents atouts, la DII combinée au séchage thermique des fruits, serait une alternative intéressante. Ainsi, cette étude tentera de préciser les meilleures méthodes de conservation de la banane douce de variété Musa sinensis, tout en utilisant les données existantes dans la littérature sur les opérations de la DO et le séchage thermique des produits à forte teneur en eau.

Cette étude vise en général à contribuer à la valorisation de la banane douce par des techniques de transformation adéquates, ce qui peut aboutir à l’amélioration des revenus des producteurs et par conséquent à la réduction de la pauvreté. De façon spécifique, il s’agit de :

 Apprécier le comportement des bananes au cours de la déshydratation dans différents types de solutions.

 Apprécier le comportement des bananes au cours du séchage.

 Déterminer les meilleures conditions de DII de la banane variété Musa sinensi.



 Proposer une démarche optimale de traitement de la banane douce pour assurer la conservation et la valorisation des récoltes fruitières.

Le présent travail est subdivisé en trois parties, dont la première rend compte de la revue de littérature, la deuxième de la méthodologie appliquée, la troisième des résultats et de la discussion. Enfin la conclusion et les suggestions permettront d’ouvrir d’autres horizons.

P ^ARTIE I : S YNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

1. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

1.1. PRESENTATION DE LA BANANE DOUCE

1.1.1. Données botaniques et distribution

Les bananiers appartiennent à l’ordre des scitaminales, ou zingibérales, et à la famille des Musaceae (Lassois et al., 2009). Le tableau I renseigne sur les caractéristiques générales du bananier, sa description botanique et donne sa distribution au Bénin.

Tableau I. Présentation et caractéristiques du bananier

Bananier Caractéristiques

Fruit Banane ⁽¹⁾

Famille Musaceae⁽¹⁾

Genre Musa L. ⁽¹⁾

Nom scientifique Musa sapientum

Noms communs Banane douce, Banane dessert ⁽¹⁾

Noms vernaculaires FON : kokwé azo, k. sotumon, (dan) k. ; YORUBA, Nagot:

ogèdè loboyo, o. wenrè ; DINDI: ayaba⁽¹⁾ Caractéristiques de

reconnaissance

Grande herbe vivace de 2 à 10 m de haut, à rhizome dont le rejet aérien annuel donne un lourd régime de fruits. Le régime est composé de 200 à 250 fruits ou doigts, regroupés en 18 à 22 mains ^{(2), (3)}.

Zones de production Abondamment produit dans le département de l’Atlantique- Littoral (Toffo, Allada, Zè, Tori-Bossito Kpomassè) ; Ouémé (Sakété, Azowlissè, Bonou, pobè) ; (Athiémé, Lokossa) ; Zou- sud (Covè, Zangnanado, Ouinhi, Zogbodomey) (4) ; (5) ;(6)

Période de disponibilité Elle se situe moyennement de Janvier à Mai ⁽⁴⁾

(1) : Akoègninou et al., 2006; ⁽²⁾ : CIRAD et INIBAP, 1998 ;⁽³⁾ : ODEAOM, 2009 ;⁽⁴⁾ : Pedro, 1998 ;⁽⁵⁾ :CeRPA- Atlantique-Littoral, 2010;⁽⁶⁾ :Sèmassou, 2011.

Les bananes destinées à la consommation sont des baies parthénocarpiques c’est-à-dire des fruits qui ne contiennent aucune graine. La partie externe du fruit, la "peau de banane" ou épicarpe est formée par la soudure du conceptacle et de l'épicarpe légèrement coriace de la fleur, la partie charnue du fruit (mésocarpe et endocarpe) correspond à la paroi des carpelles.

Les trois loges carpellaires sont remplies de poils mous amylacés et contiennent de nombreuses graines avortées. La pulpe a généralement une couleur blanche allant jusqu'au jaune.

(a) (b)

Figure 1 : (a) : Coupe longitudinale de banane ; (b) : coupe transversale de banane Source : www.snv.jussieu.fr/bmedia/Marche/banane.htmL

1.1.2. Caractéristiques nutritionnelles

La banane, avec son apport énergétique de 376 kJ (90 kcal), est particulièrement riche en hydrates de carbone : sucre directement assimilable, la cellulose, ainsi que les pectines qui facilitent le transit intestinal (Martine, 1995). Sa pulpe contient en moyenne, 75 % d’eau, 20,2

% de sucre, 1,2 % de protéines, 0,3 % de lipides et 2 % des fibres. Elle contient les vitamines (la vitamine A, C, B1, B2, pp, B6 et E) et a une acidité faible (pH= 4,7). Elle est aussi riche en minéraux tels que : principalement le potassium, mais aussi, le magnésium, le phosphore, le sodium, et le calcium. Le tableau II présente la composition chimique de la banane fraîche.

