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Etude comparative de deux techniques de séchage (convection et micro-onde) par

Etude comparative de deux techniques de séchage (convection et micro-onde) par application des plans d'expérience. Cas du fruit de datte REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA BOUMERDES FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARTEMENT DE TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE LABORATOIRE DE RECHERCHE DE TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE RESUME DE MAGISTER Option : Génie Alimentaire Réalisé par : Mlle CHEKROUNE Malika Devant le jury : Mr BENCHABANE Ahmed Maître de conférences (classe A) INA Président de jury Mr NOURI L’hadi Maître de conférences (classe A) UMBB Examinateur Mr YAHI Mustapha Maître assistant (classe A) USTHB Examinateur Mme AMELLAL Hayet Maître de conférences (classe B) UMBB Examinateur Mr BENAMARA Salem Professeur UMBB Promoteur Année universitaire : 2008/2009 ﻣﻠﺨﺺ ﺗﺠﻔﻴﻒ ﻡﺶ "دﻗﻠﺔ )هﺬا اﻟﻌﻤﻞ ﻳﺮﺗﻜﺰ ﻋﻠﻰ اﻟﺘﻤﺜﻴﻞ اﻟﺮﻳﺎﺿﻲ ﻟﺘﻘﻨﻴﺘﻴﻦ ﻟﺘﺠﻔﻴﻒ اﻟﺘﻤﺮ ﻧﻮع " إﺗﻔﺎﻗﻲ و ﺗﺠﻔﻴﻒ Wﺑﺈﺳﺘﻌﻤﺎل ،(اﻟﻤﻴﻜﺮوأوﻧﺪ و ذﻟﻚ Wﺑﺘﻄﺒﻴﻖ اﻟﻤﺨﻄﻂ اﻟﺘﻌﺎﻡﻠﻲ اﻟﻜﺎﻡﻞ . 24 اﻟﺘﻐﻴﺮ اﻟﻔﺮق اﻟﻜﻠﻲ ﻟﻠﻮن ) ( dE * أﺙﻨﺎء اﻟﺘﺠﻔﻴﻒ درس أﻳﻀﺎ ) Wﺑﺈﺳﺘﻌﻤﺎل ﻧﻔﺲ اﻟﻤﺨﻄﻂ (.اﻟﺘﻌﺎﻡﻠﻲ % 10,54 ) ذو Wﻡﺤﺘﻮى أوﻟﻲ ﻡﻦ اﻟﻤﺎء اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﻤﺘﺤﺼﻞ ،ﻋﻠﻴﻬﺎ ﺗﺒﻴﻦ أن اﻟﺘﻤﺮ ﻡﺶ دﻗﻠﺔ ) اﻟﻤﺆﺙﺮة ﻟﻜﻞ ﺗﻘﻨﻴﺔ ﺗﺠﻔﻴﻒW ﺑﻜﻠﺘﺎ اﻟﺘﻘﻨﻴﺘﻴﻦ. ﻟﻘﺪ إآﺘﺸﻔﻨﺎ اﻟﻌﻮاﻡﻞWﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﻮزن اﻟﺠﺎف( ﻗﺎﺑﻞ ﻟﻠﺘﺠﻔﻴﻒ اﻟﻤﺎءWاﻷﺗﻔﺎﻗﻲ و اﻟﻤﻴﻜﺮوأوﻧﺪ( ﻟﻜﻠﺘﺎ اﻻﺝﺎﺑﺘﻴﻦ ) ﻡﺤﺘﻮىW ( ) و ﻟﻮن اﻟﺘﻤﺮdE* .( اﻟﻌﺎﻡﻞ " أﺑﻌﺎد "اﻟﺘﻤﺮ D ﻳﺆﺙﺮ ﻋﻠﻰ آﻠﺘﺎ ،اﻟﻄﺮﻳﻘﻴﺘﻦ :اﻟﻨﺘﻴﺠﺔ ﺗﻘﻨﻴﺔ اﻟﺘﺠﻔﻴﻒ اﻷوﻟﻰ ﺗﻼﺋﻢ ﺡﺒﺎت اﻟﺘﻤﺮ اﻟﻤﻘﻄﻮﻋﺔ إﻟﻰ اﻟﺒﻌﺪ D1/16 ، أﻡﺎ اﻟﺘﻘﻨﻴﺔ اﻟﺜﺎﻧﻴﺔ ﻓﺘﻼﺋﻢ ﺡﺒﺎت اﻟﺘﻤﺮ اﻟﻤﻘﻄﻮﻋﺔ إﻟﻰ اﻟﺒﻌﺪ ½ . D ﺝﻤﻴﻊ اﻟﻨﻤﺎذج اﻟﻤﺘﺤﺼﻞ إﻧﺘﺎج اﻟﺘﻤﻮر اﻟﺠﺎﻓﺔ ﻓﻲR² (.ﻡﺮﺿﻲ) ﻡﻊ ﻋﻠﻴﻬﺎ ﺗﻌﻄﻲ إﺝﺎﺑﺎت ﻗﺮﻳﺒﺔ ﻡﻦ ﺗﻠﻚ اﻟﻤﻘﺎﺳﺔ ﺗﺠﺮﻳﺒﻴﺎ اﻟﺠﺰاﺋﺮ ﻓﻲ ﺗﺰاﻳﺪ ،ﻡﺴﺘﻤﺮ اﻟﺘﻨﺒﺆات اﻟﺘﻲ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﻬﺎ ﺗﺆآﺪ ذﻟﻚ.اﻟﻤﺜﺎل اﻟﺬي ﺗﺤﺼﻠﻨﺎ ﻋﻠﻴﻪ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ .ARIMA (0, 1, 8 ) هﺬا اﻟﻌﻤﻞ ﻳﻨﺪرج ﺿﻤﻦ ﺗﻌﻤﻴﻖ ﻡﺬآﺮة ﻡﻬﻨﺪس دوﻟﺔ Wاﻟﺘﻲ اﻋﻠﻨﺖ ﻧﺘﺎﺋﺠﻬﺎ ﻓﻲ اﻟﻤﺠﻠﺔ )أﻧﻈﺮ اﻟﻤﻠﺤﻖ2008/ﻡﺎي ﻟﺸﻬﺮ أﻓﺮﻳﻞ« Industrie Agricoles et Alimentaires » .(06 ،اﻟﻠﻮن ﻡﺨﻄﻄﺎت اﻟﻜﻠﻤﺎت :اﻟﺪاﻟﺔ Wاﻟﺘﻤﻮر ﻡﺶ ،دﻗﻠﺔ اﻟﺘﺠﻔﻴﻒ ،اﻹﺗﻔﺎﻗﻲ اﻟﺘﺠﻔﻴﻒ ،ﺑﺎﻟﻤﻜﺮوأوﻧﺪ اﻟﺘﺠﺎرب Résumé Ce travail consiste en la modélisation de deux techniques de séchage de dattes de la variété Mech-Degla (conventionnel et par utilisation des micro-ondes « MO »), par application d’un plan factoriel complet 24. La variation de la différence de couleur totale (dE*) « Totale Color Difference TCD » des dattes au cours du séchage est également étudiée (en utilisant le même plan factoriel). Les résultats obtenus montrent que les dattes Mech-Degla (de teneur en eau initiale de10.45% par rapport à la masse sèche « m.s ») sont aptes à subir les deux techniques de séchage. Pour chaque type de traitement (conventionnel et MO), nous avons révélé les facteurs influents pour les deux réponses (teneur en eau W et dE*). Le facteur dimension influence et le séchage conventionnel et le séchage au MO ; résultat : le premier type de séchage s’adapte mieux aux dattes coupées à la dimension D1/16 et le second à la dimension D1/2. Tous les modèles obtenus donnent des valeurs de la réponse proche de celles mesurées expérimentalement (avec R2 satisfaisant). La production de dattes communes en Algérie est en augmentation continue, la méthodologie de Box-Jenkins nous a permis d’obtenir un modèle ARIMA (0,1,8) représentant la série chronologique de production de