DÉVELOPPEMENT D UN BANC DE ARACTÉRISATION...

Lebanese Science Journal, Vol. 16, Special Issue, 2015 135

DVELOPPEMENT DUN BANC DE

CARACTRISATION ULTRASONORE DE

LHUILE DOLIVE

Marie Nawal Sabra-Gemayel, Youssef Zaatar, Doumit Zaouk, Elie Honein1, Ahmad El

Hajj2 et Jamal Assaad3

Laboratoire de physique applique, LPA, facult de sciences 2, Universit Libanaise, campus

Fanar, Liban 1Universit de Balamand, facult de gnie, Balamand, Liban

2Universit Libanaise, facult dagronomie, Liban 3IEMN, UMR CNRS 8520, dpartement OAE, universit de Valenciennes, Le Mont Houy,

Valenciennes, France

[email protected]

RSUM

L'huile d'olive est reconnue depuis longtemps pour ses vertus alimentaires et

nutritionnelles. Ces vertus sont rgulirement confirmes par de nouveaux rsultats

scientifiques. Pourtant, les huiles d'olive trouves sur le march ne sont pas toujours

authentiques. Un moyen de frauder est de mlanger l'huile d'olive avec d'autres huiles moins

coteuses telle que l'huile de tournesol. Le but de notre travail est de dvelopper un systme

de mesure ultrasonore visant dtecter rapidement la fraude dans l'huile d'olive, et ainsi

protger et prserver ce produit de qualit. En utilisant des ondes ultrasonores de frquence

1.7MHz en mode de transmission, nous obtenons des rsultats prometteurs pour la dtection

du mlange de l'huile d'olive avec de l'huile de tournesol pure. Nos rsultats ont donn une

vitesse ultrasonore croissante avec laugmentation de la proportion dhuile de tournesol dans

le mlange.

Mots-cls: ultrasons, mesures non destructives, technologies alimentaires, huile d'olive, scu-

rit alimentaire

ABSTRACT

Olive oil has long been renowned for its nutritional and healthy values. These

values are being continuously verified by new scientific results. Not all olive oils found in the

market are, however, authentic. One of the ways to cheat in olive oil is to mix it with other,

cheaper oils. The aim of our study is to develop an ultrasonic measurement system that would

quickly detect the fraud in the olive oil and thus protect and preserve this quality product. By

using ultrasonic waves of frequency 1.7MHz in transmission through the oils, we have

obtained promising results for detection of different mixtures of olive oil with pure sunflower

oil. Our results have shown an increasing ultrasonic speed for an increasing percentage of

sunflower oil in the mixture.

Keywords: ultrasound, non destructive measurement, food technologies, olive oil, food secu-

rity


INTRODUCTION

L'huile d'olive, qui est majoritairement produite dans les pays mditerranens

(Vossen, 2007), est reconnue depuis longtemps pour ses vertus alimentaires et nutritionnelles.

Au Liban, le contrle de sa qualit et le dveloppement de sa production reprsentent ainsi un

intrt national, do lmergence de plusieurs projets de soutien pour aider la production et

amliorer la qualit des huiles dolive libanaises. On pourra citer le projet Lolio di

Libano , ralis avec le support et la contribution du ministre de lagriculture, et le LIVCD

(Lebanon Industry Value Chain Development), financ par lUSAID. Avec laide de ces

projets, une norme de certification des huiles dolive libanaises a t dveloppe. Cela tant,

les mesures pour vrifier la conformit des huiles la norme restent coteuses, ce qui les rend

inaccessibles pour bon nombre dagriculteurs. Plusieurs problmes lis la qualit des huiles

dolive se trouvant sur le march libanais sont considrer. Mis part la qualit de

production, on relvera par exemple une technique de fraude bien connue consistant

mlanger des huiles moins chres aux huiles dolive.

Dans cet article, nous dcrivons la premire phase du projet qui a consist tester la

sensibilit du systme envisag la dilution de lhuile par dautres huiles. Nous y dtaillons le

systme de mesure dvelopp ainsi que les rsultats obtenus sur le mlange de lhuile dolive

avec de lhuile de tournesol pure.