Réceptacle Mésocarpe Loges carpellaires

Tableau II. Composition moyenne d’une banane

Composants (g) Vitamines (mg)

Glucides 20,50 Vitamine C (acide Ascorbique) 12,00

Protéines 1,20 Provitamine A (carotène) 0,15

Lipides 0,30 Vitamine B1 (thiamine) 0,04

Eau 75,00 Vitamine B2 (riboflavine) 0,07

Fibres alimentaires 2,00 Vitamine B3 ou pp (nicotinamide) 0,61 Minéraux (mg) Vitamine B5 (acide panothénique) 0,28

Potassium 385 Vitamine B6 (pyridoxine) 0,50

Phosphore 22,00 Vitamine B8 (biotine) 0,003

Calcium 8,00 Vitamine B9 (acide folique) 0,023

Magnésium 3,00 Vitamine E (tocophérols) 0,29

Sodium 1,00 Apport énergétique

Fer 0,40 Kcalories 90

Cuivre 0,11

Zinc 0,19

Manganèse 0,30

Source : www.aprifel.com/fiches,produits.

1.1.3. Production et contraintes de conservation

Les bananiers sont cultivés dans plus de cent vingt (120) pays sur les cinq (5) continents du monde. En termes de production mondiale, la banane est le quatrième produit agricole après le riz, le blé et le maïs. Elle occupe le premier rang de la production fruitière, avec un peu plus de 106 millions de tonnes produites annuellement à l’échelle mondiale. Les bananes douce ou bananes dessert font notamment l’objet d’un important commerce international (Lassois et al., 2009). Selon FAOSTAT (2010), le seul pays Africain qui figure parmi les plus grands producteurs de la banane dans le monde est la Tanzanie. Elle vient au septième rang après l’Inde, la Chine, les Philippines, l’Equateur, le Brésil et l’Indonésie.

La production intensive et/ou industrielle des bananes sont mal connues au Bénin où elles font partie des cultures secondaires. Cependant, la production bananière prend de l’ampleur d’année en année dans le sud Bénin. Selon les estimations de Pedro (1998), la production bananière (bananes douces et bananes plantains) était de 22.199 tonnes en 1997,

représentant 0.6 % de la production vivrière totale. En 1998, cette production était de 31.050 tonnes, puis serait de 40.000 tonnes en 1999. Les bananiers « desserts » occupent 90% de la superficie totale des terres exploitées pour les bananiers (« desserts » et plantains).

Le Bénin, de par sa production de banane douce en 2010 estimée à 18000 tonnes, occupe le 81^ème rang sur le plan mondial. Cette production a connu une croissance ces dernières années (tableau III).

Tableau III. Evolution de la production annuelle de banane douce au Bénin (FAOSTAT, 2010).

Années 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Production (tonnes)

7349 13200 13500 14762

9752 14000 14500 16075 18000

Il existe à l’heure actuelle un grand nombre de variétés de banane douce, mais concernant la culture au Bénin nous pouvons retenir les 10 (dix) variétés suivantes : ʺsotoumonʺ, ʺdohèsèʺ, ʺhloʺ, ʺplantaʺ, ʺgboguiʺ, ʺtchonʺ, ʺdankoékoéʺ, ʺsokoekoeʺ, ʺlimuʺ et ʺgunkoekoeʺ (Pedro, 1998). La banane douce ʺsotoumonʺ est l’un des fruits les plus connus au Bénin et fortement appréciés des populations ; elle est consommée essentiellement sous forme de fruits frais, et beignets bien que les produits industriels alimentaires à base de banane sont théoriquement très nombreux (bananes séchées, confits, alcool, vin, bière, etc.) (Martine, 1995 ; Lokossou et Achigan, 2000).

