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Contribution à l'étude de la conservation des dattes de la variété Deglet-Nour : Isotherme d'adsorption et de désorption

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par Med Assad Allah MATALLAH
Institut National Agronomique (INA) - Ingénieur 2004
Dans la categorie: Sciences
  

Disponible en mode multipage

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

æÒÇÑÉ ÇáÊÚáíã Ç áÚÇ áí æ ÇáÈÍË Ç áÚáãí

Ministère de L'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Ç áãÚåÏ ÇáÞæãí ááÚáæã Ç ááÇÍíÉ - Ç áÍÑÇÔ (ÇáÌÒÇÆÑ)

INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE (I.N.A)

El Harrach -Alger

Mémoire de fin d'études

En vue de l'obtention du Diplôme d'Ingénieur d'Etat en Agronomie

Spécialité : Technologie alimentaire

Promotion : 2003/2004.

THEME

Contribution à l'étude de la conservation

des dattes de la variété Deglet-Nour : Isotherme d'adsorption et de désorption

Réalisé par : MATALLAH Med Assed Allah

Jury:

Président : Mr SADOUKI H.

Promoteur : Mr FERRADJI A.

Examinateurs: Mr SADOUKI M.

Mme MANSOURI M.

LISTE DES FIGURES 

Fig. 1 : Propagation de la culture du palmier dattier dans l'ancien continent..................

3

Fig. 2 : Répartition des palmeraies en Algérie...................................................

6

Fig. 3 : Répartition du patrimoine phoenicicol national par wilaya de l'année 2003........

14

Fig. 4 : Diagramme de traitement et de conditionnement de la datte

Deglet-Nour.......................................................................................................................

18

Fig. 5 : Réaction catalysée par la polyphénol-oxydase............................................

24

Fig. 6 : Courbe de désorption de l'eau d'un produit biologique montrant les zones d'action du facteur humidité relative sur les principales causes d'altération.........

26

Fig. 7 : Eléments de l'équilibre thermodynamique.................................................

29

Fig. 8 : Courbe d'isotherme d'adsorption- désorption.............................................

31

Fig. 9 : Les zones d'une isotherme de sorption.................................................................

32

Fig. 10 : Vitesse de détérioration des aliments en fonction de l'activité de l'eau..............

39

Fig. 11 : Caractéristiques morphologiques des organes de fructification de la datte

variété Deglet-Nour........................................................................................

41

Fig. 12 : Schéma du dispositif expérimental pour la détermination des cinétiques de

séchage (soufflerie)........................................................................

51

Fig. 13a : Séchoir de laboratoire : soufflerie (vue d'avant).....................................

52

Fig. 13b : Séchoir de laboratoire : soufflerie (vue d'arrière).....................................

52

Fig. 14 : Schéma d'une unité du dispositif expérimental (Hygrostat).........................

55

Fig. 15 : Les hygrostats utilisés pour la détermination des isothermes de désorption-adsorption....................................................................................

56

Fig. 16 : Courbe d'isotherme de désorption et d'adsorption de la datte à 25 °C.............

62

Fig. 17 : Courbe d'isotherme de désorption de la datte à 25 et 40 °C.........................

63

Fig. 18: Courbe d'isotherme d'adsorption de la datte à 25 et 40 °C.........................

64

Fig. 19 : Isotherme de désorption de la datte à 25 °C représentée par les points expérimentaux et calculés................................................................

65

Fig. 20 : Isotherme d'adsorption de la datte à 25 °C représentée par les points

expérimentaux et calculés.................................................................

66

Fig. 21 : Isotherme d'adsorption de la datte à 30 °C représentée par les points expérimentaux et calculés................................................................

66

Fig. 22 : Isotherme de désorption de la datte à 40 °C représentée par les point expérimentaux et calculés................................................................

67

Fig. 23 : Isotherme d'adsorption de la datte à 40 °C représentée par les points expérimentaux et calculés...................................................................

67

Fig. 24: Relation entre l'énergie de sorption de la datte variété Deglet-Nour et la teneur en eau ................................................................................................

73

Fig. 25 : Effet de la température sur la perte d'eau (Vair = 0.5 m/s).............................

75

Fig. 26 : Effet de la température sur la perte d'eau (Vair = 1.5 m/s)............................

Fig. 27 : Effet de la vitesse de l'air sur la perte en eau à une température de 40 °C.........

Fig. 28 : Effet de la vitesse de l'air sur la perte en eau à une température de 30 °C.........

Fig. 29 : Cinétiques de séchage d'une datte isolée...............................................

75

76

76

78

LISTE DES TABLEAUX 

Tableau 1 : Principales variétés de dattes algériennes et leur aire de culture..................

7

Tableau 2 : Evolution de la production algérienne de datte entre1995 à 2002...................

8

Tableau 3 : Composition de la pulpe de datte fraîche Deglet-Nour.............................

9

Tableau 4 : La composition minérale de la datte sèche.........................................

10

Tableau 5 : Valeur énergétique de quelques fruits en calories pour 100g de pulpe..........

10

Tableau 6 : Evolution de la production de dattes par pays (Qx) de l'année 1998 à 2003..............................................................................................................

12

Tableau 7 : Evolution des superficies des palmeraies (ha) et de la production des dattes (Qx) en Algérie de 1990 à 2003................................................................

13

Tableau 8 : L'évolution du nombre de palmiers dattiers et la productivité pour chaque palmier en Algérie....................................................................................

15

Tableau 9 : Acidité exprimée en fonction de l'acide...............................................

49

Tableau 10 : Valeurs de l'aw de solution d'acide sulfurique en fonction de la concentration (% volume/volume) et de la température...........................

54

Tableau 11 : Conditions d'essai de séchage.....................................................

57

Tableau 12 : Teneur en acidité titrable des dattes................................................

59

Tableau 13 : La teneur en eau à l'équilibre Xeq (g d'eau /100g de matière sèche) pour l'isotherme de désorption de la datte.........................................

60

Tableau 14 : La teneur en eau à l'équilibre Xeq (g d'eau /100g de matière sèche) pour l'isotherme d'adsorption de la datte....................................................

61

Tableau 15 : La valeur de P (%) des différentes isothermes...................................

65

Tableau 16 : Valeurs des paramètres de l'équation de GAB...................................

68

Tableau 17 : Valeurs des paramètres de l'équation de BET....................................

68

Tableau 18 : Comparaison des valeurs du Xm de la datte avec d'autres fruits secs........

69

Tableau 19 : Les valeurs des cinq paramètres de GAB d'ajustement aux isothermes de désorption et d'adsorption des dattes..............................................

70

Tableau 20 : Résumé des résultats de la cinétique de séchage.................................

75

LISTE DES ABREVIATIONS 

aw : activité de l'eau.

Adso: Adsorption.

B.E.T: Brunauer, Emmet et Toller.

°C : degré Celsius.

dX/dt : Courbe de vitesse de séchage.

Déso: Désorption.

DA : Dinar algérien.

Fig: Figure.

G.A.B: Guggenheim, Anderson et Boer.

H.R: Humidité relative (%).

H.R.E: Humidité relative d'équilibre.

Kcal : kilocalorie.

Vair : Vitesse de l'air.

X : teneur e eau.

Xeq: Teneur en eau à l'équilibre.

Xm : Teneur en eau de la couche monomoléculaire.

INTRODUCTION 

Le palmier dattier constitue l'élément fondamental de l'écosystème oasien. Il joue un rôle primordial sur le plan économique grâce à la production de la datte et des sous-produits (pâtes, farine, sirop, vinaigre, levure, alcool, confiserie,...). Ces derniers représentent la base de l'alimentation humaine et animale des régions sahariennes. Le palmier dattier assure aussi la stabilité de la population saharienne et qui est estimée à 2.8 millions habitants. L'Algérie occupe le cinquième rang mondial avec une production annuelle de 430 000 tonnes.

La datte est un aliment de grande valeur énergétique. Elle est très appréciée aussi bien sur le plan national qu'international, particulièrement la variété Deglet-Nour. La recherche de la qualité de cette variété relève de la technologie. Celle-ci recouvre toutes les opérations qui - de la récolte à la commercialisation- ont pour objet de préserver la valeur nutritive de ce fruit.

La sensibilité de la variété Deglet-Nour à l'altération et sa mauvaise conservation sur les lieux de production pose de gros problèmes aux opérateurs nationaux. La FAO a estimé que les pertes de cette variété dépassant 6% ; nous signalons qu'une production de 430 000 tonnes avec cette perte (25800 tonnes) avec un prix de 90 DA pour 1 Kg entraîne une perte de 2322 millions DA. Cette altération est d'autant plus importante tant que les conditions de stockage et d'entreposage ne sont pas adéquates.

De nombreux travaux ont été faits sur la conservation de la datte, parmi lesquels les travaux de Kechaou et al. (1996), Belarbi et al. (2000).

C'est dans ce contexte que s'inscrit notre travail. Nous avons ainsi opté pour étudier la conservation de la datte et pour ce faire, nous nous sommes fixés sur deux objectifs :

Le premier objectif est la détermination expérimentale des isothermes d'adsorption-désorption des dattes à plusieurs températures. Afin de prévoir le comportement de la datte au cours du séchage, stockage et entreposage ; des conditions constantes de température et d'humidité sont exigées. Nous allons déterminer ces isothermes d'adsorption-désorption par la méthode gravimétrique.

Le deuxième objectif vise à obtenir la cinétique de séchage des dattes à l'aide d'une soufflerie de séchage dans des conditions aérothermiques contrôlées. Cette mesure de la cinétique est effectuée en étudiant l'influence de diverses conditions de l'air asséchant (température et vitesse) sur la vitesse de séchage.

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LE PALMIER DATTIER

________________________________________________________________

1. Origine

Les palmiers les plus anciens remontent au miocène. Le palmier dattier a été cultivé dans les zones chaudes entre l'Euphrate et le Nil vers 4500 ans avant J.C. De là, sa culture fut introduite en Basse Mésopotamie vers l'an 2500 ans avant J.C. Depuis, elle progressa vers le Nord du pays et gagna la région côtière du plateau Iranien puis la vallée de l'Indus (Munier, 1973). Depuis l'Egypte, les techniques culturales du dattier gagnèrent la Libye puis se propagèrent d'abord vers les autres pays du Maghreb comme la Tunisie, l'Algérie et le Sud Marocain et arrivèrent ensuite dans l'Adrar Mauritanien (Fig. 1).

Actuellement la culture du dattier s'étend dans l'Hémisphère Nord préférentiellement dans les régions arides et semi-arides chaudes (Ouinten, 1995).

2. Taxonomie

Le palmier dattier a été dénommé Phoenix dactylifera L. par Linne en 1734. Phoenix dérive de Phoinix, nom du dattier chez les Grecs de l'antiquité, qui le considéraient comme l'arbre des phoeniciens ; dactylifera vient du latin dactylus dérivant du grec dactulos signifiant doigt, en raison de la forme du fruit (Munier, 1973).

Selon Munier (1973), la classification du palmier dattier est comme suit :

Embranchement ................................................Phanérogames.

Sous-embranchement........................................... Angiospermes.

Classe............................................................. Monocotylédones.

Groupe............................................................ Phoenocoides.

Famille.............................................................Arecaceae.

Sous-famille......................................................Coryphoideae.

Genre..............................................................Phoenix.

Espèce............................................................Phoenix dactylifera L.

D'après Chevaliert (1952), le genre Phoenix comporte douze espèces.

L'espèce dactylifera L. se distingue des autres espèces du même genre par un tronc long et grêle et par des feuilles glauques (Djerbi, 1992).

Croissent fertile.

Centre d'origine de la culture de dattier.

Fig. 1 : Propagation de la culture du palmier dattier dans l'ancien continent

(Munier, 1973).

3. Caractéristiques morphologiques 

Plante pérenne, ayant une croissance lente, ses caractéristiques dépendent du milieu, de l'âge et des conditions culturales (Dowson et Aten, 1963 ; Munier, 1973 et Bouguedoura, 1991).

1.1. Caractéristiques morphologiques des organes végétatifs 

§ Stipe : arbre monopodique dont le tronc est fin, élancé de forme cylindrique de 1 à 30m de hauteur, très garni en lifs. Son diamètre est de 45 à 55 cm. Il a la faculté d'émettre 4 à 5 rejets qui reproduisent intégralement, les caractéristiques du pied-mère.