dattes sèches et donnant les prévisions à court terme. Ce travail est consacré à l’approfondissement de mon mémoire d’Ingénieur dont les résultats ont fait l’objet d’une publication dans la revue « Industrie Agricoles et Alimentaires d’avril/mai 2008 » (voir annexe 6). Mots clés : dattes Mech-Degla, séchage conventionnel, micro-onde, couleur, plans d’expérience. Abstract This work consists of the modelisation of two drying technique of dates Mech-Degla variety (conventional drying and microwave drying MW), with application of complete factorial design 24. The total colour difference TCD (dE*) was also studied (the same design of experiments was applied). Results obtain show that Mech-Degla dates (initial water content of dates is 10.45% in comparison to dried basis) have ability to undergo the two drying techniques. For each treatment (conventional and MW), we have reveal influents factors for the two answer (water content and dE*). Factor dimension influences the two drying methods; result: the first drying technique adapts for dates cut to dimension D1/16 and the second for dates cut to dimension D1/2. All models obtains give answers value near to ones measured experimentally (satisfactory R2 was obtained). Common dates production is on the increase, this is confirmed by production forecast. The result of the methodology applied (Box-Jenkins) is a model ARIMA (0, 1, 8) was obtained. This work is a continuation of the engineering memory, witch results were published in ''Industrie Alimentaires et Agricoles'' revue of April/May 2008 (look at annex 6). Key words: Mech-Degla dates, conventional drying, micro-wave drying, colour, design of experiments. Remerciements Remerciements Ce travail a été réalisé au laboratoire de technologie alimentaire de la Faculté des sciences de l’ingénieur de l’université de Boumerdès. J’adresse mes remerciements à tous ceux qui de près ou de loin ont contribué directement ou indirectement à la réalisation de ce mémoire en particulier : Mr Benamara S., professeur à l’université de Boumerdès UMBB, je le remercie pour ses précieux conseils et orientations, pour sa disponibilité, son encouragement et pour tout l’intérêt qu’il a accordé à ce travail. Mr Benchabane A., maître de conférences à l’INA, pour l’honneur qu’il m’a fait en président mon jury. Mr Nouri L., maître de conférences à l’université de Boumerdès UMBB ; Mr Yahi M., chargé de cours à l'université de Bab- Zouar USTHB ; Mme Amellal H., maître de conférences à l’université de Boumerdès UMBB ; pour avoir honoré en acceptant d’examiner ce travail. Mrs Iguedad. A et Medahi. A, enseignants à l’université de Boumerdès UMBB ; Mr El-Bahi. M, enseignant à l’université de Bab-zouar USTHB ; Mr Ait-Ouarab, responsable service statistique du ministère algérien de l’agriculture ; Mr Boumechadda du laboratoire de recherche Génie des Matériaux ; Mr Domaz. M, maître de conférences à l’UMBB ; Mme Belakhrouf. A, enseignante à l’UMBB ; Mme Belkhodja enseignante à l’UMBB ; Laborantins (es) du DTA ; pour leur aide. Remerciements Un grand merci au directeur de l’ENAP (entreprise nationale des peintures de Lakhdaria), et à Mr Foudi. H, de m’avoir accueillis au sein de son laboratoire où la mesure de la couleur des échantillons été faite. Je n’oublie pas de remercier tous mes enseignants qui se sont évertués à m’enseigner durant le cursus universitaire. A mes parents Sommaire Introduction..........................................................................................................................1 Etude bibliographique I. La datte