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Mémoire de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Agronome O

Mémoire de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Agronome Option : Industries Agricoles et Alimentaires Présenté par : Mr. Valohery Sylvestre RAKOTOZANANY Promotion : AINA (2004-2009) Encadré par : Dr. Randrianary Jean Baptiste RAMAROSON Soutenu le : 03 Juin 2009 ETUDE DE L’EVOLUTION DE LA QUALITE DES BOISSONS GAZEUSES NON ALCOOLISEES AU COURS DU STOCKAGE Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques Département des Industries Agricoles et Alimentaires Mémoire de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur Agronome Option : Industries Agricoles et Alimentaires Présenté par : Mr. Valohery Sylvestre RAKOTOZANANY Promotion : AINA (2004-2009) Soutenu le : 03 Juin 2009 Devant les membres du Jury composés de :  Pr. Béatrice RAONIZAFINIMANANA  Ing. Christian RAVELONANOSY  Dr-Ing. BAKAR II  Dr. Randrianary Jean Baptiste RAMAROSON Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques Département des Industries Agricoles et Alimentaires ETUDE DE L’EVOLUTION DE LA QUALITE DES BOISSONS GAZEUSES NON ALCOOLISEES AU COURS DU STOCKAGE i DEDICACES Je dédie cette étude à :  Dieu Tout-Puissant. Je vous loue du plus profond de mon cœur pour tout ce que vous m’avez donné.  Mon défunt père, Maurice RAKOTOZANANY, qui m’a appris le respect, l’intégrité et la vertu. Trouve en ce travail la marque du respect et de l’amour que j’ai pour toi.  Ma très chère mère, Simone Alice RAHELIJAONA. La vie dont tu m’as donné, l’incommensurable amour que tu as à mon égard, les énormes sacrifices que tu fais pour m’offrir un lendemain meilleur et faire de moi ta fierté constituent une énorme dette que je ne saurai finir d’honorer. Infiniment merci maman.  Mes deux grandes sœurs Sandy et Mauricia avec leurs maris respectifs Harifidy et John. Merci de toujours croire en moi. Vous me remontez toujours le moral durant les moments les plus difficiles. Merci de votre amour.  Ma petite sœur Poussy et mes neveux Sariaka, Nabinintsoa et Tsiry. ii REMERCIEMENTS Nous nous permettons d’exprimer notre profonde gratitude et nos vifs remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire. En particulier, nous nous adressons aux membres du jury :  Professeur Béatrice RAONIZAFINIMANANA, Chef du Département des Industries Agricoles et Alimentaires, qui, malgré ses obligations, nous a fait le grand honneur de présider le jury de ce mémoire. Qu’elle trouve ici l’expression de notre haute considération.  Ingénieur Christian RAVELONANOSY, Responsable Qualité-Environnement au sein des Brasseries STAR Madagascar d’Andraharo, qui a bien voulu nous encadrer professionnellement au cours de nos travaux de recherche et qui a accepté de siéger parmi les membres du jury. Qu’il trouve ici nos sincères remerciements et notre éternelle gratitude.  Docteur-Ingénieur BAKAR II, Enseignant-chercheur au Département des Industries Agricoles et Alimentaires, qui a bien voulu examiner notre travail. Qu’il trouve ici l’expression de notre grande reconnaissance et de nos remerciements les plus dévoués.  Docteur Randrianary Jean Baptiste RAMAROSON, Enseignant-chercheur au Département des Industries Agricoles et Alimentaires, notre encadreur pédagogique qui, par ses conseils, ses suggestions et ses critiques, nous a dirigé au cours de l’élaboration de ce mémoire. Qu’il soit assuré de nos remerciements les plus dévoués et de notre éternelle reconnaissance. Nos remerciements vont également à :  Tous les enseignants de l’Ecole Supérieure des Sciences Agronomiques, pour l’enseignement qu’ils nous ont donné pendant notre formation. Qu’ils trouvent ici notre profonde gratitude.  Tous les collègues et le personnel de l’Usine de Boissons Gazeuses des Brasseries STAR Madagascar d’Andraharo qui nous ont prodigué aides et conseils au cours de nos travaux expérimentaux. Grand merci à tous ! iii SOMMAIRE DEDICACES....................................................................................................................................................i REMERCIEMENTS...................................................................................................................................... ii SOMMAIRE ................................................................................................................................................. iii LISTE DES TABLEAUX............................................................................................................................. vii LISTE DES FIGURES...................................................................................................................................ix LISTE DES ABREVIATIONS......................................................................................................................xi LISTE DES ACRONYMES ......................................................................................................................... xii LISTE DES ANNEXES...............................................................................................................................xiii INTRODUCTION GENERALE.....................................................................................................................1 PREMIERE PARTIE : CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE ..................................................................3 I.1. Généralités sur les boissons gazeuses non alcoolisées ........................................................3 I.1.1. Description des boissons..................................................................................................................................3 I.1.1.1. Définition et origines.................................................................................................................................3 I.1.1.2. Typologie .........................................................................................................................................................3 a. Classification selon la F.A.O..........................................................................................................................3 b. Classification selon le code des débits de boissons en France ..................................................6 I.1.2. Description des boissons gazeuses non alcoolisées...........................................................................6 I.1.2.1. Historique et définition............................................................................................................................6 I.1.2.2. Typologie .........................................................................................................................................................7 I.1.2.3. Caractéristiques générales .....................................................................................................................7 I.2. Généralités sur la filière des boissons gazeuses non alcoolisées......................................8 I.2.1. Principaux producteurs mondiaux..............................................................................................................8 I.2.2. Marché mondial.....................................................................................................................................................9 I.2.3. Situation nationale de la filière....................................................................................................................11 I.2.3.1. Production nationale ...............................................................................................................................11 I.2.3.2. Importation...................................................................................................................................................12 I.2.3.3. Exportation...................................................................................................................................................13 I.3. Description et activités de l’institution