§ Palmes : leur nombre est d'environ 70 palmes, disposées en spirale d'une longueur qui atteint 350 à 450 cm, garnies d'environ 173 folioles pliées en gouttières et disposées deux à deux en oblique. Les segments inférieurs sont transformés en épines, au nombre de 38 en moyenne.

1.2. Caractéristiques morphologiques des organes de fructification 

§ Régimes : les dattes sont groupées sur un régime, constitué par un axe principal qui se ramifie en pédicelles. Sur le même régime, la maturation des fruits est échelonnée. Le palmier émet 10 à 20 régimes mesurant de 30 à 80 cm de longueur. Le nombre de fleurs est de 20 à 60 par épillet donnant par la suite 2 à 60 fruits. Le palmier est un arbre dioïque :

o Le pied male ou DHOKKAR porte le pollen.

o Le pied femelle ou NAKHLA porte le fruit.

§ Fruit : dans sa catégorie (demi-molles), c'est une baie de forme fuselée à ovoïde allongée. A maturité, le fruit se ramollit et se ride légèrement. La partie comestible est une pulpe translucide ; l'épicarpe prend une couleur ambrée et le mésocarpe présente une texture fine légèrement fibreuse, l'autre partie non comestible est la graine ou noyau.

§ Graine : une seule, lisse ; sa consistance est dure et cornée ; relativement petite, sa couleur est d'un brun léger, fusiforme et pointue aux deux extrémités. Un sillon ventral peu profond et un embryon dorsal.

4. Exigences climatiques du palmier dattier 

1.3. Température 

Espèce thermophile, le palmier dattier ne peut fructifier au dessous de la température 18 °C, mais supporte les températures basses. Il ne fleurit que si la température moyenne est de 20 à 25°C. L'humidité qui convient au palmier est celle de la zone saharienne, souvent inférieure à 40%.

1.4. Eau 

Pour assurer une bonne production dattière, l'arbre a besoin de 16.000 à 20.000 m3/ha/an, selon la nature du sol, la profondeur de la nappe et le degré d'insolation et de température.

Les estimations sont de l'ordre de 50 L/mn/ha en été et de 40 L/mn/ha en hiver.

1.5. Sol 

Les palmiers sont cultivés dans des sols très variés ils se contentent de sols squelettiques : sableux, sans aucune consistance mais affectionne les sols meubles et profonds assez riches ou susceptibles d'êtres fertilisés. C'est une espèce qui craint l'argile (Anonyme, 1993).

5. Répartition géographique du palmier dattier 

1.6. Dans le monde 

La culture du palmier dattier est concentrée dans les régions arides au Sud de la Méditerranée et dans la frange méridionale du proche Orient de puis le Sud de l'Iran à l'Est jusqu'à la côte atlantique de l'Afrique du Nord à l'Ouest, entre les altitudes 35° Nord et 15° Sud. L'Espagne reste le seul pays d'Europe à produire des dattes principalement dans la célèbre palmeraie d'Elche, située à l'Ouest d'Alicante à 39° Nord. Le palmier dattier est également cultivé à plus faible échelle au Mexique, en Argentine et en Australie.

Au Etats-Unis d'Amérique, le palmier dattier fut introduit au XVIII ème siècle mais sa culture n'a débuté réellement que vers les années 1900 avec l'importation des variétés algériennes, en particulier Deglet-Nour, et des variétés Irakiennes (Hilgeman, 1972).

1.7. En Algérie 

La culture du palmier dattier occupe toutes les régions situées sous l'Atlas saharien soit 6000 ha depuis la frontière Marocaine à l'Ouest jusqu'à la frontière Est Tuniso-Libyenne.

Du Nord au Sud du pays, elle s'étend depuis la limite Sud de l'Atlas saharien jusqu'à Reggane à l'Ouest, Tamanrasset au centre et Djanet à l'Est (Fig. 2).

Fig. 2 : Répartition des palmeraies en Algérie (Bouguedoura, 1991).

Les principales régions productrices sont celles de l'Est indemnes de Bayoud et qui concentrent toute la production de la variété Deglet-Nour, avec principalement les palmeraies de Oued rhir et des Ziban, de Oued souf, de la cuvette de Ouargla et du Mzab. A l'Ouest ce sont les palmeraies de l'Oued Saoura, du Touat, du Gourara et du Tidikelt.

6. Principales variétés de dattes en Algérie 

Il existe un grand nombre de variétés de dattes d'environ 200 qui se différencient par la qualité de leurs fruits (consistance) et par leur appréciation dans le marché.

Tableau 1 : Principales variétés de dattes algériennes et leur aire de culture. (Dubost, 1991)

Variétés

Consistance

Aire de culture

Utilisation

Deglet-Nour

Ghars

Degla-Beïda

Mech Degla

Tante boucht

Tatezuine

Bent Keballah

Tadala

Timjouhert

Hmira

Tegaza

Tazerzait

Ouarglia

Tim-nacer

Taker-boucht

Aghrs

Demi molle (T)

Molle (P)

Sèche (T)

Sèche (T)

Molle (P)

Demi molle (P)

Molle (P)

Molle (N)

Demi molle (N)

Demi molle (N)

Demi molle (N)

Demi molle (N)

Demi molle (N)

Sèche (N)

Demi molle (T)

Sèche (T)

Bas Sahara Mzab

Idem

Oued rhir

Ziban

Ouargla Mzab

Ouargla Mzab

Ouargla Mzab

Mzab Laghouat

Mzab Gourara

Touat, Saoura

Tidikelt

Sud ouest

Sud ouest

Sud ouest

Touat, Gourara

Touat

Export tout usage

En pâte (pâtisserie)

Farine

Farine

En pâte

Fruit frais

Congelée

Fruit frais

Fruit frais

Conservation

Vente/sahel

Vente

Fruit frais

Vente/Sahel

Vente locale

Conservation

P : Précoce (Période de récolte en fin Août).

N : Normale (Période de récolte en Septembre).

T : Tardive (Période de récolte en Novembre).

Le tableau 2 donne les principales variétés représentées dans la production et la commercialisation en Algérie qui sont les suivantes : Deglet-Nour, Ghars, Degla-Beïda, qui sont classées selon leur consistance.

Tableau 2 : Evolution de la production algérienne de datte (Qx) entre1995 à 2002 (Anonyme, 2002).

Variété

Année

Deglet-Nour

(Demi-molle)

Ghars

(Molle)

Degla-Beïda

(Sèche)

Total

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

1424130

1670480

1513220

1771715

1971030

1690220

2138070

2212310

628440

849430

391780

871601

849740

763220

1067050

640000

798980

1086460

1124930

1229814

1455060

1202720

1168200

1331960

2851550

3606370

3029930

3873130

4275830

3656160

4373320

4184270

1.8. La variété Deglet-Nour 

Elle constitue jusqu'à l'heure actuelle l'unique variété appréciée sur les marchés nationaux et internationaux et par ce fait elle est la plus lucrative sensible à l'altération et se conservant mal sur les lieux de production. Elles sont sous la dépendance du milieu, de l'age des arbres, des conditions culturales...etc. Le poids atteint 12g, la longueur moyenne est de 4 à 5 cm, le diamètre moyen est de 1.8 cm.

La potentialité essentielle de cette variété est sa maturité échelonnée sur un même régime; c'est-à-dire qu'à la période de la récolte on trouve des dattes à des stades différents de maturité (Matallah, 1970).

7. La composition biochimique de la datte 

La datte est constituée de la pulpe en chair et d'un noyau. La proportion du noyau par rapport à la datte entière constitue une caractéristique qui dépend non seulement de la variété mais aussi des facteurs climatiques et des conditions de culture. Cette caractéristique est utilisée par les sélectionneurs pour évaluer la qualité d'une variété. Une datte Deglet-Nour de qualité, pesant environ 10 g, comporte 10 % de noyau et 90% de pulpe (Arnaud, 1970).

Tous les travaux sur l'étude de la composition chimique de la datte, ont montrés que le sucre et l'eau sont les principaux constituants de la chair.

En effet, la stabilité de la datte dépend du rapport sucres/eau qui doit être d'environ de 2 (Husson, 1931 et Matallah, 1970).

Tableau 3 : Composition de la pulpe de datte fraîche Deglet-Nour

(Devshony et al., 1992).

Constituants

(%) du poids à l'état frais

Eau

23

Protéines

1.5

Sucres totaux

Saccharose

Glucose

Fructose

72

36.1

10.4

9.6

Cellulose

7.20

Lipides

0.05

Cendres

1.9

La datte ne contient pas seulement des sucres et des protéines. Il y a aussi des vitamines à des quantités appréciables tel que : la vitamine B6 et la vitamine C.

La datte est une source appréciable d'éléments minéraux (Tableau 4).

Tableau 4 : La composition minérale de la datte sèche (Devshony et al., 1992).

Eléments minéraux

Pour 100g de datte sèche

Sodium

0.017

Potassium

0.3

Magnésium

0.036

Phosphore

0.07

Calcium

0.1

Fer

0.016

Les résultats sont exprimés en g /100g de matière sèche.

La forte teneur en sucre de la pulpe de datte confère à ce fruit une grande valeur énergétique soit : 275 Kcalories pour 100g de pulpe de datte Deglet-Nour (Randouin, 1961 et Ben Lambiote, 1983).

Tableau 5 : Valeur énergétique de quelques fruits en Kcalories pour 100g de pulpe.

(Randouin, 1961)

Fruit

Valeur énergétique (Kcal)

Tomate

Fraise

Citron

Orange

Abricot

Pêche

Poire

Cerise

Figue fraîche

Raisin

Banane

Datte

22

40

43

48

52

52

61

77

80

81

97

275

1.9. Importance du rapport sucres/eau 

Le calcul de l'indice de qualité « r », proposé par Munier (1973), permet d'estimer le degré de stabilité du fruit, jugé optimal si le rapport « r » est égal à 2.

En effet, une datte trop humide fermentera. C'est pourquoi il est nécessaire de laisser ressuer les dattes molles fraîches pour diminuer le taux d'humidité afin d'en assurer une bonne conservation.

Les dattes demi-molles fraîches, peuvent dans certaines années présenter un léger excédent d'eau dont l'origine est l'humidité de l'air relativement élevée ou à la suite des pluies intempestives dans les régions phoenicicoles (Yahiaoui, 1998).

En plus, les dattes ayant légèrement séchées en plantation à la suite des vents secs et chauds (Sirocco) dans les régions à climat aride et semi-aride; sont peu appréciées. Etant insuffisamment moelleuses, ces dattes devront être rehumidifiées.

CHAPITRE II : LA SITUATION ECONOMIQUE

________________________________________________________________

1. Importance économique 

1.1. La production dans le monde 

Avec une production mondiale de 2,5 millions de tonnes par an le palmier vient au quatrième rang des productions fruitières tropicales et subtropicales, après les agrumes, les bananes et l'ananas. Le nombre de palmiers dans le monde peut être estimé à 100 millions d'arbres répartis essentiellement au proche Orient et en Afrique du Nord. Le rendement moyen mondial est seulement de 20 Kg par palmier (Ouinten, 1995).

En 1995, les principaux pays producteurs de dattes étaient l'Irak, l'Iran, l'Egypte, l'Arabie saoudite, le Pakistan et l'Algérie. Par contre en l'an 2003, la production Irakienne a chutée, ainsi l'Iran au 1er rang, suivi de l'Egypte, d'Arabie saoudite, du Pakistan et de l'Algérie. Cette dernière maintient ainsi sa 5ème position mondiale malgré de légères fluctuations durant les cinq dernières années (Tableau 6).

Tableau 6: Evolution de la production de dattes par pays (Qx) de l'année 1998 à 2003. (Source : FAO, 2003)

Année

Pays

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Irak

6.300.000

4.380.000

4.000.000

5.123.000

6.565.200

-

Iran

9.181.310

9.083.400

9.083.400

8.749.860

8.750.000

8.750.000

Egypte

8.398.050

9.059.530

9.059.530

11.132.700

11.150.000

11.150.000

A-saoudite

6.480.000

7.120.000

7.120.000

8.180.000

8.290.000

8.300.000

Pakistan

7.216.430

5.798.800

5.798.000

6.302.810

6.500.000

6.500.000

Algérie

3.873.130

4.275.830

4.275.830

4.373.320

4.370.000

4.370.000

Oman

2.360.000

2.820.000

2.280.000

2.659.000

3.123.200

2.386.110

Soudan

1.750.000

1.755.000

1.755.000

3.000.000

2.500.000

2.500.000

Libye

1.300.000

1.320.000

1.320.000

1.400.000

1.400.000

1.400.000

Tunisie

1.030.000

1.030.000

1.030.000

1.050.000

1.100.000

1.150.000

1.2. La production en Algérie 

L'Algérie occupe le cinquième rang mondial avec une production annuelle entre 400000 et 430000 tonnes dont plus de 48 % est représentée par la variété Deglet-Nour soit une moyenne de 190000 à 210000 tonnes par an (Anonyme, 2003). La Deglet-Nour de bonne qualité est souvent exportée. Elle constitue ainsi une source non négligeable de devises pour le pays.

