Etude des propriétés rhéologiques de la farine de blé : Influence de

Etude des propriétés rhéologiques de la farine de
blé : Influence de la composition et des propriétés
physiques
A. Madene, B. Berton, J. Scher, et J. Hardy J.
Laboratoire de Physico-Chimie et Génie Alimentaires, ENSAIA, Vandoeuvre Lès Nancy
Résumé : Les poudres alimentaires représentent une très grande variété de matériaux pulvérulents qui sont
de plus en plus utilisées dans l’industrie, où elles doivent être véhiculées, stockées, mélangées, dosées etc.
Or, il n’est pas rare qu’une poudre pose des problèmes principalement au niveau de ces propriétés
d’écoulement. Devant ces problèmes rencontrés dans l’aptitude à l’écoulement des poudres, de nombreuses
études ont été élaborées afin de les résoudre et de comprendre le phénomène de coulabilité des produits
alimentaires. Le testeur de poudre Hosokawa, technique de contrôle comportemental, permet d’évaluer les
propriétés d’écoulement selon l’indice de ″flowability″. Cette étude a révélé l’influence de la morphologie, la
granulométrie et la composition chimique (amidon, gluten et lipides) sur les propriétés rhéologiques des
farines de blé.
Mots-clés : Poudres alimentaires, Testeur de poudre Hosokawa, Flowability.
Abstract : The food powders represent a very large variety of pulverulent materials which are used more and
more in industry, where they must be conveyed, stored, mixed, proportioned etc. However, it is frequent that
a powder poses mainly problems on the level of these properties of flow. Many studies were elaborate in
order to solve these problems encountered in the flow property of the powders them and to understand the
phenomena of flow of the foodstuffs. The powder Hosokawa tester allows to evaluate the properties of flow
according to the index of ″flowability″. This study revealed the influence of morphology, granulometry and
chemical composition (starch, gluten and lipids) on the rheological properties of wheat flours.
1. Introduction
Cette étude s’inscrit dans le contexte général
d’une
meilleure
maîtrise
des
propriétés
d’écoulement des poudres alimentaires. Les farines
représentent une très grande variété de matériaux
pulvérulents dont les propriétés fonctionnelles
(propriétés rhéologiques [1] [2], propriétés
d'hydratation [3] [4], etc.) varient en fonction de
leurs compositions chimiques [5] et de leurs
caractéristiques physiques. Dans l’industrie, les
farines interviennent à la fois comme matières
premières ou comme produits finis. Ainsi, leurs
procédés de traitement sont très variés (broyage,
tamisage,
transport,
dosage,
mélange,
conditionnement, etc.) et leur manutention n’est pas
sans rencontrer certaines difficultés notamment liées
à leur coulabilité. Le but de cette étude était de
mieux comprendre l'influence des propriétés
biochimiques et physico-chimiques des farines sur
leur aptitude à l'écoulement. Le principe de la
méthode
comportementale
d’évaluation
des
propriétés rhéologiques des poudres à savoir
Hosokawa, repose principalement sur des mesures
angulaires.
2. Matériels et méthodes
2.1. Echantillons
Lors de cette étude 14 farines de passage ont
été prélevées à chaque étape de la fabrication dans
une minoterie industrielle (MIGNOT, Vaux-surPoligny, 39). Les propriétés chimiques des 14
farines ont été déterminées suivant les normes
officielles
AACC
[6].
Les
propriétés
granulométriques et morphologiques des poudres ont
été déterminées par granulométrie LASER et par
analyse d'images (microscopie électronique à
balayage).
2.2. Evaluation des propriétés rhéologiques
L'étude des propriétés rhéologiques des 14
farines, s'appuie sur des mesures comportementales
(testeur de poudre Hosokawa) [7], permettant
d'évaluer l’aptitude à l’écoulement des poudres
(l’indice de ″flowability″).
3. Résultats et discussions
3.1. Etude de la morphologie des particules de
farines
Les photos obtenues par MEB des farines
B1 et C5 font apparaître une population de particules
extrêmement hétérogène en taille et en forme. La
farine B1 présente un grand nombre de fragments
d’albumen de grosse taille, comprise entre 50 et 150
µm (Figure 1). Les fragments sont constitués de
granules d’amidon liés entre eux par un réseau
protéique. Les photos de la farine C5 apparaissent
très différentes de celles de la farine B1 (Figure 1).