APPROCHE EXPRIMENTALE ET MTHODE

Dans cette partie nous dcrivons le banc de mesure et la mthode ultrasonore, ainsi

que les chantillons dhuile servant aux mesures.

Les ondes ultrasonores

Les ondes ultrasonores sont des ondes qui se propagent avec des frquences

lgrement plus leves que celles du son (de quelques KHz des centaines de MHz). Elles se

propagent de faon mcanique comme le son, et sont donc de nature vibratoire, et souvent

inoffensives pour le milieu test. Ces caractristiques permettent ainsi leur utilisation dans les

domaines dapplication du contrle non destructif et dans les chographies mdicales.

Les ondes ultrasonores dans le domaine alimentaire

Dans le domaine alimentaire, les ondes ultrasonores sont utilises pour diffrents

types de mesures ponctuelles ou temporelles. Nous citerons, titre dexemple les dtections

dimpurets, de fissures, dinclusions dintrus dans un milieu, en passant par le suivi de la

variation de la viscosit dun milieu homogne (Zhao et al., 2003), ou encore le suivi de la

variation de la texture dun milieu htrogne (Sabra, 2005).

Les ultrasons pour mesurer la qualit de lhuile

Les tests locaux actuellement existants de lhuile donnent des rsultats prcis

permettant la certification et lexportation des huiles. Ces tests sont pourtant complexes,

ncessitent du temps, et savrent donc coteux. Dautre part, les tests classiques dacidit et

de peroxyde utiliss pour la classification des huiles peuvent tre biaiss par les ventuels

fraudeurs, ce qui les rend non totalement fiables. Do le besoin dun moyen permettant des


mesures rapides, sur le terrain: dans les moulins huile et dans les lieux de vente, et qui

donne des rsultats suffisamment prcis, fiables et difficilement falsifiables.

Le banc de mesure ultrasonore

Notre banc de mesure comprend des capteurs ultrasonores plans circulaires

fonctionnant une frquence de 1,7MHz, un rcipient de diamtre 6 cm et de hauteur 10 cm,

pour contenir lhuile tester. De plus, le banc comprend galement un systme dmission-

rception de signal: un gnrateur de fonctions Agilent33220A et un systme de rception

ELVIS, adapt au logiciel rception et de traitement de signal LABView (Figure 1).

Figure 1. Montage du banc de mesure ultrasonore.

Un thermomtre permet de contrler la temprature exacte du liquide. Le temps de

propagation de londe ultrasonore est mesur sous une temprature maintenue 25C. La vitesse ultrasonore est calcule partir du temps de vol (t) et de la distance entre les capteurs

(d) suivant la loi v=d/t. La distance entre les capteurs est calibre partir dune mesure dans

leau pure la mme temprature de 25C o la vitesse ultrasonore est de 1497m/s (Del Grosso & Mader, 1972).

Les chantillons tudis

Le but de notre mesure est de vrifier la capacit du banc de mesure dtecter le

pourcentage dune huile mlange lhuile dolive. Les mesures ont t effectues sur des

chantillons dhuile dolive et de tournesol pures en provenance du laboratoire LARI

(Lebanese Agricultural Research Institute). Pour la mesure, nous avons prpar sept

chantillons avec des proportions dhuile de tournesol de 0, 10, 20, 30, 40, 50 et 100% du

mlange.


RSULTATS ET DISCUSSIONS

La vitesse de propagation de londe ultrasonore dans chaque mlange dhuile a t

mesure. Les rsultats montrent que lorsque le pourcentage dhuile de tournesol augmente, le

temps de propagation dcrot (Figure 2), donc une vitesse ultrasonore croissante (Figure 3).

Le rsultat est linaire 97,96% (R2=0,9796).

Figure 2. Variation du temps de vol ultrasonore pour les diffrents pourcentages dhuile

de tournesol dans lhuile dolive.