L'évolution de la palmeraie en superficie a été significative pendant la dernière décennie du fait des vastes programmes initiés pour son extension dans le cadre de la loi portant Accession à la Propriété Foncière Agricole (A.P.F.A) de l'année 1983 (Messar, 1996) et le Plan National de Développement Agricole (P.N.D.A) de l'année 1998. En effet, prés de 2.5 millions de palmiers ont été plantés. Ces programmes sont un signe de regain d'intérêt à l'égard de la phoeniciculture (Anonyme, 1999).

En parallèle à cette évolution des superficies; une légère augmentation de la production a été enregistrée. Cette dernière a connu malheureusement des fluctuations qui peuvent être attribuées à différentes causes; entre autre l'instabilité des conditions météorologiques.

L'augmentation de la production entre 1990-2003 est donc essentiellement due à l'effort de la plantation plutôt qu'à l'amélioration des rendements (Tableau 7).

Tableau 7 : Evolution des superficies des palmeraies (ha) et de la production des dattes (Qx) en Algérie de 1990 à 2003 (Source : FAO, 2003).

Année

Superficie cultivée (ha)

Production

(Qx)

1990

78.640

2.059.070

1991

81.890

2.090.920

1992

83.440

2.605.150

1993

84.410

2.616.120

1994

85.230

3.171.840

1995

87.020

2.851.550

1996

96.560

3.606.370

1997

96.520

3.029.930

1998

97.990

3.873.130

1999

100.120

4.275.830

2000

100.120

3.656.160

2001

120.036

4.373.320

2002

135.059

4.184.270

2003

135.000

4.200.000

Effectivement, l'exploitation du palmier dattier constitue une source de revenus financiers appréciables pour les habitants des oasis.

La wilaya de Biskra est considérée comme la première région dattière du pays. Elle représente actuellement 27 % du patrimoine national avec une production dattière annuelle de 90000 tonnes suivi de près par la wilaya d'El-Oued (Fig. 3) (Anonyme, 2003).

19%

27%

15%

23%

16%

ADRAR

BISKRA

OUARGLA

EL-OUED

AUTRES

Fig. 3 : Répartition du patrimoine phoenicicol national par wilaya de l'année 2003

(Anonyme, 2003).

Le Tableau 8 nous montre l'évolution du nombre de palmiers dattiers et la productivité pour chaque palmier en Algérie. Le rendement est lié beaucoup plus aux disponibilités en eau et à la conduite culturale.

Les statistiques ne relèvent pas d'une façon exacte le rendement, mais font état de 80 à 100 Kg par arbre lorsque toutes les conditions sont réunies. Il est de 25 à 30 Kg par arbre en mauvaises conditions.

Tableau 8 : L'évolution du nombre de palmiers dattiers et la productivité par

palmier en Algérie (Anonyme, 2002).

Année

Nombre du palmier plants

Nombre du palmier productif

Productivité (Kg/palmier)

1964

1974

1983

1985

1988

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

-

-

-

-

-

-

8364370

8536550

9006990

9528570

9665370

11186200

11366440

11567610

11670330

11901270

12035650

13505880

5919870

6146910

5871300

5875880

5843395

6222507

6305910

1529170

6666480

7123350

7026260

8259970

8579990

8785980

8833880

8955520

9065610

9370300

30

29

31

20

34

33

33

40

39

45

41

44

35

44

48

41

48

45

2. Importance socio-écologique 

Toutes les parties de la plante sont utilisables :

- les dattes de bonne à moyenne qualité servant à l'alimentation de l'homme ;

- les folioles des palmes, les noyaux et les dattes de mauvaise qualité alimentent les animaux domestiques (dromadaires, chèvres, moutons, ânes...) ;

- le bois des stipes ainsi que les nervures principales et le pétiole des palmes servent de matériaux de construction.

L'importance qu'occupe le palmier dattier dans la société est due au rôle que joue cette plante dans le système oasien. Elle favorise le développement d'un microclimat propice à la culture d'arbres fruitiers, maraîchères, fourragères ou céréalières. Le palmier dattier constitue, ainsi, le pilier sur lequel repose tout le système oasien (Ouinten, 1995).

3. Les contraintes de développement de la phoeniciculture en Algérie 

La culture du palmier dattier est sujette à divers problèmes qui entravent son développement et son extension. Le problème phytosanitaire vient au premier rang à cause de son effet dépressif sur la production et la qualité du fruit et surtout sa gravité due à l'extension progressive des maladies; particulièrement le Bayoud (Messaiem, 1981).

En deuxième rang les altérations au cours du stockage et l'entreposage diminuent de la qualité de la datte.

Le vieillissement du palmier dattier est une contrainte non négligeable; puisque 30% des palmiers en Algérie ont dépassé l'age de production (Messar, 1996), d'où la nécessité d'un rajeunissement urgent.

On peut ajouter aussi les contraintes d'ordre climatique (forte amplitude thermique, irrégularité et rareté de précipitations, importance de l'évaporation,...etc.).

Toutes ces contraintes font que les dattes algériennes restent peu valorisées sur le marché national et international parce qu'elles ne répondent pas assez aux normes internationales d'exportation (calibre, consistance et qualité).

CHAPITRE III : STOCKAGE ET CONSERVATION DE LA DATTE

________________________________________________________________

1. Traitement et conditionnement des dattes 

Les dattes acheminées à l'unité de conditionnement sont généralement stockées à fin de constituer une réserve de sécurité pour permettre le fonctionnement continu de l'unité.

1.1. Stockage 

Une fois l'arrivage est accepté, les dattes en caisses sont stockées dans les magasins pourvus d'ouvertures grillagées et de dispositifs de ventilation.

Ces magasins doivent être maintenus dans un excellent état de propreté et traités régulièrement par les insecticides.

Le stockage des dattes brutes doit être de courte durée, étant donné la nécessité de les trier rapidement pour séparer les bonnes dattes de celles incomplètement mûres et avariées.

1.2. Traitement et conditionnement 

Les méthodes de traitement des dattes sont les suivantes :

1.2.1. Triage 

Le triage manuel se fait sur une table ou sur une clayette. Les trieurs sont convenablement installés pour pouvoir travailler dans de bonnes conditions en vue d'avoir un bon rendement.

Le collecteur ou l'industriel qui s'approvisionne en dattes classera trois catégories de récolte :

Ø les dattes branchées « qualité Extra ».

Ø Les dattes en vrac et de bonne qualité.

Ø Les dattes de seconde qualité.

D'autres paramètres interviennent d'une manière importante pour la transformation ou pour la commercialisation sur le marché local. Ce sont : la couleur, le calibre, le degré de maturité et le taux d'infestation (difficilement décelable) (Estanove, 1990).

Stockage sous froid

Calibrage

Traitement

Contrôle

de triage

Egouttage

Achat

Réception

Dattes

Sèches

Triage et calibrage

Martoba

Trempage dans l'eau

Branchettes Deglet-Nour

Maturation

Dattes non mûres

Déshydratation

Contrôle de triage

Conditionnement

Stockage

à froid 4°C

Traitement

Mûrissage

Triage

Calibrage

Fig. 4 : Diagramme de traitement et de conditionnement de la datte Deglet-Nour

(Sodapal, 2003).

1.2.2. Nettoyage 

Les dattes en provenance de la palmeraie sont souvent souillées par des particules de terre, de sable, de poussière, de débris végétaux et de produits de traitements. Malgré les précautions prises lors des travaux de cueillettes, la nature sirupeuse des dattes fait que ces souillures adhérent fortement à la peau, donc Le nettoyage est nécessaire.

1.2.3. Désinsectisation 

Plusieurs insectes attaquent les dattes sur les régimes en palmeraie, au cours des opérations de récolte, de transport et durant le stockage avant d'être traitées et conditionnées.

Il est nécessaire de procéder à une désinsectisation dans l'unité de conditionnement pour détruire les oeufs qui se trouvent dans les dattes.

L'opération s'effectue par fumigation en utilisant un gaz toxique (le bromure de méthyle). Elle se pratique dans une enceinte étanche et sous vide afin d'assurer une bonne pénétration à travers les emballages de commercialisation.

1.2.4. Emballages et entreposages 

Les dattes sont souvent présentées sur les marchés locaux en vrac ou dans des corbeilles. Les dattes traitées dans les unités de conditionnement sont livrées au commerce en emballage de présentation, barquettes, boites, caissettes,...etc.

Ces emballages permettent d'expédier et de commercialiser les dattes dans les pays du monde entier. Afin d'étaler et de régulariser la commercialisation des dattes, les fruits sont conservés dans des entrepôts réfrigérés. Cette opération vise à conserver la qualité du fruit et éviter sa fermentation, son brunissement,...etc. (Djerbi, 1992).

2. Le séchage 

Le séchage consiste à enlever une partie de l'eau des dattes avec intervention de phénomènes thermiques. Le but est la conservation de longue durée par arrêt :

· Du développement et l'action des micro-organismes ;

· De toutes les réactions de dégradation de nature enzymatique ou non (brunissement, réaction de Maillard).

Tous ces phénomènes exigent une certaine humidité qui a une relation directe avec l'activité de l'eau.

Nous pouvons dire que le séchage doit abaisser l'humidité à un niveau permettant sa conservation prolongée en altérant le moins possible les qualités nutritionnelles et organoleptiques du produit frais (Matallah, 1970).

2.1. Cinétique de séchage 

Il bien connu des professionnels de l'industrie agro-alimentaire que le séchage est l'opération unitaire la plus délicate, puisque les conditions du procédé exercent une forte influence non seulement sur les propriétés rhéologiques (déformation, état de surface,...) mais également organoleptiques (couleur, goût,...) et nutritionnelles du produit séché (Kechaou et al., 1996).

2.1.1. Effet de quelques paramètres sur la cinétique de séchage 

Une évaporation rapide dépend de la surface globale des fruits, de la vitesse de circulation de l'air et de la différence entre la tension de vapeur à la surface du fruit et celle de l'air en circulation (Leraillez, 1952).

2.1.1.1. La température 

Les dégradations du produit sont principalement liées à la durée et la température du séchage. Pour chaque produit on peut définir une température maximale admissible q'il est recommandé à ne pas dépasser (Guinebault et al., 1986).

Van'Ardsel (1964) a montré que les températures de séchage de la datte sont assez basses. Elles doivent être comprises entre 30 et 70 °C (Kechaou et al., 1996).

2.1.1.2. La vitesse de l'air de séchage 

La cinétique du séchage de la datte est améliorée par l'augmentation de la vitesse de l'air (Bimbenet, 1978). D'après Kechaou et al. (1996), la vitesse de déplacement de l'air est généralement comprise entre 1 et 3 m/s. Cette vitesse a une influence limitée sur le séchage.

2.1.1.3. L'humidité relative de l'air 

L'humidité relative de l'air donne une mesure de la capacité de cet air à se changer de vapeur d'eau au cours de la déshydratation. L'air ne peut pas prendre plus de vapeur que la quantité qui le sature. Lors du séchage par l'air, la vitesse de séchage dépend de l'humidité relative de l'air. Le séchage peut être d'autant plus performant sur le plan énergétique que si l'air ambiant est plus chaud et plus sec (Multon, 1979).

Les humidités relatives inférieures à 40 % n'influencent pas la cinétique de séchage. Toute élévation de l'humidité relative se traduit par une baisse de la température

(Belhamidi et al., 1993).

2.1.1.4. Le calibre du fruit 

La vitesse de déshydratation dépend en outre de la vitesse de diffusion intra- cellulaires de l'eau de dilution du suc cellulaire ; fonction elle-même de l'épaisseur du fruit. Le comportement de la datte au séchage dépend de leurs caractéristiques morphologiques (Leraillez, 1952).