La filière banane n’est pas encore organisée au Bénin, ce qui est à l’origine des pertes bien que ces dernières tendent parfois à être minimisées par la production de beignets. En effet, Pedro (1998) avait déjà observé comme l’une des contraintes de la filière banane, l’inexistence de procédés modernes de conservation et de stockage. De toute évidence, cette contrainte se justifie aussi à travers les conditions délicates de transport coûteux (voies d’accès aux champs défectueuses) des lieux de production vers les zones de vente. En effet, la grande partie de la production est toujours envoyée vers les grandes villes du pays telles que Cotonou et Porto-Novo à cause de la forte demande et des prix de vente intéressants. Dans le cas contraire, les producteurs vendent leurs bananes soit sur pieds, en bordures des champs,

des routes, soit ils les transportent sur les marchés du village mais dans ces conditions, les prix de vente sont moins avantageux pour eux. De plus, dépasser un certain degré de maturité les bananes ne coûtent plus chères si bien que les producteurs vendent leurs produits à perte.

Il est donc utile d’indiquer aux paysans des méthodes simples de conservation afin de réduire les coûts de transport, de proposer d’autres formes de consommation du fruit pour accroître leurs revenus.

1.2. CONSERVATION DES FRUITS

1.2.1. Altérations des fruits

Les fruits, comme tout aliment, sont de nature périssable. Après leur récolte, ils sont sujets à des altérations qui peuvent être retardées ou évitées. Il s’agit notamment du vieillissement physiologique et de leur pourrissement après la multiplication des micro- organismes dans la chair (Agassounon Djikpo Tchibozo et al., 2007).

1.2.1.1. Altérations physiologiques des fruits

Les fruits sont constitués de toute une variété de composants susceptibles de réagir entre eux et de se modifier : eau, sucres solubles, acides organiques, pectines, composés aminés et composés phénoliques. Lorsqu’un fruit est séparé de la plante, ses cellules restent vivantes et de nombreuses réactions biochimiques s’y poursuivent (Happi Emaga et al., 2008). Comme réaction intervenant dans les fruits, nous avons :

 La respiration

La respiration est un processus biochimique permettant aux cellules de récupérer de l’énergie à partir des molécules organiques comme les glucides pour assurer leur survie (Rakotondradona, 2008). Les fruits doivent être entreposés dans un local aéré pour faciliter la respiration car l’absence d’air entraine la formation d’éthanol toxique pour le tissu végétal et désagréable au goût.

 La maturation

Elle modifie profondément la composition du fruit (Garcia et Lajolo, 1988). Elle est caractérisée par l’augmentation de la saveur sucrée et la diminution de l’acidité. Les sucres

proviennent de l’hydrolyse de l’amidon ou des hémicelluloses des parois cellulaires. Les composés aromatiques sont volatils pour la plupart et tendent à diminuer après la cueillette.

Les fruits conservés avant traitement technologique ont donc moins de saveur.

 Les modifications des substances pectiques

Les pectines sont des molécules polymères dont la propriété est de former un gel. Dans les végétaux non mûrs, les pectines sont souvent liées à la cellulose notamment dans les parois cellulaires sous la forme d’un complexe insoluble dans l’eau appelé protopectine. Au cours de la vie du fruit, les enzymes transforment la protopectine en pectine (Happi Emaga et al., 2008). Ces changements affectent les parois cellulaires, modifient la texture du fruit qui se ramollit au cours de la maturation.

 Le brunissement enzymatique

Le brunissement enzymatique est une réaction biochimique au cours de laquelle, les polyphénols oxydases catalysent l'oxydation des composés phénoliques en présence d'oxygène moléculaire donnant une couleur brune ou noire. Ce phénomène pose d’importants problèmes de couleur lorsque les tissus des végétaux sont malades ou qu’ils ont été endommagés par des contusions ou certains traitements : pelage, découpage (Negi et Roy, 2001). Les pommes, les bananes, les avocats sont très sensibles au brunissement enzymatique ainsi que les fruits abîmés.

1.2.1.2. Altérations microbiennes des fruits

La peau du fruit fournie une protection naturelle contre les micro-organismes. Dès qu’elle porte une blessure ou une meurtrissure, lors de l’épluchage, le risque de détérioration s’accroît considérablement (Laville, 1994 ; Desbordes, 2003). Les conditions idéales sont rarement réunies et les dégradations dues aux germes saprophytes se développent le plus souvent à la faveur d’un terrain propice (début d’attaque par un parasite, blessure ou meurtrissure, désordre physiologique). Les champignons qui nécessitent de telles conditions pour provoquer des pourritures de fruits sont communément désignés sous le nom de parasites de blessures (Roussel et al., 2007).