Figure 3. Variation de la vitesse ultrasonore pour les diffrents pourcentages dhuile de

tournesol dans lhuile dolive.

Afin de valider nos mesures, nous avons aussi mesur la viscosit des mmes

chantillons dans le rhomtre ARG2 de TA instruments. Les viscosits releves sont quasi

constantes et sont trs peu sensibles la frquence de cisaillement pour chacun des

chantillons (Figure 4). La moyenne de viscosit est dcroissante avec laugmentation du

pourcentage dhuile de tournesol, avec une linarit de 96,43% (Figure 5).

R = 0.9796

13.1

13.11

13.12

13.13

13.14

13.15

13.16

13.17

13.18

0 20 40 60 80 100

Tem

ps

de

vo

l d

e l'

on

de

ult

raso

no

re (

mic

rose

con

des

)

Pourcentage d'huile de tournesol

R = 0.9796

1440

1441

1442

1443

1444

1445

1446

1447

0 20 40 60 80 100Vit

esse

Ult

raso

no

re (

m/s

)



Figure 4. Variation de la viscosit dynamique des chantillons dhuile.

Figure 5. Variation des moyennes des viscosits pour les diffrents pourcentages dhuile

de tournesol dans lhuile dolive.

DISCUSSION

Les rsultats montrent bien une corrlation entre le temps de vol de londe

ultrasonore et la viscosit des chantillons dhuile. Dautre part, la littrature donne des

corrlations entre la vitesse ultrasonore et la viscosit des milieux (Benedito et al., 2002). Par

consquent, ces rsultats sont trs prometteurs, bien que des analyses plus approfondies

doivent tre menes pour la validation de lapproche, et ltablissement dun lien entre les

rsultats des mesures ultrasonores et les paramtres des huiles.

0.065

0.067

0.069

0.071

0.073

0.075

0.077

0.079

0.081

0 100 200 300

Vis

cosi

t (

Pa

.s)

Frquence de cisaillement (Hz)

huile d'olive

pur50% tournesol

40% tournesol

30% tournesol

20% tournesol

10% tournesol

R = 0.9643

0.00E+00

1.00E-02

2.00E-02

3.00E-02

4.00E-02

5.00E-02

6.00E-02

7.00E-02

8.00E-02

9.00E-02

0 20 40 60 80 100 120

Vis

cosi

t m

oy

enn

e (P

a.s

)



CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

Cette tude a montr que les ondes ultrasonores sont capables destimer le

pourcentage dhuile de tournesol mlange lhuile dolive. Nanmoins, cette tude demande

plus dapprofondissement pour tre valide et teste sur dautres mthodes de fraude sur la

composition de lhuile dolive.

REMERCIEMENTS

Je voudrais remercier tout le personnel du laboratoire LPA, en particulier son

directeur Professeur A. Khoury pour sa bienveillance.

RFRENCES

Benedito, J., Mulet, A., Velasco, J., Dobarganes, M.C. 2002. Ultrasonic assessment of oil

quality during frying. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50: 45314536.

Del Grosso, V.A., Mader, C.W. 1972. Speed of sound in pure water. The Journal of the

Acoustical Society of America, 52: 14421446.

Sabra, M.-N. 2005. Dveloppement dune mthode de mesure ultrasonore pour tudier la

dynamique de construction de la cohsion dun fromage. Thse de doctorat de

lUniversit de Valenciennes et du Hainaut-Cambrsis, France.

Vossen, P. 2007. Olive oil: history, production, and characteristics of the worlds classic oils.

HortScience, 42: 10931100.

Zhao, B., Basir, O.A., Mittal, G.S. 2003. Correlation analysis between beverage apparent

viscosity and ultrasound velocity. International Journal of Food Properties, 6: 443

448.

DÉVELOPPEMENT D UN BANC DE ARACTÉRISATION...

Documents

Transcript of DÉVELOPPEMENT D UN BANC DE ARACTÉRISATION...