De ce fait, la datte est utilisée entièrement pour se rapprocher des conditions réelles des dattes dans l'industrie (Munier, 1961).

2.1.2. Courbes de séchage 

La courbe de séchage de la datte peut être obtenue en accrochant la datte dans l'enceinte de séchage pour se rapprocher à des conditions réelles. On fait traverser la datte par un courant d'air chaud dont le taux d'humidité et la température sont contrôlés, est maintenu constant. Le taux d'humidité est mesuré à un intervalle de temps régulier ou éventuellement continu (Bimbenet, 1978).

En portant le taux d'humidité du produit (rapporté à la matière anhydre) en fonction du temps, on obtient une courbe de séchage dont la forme la plus complète (c'est-à-dire que lorsque toutes les phases de séchage existent).

3. Les altérations de la datte 

Comme tous les fruits, la datte Deglet-Nour est sujette à de nombreuses altérations affectant ses qualités organoleptiques. Elle présente une faible aptitude à la conservation et des phénomènes de dégradation qui sont d'origines diverses.

3.1. Les altérations physiques 

Elles se produisent au cours des différentes opérations de manipulation des dattes (chocs, écrasements et dessèchement). Ces opérations provoquent des lésions qui accélèrent les processus d'altérations biologiques.

Selon Messar (1996), pour la région Sud- Est spécialisé en Deglet-Nour , les écarts de production (dattes parthénocarpiques, véreuses, piquées, écrasées, etc.) proviennent principalement du non respect de l'itinéraire cultural (manque d'irrigation, absence d'entretien, de protection et retard dans la récolte). Il serait plus économique de diminuer les écarts de tri par l'amélioration des techniques.

3.2. Les altérations microbiologiques 

Les principaux agents de ces altérations sont les levures, les moisissures et les bactéries (El-shaick et al., 1986). Leur importance lors de la conservation des dattes nécessite de plus amples informations sur ces agents.

3.2.1. Levures 

Les levures sont les agents les plus importants d'altérations de la datte. Elles sont responsables de la transformation des sucres en alcool et gaz carbonique (fermentation alcoolique). Les levures les plus observées appartiennent aux genres : Saccharomyces, Hanseniospora et Candida.

L'infestation est étroitement liée à l'humidité de l'atmosphère ; largement responsable de la détérioration du fruit par une courte durée de conservation (El-shaick et al., 1986).

Cependant, ces levures peuvent être utilisées avec profit pour la fabrication de l'alcool industriel.

3.2.2. Les moisissures 

Elles se développent généralement sur les fruits à teneur élevée en humidité. En développant leur mycélium à l'extérieur de la datte, elles sont capables de fermenter les sucres de la datte. Les moisissures qui causent le plus de dégâts appartiennent aux genres : Aspergillus, Penicillium, Alternaria et Rhisopus (Matallah, 1970 et Ahmed et al., 1997).

3.2.3. Les bactéries 

Elles sont responsables de l'aigrissement des dattes par suite de la transformation des sucres en acide lactique ou en acide acétique, après fermentation. Cette propriété des bactéries est utilisée pour la fabrication du vinaigre à partir de la datte.

3.3. Les altérations chimiques

La richesse de la datte Deglet-Nour en invertase provoque l'inversion du saccharose. Cette inversion peut entraîner une diminution de l'humidité relative d'équilibre de la datte et une modification de sa saveur naturelle.

Par contre, toutes les variétés de dattes développent des taches de sucres ou " Sugar Spotting" qui se caractérisent par la formation de dépôts granuleux de sucre juste au dessous de la peau et dans la chair du fruit (Jarrah et al., 1982).

3.4. Les altérations biochimiques

3.4.1. Brunissement enzymatique

Les phénomènes de brunissement des tissus végétaux sont la première manifestation d'un désordre cellulaire après une mise en contact accidentelle de substrats et d'enzymes (Nicolas et Potus, 1993).

Les substrats sont les pigments et les substances phénoliques, comme les tanins et la lignine responsables de la structure des fruits et légumes. Ils sont transformés en quinones, qui se polymérisent grâce à l'oxygène ; conduisent à des composés plus ou moins colorés. Ils peuvent réagir avec les acides aminés.

Le brunissement enzymatique est dû à des enzymes : les polyphénol-oxydases. (Macheix et al., 1990).

En général, les dattes sont riches en polyphénols (substrats) dont l'oxydation enzymatique est à l'origine du brunissement plus ou moins intense (Jarrah et al., 1982).

En effet, au cours du stockage, la qualité relative des polyphénols simple et des tanins solubles diminue. Les flavones disparaissent en donnant des composés oxydés de couleur brune ainsi que des acides dactylifériques (Mohamed et al., 1985).

(Incolores) (Incolores) (Rouges)

Phénols Ortho-diphénols Ortho-quinones Polymères colorés

Hydrolyse Oxydation Non

Enzymatique enzymatique enzymatique

Fig. 5 : Réaction catalysée par la polyphénol-oxydase (Cheftel et al., 1977).

La vitesse de la réaction dépend de la teneur en substrat. Le PH optimum pour la réaction est 5-7, souvent 6-6,5. C'est pourquoi les fruits les plus acides brunissent moins. Tant que les tissus restent sains, il n'y a pratiquement pas de brunissement.

Les moyens pour éviter ce brunissement sont :

Ø Sélection de variétés pauvres en substrats phénoliques ;

Ø Eviter de blesser ou choquer les fruits et légumes ;

Ø Inactivation des enzymes par la chaleur (blanchiment, pasteurisation) ;

Ø Addition d'acide ascorbique, réducteur puissant (limiter à 300g/l dans les jus de fruits) ;

Ø Immersion des fruits dans un sirop de saccharose ou de glucose pour éviter l'arrivée de l'oxygène ;

Ø Abaissement du PH par des bains acides (acide citrique dans le cas des fruits, vinaigre pour les légumes) ;

Ø L'anhydride sulfureux, les sulfites et bisulfites sont efficaces (action connue depuis l'antiquité) ;

Ø Protection contre l'oxygène, en plus d'une élimination de l'oxygène résiduel par barbotage d'azote ou par l'emploi d'acide ascorbique.

3.4.2. Le brunissement non enzymatique

Le brunissement non enzymatique appelé aussi réaction de Maillard ou la caramélisation ; est caractéristique de la cuisson (apparition de pigments noirs ou bruns). Il peut aussi s'observer durant l'entreposage ou lors de traitements technologiques (Singleton, 1987).

Les substrats responsables sont principalement les sucres réducteurs et les acides aminés. Au cours d'une chaîne de réactions, ces composés donnent deux types de produits :

· De petites molécules souvent volatiles et odorantes.

· Des polymères insolubles et réducteurs.

Ce phénomène développe un goût de caramel pour la variété Deglet-Nour (Mohamed et al., 1985).

Sucre réducteur + Amine Glycosylamine

On craint surtout le brunissement, les odeurs et les saveurs indésirables, en même temps qu'une perte de la valeur nutritionnelle.

L'activité de l'eau a un effet maximal pour des valeurs comprises entre 0.55 et 0.75.  A des valeurs très faibles, la vitesse se ralentit considérablement.

Le PH intervient d'une façon complexe. L'abaissement du PH permet de ralentir la réaction.

3.5. Les altérations parasitaires 

Les insectes ravageurs dégradent les dattes stockées et causent une perte de poids et une dépréciation de la valeur commerciale du fruit. Elles sont dues essentiellement au ver de la datte Myeloîs phoenicie et au Bouferoua : Oligonychus afrisiaticus (Al-azawi et al., 1984).

3.6. Croissance microbienne en relation avec l'activité de l'eau 

Depuis les travaux de Mossek et Westerdijk (1949), des valeurs minimales d'aw permettant la croissance de la plupart des micro-organismes importants en technologie alimentaire.

Le minimum de l'activité de l'eau requis pour la multiplication de quelques genres de bactéries levures et moisissures est rapporté dans la figure 6.

Fig. 6 : Courbe de désorption de l'eau d'un produit biologique montrant les zones d'action du facteur humidité relative sur les principales causes d'altération.

(Guiblot et Poisson, 1966).

CHAPITRE IV : L'EAU DANS LA DATTE ET LES ISOTHERMES DE SORPTION

________________________________________________________________

1. L'eau dans la datte 

L'eau est l'une des composantes biochimiques les plus importantes des produits naturels et biologiques. Pour la datte, on observe que le débit de circulation de l'eau physiologique diminue progressivement au cours de la période de formation, depuis la fécondation jusqu'à la maturité physiologique. La teneur en eau initialement de 78% décroît jusqu'à une valeur comprise entre 20 - 30 %.

La connaissance de l'eau adsorbée est d'un intérêt considérable en technologie alimentaire. En effet, l'activité thermodynamique de l'eau conditionne la vitesse et l'intensité des réactions chimiques (oxydation, réaction de Maillard), des réactions enzymatiques, le développement et la physiologie des micro-organismes et modifie la plupart des propriétés physiques (propriétés rhéologiques, mécaniques) (Multon, 1982).

La maîtrise technologique des opérations de transformation industrielle de séchage et d'entreposage, où interviennent toutes ces réactions ; nécessite que l'on connaisse bien la nature des interactions eau-substrat (l'état de l'eau dans ces denrées).

1.1. Paramètres de mesure de l'état de l'eau dans les substances biologiques 

Le rôle primordial de l'eau ayant été reconnu en science alimentaire, aussi bien dans les processus d'altération que dans les technologies de transformation. Il a fallu définir des grandeurs quantitatives qui la caractérisent : Teneur en eau et Activité de l'eau.

1.1.1. La teneur en eau (grandeur quantitative) 

La teneur en eau ou « Titre en eau » ou plus communément « Humidité » définie par Guilbot (1949, 1964) : «  la quantité d'eau perdue par la substance lorsqu'on l'amène en équilibre vrai avec une pression d'eau nulle, dans des conditions telles que des réactions perturbatrices éventuelles soient évitées ».

La teneur en eau s'exprime en grammes d'eau rapportés à 100g de substance sèche (teneur en eau en % S.S) ou plus communément rapportés à 100g de substance humide (teneur en eau en % S.H).

La teneur en eau, grandeur caractéristique de la quantité d'eau contenue par une substance et sa connaissance, est cependant insuffisante pour rendre compte des propriétés fonctionnelles de l'eau, en particulier sa « disponibilité biochimique » et de son rôle dans les mécanismes d'altérations. En effet, même si d'une manière générale, une augmentation de l'humidité entraîne une accélération des réactions d'altérations, le critère « teneur en eau » ne permet aucune généralisation d'un produit à un autre : un amidon de pomme de terre a une teneur en eau de 20%, un blé de 14% sont stables ; cependant qu'une poudre de lait à 12% ou de sucre à 4% s'altèrent rapidement (Multon, 1982).

L'eau n'apportant aucune valeur énergétique à l'aliment et étant de mauvaise conservation, il convient souvent de réduire sa teneur en eau au maximum (Alais et Linden, 1997).

Afin de mieux exprimer cet état de l'eau en relation avec la conservation du produit, on doit donc définir un autre concept plus qualitatif celui de « l'activité de l'eau » (aw).

1.1.2. L'activité de l'eau 

L'activité de l'eau (aw) est un paramètre thermodynamique qui caractérise les denrées alimentaires (Gautier et al., 1986). Elle se définit par rapport au potentiel chimique de l'eau, soit :

u (P, T) - u' (P, T) = R.T. Loge aw

u (P, T) - u' (P, T) = R.T. Loge aw

u : potentiel chimique de l'eau dans le produit ;

u' : potentiel chimique de l'eau pure à la même température T (°K) et à la même pression P ;

R : Constante des gaz parfaits.

1.2. Disponibilité de l'eau dans les aliments 

Lorsqu'un produit humide est placé dans une atmosphère gazeuse contenant de la vapeur d'eau, il y a en général des échanges de chaleur et de vapeur d'eau entre les deux phases (solide, vapeur) ; soit que le produit absorbe de l'eau et se rehumidifié, soit au contraire qu'il perd de l'eau au profit de l'atmosphère, jusqu'à ce que l'équilibre thermodynamique s'établisse. Les températures et les pressions sont alors constantes et égales dans les deux phases.

L'état de l'eau dans l'aliment a autant d'importance que la teneur en eau, la disponibilité de l'eau est définie par « l'activité de l'eau » (aw), celle même définie par l'abaissement de pression partielle de vapeur créée par l'aliment.

