UNIVERSITE EL HADJ LAKHDAR BATNA

Département d’agronomie

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention de diplôme d’ingénieur d’Etat en agronomie

Option: technologie alimentaire

Thème

Influence de la température, la pression et le blanchiment sur les cinétiques de séchage de l’ail (ALLIUM SATIVUM)

Présenté par : OUNISSI Elarbi

Devant le jury : President  : Mr.

ABDEDDAIM M Promoteur : Mr. FAHLOUL D

Examinateur : Mr. BACHA A

Plan de travail Introduction :

1ère partie : Étude bibliographique :

Chapitre 1 : Généralités sur l’ail

2ème partie : Étude expérimentale :

Chapitre 1 : Matériels et méthodes

Chapitre 2 : Résultats et discussions

Conclusion :

Chapitre 2 : Généralités sur le séchage

Chapitre 3 : Influence du séchage sur les aliments

 

Production de l’ail en Algérie : importante : .superficie de 9380 Ha , une production de 390000 quintaux pour l’année 2005 (FAOSTAT

Plusieurs travaux de recherches dans le monde sur le séchage des fruits et légumes.

Développer séchage sous vide et l’influence des paramètres (température, pression et blanchiment).

Séchage à l’air libre car l’énergie solaire est gratuite.

A la fin de notre travail nous avons élaboré une poudre séchée de qualité utilisée largement à la préparation des soupes et autres application surtout hors saison.

Introduction

Étude Bibliographique

Chapitre I: Généralités sur

l’ail

1. Classe: Liliopsida.

2. Sous classe: Liliidae.

3. Super order: Liliianae.

4. Order: Amaryllidales.

5. Famille : Alliaceae

6. Sous famille : Allioideae.

7. Tribu: Allieae.

8. Genre : Allium.

9. Espèce : Allium sativum L.

Classification botanique  : (TAKHTAJAN (1997) cité par STAVELIKOVA (2008)

plante bulbeuse vivace, cultivée pour ces caïeux appelés gousses, qui sont utilisés comme condiment

des feuilles plates, longues et étroites

la tête de l’ail est une bulbe constitué par des caïeux

L’ensemble des caïeux par bulbe varie de 5 à 16

CLEMENT (1981) cité par MADJOUDJ (2007)

Description de l’ail

Composition biochimiques Tableau 05: Composition biochimique de l’ail pour 100g de produit (ASADI KARAM et al., 2009).

Composition de l’ail Teneur en g / 100g

Energie (kcal) 235.2

Eau 32.54

Glucides 52.96

Protéines 11.57

Lipides 0.607

Ca 126.21mg/100g

K 753mg/100g

S 200 mg /100g

Vit. C 31.20 mg/100g

Vit. B1 0.332mg /100g

Vit. B6 1.223 mg /100g

Composés organosoufrés L’ail contient 100 composés organosoufrés qui sont utilisés dans le domaine médical Lawson (1993); Cai et al., (1994); Srivastava et al., (1995) cité par (VINAY et al., 2008).   la première étape de la formation des composés organosoufrés est une réaction enzymatique qui se produit lorsque l’ail est coupé ou écrasé. Sous l’action de l’alliinase il se forme de l’acide sulfénique puis de l’allicine (VERONIQUE, 2002).

. Réaction de formation de l’allicine à partir de l’alliine sous l’action alliinase (YU LI et al., 2007). -L’alliine représente 0,24% de la masse totale du bulbe d’ail frais. -L'ail frais produit 1,3 à 6,6 mg d'allicine par 1g d'ail selon la variété et l'origine de la plante.

 

L'allicine pure se décompose complètement en 20 heures à 20°C en disulfure de diallyle (DADS, 66%), en sulfure de diallyle (DAS, 14%) ou encore en trisulfure de diallyle (DATS, 9%) et SAC (S-allylcystéine)

Transformation de l’allicine en autres composés organosoufrés (VINAY et DINESH, 2008).

Allicine Depuis 100 ans, les chimistes montrent que le principal composé de l’huile de l’ail distillé est allyle-2-propane thiosulfinate (allicine)

Structure tridimensionnelle de l’allicine

Intérêt médicale de l’ail

Plusieurs intérêts médicales de l’ail:

Action antimicrobienne ( الجراثيم ضد l’ail empêche le développement :(الفعاليةdes bactéries gram (-) et gram (+)• antiseptique pour : Bacillus subtilis, Escherichia coli, Saccharomyces cervisiae

Action contres les maladies cardiovasculaires ( الشرايين و القلب :( أمراض diminue le niveau de cholestérol LDL (EFENDY et al., 1997) l’extrait aqueux et alcoolique de l’ail augmente la production de l’oxyde nitrique

(réduction de l’hypertension) (KOCH et LAWSON, 1996) cité par (JAMES et al., 2003).

l’allicine inhibe l’agrégation des plaquettes (LAWSON et al., 1992).