1.2.2. Différentes méthodes de conservation des fruits

Plusieurs méthodes sont utilisées dans la conservation des fruits afin d’empêcher ou de ralentir leurs dégradations. On distingue :

 les méthodes de conservation par la froid (réfrigération, congélation),

 les méthodes de conservation par diminution de l’activité de l’eau (séchage, fruits confits),

 la méthode de conservation par traitement thermique (pasteurisation) et,

 les méthodes de conservation sous atmosphère modifiée (utilisant des films plastiques ou des enrobages).

1.2.2.1. Méthodes de conservation par le froid

 La réfrigération est le premier moyen de conservation par le froid. Elle consiste à appliquer une faible température (température positive inférieure à 10 °C) qui ralentit ou arrête les réactions biochimiques et la croissance des microorganismes. Ce procédé permet aux produits de garder un aspect et un goût semblables à ceux des fruits frais mais leur conservation n’est que de faible durée (Djantou, 2006). Les bananes sont conservées entre 11 et 15 °C pendant une (01) à trois (03) semaines (Martine, 1995). Selon, le même auteur, les bananes ne doivent pas être entreposées au-delà de quelques jours à des températures inférieures à 12 ou 13°C. Dans le cas contraire, elles brunissent, perdent d’arôme, et durcissent. Pour Laville (1994), la température de conservation de la banane peut être maintenue entre 12 et 14°C dans des locaux ventilés où l’air est périodiquement renouvelé pour éliminer les traces d’éthylène.

 La congélation, comme la réfrigération, est une méthode de conservation des denrées alimentaires qui consiste à abaisser la température pour augmenter leur durée de conservation (Dézavelle, 2006). Les températures de congélation sont cependant beaucoup plus basses (-18 à -24°C). C’est en effet, la formation des cristaux de glace au sein des aliments qui constitue la différence essentielle entre les deux procédés. Ce procédé de transformation à long terme donne un produit différent du fruit frais (Martine, 1995).

1.2.2.2. Méthode de conservation par la chaleur

La pasteurisation est le traitement thermique le plus utilisé pour conserver les fruits. Elle se fait dans des récipients étanches à l’air qui sont chauffés à des températures en dessous de 100°C. La pasteurisation n’amoindrit que légèrement la saveur et la valeur nutritive des aliments. Elle neutralise les enzymes et détruit la plupart des microorganismes mais pas tous, ce qui fait sa limite (James et Kuipers, 2003).

1.2.2.3. Conservation par diminution de l’activité de l’eau

La prolifération des microorganismes et les réactions enzymatiques ne se développent que si l’activité de l’eau est supérieure à 65% (Martine, 1995 ; Ferradji, 2001 ; Lagunas, 2007). Pour éviter la dégradation des aliments, l’un des moyens est donc de diminuer l’activité de l’eau dans le produit, ce qui peut se faire de deux manières : soit en séchant, c’est-à-dire en éliminant totalement ou partiellement de l’eau contenue dans le produit, soit en ajoutant une substance soluble, du sucre par exemple, qui diminue la proportion d’eau libre.

 Le séchage par entraînement est l’une des méthodes de conservation les plus anciennes. Il consiste à placer un produit dans un milieu dans lequel la pression partielle vapeur d’eau est faible jusqu’au niveau souhaitable de teneur en eau. Le fluide caloporteur utilisé à cet effet est généralement de l’air, mais aussi la vapeur surchauffée, l’huile chaude, les solvants et les solutions sont également utilisés (Djantou, 2006). Le séchage thermique est simple à réaliser. Il permet d’aboutir à un corps capable d’être préservé grâce à la réduction ou l’arrêt des principales réactions microbiologiques et enzymatiques. Mais il présente deux inconvénients : les produits séchés perdent les vitamines et changent d’aspect lorsque le séchage est appliqué à température élevée (Nadeau et Puiggali, 1995, Katekawa et Silva, 2004).

 Les fruits confits : la production des fruits confits ou semi-confits est basée sur le principe de la déshydratation osmotique. Il consiste à plonger un fruit ou un morceau de fruit dans une solution saturée de sucre ou de sel, le soluté de la solution tend à migrer vers l’intérieur du fruit, tandis que l’eau contenue dans le fruit émigre vers la solution (Dézavelle, 2006). Les fruits confits sont plongés dans des solutions de sirop de sucre de plus en plus concentrées, jusqu’à atteindre une activité de l’eau inférieure à 65%. Ils se conservent donc sans précautions particulières, à condition que l’atmosphère de stockage soit suffisamment

1.2.2.4. Méthodes de conservation sous atmosphère modifiée

L’Emballage sous Atmosphère Modifiée (EAM) est une technique de conservation qui consiste à créer grâce à un emballage adapté une atmosphère interne qui sera différente de l’air et qui sera composée de faibles teneurs en O2 et de fortes teneurs en CO2 (Djioua, 2010).