d’accueil................................................................15 I.3.1. Présentation générale des Brasseries STAR Madagascar..............................................................15 I.3.2. Technologie de fabrication des boissons gazeuses non alcoolisées au sein des Brasseries STAR Madagascar...................................................................................................................................16 I.3.2.1. Matières premières...................................................................................................................................16 a. Eau...........................................................................................................................................................................16 b. Sucre ......................................................................................................................................................................16 c. Concentrés et extraits de base..................................................................................................................16 d. Dioxyde de carbone .......................................................................................................................................17 e. Emballages..........................................................................................................................................................17 I.3.2.2. Procédé de fabrication............................................................................................................................17 iv a. Traitement de standardisation l’eau.....................................................................................................19 b. Traitement du dioxyde de carbone CO2...............................................................................................19 c. Fabrication des sirops simple et composé .........................................................................................19 d. Préparation des emballages ......................................................................................................................20 e. Conditionnement.............................................................................................................................................21 I.4. Présentation de l’étude ..............................................................................................................22 I.4.1. Genèse de l’étude................................................................................................................................................22 I.4.2. Problématiques....................................................................................................................................................22 I.4.3. Méthodologie adoptée .....................................................................................................................................23 I.4.4. Contraintes et limites de l’étude.................................................................................................................24 Conclusion partielle I.........................................................................................................................25 DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES ...........................................................................26 II.1. Critères d’échantillonnage.......................................................................................................26 II.1.1. Choix des produits à analyser ....................................................................................................................26 II.1.2. Considérations technologiques .................................................................................................................27 II.1.3. Critères statistiques.........................................................................................................................................28 II.2. Techniques et matériels d’analyse ........................................................................................30 II.2.1. Analyse physico-chimique ...........................................................................................................................30 II.2.1.1. Critères de qualité physico-chimique des boissons carbonatées...................................30 II.2.1.2. Mesure de la teneur en dioxyde de carbone..............................................................................31 II.2.2. Analyse microbiologique ..............................................................................................................................32 II.2.2.1.Généralités sur les flores d’altération des boissons carbonatées....................................32 II.2.2.2. Dénombrement des levures et des moisissures ......................................................................33 II.2.3. Analyse sensorielle ..........................................................................................................................................35 II.2.3.1. Généralités sur l’analyse sensorielle..............................................................................................35 II.2.3.2. Techniques et conditions générales d’application .................................................................36 II.3. Méthodes de traitement des données...................................................................................37 II.3.1. Régression linéaire...........................................................................................................................................38 II.3.1.1. Equation de régression.........................................................................................................................38 II.3.1.2. Test de corrélation de Pearson..........................................................................................................39 II.3.1.3. Coefficient de détermination R2.......................................................................................................39 II.3.1.4. Test statistique F......................................................................................................................................40 II.3.1.5. Analyse de la variance en régression linéaire...........................................................................40 II.3.2. Loi binomiale p=1/3........................................................................................................................................42 Conclusion partielle II .......................................................................................................................43 TROISIEME PARTIE : RESULTATS, INTERPRETATIONS, DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS.............................................................................................................................44 III.1. Résultats des analyses physico-chimiques ........................................................................44 v III.1.1. Evolution de la teneur en dioxyde de carbone dans les boissons gazeuses non alcoolisées stockées en milieu ambiant..............................................................................................................44 III.1.1.1. Résultats des contrôles hebdomadaires.....................................................................................44 III.1.1.2. Modélisation de l’évolution de la teneur en dioxyde de carbone..................................46 a. Modèle de régression de la teneur en dioxyde de carbone pour l’échantillon de Coca- Cola 50cl....................................................................................................................................................................48 b. Modèle de régression du taux d’anhydride carbonique pour le lot de Coca-Cola 150cl .......................................................................................................................................................................................49 