P H.R.E. %

aw = -- = ---------- P' 100

P : Pression partielle de l'eau dans l'aliment ;

P' : Pression partielle de l'eau pure à la même température ;

H.R.E : Humidité relative d'équilibre.

En supposant que la vapeur d'eau soit un gaz parfait ; on admet que l' aw dans un produit solide ou dans une solution s'identifie par l'H.R. de l'atmosphère en équilibre avec la phase condensée à la température considérée (Morin, 1980).

T

T

P,

Pression de vapeur d'eau

(Saturante)

(Etat de référence)

Eau pure

Produit

P

Fig. 7 : Eléments de l'équilibre thermodynamique (Multon, 1982).

A la température constante, il existe donc pour un produit en équilibre thermodynamique une atmosphère qui l'environne, une relation entre la teneur en eau du produit d'une part, et l'aw de ce produit ou l'H.R. de l'atmosphère d'autre part. Cette relation est la traduction macroscopique des affinités et des interactions moléculaires.

Les groupes polaires des macromolécules, notamment ceux des glucides et des protéines (-OH, -NH2 ...etc.) créent à la surface de celles-ci un champ de forces, de nature électrostatique, responsable de la fixation des molécules d'eau, en équilibre avec celles dont l'agitation thermique crée la pression de vapeur d'eau dans l'atmosphère environnante (Alais et Linden, 1997).

La corrélation entre la teneur en eau et aw nous donne les courbes de sorption qui sont l'expression graphique des réactions citées précédemment à l'échelle moléculaire (Martin, 1990).

1.3. Comportement de l'eau dans les aliments 

1.3.1. Isotherme de sorption pour les dattes 

Au cours du stockage et d'entreposage, la datte absorbant l'humidité ou la cédant à l'atmosphère environnante, jusqu'à un état d'équilibre caractérisé par une même H.R., laquelle est directement proportionnelle à l'activité de l'eau (aw) dans la substance ; dans ce cas on dit que la datte est hygroscopique.

Ainsi le système tend vers un équilibre statique entre le nombre de molécules d'eau adsorbées (teneur en eau de la substance) et le nombre de molécules d'eau présent dans l'atmosphère et mesurées par la pression de vapeur d'eau (Multon, 1978). L'équilibre air-produit s'exprime par la courbe d'isotherme de sorption de forme sigmoïde qui caractérise l'affinité pour l'eau d'un produit.

Loncin et Weisser (1977) ont montré que durant le stockage et la transformation des aliments, des changements physiques, chimiques et microbiologiques prennent place. Loncin (1975) a rapporté que le changement durant le stockage est particulièrement influencé par l'activité de l'eau, l'humidité de l'aliment et la température de stockage. L'activité de l'eau des aliments à des températures élevées joue un rôle majeur durant la transformation par le séchage et le stockage des aliments.

La figure 8 nous montre les courbes de sorption dont l'une représente l'équilibre qui se crée lors de l'humidification du produit (courbe d'adsorption) et l'autre l'équilibre lors de la dessiccation (courbe de désorption). La relation entre la teneur en eau du produit Xeq (g d'eau/100g de M.S) et son activité aw qui traduit « la disponibilité », est l'aptitude de l'eau pour les différentes réactions. Cette relation est tirée des courbes d'équilibres d'adsorption- désorption à une température donnée.

Fig. 8 : Courbe d'isotherme d'adsorption- désorption (Jannot, 2003).

La courbe d'isotherme de sorption est arbitrairement découpée en trois domaines correspondant aux valeurs suivantes :

(1) pour 0 < aw < 0.2 : représente l'eau fortement liée ou retenue à la surface des molécules du soluté sous forme d'une couche monomoléculaire d'eau fixée sur des groupes polaires (-NH3+ et -COO- des protéines, -OH des glucides...etc.). L'eau liée représente une énergie d'adsorption très élevée. D'une part, cette eau n'est pas congelable, et d'autre part elle n'est pratiquement pas libre en tant que solvant ou réactif. Ces molécules d'eau ont une orientation spécifique et rigide. De ce fait, leur mobilité est pratiquement nulle et elles ne peuvent participer à aucune interaction ou réaction.

(2) Pour 0.2 < aw < 0.6 : La courbe d'isotherme est linéaire et l'eau se trouve sous forme de couches polymoléculaires (multicouche) recouvrant partiellement la surface de substrat. L'eau dans cette couche, animée d'une énergie cinétique suffisante, s'échappe du produit. Dans cette partie d'isotherme même aux basses activités d'eau, l'eau présente les propriétés habituelles, autrement dit elle est disponible comme solvant et réactif.

(3) Pour aw > 0.6 : ce domaine, correspond à la fraction d'eau libre qui se trouve à l'état liquide et qui n'est retenue à la surface du substrat sec que par des forces capillaires.

C'est uniquement sous cette forme que l'eau est utilisable par les micro-organismes et peut permettre les réactions enzymatiques. C'est pourquoi on l'appelle parfois « eau biologique ». C'est uniquement sous cette forme que l'eau est mobilisable pour la solvatation des ions et des molécules (Cheftel, 1977 ; Mafart, 1991 et Multon, 1978).

La figure 9 montre les différentes zones d'une isotherme de sorption (monocouche, multicouche et eau liquide).

Fig. 9 : Les zones d'une isotherme de sorption (Jannot, 2003).

1.3.2 Influence de la température

La première zone (aw < 0.7) plus la température est élevée, plus l'isotherme de sorption est bas (Multon, 1980). Ce phénomène est observé par Erol et Tsami (1991) pour trois produits différents.

La deuxième zone (aw > 0.7) le comportement est inverse (teneur en eau augmente à aw constante). Ce phénomène est observé dans les produits qui sont riches en sucre solubles. A des activités d'eau élevées l'adsorption d'eau augmente avec l'augmentation de la température, qui donne un croisement des isothermes, ceci est dû à une augmentation de la solubilité des sucres dans l'eau.

Un comportement similaire de croisement d'isothermes a été observé par plusieurs études sur différents produits, pour les raisins sultanine le point d'intersection se trouve à une aw = 0.55, aw = 0.65 pour les figues, aw = 0.7 pour les prunes, aw = 0.75 pour l'abricot.

1.3.3 Isothermes de sorption des fruits secs

La connaissance des isothermes de sorption est utile pour comprendre le séchage et le stockage des fruits, en particulier :

- pour prédire la teneur en eau minimale que pourrait atteindre le produit en fin de séchage dans un air donné : la température du produit serait égale à celle de l'air et son activité d'eau serait égale au degré hygrométrique de l'air ;

- pour relier les caractéristiques de l'air de séchage à la teneur en eau de la surface du produit ;

Plusieurs travaux ont été faite sur les isothermes de sorption des fruits, parmi lesquelles les travaux qui ont été faite par Kaymak-Ertekin et Gedik (2004) sur trois fruits (abricot, raisin et pomme) et la pomme de terre ; Les travaux de Saravacos et al. (1986) sur le raisin ; Kechaou et al. (1996) ; Belarbi et al. (2000) sur les dattes, ainsi que les travaux de Do Amaral Sobral et al. (1999) sur les isothermes de sorption de la pomme de terre.

L'étude des isothermes de sorption des aliments est un moyen privilégié pour connaître l'intensité des liaisons de l'eau ainsi que de sa disponibilité fonctionnelle dans les substances biochimiques et biologiques alimentaires, peu ou moyennement hydratées.

1.3.4 Représentation mathématique des isothermes de sorption

1.3.4.1 Chaleur de sorption 

Ø Chaleur isostérique de sorption 

La méthode la plus courante pour la détermination de la chaleur de sorption (ÄHb), résulte de l'équation Clausius-Clapeyron (Do Amaral Sobral et al., 1999 ; Iglesias et al., 1989).

aw1 ÄHb 1 1

Ln ---- = ---- -- - --

aw2 R T1 T2

ÄHb : la chaleur de sorption (kJ/mole).

aw1 et aw2 sont les activités d'eau à des températures T1 et T2 respectivement, R est une constante des gaz.

La chaleur isostérique (Qst) est ensuite calculée par l'équation :

Qst = ÄHb + ÄHo

Dans laquelle ÄHo est la chaleur de vaporisation de l'eau pure.

Ø Modèles théoriques d'isothermes 

De très nombreux essais de modélisation mathématique ont été tentés, deux voies ont été explorées, la première consiste à construire des équations théoriques intégrant des propriétés caractéristiques de l'adsorption, la deuxième voie plus utile en pratique consisterait à ajouter aux résultats expérimentaux une équation empirique.

· Modèle BET 

Parmi ces modèles thermiques l'un de ceux qui ont été appliqués le plus souvent aux aliments est celui de Baunauer, Emmett et Tellar (BET).

Cette équation fournit la valeur de la teneur en humidité des couches superficielles (monocouche), qui est un paramètre important dans l'étude des détériorations des aliments (Erol et Tsami, 1991).

Le modèle BET est représenté par l'équation suivante :

(Xm. C. aw)

X =

(1 - aw)(1 -.aw + C. aw)

C : constante de BET.

X : teneur en eau du produit (g /100g de matière sèche).

Xm : teneur en eau correspondant à la couche monomoléculaire (g /100g de matière sèche).

Le modèle BET est connu pour être utilisé pour les aw jusqu'à environ 0.5 (Iglesias et al., 1989). L'application de données de sorption avec l'équation de BET même dans cette zone d'aw basse n'est pas toujours satisfaisante.

· Modèle GAB 

Ces dernières années le modèle le plus utilisé pour les isothermes de sorption a été le modèle de GAB (Guggenheim, Anderson et Boer) (Labuza et al., 1985). Ce modèle est le meilleur modèle théorique pour les aliments, il est utilisé et accepté en technologie alimentaire par tous les chercheurs en Europe (Bizot, 1989). L'équation de GAB selon Kiranoudis et al. (1993) :

(Xm. C. K. aw)

X =

(1 - K. aw)(1 - K.aw + C. K. aw)

D'où:

X : taux d'humidité de la matière.

Xm : Teneur en eau correspondante à l'occupation de tous les sites de sorption de la couche monomoléculaire d'eau dans le produit (exprimée en % par rapport à la matière sèche).

aw : activité de l'eau.

C : Constante de GAB.

K: facteur correctif aux propriétés de la multicouche.

D'après Do Amaral Sobral et al. (1999), K augmente avec l'élévation de la température. Du point de vue énergétique, cela correspond à l'affaiblissement des liaisons entre l'eau et les sites de sorption avec la température.

v Dans le cas de la désorption 

C = C'. exp (?H1/RT)

Dont :

?H1 = (HL - Hm)

D'où :

HL: chaleur latente de vaporisation de l'eau liquide (J/ mole), soit 43980 J/mole (10500cal/mole) sur le domaine (20 °C ; 80 °C).

Hm: chaleur totale de sorption de la couche monomoléculaire (J/mole).

K= K'.exp (?H2 / RT)

Dont :

?H2 = (HL - Hq)

D'où :

H: chaleur totale de sorption de la multicouche (J/mole).

V Dans le cas d'adsorption 

C = C'. exp (?H1/RT)

Dont :

?H1 = (Hm - Hq)

D'où :

HL : chaleur latente de vaporisation de l'eau liquide (J/mole), soit 43980 J/mole (10500cal/mole) sur le domaine (20 °C ; 80 °C).

Hm: chaleur totale de sorption de la couche monomoléculaire (J/mole).

K= K'.exp (?H2 / RT)

Dont :

?H2 = (HL - Hq)

D'où :

H: chaleur totale de sorption de la multicouche (J/mole).

Les trois constantes de GAB dépendent des caractéristiques du produit et de la température, elles sont déterminées à partir des résultats expérimentaux.

Labuza et al. (1985) ont constaté que le taux d'humidité de la couche monomoléculaire obtenu par l'équation de GAB, ne diffère pas de celui obtenu par l'équation de BET à un niveau de 95% signification pour chaque température.

En effet, des tests de Erol et Tsami (1991), montre que la valeur de Xm obtenue par les deux modèles décroît avec l'augmentation de la température.

D'après Bizot (1983), le modèle GAB présente l'avantage de décrire correctement les isothermes de sorption des produits agroalimentaires pour des valeurs d'activité d'eau ne dépassant pas 0.90. L'utilisation du modèle BET est limitée à des activités de l'eau ne dépassant pas 0.50 (Belarbi et al., 2000; Do Amaral Sobral et al., 1999).