Cette méthode de traitement permet de ralentir le métabolisme respiratoire des fruits (c'est-à- dire, ralentir leur processus de mûrissement).

Deux types de techniques permettent de créer des EAM : soit en utilisant des films plastiques soit en utilisant des enrobages comestibles à base de bio polymères.

 La première consiste à envelopper les denrées alimentaires avec un mélange gazeux présentant certaines propriétés protectrices et réactives susceptibles de modifier son métabolisme ; à maintenir ce mélange gazeux grâce à un emballage de type film, plus ou moins perméable (films étirables en PVC, films PE basse densité, films PP orienté) (Zaki, 2008).

 Les enrobages sont des couches minces préparées à partir de divers matériaux filmogènes utilisés sous forme liquide et qui sont appliquées directement sur la surface de l’aliment pour agir en tant que barrières aux éléments externes, protéger ainsi le produit et prolonger sa durée de conservation (exemple de la cire de paraffine). Les enrobages peuvent être formulés à partir de différents éléments : les polysaccharides, les protéines et les lipides.

(Al Mahdi, 2006 ; Djioua, 2010).

Néanmoins, le recours aux techniques permettant de créer des EAM n’est pas sans conséquences car selon un dossier technique N°1 du CRCI (2003), l’utilisation des films plastiques n’est possible que par une bonne adéquation produit-film pour une température donnée et la technique d’enrobage n’est véritablement efficace que si elle est associée à un stockage ou un transport à basse température car une température élevée augmente le taux de respiration du fruit, alors qu’une température basse le diminue.

1.3. DESHYDRATATION IMPREGNATION PAR IMMERSION

1.3.1. Principe et applications

La déshydratation-imprégnation par immersion (DII) ou déshydratation osmotique (DO), est un procédé de prétraitement des aliments (le plus souvent des fruits et légumes) qui

consiste à les immerger dans des solutions concentrées, dans des conditions de température douces et pendant un temps suffisant pour obtenir un transfert de matière optimum (Jiokap et al., 2001c). Ce procédé est attribué au phénomène d’osmose qui se manifeste à travers les membranes cellulaires « semi-perméables » (perméables à l’eau, mais moins aux solutés) des tissus. A l’intérieur des tissus, les espaces intercellulaires servent de lieu d’accumulation ou de passage de substances échangées (Raoult-Wack, 1994). Le moteur de l'élimination d'eau pour les produits alimentaires solides dans le cas de la DO est basé sur une différence de concentration entre le produit à traiter et la solution (Deumier, 2000 ; Bchir, 2011). Ceci donne lieu à deux transferts de matière simultanés à contre-courant :

- Une importante diffusion de l’eau des cellules du produit (la solution hypotonique) vers la solution hypertonique ;

- Une entrée de soluté de la solution vers le produit.

Il s’ajoute à ces transferts de matière, une fuite de solutés propres au produit alimentaire (Deumier, 2000 ; Jiokap et al., 2001a ; Jiokap et al., 2001c ; Bchir, 2011). Ce qui se traduit par une faible perte des qualités organoleptiques (par exemple : l’acidité) et nutritionnelles (vitaminiques et minérales) des produits ainsi traités (De Carville et al., 2000).

Figure 2 : Transferts de matière entre la solution et le produit Source : De Carville et al., 2000.

En effet, issue des développements récents qu’a connu le confisage (Bchir, 2011), la DII est largement appliquée aux fruits et légumes : carotte (Amami et al., 2008), pomme (Sereno et al., 2001), papaye (Fernandes et al., 2006 ; Jain et al., 2011), citrouille (Lee et Lim, 2011), et piment (Tchiegang et al., 1999). Elle a été aussi appliquée aux produits carnés comme la viande de volaille et de daim (Deumier, 2000 ; Collignan et al., 2001).