Action anticancérogène ( السرطان : ( ضد l’ail avec ces composés soufrés empêchent l’activité cancérogène de certains composés chimiques et en plus, c’est une excellente source de sélénium qui a un potentiel thérapeutique dans le traitement du cancer (VINAY et DINESH, 2008).

Chapitre II:Généralités sur le

séchage

Transfert de chaleur Transfert de matière

Lors du séchage 2 phénomènes sont mis en place

1. Conduction

2. Convection

3. Rayonnement

1.La migration de l’eau obéit à la première loi de FICK.

2.Migration de vapeur d’eau

Cinétique de séchage

Séchage des fruits et légumes

1-Procédé de séchage: RAJ et al., (2006)

Sélection de la matière première

Pelage

découpage

prétraitement

déshydratation

contrôle

emballage

Stockage

Chapitre III:Influence du

séchage sur les aliments

Les modification altérant les fruits et légumes pendant le séchage(CARIPSTE, 2000) cité par (ATHAPOL, 2007)

TYPE Facteur Effet sur la qualité

Physique et structurale -Rétrécissement

-Destruction de la structure

-Diminuer la rétention des composés volatiles

-Volume, texture, l’habilité de réhydratation-Réhydratation, perte de soluté, texture -Perte de l’arôme

Chimique et organoleptique

-Réaction de brunissement-Oxydation des lipides -Dégradation pigmentation-Inactivation des enzymes

-Noircissement, flaveur-Rancissement, flaveur-Altération de couleur-Altération de goût et flaveur

Nutritionnelle-Dénaturation des protéines -Dégradation des vitamines

-Perte de la valeur biologique-Perte de la valeur nutritionnelle.

PARTIE EXPERIMENTALE

Chapitre I:Matériels et méthodes

1.Matériel végétal: Nous avons utilisé l’ail (allium sativum) de variété (Violet de Kadours) achetée du marché. Nous avons déterminé leur teneur en eau puis l’ail a été stocké à une température ambiante (22±2°C) à l’abri de la lumière pendant toute la période des essais, afin d’éviter la dégradation de la vitamine C.

2.Découpage  L’ail a été découpé en petits morceaux de 3±0.1mm de diamètre (SACILIC et UNAL, 2005).

3.Prétraitement: Pour le prétraitement en utilise un blanchiment à vapeur pendant 3 min.

5.Méthode de séchage : On utilise deux échantillons ; le premier est blanchi à la vapeur pendant 3 min et le deuxième n’est pas blanchi.On utilise trois températures : 55°C, 65°C, et 75°C couplées à trois pression 60, 40, 20 cm Hg. On procède à des pesées à intervalles régulières (20min) pour déterminer l’évolution de masse du produit.

Méthode d’analyse :1.Détermination de la matière sèche et la teneur en eau : La matière sèche a été déterminée par la mise de l’échantillon dans l’étuve à une température 103°C, jusqu'à l’obtention du poids constant.La teneur en eau a été déterminée par la formule suivante:

2.Humidité du produit : Obtention des teneures en eau :les teneures en eau en base sèche sont calculées par la formule suivante :

Obtention de la vitesse de séchage :Elle est calculée par la formule suivante:

3. Dosage de la vitamine C (Acide ascorbique) par le 2,6DCPIP (Ranganna, 1986) cité par (SHARMA et PRASAD, 2005).

Principe :Titrage d’une solution de vitamine C avec une solution de 2,6-DCPIP (Diclorophénolindophénol : oxydant) c’est son pouvoir réducteur (vitamine C), sa principale propriété chimique, qui sont basées la plupart des techniques de dosage.

4.Test de réhydratation :les échantillons d’un poids de 5g chacun ont été mit dans un bécher de 250ml contenant 150ml d’eau distillée bouillie pendant 3min, après réhydratation les échantillons sont pesés (SACILIK et UNAL, 2005). La réhydratation est exprimée en divisant le poids réhydraté par le poids initial. (PRAKASH et al., 2004).