Chapitre I Généralités: datte, séchage, couleur 1. Composition et classification….......................................................................................4 2. La variété Mech-Degla….................................................................................................5 II. Le séchage 1. Définition…....................................................................................................................6 2. Le séchage conventionnel (à l’air chaud)…....................................................................6 3. Le séchage au micro-onde…............................................................................................7 4. Phénomènes se produisant au cours du séchage….........................................................7 III. La couleur 1. Couleur et colorimétrie…..................................................................................................8 2. Espace colorimétrique…...................................................................................................9 3. Changement de la couleur…...........................................................................................10 Chapitre II Méthodologie : Plans d’expérience-Box_Jenkins I. Plans d’expérience 1. Définitions......................................................................................................................12 2. Plan factoriel complet 2k : planification…......................................................................12 3. Utilité du plan 2k..............................................................................................................18 II. Notions sur la méthodologie de Box-Jenkins 1. Définition........................................................................................................................18 2. Les composantes d’une série chronologique…...............................................................19 3. La stationnarité…...........................................................................................................20 4. Les processus ARMA, ARIMA….................................................................................20 5. Notions sur la méthode de Box et Jenkins….................................................................22 Partie expérimentale Chapitre III Matériels et méthodes 1. Matériels…........................................................................................................25 1.1. Matériels pour les prévisions…....................................................................................25 1.2. Matériel végétal….......................................................................................................25 2. Méthodes d’analyses…..................................................................................................25 2.1. Application de la méthodologie de Box-Jenkins….....................................................25 2.2. Modélisation du procédé de séchage des dattes et de l’indice de couleur…...............26 2.2.1. Détermination de la teneur en eau initiale des dattes…...........................................26 2.2.2. Le séchage conventionnel des dattes.........................................................................27 2.2.3. Le séchage des dattes au micro-onde…....................................................................28 2.2.4. Mesure de la variation de couleur et du niveau critique de couleur….....................28 2.2.5. Analyse statistique…................................................................................................29 