L'ajustement des valeurs expérimentales par le modèle GAB et l'estimation de ses paramètres, se réalisent à l'aide du logiciel STATISTICA dont la méthode d'estimation utilisée est celle de quasi-Newton.

La qualité d'ajustement de ces modèles (BET et GAB) est appréciée par Les valeurs de la moyenne relative du pourcentage de déviation P (%).

? [(Xexp - Xcal) / Xexp]2

P (%) = x 100

N

D'où Xexp et Xcal sont respectivement les teneurs en eau expérimentales et calculées. Le N est le nombre de points expérimentaux

1.3.5 Phénomène de l'hystérésis 

Pour un produit donné et pour une température déterminée la courbe d'isotherme d'adsorption est décalée par rapport à celle de désorption. Cette non coïncidence des courbes est appelée : Hystérésis, pour une même teneur en eau, l'équilibre lors de la désorption s'établit à une valeur d'aw plus faible que lors de l'adsorption. Un phénomène similaire a été observé par Multon (1982) pour les isothermes de sorption de la pomme de terre.

1.4 Intérêts pratiques des isothermes d'adsorption-désorption pour la technologie alimentaire 

1.4.1 Cas de l'adsorption 

Ø Prévoir l'aw (encore difficile et coûteux à mesurer) en fonction de la teneur en eau (séchage des céréales en vue de leur stockage) ;

Ø Prévoir l'évolution de aw en fonction de la modification de la teneur en eau (hydratation, déshydratation) ou du passage, pour les denrées sucrées (confiserie), du sucre de l'état amorphe à l'état cristallin;

Ø Décider le mode de conditionnement (étanche ou non, à la vapeur d'eau) pour une denrée en fonction de l'humidité relative de l'atmosphère dans laquelle est maintenue (sucre cristallisé en sacs de papier) ;

Ø permettre de calculer le nombre de sites actifs ou la surface effective d'un produit. Cela intéresse aussi l'adsorption de substances volatiles ou de gaz comme divers composés aromatiques, l'oxygène et l'azote ;

Ø Prévoir l'activité de l'eau de mélange de divers ingrédients plus ou moins humides ;

Ø Enfin les isothermes d'adsorption donnent la possibilité de faire des prévisions sur le comportement d'un aliment ; lors du traitement ou de l'entreposage, dans des conditions que celles qui ont été étudiées expérimentalement. Ce dernier présente un intérêt pratique évident : voici quelques exemples concernant principalement l'entreposage :

- Les courbes d'adsorption permettent de prévoir l'influence des variations de l'humidité relative ambiante sur la teneur en eau d'un produit non protégé. Elles indiquent donc l'hygroscopicité du produit.

- Si la déshydratation d'un produit a été effectuée au-delà d'un point optimum Mo, on peut prévoir que la réhumidification jusqu'à la teneur en eau correspondant à Mo ; peut conduire, du fait de l'hystérésis, à une activité de l'eau dangereusement élevée (Cheftel, 1977).

1.4.2 Cas de la désorption 

Les isothermes de désorption sont utiles pour comprendre le séchage et le stockage des aliments, en particulier :

Ø Pour prédire la teneur en eau minimale que pourrait atteindre le produit en fin de séchage dans un air donné. La température du produit serait égale à celle de l'air. Son activité d'eau serait égale au degré hygrométrique de l'air ;

Ø Pour relier les caractéristiques de l'air de séchage à la teneur en eau de la surface du produit ;

Ø Pour calculer la chaleur de désorption et préciser la quantité d'énergie nécessaire à l'élimination de l'eau la plus liée (Do Amaral Sobral et al., 1999).

1.5 Altération des aliments et l'activité de l'eau

Dans la figure 10, nous allons voir combien la notion d'activité biologique de l'eau est primordiale en technologie alimentaire. Elle permet de mettre en oeuvre une stratégie de protection des aliments en contrôlant les détériorations physico-chimiques, les activités enzymatiques et la multiplication microbienne.

Fig. 10 : Vitesse de détérioration des aliments en fonction de l'activité de l'eau. (Labuza, 1975).

MATERIEL ET METHODES 

________________________________________________________________

1. MATERIEL VEGETAL 

1.1. Le choix de la variété 

La datte étudiée, la variété Deglet-Nour, provient d'une unité de conditionnement de Biskra. Elle est récoltée au mois de novembre 2003. Sa pleine maturité s'est déroulée au mois d'Octobre-novembre. Le choix de cette variété se justifie par son abondance au niveau du marché national et sa qualité gustative appréciée par le consommateur.

1.1.1. Caractéristiques du fruit (Fig. 11)

- longueur moyenne : 4.33 cm/ pulpe et 2.4 cm/noyau ;

- largeur moyenne : 2.2 cm/ pulpe et 0.6 cm/noyau ;

- poids moyen de la datte : 11.70 g ;

- poids moyen de la pulpe : 10.9 g ;

- poids moyen du noyau : 0.8g ;

- grain/Fruit : 0.08 g.

Afin de préserver les caractéristiques de départ et éviter toutes altérations pouvant changer les propriétés de notre échantillon ; ce dernier est stocké à une température de + 4°C.

Fig. 11 : Caractéristiques morphologiques des organes de fructification de la datte variété Deglet-Nour.

2. METHODES D'ANALYSE 

2.1. Détermination du taux d'humidité 

2.1.1. But 

C'est la détermination de l'humidité, afin de savoir l'activité de l'eau (aw) de la datte.

2.1.2. Principe 

C'est la dessiccation d'une prise d'essai à une température voisine de 103 °C à la pression atmosphérique jusqu'à l'obtention d'un poids constant.

Pour la détermination de l'humidité de l'échantillon on a utilisé un analyseur d'humidité de type SARTORIUS MA. Ainsi, les rayons infrarouges pénètrent dans l'échantillon, le séchant rapidement dans un temps très court de 5 à 15 minutes. L'humidité finale de l'échantillon s'affiche en pourcentage lorsqu'on a le mot «END» dans l'écran d'affichage (Affichage digital), à cet instant on peut lire aussi le poids constant.

2.2. Dosage des glucides par la liqueur de Fehling (Anonyme)

2.2.1. Principe de la réaction 

Il s'agit d'utiliser la réaction des sucres réducteurs avec la liqueur de Fehling pour évaluer la concentration en sucre d'une solution. Les ions Cu2+ contenus dans la liqueur de Fehling et responsables de la couleur bleue sont transformés en ions Cu+ par le sucre réducteur. Ces ions s'associent avec l'oxygène pour former de l'oxyde de cuivre (Cu2O) qui donne un précipité rouge brique. La liqueur de Fehling se décolore progressivement. Le dosage est terminé lorsque la couleur bleue a disparu.

2.2.2. Matériels et réactifs 

- carbonate de calcium ;

- acétate de plomb à 10 % ;

- oxalate de potassium ;

- liqueur de Fehling (50% de solution A et 50% de solution B. mélange à faire le jour de la manipulation) :

                * solution A : solution saturée de CuSO4  (environ 45 g/l).

                *solution B : 200 g de tartrate double de potassium et de sodium, 4 H2O.

                     - 150 g de NaOH ;

                    - H2O quantité suffisante pour un litre ;

- un agitateur magnétique chauffant et un turbulent ;

- une burette graduée de 25 ml ;

- deux erlenmeyers de 100 ml ;

- une pipette graduée de 10 ml ;

- glucose solide ;

- une balance électronique ;

- eau distillée ;

- fiole jaugée de 100 ml ;

- Hcl 20% ;

- NaOH à 50%.

2.2.3. Extraction et purification des glucides

Ø Porter 10 g de l'échantillon à l'ébullition pendant 30 min en présence de 300 ml d'eau distillée et de 3 g de carbonate de calcium (CaCO3).

Ø Après l'extraction, il est nécessaire d'effectuer une purification qui consiste à ajouter à l'extrait une petite quantité d'acétate de plomb jusqu'à l'apparition d'un précipité, puis de compléter avec 1 litre d'eau distillée, ensuite filtrer le contenu.

Ø L'élimination du plomb s'effectue par l'addition au filtrat d'une petite quantité d'oxalate de potassium [K2 (COO) 2 2H20], puis filtrer pour éliminer le précipité d'acétate de plomb.

Pour vérifier si l'acétate de plomb a été éliminé, on ajoute une petite quantité d'oxalate de plomb dans un tube à essai. Si un précipité apparaît, il faut ajouter de nouveau l'oxalate de potassium au filtrat.

2.2.4. Mode opératoire

2.2.4.1. Réalisation du dosage témoin avec une solution de glucose à une concentration C0 = 1 g / L

· Remplir la burette graduée avec la solution de glucose à 1 g / L jusqu'à la graduation 0.

· Introduire 10 ml de liqueur de Fehling et le turbulent dans un erlenmeyer de 100 ml.

· Placer l'erlenmeyer sur l'agitateur magnétique chauffant et porter la liqueur de Fehling à une température de 95 °C.

· Verser  la solution de glucose contenue dans la burette goutte à goutte afin de minimiser les variations de température. La solution se décolore progressivement au fur et à mesure qu'apparaît un précipité rouge brique d'oxyde de cuivre.

· Ajouter la solution de glucose jusqu'à disparition de la teinte bleue de la solution.

· Conserver ce mélange comme témoin de couleur pour le dosage suivant. D'après les conditions expérimentales, V0 est compris entre 4,5 et 5,5 ml.

Réalisation du dosage test avec une solution de concentration Cg inconnue en sucres réducteurs :

· Rincer la burette par l'eau distillée.

· Recommencer le dosage précédent en plaçant 10 ml de liqueur de Fehling dans un autre erlenmeyer et en remplissant la burette avec la solution à tester.

· Ajouter la solution de sucres de concentration inconnue jusqu'à disparition de la teinte bleue de la solution. La teinte obtenue doit être identique au témoin. On obtient alors le volume V1 en ml.

2.2.4.2. Calculs 

§ Soit n0, le nombre de molécules de glucose utilisées pour transformer les ions Cu2+ en ions Cu+ pour le dosage de la solution témoin.

§ Soit n1, le nombre de molécules de glucose utilisées pour transformer les ions Cu2+ en ions Cu+ pour le dosage de la solution test.

Le nombre de molécules de glucose utilisées pour transformer les ions Cu2+ en ions Cu+ pour le dosage témoin et le dosage test est identique.

Donc  n0 = n1 et  C0.V0 = Cg.V1 par conséquent :

Cg (1) = C0.V0 / V1  en g / L

2.2.5. Dosage des sucres totaux (réducteurs et non réducteurs)

2.2.5.1. Hydrolyse chimique du saccharose 

Ø Mettre dans une fiole à jauger de 100 ml, 50 ml de la solution de sucre (échantillon) et y ajouter 25 ml d'eau distillée.

Ø Ajouter 10 ml de Hcl 20%.

Ø Chauffer à 70 °C pendant 20 minutes en agitant d'un temps à autre.

Ø Refroidir à la température ambiante, puis neutraliser la solution de NaOH (50%) en présence de Phénolphtaléine.

Ø Compléter à 100 ml avec H2O distillée.

Ø La solution obtenue est utilisée pour doser les sucres réducteurs totaux.

2.2.5.2. Calculs 

Exprimer le Cg (1) en pourcentage.

Cg (2) : Sucres réducteurs totaux en pourcentage.

Cg (2) = C0.V0 / V2  en g / L

Enfin pour calculer le pourcentage des sucres non réducteurs on utilise la formule suivante :

(%) Sucres non réducteurs = (% sucres totaux réducteurs*0.9)-(%Sucres réducteurs)

2.3. Détermination de la teneur en cendre  (NF V 03-922)

2.3.1. Principe

Incinération d'une prise d'essai dans une atmosphère oxydante, à une température de 550 + 15°C jusqu'à combustion complète de la matière organique et pesée du résidu obtenu.

2.3.2. Matériels et méthodes 

- balance analytique ;

- dessiccateur garni d'un agent déshydratant efficace ;

- capsule en porcelaine ;

- four à moufle réglé à 550 + 15°C.

2.3.3. Mode opératoire 

· Chauffer durant 10 min les capsules dans un four réglé à 550 + 15°C, les laisser en suite refroidir à la température ambiante dans un dessiccateur et les peser à 0.1mg prés.