6.Détermination de l’énergie d’activation : Après simplification de l’équation d'Arrhenius :

5.Détermination du coefficient de diffusivité massique  :La diffusivité massique est évaluée par l’utilisation de la loi de FICK

Après simplification on obtiens:

²

²

L

DK

K constante empirique appelé ( le constant de séchage)

RT

ELnDLnD a 0

Chapitre I: Résultats et discussions

1. Détermination de la matière sèche et la teneur en eau :Nous avons trouvé pour la variété étudiée les résultats suivants : Tableau 11 : Teneur en eau et en matière sèche

Matière première Teneur en eau % Teneur en matière sèche %

Ail 74.13% ± 0.92 25.87% ±0.92

Le tableau 11 : montre que l’ail renferme 74.13% d’eau (74.13 g d’eau /100g) et 25.87% de matière sèche (25.87g/ 100g du produit). Si on compare ces résultats aux résultats de HACISEFEROGULLARI. et al., (2005 ),( 66.32% eau et 33.68% matière sèche), on dit que la différence de la teneur en eau et matière sèche est due à la variété qui contient plus d’eau.

2. Etude de la cinétique du séchage 

2.1. Influence de la température

Pression 20cmHg

La durée de séchage la plus courte correspond à une température 75°C.

La teneur en eau du produit et le temps de séchage diminue avec l’augmentation de la température (SACILIC et UNAL, 2005).

La durée de séchage pour les trois températures à la pression de 20 cm Hg est plus courte qu’à la pression 60 et 40 cm Hg.

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.51

1.52

2.53

3.5

T=75°CT=65°CT=55°C

temps (min)

X(

Kg e

au/K

g M

S)

Ail non blanchi

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

T=75°C

T=65°C

T=55°C

temps (min)

X(

Kg e

au/K

g M

S)

Ail non blanchi

-Le blanchiment réduit le temps du séchage, sauf à la température de 75°C dont les deux échantillons présentent la même durée de séchage.

Tableau14 : Temps de séchage pour les températures (75,65, 55°C) pression 20cmHg.

Température (°C) Durée de séchage (min)

Echantillon blanchi Echantillon non blanchi

55 65 75

240160100

260180100

2.1.1. Etude des vitesses de séchage

en fonction du temps

Pression 20 cm Hg La vitesse de séchage est maximale

dans la première phase, car l’évaporation dans cette phase concerne l’eau libre

Dans la deuxième phase, la vitesse de séchage est moyenne parce que l’eau évaporée est l’eau libre qui reste avec une petite quantité de l’eau liée.

La vitesse de séchage est faible dans la troisième phase  parce que l’évaporation touche uniquement l’eau liée.

Donc le changement de la vitesse de séchage est due à la réduction de la teneur en eau des échantillons au cours de séchage.

Ail non blanchi

Ail blanchi

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

T=75°C

T=65°C

T=55°C

temps (min)

dX/d

t(K

g ea

u/K

g M

S/m

in)

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

T=75°C

T=65°C

T=55°C

temps(min)

dx/d

t(K

g ea

u/K

g M

S/m

in)

2.2. Influence de la pression

0 50 100 150 200 250 3000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

P=20 cm Hg

P=40 cm Hg

P=60 cm Hg

temps(min)

X(K

g e

au/K

g M

S)

Ail non blanchi

0 50 100 150 200 250 3000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

P=20cmHG

P40cmHg

P=60cmHg

temps(min)

X(K

g e

au/K

g M

S)

Ail blanchi

Température 75°C

Au début de séchage les courbes de la cinétique sont presque juxtaposées  cela explique que la pression n’agit pas au début sur le transfert de chaleur mais sur le transfert de masse (MONGPRANEET et al., 2002)

La pression influe à la fin du séchage, elle permet d’extraire l’eau libre qui reste dans le produit avec une partie de l’eau liée.

Séchage à l’air libre

50 100 150

-2

0

2

4

6

8

T ambiante

échantillon blanchi

temps(H)

X(K

g e

au/K

g M

S)

Ail non blanchi

50 100 150

-2

0

2

4

6

8

T ambiante

échantillon non blanchi

temps(H)

X (

kg e

au/k

gMS

)

Ail blanchi

L’humidité diminue en fonction du temps.

Après 24 heures de séchage le poids des échantillons diminue de 50%. Ce résultat est similaire à celui de CONDORI et al., (2001).

La durée de séchage est (environ 6 jours) pour l’échantillon non blanchi alors que pour l’échantillon blanchi elle est légèrement inferieure mais elle n’est pas remarquable car les dernières pesées sont faites à un intervalle de 24 heures.