1.3.2. Cinétique de transfert de matières

Elle indique le comportement des produits au cours du traitement. Bchir (2011), a observé sur les graines de grenade que, indépendamment de la solution ou de la température, la cinétique de transfert de matière peut se décomposer en deux phases. La première phase est rapide, d'une durée systématiquement voisine de vingt (20) minutes. C’est durant cette phase que s’opère l’essentiel des transferts d’eau et de solutés. Elle est suivie d'une seconde phase marquée par la forte diminution de l’intensité des échanges. La perte en eau, le gain en solides et la perte de poids subissent des variations tout au long du procédé, dont l’amplitude, passées les 20 premières minutes de la phase initiale de transfert, devient suffisamment faible pour préconiser l’arrêt du procédé.

L’approche classique employée pour étudier la cinétique de la déshydratation osmotique se base sur la détermination de trois paramètres, la perte d’eau PE (« Water loss », WL), le gain en solides GS (« Solids Gain », SG) et la réduction en poids RP (« weight réduction », WR). Ces paramètres sont habituellement déterminés par la mesure des solides totaux, ou par analyse chimique.

1.3.3. 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-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.

1.3.4. Qualité des fruits traités par DII

La déshydratation osmotique est une méthode potentielle de conservation des aliments qui permet d’obtenir des produits de haute qualité. En comparaison avec d'autres méthodes de conservation utilisées pour traiter les fruits, l’effet de la déshydratation osmotique sur les caractéristiques physiques et les changements chimiques du tissu végétal est insignifiant (Kowalska et al., 2009). Elle conserve les caractéristiques de la qualité telles que la couleur et la texture. En particulier, les nutriments essentiels contenus dans les fruits sont protégés grâce aux conditions douces de température appliquées pendant l’opération (Jain et al., 2011).Ainsi, Raoult-Wack (1994) a montré que la DO augmente le rapport sucre/acide, améliore la texture et préserve la couleur des produits pendant le stockage.

En effet, les solutés introduits réduisent les modifications de la couleur du produit, notamment en limitant la dégradation des pigments chlorophylliens et caroténoïdes. L’activité enzymatique du polyphénol-oxydase responsable du brunissement enzymatique est alors inhibée (Bchir, 2011). De la même manière, Ndjouenkeu (2003) a observé des teneurs élevées en caroténoïdes pour les échantillons de tomates ayant subi un prétraitement par DII.

Par ailleurs, plusieurs auteurs ont affirmé que les produits issus du procédé de déshydratation osmotique ne sont pas encore microbiologiquement stabilisés et l’activité de l’eau peut y être élevée. Pour être stables, ces produits doivent être séchés, pasteurisés,

congelés, frits ou encore incorporés dans d’autres préparations (Jiokap et al., 2001b, Jiokap et al., 2002).

1.4. SECHAGE DES FRUITS

1.4.1. Définition

Le séchage thermique est une opération unitaire qui permet d’éliminer par évaporation ou vaporisation, partiellement ou totalement le liquide imprégnant un solide. Le retrait de l’eau peut s'effectuer par ébullition ou par entraînement (Anonyme, 2003 ; Chalal, 2007). Elle est dite par ébullition lorsque le produit est porté à une température telle que la pression de vapeur d’eau dans le produit devient égale à la pression totale ambiante régnant dans le séchoir et par entraînement lorsque l’énergie est apportée par un gaz vecteur en mouvement, généralement de l’air chaud (Bimbenet, 1984).

L’utilisation du séchage thermique dans les industries agroalimentaires a de multiples objectifs :

- Accroître la durée de conservation des produits (viandes, poissons, fruits, pépins de canneberge, pâtes, épices, thé, champignons, etc.).

- Stabiliser les produits agricoles (maïs, luzerne, riz, lait, etc.), et les coproduits industriels (farines de viande et de poisson, etc.).

- Produire des ingrédients ou des additifs pour une seconde transformation, également appelés produits alimentaires intermédiaires (PAI) (des légumes pour les potages, des oignons pour la charcuterie, des fruits pour la pâtisserie, des épaississants, arômes, colorants).

- Réduire le poids et le volume ce qui facilite l’exportation.

Cette technique assez ancienne est très utilisée de nos jours dans les pays en voie de développement pour la conservation des aliments notamment, de certains produits horticoles tels que la tomate, le piment et le gombo (Kameni el al., 2003 ; Katekawa et Silva, 2004 ; Boussalia, 2010).

Il fait appel aux trois modes de transfert de chaleur : par conduction, par convection et par rayonnement. Ceux-ci sont utilisés seuls ou combinés entre eux. Les modes de séchage thermique appropriés dans le cas des fruits sont : le séchage par rayonnement (séchage