· Dans les capsules, peser 2 à 6 g d'échantillon broyé. Placer les capsules et leurs contenus dans le four régler à 550 + 15°C. Poursuivre l'incinération jusqu'à disparition des particules charbonneuses qui peuvent être incluses dans le résidu pour obtenir une couleur grise, claire ou blanchâtre.

· Retirer les capsules du four et les mettre à refroidir dans le dessiccateur jusqu'à la température ambiante et puis les peser.

2.3.4. Expression des résultats 

Le pourcentage des cendres est calculé selon la formule suivante :

Teneur en cendre : (%MS) = (M2- M0) × 100

(M1-M0)

M0 : masse en gramme de la capsule vide d'incinération ;

M1 : masse en gramme de la capsule d'incinération chargée de la prise d'essai ;

M2 : masse en gramme de la capsule d'incinération chargée des cendres.

2.4. Détermination de l'acidité titrable (NF V 05-101)

2.4.1. Méthode utilisée 

L'acidité titrable est déterminée par une méthode en utilisant un indicateur coloré. (Afnor, 1986).

2.4.2. Principe 

Cette norme décrit une méthode de détermination de l'acidité titrable des produits dérivés des fruits et légumes en utilisant une solution d'hydroxyde de sodium en présence de Phénolphtaléine comme indicateur.

2.4.3. Matériels et réactifs 

- mortier ;

- pipette jaugée de 25 ml ;

- fiole jaugée de 250 ml ;

- réfrigérant à reflux ;

- burette de 100 ml ;

- bêcher de 100 ml ;

- balance ;

- hydroxyde de sodium : solution titrée 0,1 N ;

- phénophtaléine Solution à 10 g litre d'éthanol à 95 %.

2.4.4. Mode opératoire 

Dans le cas des produits déshydratés ou séchés, on découpe en petits morceaux une partie de l'échantillon pour le laboratoire.

Homogénéiser le poids, peser à 0,01 g prés au moins 25 g de l'échantillon à analyser, les placer dans une fiole conique avec 50 ml d'eau distillée chaude récemment bouillie et refroidie, puis bien mélanger jusqu'à l'obtention d'un liquide homogène.

Adapter un réfrigérant à reflux à la fiole conique puis chauffer le contenu au bain d'eau bouillante pendant 30 mn.

Refroidir, transvaser quantitativement le continu de la fiole conique dans une fiole jaugée de 250 ml et compléter jusqu'au trait de jauge de l'eau distillée récemment bouillie et refroidie. Bien mélanger, puis filtrer.

Prélever à la pipette 25 ml, 50 ml ou 100 ml de l'échantillon pour essai selon l'acidité présumée et les verser dans un bêcher.

Ajouter de 0,25 à 0,5 ml de Phénolphtaléine et tout en agitant, verser à l'aide de la solution d'hydroxyde de sodium jusqu'à l'obtention d'une couleur rose persistante pendant 30 secondes. Effectuer deux déterminations sur le même échantillon pour essai.

2.4.5. Mode de calcul

L'acidité titrable, exprimée en milliéquivalent pour 100 ml ou 100 g de produit est égale à:

Acidité = (250 . V1 . 100 ) / ( Vo . M . 10 )

Où :

M : la masse, en grammes, de produit prélevé ;

V0 : le volume en millilitres de la prise d'essai ;

V1 : le volume en millilitres de la solution d'hydroxyde de sodium 0.1 N utilisé.

Il est également possible d'exprimer conventionnellement l'acidité titrable en grammes d'acides pour 100 g ou 100 ml de produit en multipliant par le facteur correspondant à l'acide (Voir Tableau 9).

Tableau 9 : Acidité exprimée en fonction de l'acide (g /100g de produit). (Afnor, 1986)

Acide

Facteur

Acide malique

0.067

Acide oxalique

0.045

Acide citrique monohydraté

0.070

Acide tartrique

0.075

Acide sulfurique

0.049

Acide acétique

0.060

Acide lactique

0.090

3. MATERIEL TECHNIQUE 

Séchoir de laboratoire (Soufflerie)

Le séchoir expérimental du laboratoire est une soufflerie (Voir figure13a et 13b), utilisée pour sécher les dattes. Il est composé de deux parties distinctes :

Ø La soufflerie.

Ø L'enceinte de séchage.

Soufflerie 

Elle est constituée de :

· Un ventilateur hélicoïdal.

· Un système de chauffage d'air.

3.1.1.1 Ventilateur 

Le Ventilateur situé en amant de la soufflerie, sert à créer un courant d'air vapo-transporteur et de le canaliser vers l'enceinte de séchage.

3.1.1.2 Système de chauffage d'air 

Constitué de plusieurs résistances électriques, qui servent à chauffer l'air, sont divisées en deux parties :

· La première partie : constituée de résistances immergées dans un bac d'eau doté d'une puissance de 5 kW, qui servent à chauffer l'air et à l'humidifier.

· La deuxième partie : constituée de résistances qui se positionnent dans le même sens du courant d'air créé par le ventilateur. Leur puissance est de 3kW.

La soufflerie communique avec l'enceinte de séchage par l'intermédiaire d'une plaque métallique de forme cylindrique calorifugée, dont le diamètre est de 16.5cm.

3.1.2 Enceinte de séchage 

L'enceinte de séchage de hauteur de 48 cm, d'une largeur de 28.5 cm et d'une longueur de 29 cm. A sa partie supérieure se trouve une vitre en Plexiglas qui permet de visualiser le contenu de l'enceinte. Au-dessous de l'enceinte de séchage, une balance de précision de type Sartorius (0.01g) assure la mesure du poids des dattes par le biais d'un support de claie qui se trouve juste sur le plateau de la balance. Cette dernière est reliée à un micro-ordinateur.

L'enceinte de séchage est calorifugée par une couche de liège. Elle est dotée de deux thermomètres : l'un sert a déterminer la température sèche de l'air de séchage et l'autre à déterminer la température humide.

Batteries de chauffage

Calorifuge

Variation de vitesse de la soufflerie

Ts s

Th

Conduit de vapeur

Ventilateur

Enceinte de séchage

Echantillon

Support

Résistances

Balance

Micro-ordinateur

Datte

Fig. 12 : Schéma du dispositif expérimental pour la détermination de la cinétique

de séchage (soufflerie).

Fig. 13a : Séchoir de laboratoire : soufflerie (vue d'avant).

Fig. 13b : Séchoir de laboratoire : soufflerie (vue d'arrière).

4. PROTOCOLES EXPERIMENTAUX 

Les isothermes de désorption-adsorption (D'après Jannot, 2003) 

Les isothermes de désorption-adsorption sont d'une grande importance dans les industries agro-alimentaires et notamment dans les opérations de séchage, de stockage et de conservation des aliments.

L'étude des isothermes de désorption-adsorption permet d'assurer un meilleur stockage des denrées et une détermination rationnelle des limites de séchage.

(Adambounou et al., 1983).

4.1.1 Objectif 

L'objectif principal de cette étude consiste à déterminer expérimentalement les isothermes de désorption-adsorption des dattes à différentes températures, en utilisant la méthode statique standardisée (Jannot, 2003 et Multon, 1981).

4.1.2 Principe 

L'étude consiste à amener en phase vapeur ; le produit sec (adsorption) ou humide (désorption) en équilibre avec une atmosphère d'humidité relative (H.R) déterminée, dans une enceinte spécialement conçue à cet effet.

4.1.3 Matériels 

Les dattes utilisées sont de la variété Deglet-Nour. Ces dernières sont mises à adsorber ou à désorber dans des enceintes qui maintiennent à une température et H.R constante, le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre. Dix hygrostats de un litre (cuve en verre) ont été utilisés (voir figure 15). Chaque hygrostat contient une solution d'acide sulfurique (H2 SO4) à une concentration bien déterminée pour prévenir une humidité relative constante bien définie (voir figure 14).

4.1.4 Méthode 

De fines tranches de la datte (1 à 2 mm d'épaisseur approximativement) sont coupées à partir d'un échantillon représentatif afin de faciliter l'échange entre le milieu environnant.

Pour le cas de la préparation de l'adsorption, des échantillons d'environ 50 g sont placés dans des pots de pesée et prés séchés dans une enceinte hermétique, contenant l'acide sulfurique (H2SO4) à une concentration de 96 % pendant 15 jours à une température de chambre.

Quatre applications d'échantillons (hydratés ou desséchés) sont placés dans chacune des 10 hygrostats (4 capsules/ hygrostat) et équilibrés avec adsorption ou désorption de vapeur d'eau à une humidité relative et une température constante (Voir la figure 14).

Une étuve était utilisée pour maintenir les températures choisies (25, 30 et 40 °C).

L'équilibre est atteint dans 15 jours ou plus (lorsque la différence de masse entre trois pesées consécutives étaient inférieures à 2%, la durée entre les pesées est de 24 h).

A des aw élevées (aw > 0.7), des cristaux de thymol ont été placés dans les hygrostats pour éviter le développement des moisissures.

Le temps total pour enlever, peser et replacer les échantillons était limité à environ 30 secondes (recommandé par COST 90).

Le taux d'humidité équilibré était déterminé par l'humidimètre à infrarouge.

Tableau 10 : Valeurs de l'aw de solution d'acide sulfurique en fonction de la concentration (% volume/volume) et de la température (Multon, 1981).

Concentration

%

(volume/volume)

Température de la solution et de l'air (°C)

25

30

40

10

94.29

94.27

95.62

20

87.56

87.36

87.85

25

81.66

81.70

83.42

30

74.93

74.79

75.37

35

66.51

66.62

67.42

40

56.83

56.56

57.48

45

45.88

46.19

47.00

50

35.57

35.51

36.69

55

25.89

26.05

26.75

60

16.71

17.00

17.80

65

9.43

9.71

10.23

70

4.34

4.52

4.97

75

1.72

1.82

2.06

80

0.52

0.58

0.69

85

0.16

0.18

0.23

90

0.03

0.04

0.05

95

-

-

0.01

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Fig. 14 : Schéma d'une unité du dispositif expérimental (Hygrostat).

(1) : Bocal à fermeture étanche.

(2) : Enceinte.

(3) : Capsule contenant le produit.

(4) : Support en verre troué.

(5) : Solution d'acide sulfurique à une concentration déterminée (100 ml).

Fig. 15 : Les hygrostats utilisés pour la détermination des isothermes de désorption-adsorption.

4.2 Cinétique de séchage 

4.2.1 Objectif 

C'est de voir l'évolution du poids en fonction du temps (allure de séchage), ainsi que l'effet des conditions (température et vitesse de l'air) sur la cinétique de séchage.

4.2.2 Principe 

Il consiste à faire sécher des dattes dans un courant d'air chaud (température et vitesse bien définies) et de tracer la courbe décrivant la perte de poids en fonction du temps de séchage.

4.2.3 Matériels 

Le séchage est effectué par une soufflerie (la vitesse et la température du courant d'air sont contrôlées).

4.2.4 Procédure 

Après la préparation des échantillons, les dattes sont mises sur une claie (dans l'enceinte de séchage) connectée directement à une balance de précision. Un courant d'air chaud et sec envoyé par la soufflerie, dont la température et la vitesse sont réglées, assure le séchage par entraînement des dattes.

Le poids de l'échantillon était pris dans un intervalle de temps bien défini assurant son évolution en fonction du temps de séchage.

La température sèche et humide de l'air de séchage et de l'air ambiant est prise chaque demi-heure.

Tableau 11 : Conditions d'essai de séchage.

Vitesse de l'air (m/s)

Température (°C)

0.5

1

1.5

30

30

30

0.5

1

1.5

40

40

40

RESULTATS ET INTERPRETATIONS

___________________________________________________________________________

1. ANALYSE CHIMIQUE DE LA DATTE 

1.1. Humidité et matière sèche 

La détermination de la teneur en eau conditionne la précision des divers résultats analytiques qui sont rapportés à la matière sèche.

La teneur en eau de la datte est de 23.92%. Si on se réfère aux normes de la datte, dont la teneur en eau ne doit pas dépasser 26 % (humidité maximale)(Codex Alimentarius, 1996).

A titre indicatif, cette teneur justifie la classification de la datte Deglet-Nour dans la catégorie des dattes demi-molles et la rend susceptible à différents types d'altérations.

Le stockage de la datte avec une telle teneur en eau, peut être dangereux provoquant une prolifération des micro-organismes, un développement d'odeur de moisi ainsi qu'une accélération du déroulement d'autres réactions d'altérations (enzymatiques, biologiques, biochimiques).