Les fragments d’albumen apparaissent plus petits
que dans la farine B1. Seuls quelques granules
d’amidon ont conservé leur allure initiale sphérique
ou ovoïde. La plupart ont été « aplatis », au sein
même des particules, lors du passage entre les
rouleaux des appareils à cylindres.
obtenus sur l’influence de la composition
biochimique des farines de passage sur leur
propriétés rhéologique, révèle d’une part, l’effet
bénéfique de la teneur elévée en amidon natif
sur l’aptitude à l’écoulement des farines et
d’une autre part, un effet néfaste des teneurs
elevées en lipides et en gluten. Ceci s’explique
par la régularité de surface des granules d’amidon
natifs qui minimise les interactions interparticulaires
contrairement au gluten où les liaisons qui associent
les gliadines et les gluténines participent à
l'agrégation des particules. La présence des lipides
libres à la surface des particules favorise la
formation des ponts liquides ce qui favorise la
cohésion des particules.
4. Conclusion
Farine B1
Farine C5
Figure 1 : microphotos des farines B1 et C5, réalisées par
MEB à un grossissement de 600 [4].
L’analyse granulométrique par diffraction
laser (figure 2) confirme l’influence de la mouture
sur les tailles des particules. En effet, le broyage a
provoqué une diminution de la granulométrie de
91µm (B1) à 61µm (C5).
B1
C5
12
Chaque farine de passage provient des
différentes régions histologiques du grain de blé et
présente de ce fait des caractéristiques qui lui sont
propres sur plan biochimique, physique et
rhéologiques. Cette étude a mis en évidence
l’influence des forces de cohésion mécaniques
(granulométrie), chimiques (amidon et gluten) et des
ponts liquides (lipides) sur les propriétés
d'écoulement de la farine de blé.
11
5. Références bibliographiques
10
Volume particules (%)
9
8
7
[1] Madene A. Contribution à l’Etude des Propriétés
Rhéologiques des Farines de Blé : Influence de la
Mouture. DEA ENSAIA INPL (2002).
6
5
4
3
2
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Diamètre (µm)
Figure 2 : distributions granulométriques des farines B1
et C5 par diffraction laser.
3.2. Comportement rhéologique des farines
3.2.1. Influence de la granulométrie
Les farines de fin de mouture ayant une
granulométrie faible, présentent de faibles indices de
″flowability″ et par conséquent s’écoulent moins
bien, alors que les farines de début de mouture
possédant de grosses particules, présentent des
indices de ″flowability″ plus élevés. Cette étude
montre donc l’influence des forces de cohésion sur
les propriétés rhéologiques des farines. En effet, les
fines farines présentent un grand nombre de point de
contact, ce qui augmente les interactions
interparticulaires et favorise leur tendance à se coller
et de ce fait empêcher le libre écoulement du
produit.
3.2.2 Influence de la composition biochimique
des farines
L’analyse statistique (coefficients de
corrélation simples) de l’ensemble des résultats
[2] Scher, J., Da Costa, J. M. C. et Hardy, J.
Influence de la granulométrie sur les propriétés
d’écoulement de farine de blé. 2ème colloque Solide
Divisé, Lyon, 291 – 298 (1998).
[3] Berton B. Hydratation par Adsorption de Vapeur
d’Eau ou par Immersion des Farines de Blé et de
Leurs Constituants, Thèse INPL (2002).
[4] Berton B., Scher J., Villieras F., Hardy J.
Measurement of Hydration Capacity of Wheat
Flour : Influence of Composition and Physical
Characteristics. Powder Tech., 128 (2-3), 326-331
(2002).
[5] Berton B., Scher J., Hardy J. Récents Prog. en
Génie de Procédés, 77, 539-544 (2001).
[6] AACC. AACC approved methods, American
Association of Cereal Chemists, 8ème édition, St
Paul, Minnesota, USA (1990).
[7] Carr, R. G. Jr. Evaluating flow properties of
solids. Chem. Eng., 72 (2), 163 – 168 (1965).