c. Modèle de régression de la proportion en gaz carbonique pour l’échantillon de Fanta Orange 150cl...........................................................................................................................................................50 III.1.2. Evolution du taux d’anhydride carbonique dans les boissons gazeuses non alcoolisées conservées sous froid positif de 5°C............................................................................................51 III.1.2.1. Résultats des mesures hebdomadaires ......................................................................................51 III.1.2.2. Modélisation de l’évolution de la teneur en dioxyde de carbone..................................53 a. Modèle de régression de la teneur en dioxyde de carbone pour l’échantillon de Coca- Cola 50cl....................................................................................................................................................................54 b. Modèle de régression du taux d’anhydride carbonique pour le lot de Fanta Orange 50cl...............................................................................................................................................................................55 III.1.3. Comparaison des deux modes de stockage .......................................................................................56 III.1.4. Mécanisme de la perte en dioxyde de carbone dans les bouteilles en P.E.T. ...................57 III.1.4.1. Exemple de migrations possibles dans le cas d’une bouteille en P.E.T......................58 III.1.4.2. Propriétés fonctionnelles de barrière du P.E.T.......................................................................59 III.1.4.3. Mécanisme de la perte en dioxyde de carbone.......................................................................59 a. Sorption................................................................................................................................................................59 b. Fluage....................................................................................................................................................................60 c. Fuite au niveau des fermetures................................................................................................................60 d. Perméation.........................................................................................................................................................60 III.1.4.4. Durée de conservation des boissons gazeuses non alcoolisées en milieu ambiant selon les normes........................................................................................................................................................61 III.2. Résultats des analyses microbiologiques...........................................................................62 III.3. Résultats de l’analyse sensorielle.........................................................................................64 III.1. Typologie des juges............................................................................................................................................64 III.2. Résultats de l’épreuve triangulaire............................................................................................................66 III.4. Recommandations....................................................................................................................67 III.4.1. Au niveau des industriels : Optimisation des propriétés fonctionnelles de barrière des bouteilles en polyéthylène téréphtalate....................................................................................................67 III.4.1.1. Utilisation d’enduits ou couches de revêtement....................................................................67 a. Technique Viclan PVDC................................................................................................................................67 b. Procédé de revêtement interne par plasma coating.....................................................................68 c. Technique de revêtement externe d’epoxyamine..........................................................................69 IV.1.2. Fabrication de bouteilles à structure multicouches.................................................................69 vi III.4.2. Au niveau des revendeurs et des consommateurs : Stockage sous froid positif............70 Conclusion partielle III......................................................................................................................70 CONCLUSION GENERALE .......................................................................................................................72 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.....................................................................................................74 PARTIE EXPERIMENTALE .....................................................................................................................78 ANNEXES....................................................................................................................................................83 vii LISTE DES TABLEAUX Tableau n°01 : Origine des boissons..............................................................................................................................4 Tableau n°02 : Classification des boissons selon le code des débits de boissons en France............6 Tableau n°03 : Caractéristiques des boissons Coca-Cola et Fanta Orange conditionnées en bouteilles P.E.T. de 50 cl et 150cl.......................................................................................................................................8 Tableau n°04 : Rang mondial et parts de marché des industries de boissons gazeuses non alcoolisées en 2006...................................................................................................................................................................9 Tableau n°05 : Parts de marché du secteur des boissons sur le plan international en 2004 et 2006.................................................................................................................................................................................................10 Tableau n°06 : Production mondiale de boissons carbonatées de 2000 à 2004..................................10 Tableau n°07 : Parts de marché de Coca-Cola Company et de PepsiCo dans le monde en 2004...11 Tableau n°08 : Principaux pays fournisseurs de Madagascar en boissons rafraîchissantes au cours du premier semestre de 2008 ..............................................................................................................................13 Tableau n°09 : Principaux pays clients de Madagascar en boissons rafraîchissantes au cours du premier semestre de 2008..................................................................................................................................................14 Tableau 10 : Durées de conservation des boissons gazeuses non alcoolisées en fonction de leur contenant......................................................................................................................................................................................26 Tableau n°11 : Conditions de stockage des boissons étudiées en fonction des analyses.................28 Tableau n°12 : Nombre des échantillons pour les contrôles physico-chimiques et les analyses microbiologiques......................................................................................................................................................................29 Tableau n°13 : Nombre des échantillons pour les épreuves d’analyse sensorielle.............................29 Tableau n°14 : Teneur en CO2 de quelques produits des Brasseries STAR Madagascar..................31 uploads/Geographie/ rakotozananyvaloherys-agro-ing-09.pdf