Détermination de coefficient de

diffusivité massique et l’énergie d’activation 

T (°C) P (cm Hg) Blanchiment D (m2/s) E a (KJ/mol)

55 20 - 0,63.10-8 47.68

65 20 - 0,82.10-8

75 20 - 1,73.10-8

55 20 + 0,63.10-8 50.16

65 20 + 0,91.10-8

75 20 + 1,82. 10-8

Tableau 18 : Coefficients de diffusivité massique et énergie d’activation de l’ail (blanchi, non blanchi) séché à trois températures (55,65, 75°C) et à pression 20cmHg

Selon le tableau 18 la température influe positivement sur la diffusivité massique de l’ail, cette dernière augmente avec la température.

Le blanchiment augmente le coefficient de diffusivité massique de l’ail.

Conventionnellement, la valeur de l’énergie d’activation pour les légumes varie de (9 à 280 KJ/mol), les valeurs obtenues pour l’ail blanchi et non blanchi sont dans cet intervalle.

Le blanchiment augmente l’énergie d’activation.

Teneurs en vitamine C

Ail Teneur en vitamine C (mg/100g Teneur en vitamine C(%)

L’ail frais 14.14±0.3 100

L’ail séché : à température ambiante (22 ±2°C)

5.5 38.9

L’ail séché :T= 55°CP=60 cm Hg Blanchi

1.83 12.94

L’ail séché :T=55°CP=20 cm HgBlanchi

2.25 15.91

L’ail séché :T=55°CP=20 cm HgNon blanchi

3±0.05 21.21

Tableau 19 : Teneurs en vitamine C de l’ail frais et séché blanchi ou non à pression (60 et 20 cm Hg) et à une température constante (T=55°C).

D’après le tableau 19 la teneur en vitamine C pour l’ail frais est (14.14 mg/100g) ce résultat présente une teneur faible s’il est comparé avec ASADI KARAM et al., (2009)..

Le blanchiment influe négativement sur la teneur en vitamine C qui est thermosensible.

Lorsque on passe de 20 cm Hg à 60 cm Hg la teneur en vitamine C diminue par 3%.

Test de réhydratation

Ail Capacité de réhydratation

L’ail séché à l’air libre 2±0.17L’ail séché :T= 55°CP=60 cm Hg Blanchi

2.4±0.17

L’ail séché :T=55°CP=20 cm HgBlanchi

2.46±0.03

L’ail séché :T=55°CP=20cm HgNon blanchi.

2.15±0.046

Tableau 20 : Capacité de réhydratation des échantillons déshydratés blanchi ou non à pression (60 et 20 cm Hg) et à une température constante (T=55°C).

Si on compare l’échantillon séché à l’air libre avec les échantillons séchés à (T=55°C),on voit que la température influe positivement sur la capacité de réhydratation, c’est le même résultat trouvé par SACILIC et UNAL, (2005).

Le blanchiment et la pression augmente la capacité de réhydratation.

Conclusion

Le but principal de ce travail est l’étude de la cinétique de séchage de l’ail en fonction de la température, la pression et le blanchiment

Ce projet étudie en premier temps l’effet du blanchiment puis en variant les températures et les pressions, nous avons constaté l’effet de chaque paramètre sur le produit séché ; - Le blanchiment réduit le temps de séchage et influe négativement sur la teneur en vitamine C et assure une bonne capacité de réhydratation.

- L’augmentation de la température et de la pression agit sur la vitesse de séchage et permet d’obtenir des durées de séchage courtes.

- La pression influe favorablement sur l’élimination de l’eau et aussi sur la durée de séchage avec une conservation de la qualité physique (capacité de réhydratation) et nutritionnelle (vitamine C) du produit.

-Le séchage de l’ail à l’air libre présente des résultats intéressants avec une durée de séchage autours de 6 jours à la température ambiante.

-Le blanchiment augmente l’énergie d’activation (47.68 KJ/mol, pour l’échantillon non blanchi et 50.16 KJ/mol pour l’échantillon blanchi), même chose pour le coefficient de diffusivité massique, il est dans l’intervalle (0,63.10-8 - 1,73.10-8 m2/s) pour l’échantillon non blanchi et (0,63.10-8 - 1,82. 10-8 ) pour échantillon blanchi.

Après les analyses de qualité nutritionnelle (vitamine C) et physique (test de réhydratation) du produit fini, on a trouvé que le produit non blanchi séché à la température 55°C et pression de 20 cm Hg est de meilleure qualité.

Échantillons d'images.lnk