Sommaire Chapitre I V Résultats et interprétations 1. Analyse statistique et prévisionnelle de la production de dattes communes en Algérie…...................................................................................................................................30 1.1. Analyse préliminaire…................................................................................................30 1.2. Test sur la non stationnarité….....................................................................................32 1.3. Test de racine unitaire DF sur la série différenciée  DATt.......................................34 1.4. Examen du corrélogramme de la série différenciée  DATt.......................................36 1.5. Graphe des séries : réelle, estimée et résidus………................................................... 39 1.6. Test sur les résidus…...................................................................................................39 1.7. Prévision de la production de dattes communes DATt................................................42 2. Modélisation du procédé de séchage conventionnel des dattes utilisées…....................44 2.1. Matrice des expériences (séchage conventionnel)…...................................................44 2.2. Calcul des cœfficients du modèle (séchage conventionnel)….....................................45 2.3. Test sur la validité du modèle (séchage conventionnel)…...........................................47 3. Modélisation du procédé de séchage des dattes séchées au micro-onde…....................49 3.1. Matrice des expériences (séchage au micro-onde)…...................................................49 3.2. Calcul des coefficients du modèle (séchage au micro-onde)…...................................49 3.3. Test sur la validité du modèle (séchage au micro-onde)…..........................................53 4. Modélisation de la couleur des dattes séchées par convention…...................................54 4.1. Matrice des expériences (couleur, séchage conventionnel)….....................................54 4.2. Calcul des coefficients du modèle (couleur, séchage conventionnel)…......................55 4.3. Test sur la validité du modèle (couleur, séchage conventionnel)….............................56 5. Modélisation de la couleur des dattes séchées au micro-onde…....................................57 5.1. Matrice des expériences (couleur, micro-onde)….......................................................57 5.2. Calcul des coefficients du modèle (couleur, micro-onde)…........................................57 5.3. Test sur la validité du modèle (couleur, micro-onde)…...............................................60 6. Utilisation de la poudre de dattes préparée….................................................................62 7. Les combinaisons optimales…........................................................................................63 7.1. Le séchage conventionnel…........................................................................................63 7.2. Le séchage au micro-onde…........................................................................................63 Conclusion...........................................................................................................................64 Références bibliographiques Annexes Liste des abréviations MO : micro-onde IAA : industrie agro-alimentaire (DAT)t : la série temporelle brute de production de dattes uploads/Science et Technologie/ chekroune-malika.pdf