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Revue de génie industriel 2011, 6, 33-40 ______________________________________

Revue de génie industriel 2011, 6, 33-40 __________________________________________________________________________ 33 Revue de Génie Industriel ISSN 1313-8871 http://www.revue-genie-industriel.info Détermination des isothermes de sorption de l’eau des abricots et raisins Gonzalo Miranda 1, Àngel Berna 1, *, Antoni Femenia 2, José FernÁndez-Salguero 3, Antonio Mulet 4 1 Universitat de València, Dept. Enginyeria Quimica, Burjassot, Espagne 2 Universitat de les Illes Balears, Dept. Quimica, Palma de Mallorca, Espagne 3 Universidad de Córdoba, Dept. Bromatologia y Tecnologia de Alimentos, Córdoba, Espagne 4 Universitat Politècnica de València, Dept. Tecnologia dels Aliments, València, Espagne * Auteur correspondant : e-mail: Angel.Berna@uv.es Révisé et accepté le 20 octobre 2011 / Disponible sur Internet le 26 décembre 2011 Résumé Les isothermes de sorption constituent une source d'information importante pour établir la stabilité des produits alimentaires et ses conditions de conservation. Le but de ce travail est la détermination des isothermes de sorption des abricots et du raisin au cours de l'opération de séchage. Dans le cas des abricots, on a aussi analysé l'influence sur les isothermes de leur stade de maturité. À partir des données expérimentales des isothermes d'équilibre on a calculé les paramètres du modèle GAB, montrant une bonne concordance. Les isothermes obtenues pour les deux degrés de maturité d'abricot étudiés sont très similaires. D'autre part, les isothermes obtenues pour les abricots d'indice de maturité moyenne et les raisins sont pratiquement superposées. Abstract Sorption isotherms determination of apricots and raisins. Sorption isotherms are an important information source in order to establish the stability of food products and their storage conditions. This work addresses the sorption isotherms determination of apricots and raisins. In the case of apricots, the influence of the maturity index (acidity index) on isotherms has been analysed. GAB parameters have been determined from the experimental equilibrium isotherm data, showing a good correlation between experimental and predicted values. The isotherms obtained for the two maturity index studied are very similar. On the other hand, the isotherms of intermediate maturity apricots and raisins are almost superposable. Mots clés: séchage, isotherme de sorption, abricot, raisin, activité de l'eau Key words: drying, sorption isotherm, apricot, raisin, water activity Introduction L'eau intervient dans de nombreuses réactions d'altération des aliments, comme réactif ou comme produit de réaction [1]. Ces réactions, telles que celles de Maillard, produisent des composés qui modifient les caractéristiques des aliments. Revue de génie industriel 2011, 6, 33-40 __________________________________________________________________________ 34 Les isothermes de sorption représentent la relation entre la teneur en eau d'un aliment et l'activité de l'eau, à une température constante [2]. Etant donné que la technique la plus utilisée pour préserver la qualité des aliments est la réduction de l'activité de l'eau jusqu'aux niveaux suffisamment bas, l'obtention de l'isotherme de sorption est essentielle pour déterminer le niveau d'humidité à partir duquel on inhibe la croissance microbienne et la production de mycotoxines pendant la conservation [3]. En outre, de nombreuses propriétés physico-chimiques de détérioration, telles que la texture, la couleur, les processus d'oxydation et la valeur nutritive, sont plus fonction de l'activité de l'eau que de la teneur en eau. La détermination des isothermes de sorption est un moyen indispensable pour la prédiction du transfert d'eau à travers d'un film perméable d'emballage pour denrées alimentaires [4]. Une expression analytique pour les isothermes, d'application générale à différents produits et températures, aiderait à prédire la vie utile d'un produit déshydraté conservé dans un emballage de perméabilité connue [5]. Le choix de méthode de régression est étudié par Samaniego-Esguerra et al. [6]. Les isothermes de sorption des fruits secs présentent souvent le phénomène de l'hystérésis, c'est-à-dire, que pour un produit donné et pour une température déterminée, la courbe d'isotherme d'adsorption est décalée par rapport à celle de désorption car le séchage entraîne des modifications de structure et de porosité irréversibles. L'équation de GAB (Guggenheim-Anderson-de Boer) est le modèle le plus largement utilisé par les laboratoires de recherche en sciences alimentaires européens [7]. L'équation est applicable pour les activités de l'eau comprises entre 0,05 et 0,95 et peut être formulée comme suit [8] : ( )( ) [ ] w w w w m e a K C a K - 1 Ka - 1 a K C X X + = (1) où Xe est la teneur en eau à l’équilibre (g d'eau/g matière sèche), Xm est la teneur en eau de la couche monomoléculaire (g d'eau/g matière sèche), aw est l'activité de l’eau, C est la constante de Guggenheim en relation avec la chaleur de sorption de la monocouche et K est le facteur de correction des propriétés des molécules des multicouches. Plusieurs travaux de recherche ont décrit la détermination des isothermes de désorption et d'adsorption en utilisant des hygrostats [2, 8, 9]. Cependant dans la littérature on ne trouve pas des données des isothermes de désorption au cours du séchage des fruits en tenant compte de la variation de la teneur en eau en fonction de l'activité de l'eau. Ainsi, l'objectif de ce travail est d'établir des isothermes de désorption des abricots de la variété “Canino” à deux stades de maturité et du raisin de la variété “Moscatel romano” au cours du séchage en utilisant l'appareil Novasina Thermoconstanter (modèle TH/RTD 200). Matériaux et Méthodologie Matière première L'étude a été réalisée sur des abricots (Prunus armeniaca, variété Canino) à deux degrés de maturité et du raisin (Vitis vinifera, variété Moscatel Romano), provenant respectivement de Valencia et Alicante (Espagne). Les oreillons des abricots subissent un trempage dans une solution de méta bisulfite de potassium (3 %) pendant 35 min à 45°C et pendant 5 min dans une solution d'acide acétique (1 %) à 25°C [10]. Le raisin subit un blanchiment à 100°C pendant 20 s dans une solution d'hydroxyde de sodium (0,6 %). Après le blanchiment, les échantillons sont immergés dans l’eau à 25°C pendant 5 min, ensuite dans une solution d'acide acétique (1 %) à 25°C pendant 5 min. Après ces prétraitements, les abricots et le raisin sont déshydratés dans un séchoir pilote équipé de six plateaux métalliques de 1,6 m2 chacun. Les échantillons sont Revue de génie industriel 2011, 6, 33-40 __________________________________________________________________________ 35 déposés sur les plateaux en une seule couche. La vitesse de l'air a été de 5 m/s. La température du séchage est réglée à 50°C pour les abricots et à 40°C pour le raisin. Méthodes analytiques Les isothermes de désorption sont déterminées en mesurant l'activité de l’eau et la teneur en eau des échantillons, au cours du séchage. La relation entre la teneur en eau et l'activité de l'eau, à température constante, est décrite par l'isotherme de désorption. L'activité de l'eau des échantillons a été mesurée à 25°C en utilisant l'instrument Novasina Thermoconstanter (modèle TH/RTD 200). Cet appareil est composé d'un régulateur de température dans l'intervalle 0°C-50°C, d'un capteur BSK et d'un émetteur RTD 200. Les valeurs de l'humidité relative sont comprises entre 0,05 et 1. Cet appareil mesure l'activité de l'eau par une cellule électrolytique résistive et la température par l'infrarouge. Lorsque l'échantillon est en équilibre avec l'air à température et humidité relative données, l'appareil convertit les différentes informations en une valeur de l'activité de l'eau. Au préalable l'appareil est calibré en utilisant des solutions salines saturées standard. Pour chaque échantillon, les analyses sont effectuées en duplicata. La teneur en eau est déterminée par la méthode AOAC, dans une étuve sous vide [11]. Le principe de la détermination de l'acidité réside dans la neutralisation par de la soude des acides contenus dans le jus du produit. Dans un bécher, on verse 10 ml de jus ainsi que 20 à 30 ml d'eau déminéralisée; on ajoute quelques gouttes d'indicateur coloré (phénolphtaléine) et puis on verse progressivement la soude 0,1 N jusqu'à obtenir une coloration rose. Toutes les déterminations de la teneur en eau et de l'acidité étaient effectuées en triplicata. Détermination des paramètres (Xm, C et K) de l'équation de GAB Les isothermes de sorption sont déterminées en mesurant l'activité de l'eau à 25°C et la teneur en eau des fruits déshydratés au cours du séchage. A partir des données expérimentales, les paramètres (Xm, C et K) du modèle GAB sont calculés en utilisant la méthode d'optimisation Newton multivariable de subroutine Solver du programme Microsoft Excel [12], dont l'objectif est de minimiser la somme des carrés des résidus. Résultats et discussions Les deux degrés de maturité des abricots sont fixés en fonction de l'acidité avant séchage: les échantillons à maturité optimale ont une acidité exprimée en acide malique de 88+8 mg/g (par rapport à la matière sèche) et les abricots à maturité moyenne ont une acidité de 110+10 mg/g. Le raisin a une acidité exprimée en acide tartrique de 13+2 mg/g MS. Le Tableau 1 présente les valeurs des paramètres Xm, C et K calculées par l'équation de GAB aux deux stades de maturité d'abricots étudiés. Dans ce tableau on observe que les paramètres identifiés pour les deux degrés de maturité sont très similaires. Cela peut être lié au fait qu'il s’agit de fruits d'une même variété, récoltés dans la même région et la même époque de l'année et qui diffèrent seulement dans le degré de maturité. uploads/Industriel/ revue-de-genie-industriel-issn-1313-8871.pdf