1.2. Sucres 

La teneur en sucres totaux (réducteurs et non réducteurs) des dattes de la variété Deglet-Nour est de 71.8 %, qui ce repartit comme suit :

- Sucres réducteurs : 38.6 %.

- Sucres non réducteurs : 33.2 %.

Ces valeurs sont comparables avec qui sont rapportées par Aten et Dowson (1963) pour cette variété qui est de type demi-molle.

1.3. Taux de cendre 

Le taux de cendre des dattes est évalué à 2.06 % qui est un peu inférieur à celle trouvé par Matallah (1970) qui est de 2.50 %. Les éléments les plus prépondérants dans la matière minérale sont le potassium, calcium et le phosphore.

1.4. L'acidité titrable 

L'acidité des dattes exprimée en acide sulfurique est égale à 0.16 % et ceci en accord avec les valeurs rapportées par Acourene et al. (1997) qui varie de 0.1 à 0.3 %.

Tableau 12 : Teneur en acidité titrable des dattes.

Acidité

Exprimée en méq / 100g de dattes sèches

Exprimée en (g) d'H2SO4 / 100 g

de dattes sèches

Valeur moyenne

3.3

0.16

2. ISOTHERMES DE DESORPTION ET D'ADSORPTION 

2.1. Isotherme de désorption et d'adsorption de la datte à 25, 30 et 40 °C

les valeurs expérimentales de la teneur en eau à l'équilibre de la datte de la variété Deglet-Nour, déterminées pour chaque activité de l'eau (aw) et pour trois températures différentes sont présentées sur le tableau 13 pour la désorption et sur le tableau 14 pour l'adsorption. La teneur en eau à l'équilibre pour chaque activité de l'eau représente la valeur moyenne de la teneur en eau de quatre échantillons. Les courbes des isothermes de sorption de la datte ont une forme sigmoïdale type III (Annexe I) caractéristiques des fruits riches en glucides (Iglesias et Chirife, 1982).

Tableau 13 : La teneur en eau à l'équilibre Xeq (g d'eau /100g de matière sèche) pour l'isotherme de désorption de la datte.

Température (°C)

aw

Xeq (%)

25

0.94

0.87

0.75

0.66

0.56

0.45

0.35

0.25

0.16

56.17

37

21.02

17.6

19.4

18.36

17.36

17.3

13.4

40

0.87

0.75

0.67

0.57

0.47

0.36

0.26

0.17

0.04

38.6

23

18.74

15.76

15.22

14.65

14.46

14.01

11.73

Tableau 14 : La teneur en eau à l'équilibre Xeq (g d'eau /100g de matière sèche) pour l'isotherme d'adsorption de la datte.

Température (°C)

aw

Xeq (%)

25

0.74

0.66

0.56

0.45

0.35

0.25

0.16

0.09

0.04

42.95

32.11

19.3

13.1

11.5

9.9

9.1

8.5

6.06

30

0.94

0.87

0.74

0.67

0.47

0.26

0.17

0.09

0.04

50.01

30.05

19

14.4

10.05

8.76

8.7

8.11

6.27

40

0.95

0.87

0.75

0.67

0.47

0.36

0.26

0.17

0.04

54.51

28.86

19.5

14.3

8.61

8.27

8.05

7.09

6.52

2.1.1 Phénomène de l'hystérésis 

L'hystérésis entre l'adsorption et la désorption de la datte est importante à la température 25 °C (Fig. 16).

Fig. 16 : Courbe d'isotherme de désorption et d'adsorption de la datte à 25 °C.

2.1.2 Effet de la température sur les isothermes d'adsorption et de désorption

2.1.2.1 Effet de la température sur l'isotherme de désorption

La figure 17 montre que lorsque la température augmente la teneur en eau à l'équilibre diminue. Cette figure montre qu'aux environs de l'activité de l'eau 0.8 on n'observe aucun croisement et qu'aux valeurs de l'aw supérieures à 0.8 l'augmentation de la température entraîne une diminution de la teneur en eau à l'équilibre. Ces résultats comparables à ceux de Kechaou et al. (1996).

0

10

20

30

40

50

60

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

aw

Xeq (g d'eau / 100g de MS)

à 25°C

à 40°C

Fig. 17 : Courbe d'isotherme de désorption de la datte à 25 et 40 °C.

2.1.2.2 Effet de la température sur l'isotherme d'adsorption

La figure 18 présente les courbes des isothermes d'adsorption déterminées à 25 et 40 °C. On remarque que la teneur en eau à l'équilibre diminue lorsque la température augmente pour une même valeur de l'activité de l'eau. Ceci est observé pour les activités de l'eau inférieure à 0.8 (Fig. 18).

Cependant, pour les valeurs supérieures à l'activité de l'eau 0.8 l'effet opposé est observé à savoir que la teneur en eau à l'équilibre augmente lorsque la température augmente. Le croisement des deux courbes des isothermes est observé aux environs des activités de l'eau 0.8 (Fig. 18).

Fig. 18 : Courbe d'isotherme d'adsorption de la datte à 25 et 40 °C.

2.2 Ajustement des valeurs expérimentales aux modèles mathématiques de sorption (GAB - BET).

Les résultats de l'analyse de la régression non linéaire de l'ajustement de l'équation de GAB et de BET aux valeurs expérimentales sont présentés respectivement sur les tableaux 16 et 17. Les valeurs de la moyenne relative du pourcentage de déviation P (%) sont données par le tableau 15. Les valeurs du pourcentage P(%) sont comprises entre 3.6 et 6.32 pour les cinq isothermes de désorption et d'adsorption (Tableau 15). Les valeurs de P(%) sont donc inférieures à 10 % et cela nous permets de conclure que les équations de GAB et de BET peuvent être utilisées pour prédire la valeur de la teneur en eau à l'équilibre et d'autres paramètres tels que la teneur en eau de la couche mono-moléculaire et les enthalpies de liaison de la monocouche et la multicouche.

Les figures 19, 20, 21, 22 et 23 représentant les isothermes de désorption et d'adsorption des dattes de la variété Deglet-Nour, montrent que les courbes des points expérimentaux et calculés sont presque confondues et ceci est confirmé par les faibles valeurs de P(%) .(Tableau 15).

Tableau 15 : La valeur de P (%) des différentes isothermes.

Isotherme

P (%)

Désorption à 25 °C

6.32

Adsorption à 25 °C

5.86

Adsorption à 30 °C

4.41

Désorption à 40 °C

4.68

Adsorption à 40 °C

3.6

Fig. 19 : Isotherme de désorption de la datte à 25 °C représentée par les points expérimentaux et calculés.

Fig. 20 : Isotherme d'adsorption de la datte à 25 °C représentée par les points

expérimentaux et calculés.

Fig. 21 : Isotherme d'adsorption de la datte à 30 °C représentée par les points expérimentaux et calculés.

Fig. 22 : Isotherme de désorption de la datte à 40 °C représentée par les points expérimentaux et calculés.

Fig. 23 : Isotherme d'adsorption de la datte à 40 °C représentée par les points expérimentaux et calculés.

2.2.1 Estimation des paramètres

Les paramètres de l'équation de GAB (Xm, C, K) et BET (Xm, C) sont déterminés à partir des résultats expérimentaux en utilisant la régression non linéaire.

Les valeurs de la teneur en eau de la couche mono-moléculaire Xm déterminées par les équations de GAB et de BET sont présentées respectivement sur les tableaux 16 et 17.

Les valeurs de Xm déterminées par l'équation de BET sont légèrement supérieures à celles déterminées par l'équation de GAB. Cette observation est similaire à celle rapportée par Labuza et al. (1985).

Tableau 16 : Valeurs des paramètres de l'équation de GAB.

Paramètre

Isotherme

Xm

C

K

R2

Adsorption à 25 °C

6.525

377.655

1.207

99.363

Désorption à 25 °C

10.071

1228.635

1.665

95.510

Adsorption à 40 °C

5.290

1854.669

1.625

99.827

Désorption à 40 °C

9.388

2680.387

1.662

94.382

Adsorption à 30 °C

5.779

1796.135

1.263

99.896

Tableau 17 : Valeurs des paramètres de l'équation de BET.

Paramètre

Isotherme

Xm

C

R2

Adsorption à 25 °C

6.451

342.942

96.01

Désorption à 25 °C

11.921

790.382

99.17

Adsorption à 40 °C

5.343

376.592

94.08

Désorption à 40 °C

9.673

362.725

95.92

Adsorption à 30 °C

5.857

885.202

97.77

La valeur de la teneur en eau de la couche mono-moléculaire (Xm) estimée par l'équation de GAB à 25 °C est de 10.07 % . Cette valeur est supérieure à celle rapportée par Belarbi et al. (2000) (Tableau 18).

Tableau 18 : Comparaison des valeurs du Xm de la datte avec d'autres fruits secs.

Produit

Datte

Abricot

Pomme

Pomme de terre

Raisin

Sec

Echantillon

D'après Belarbi et al. (2000)

Xm (%MS)

10.07

8.73

9.5

7.6

6.7

11.5

2.2.2 Valeurs thermodynamiques déterminées par l'équation de GAB à 5 paramètres

Le paramètre H1 de l'équation de GAB représente la différence entre l'enthalpie de la couche mono-moléculaire et celle de la multicouche. Dans cette étude la valeur H1 est estimée à 39.70 kJ/mole (Tableau 19). Cette valeur indique qu'il existe une forte liaison entre les sites hydrophiles primaires du solide et la première couche des molécules d'eau. H2 qui représente la différence entre la chaleur latente de condensation de l'eau pure et la chaleur de sorption de la multicouche est estimée à - 0.74 kJ/mole (Tableau 19). Cette valeur négative montre que la chaleur de sorption de multicouche est supérieure à celle de la chaleur latente de condensation de l'eau pure.

Tableau 19 : Les valeurs des cinq paramètres de GAB d'ajustement aux isothermes de désorption et d'adsorption des dattes.

Paramètre

Isotherme

Xm

C'

K'

ÄH1 (kJ/mole)

ÄH2

(kJ/mole)

R2

Adsorption à 25 °C

6.525

377.655

1.207

39.760

- 0.740

99.363

Désorption à 25 °C

10.07

1228.635

1.665

67.401

- 1.657

95.510

Adsorption à 40 °C

5.290

1854.669

1.175

31.734

- 0.554

99.827

Désorption à 40 °C

9.388

2680.387

1.662

52.213

- 2.028

94.382

Adsorption à 30 °C

5.779

1796.135

1.263

23.413

- 0.770

99.896

2.2.3 Calcul de la chaleur de sorption de la couche monomoléculaire et la multicouche 

La chaleur de désorption de la couche monomoléculaire (Hm) et de la multicouche (Hq) a été obtenue à l'aide de l'équation de GAB. La résolution de cette équation par la régression non linéaire donne la valeur de ?H2 (Tableau 19).

1.2.3.1 Chaleur de désorption de la multicouche (Hq)

?H2 = HL - Hq

HL : Chaleur latente de vaporisation de l'eau pure = 43.980 kJ /mole (10500 cal/mole)

D'où :

Hq = 45.637 kJ/mole

Le poids d'une mole d'eau égale à la masse molaire d'une molécule d'eau (18 gr).

Hq = 2535.38 kJ / kg d'eau

Soit :

1.2.3.2 Chaleur de désorption de couche mono-moléculaire (Hm)

Hm = 113.03 k J/mole

?H1 = (Hm - H q) d'où :

Hm = 6279.88 k J / kg d'eau

Soit :

On remarque d'après ces résultats que la chaleur de désorption de la couche mono-moléculaire (Hm = 113.03 kJ/mole) est plus importante que celle de la multicouche (Hq = 45.637 kJ/mole). Cette supériorité est probablement due à une forte fixation des molécules d'eau. Dans la monocouche, les molécules d'eau sont fortement fixées aux sites polaires par des liaisons hydrogènes de fortes énergies (Annexe II). Alors que les molécules d'eau dans la multicouche sont retenues par des liaisons hydrogènes dont les énergies sont de moins en moins fortes (Multon, 1982).

Cela explique que l'eau de cette couche monomoléculaire est relativement difficile à enlever. Ces résultats sont comparables à ceux trouvés par Kaymak-Ertekin et Gedik (2004).

La chaleur de désorption de la multicouche Hq est estimée à 2535.38 kJ / kg d'eau, permet de calculer la quantité de chaleur nécessaire pour diminuer la teneur en eau de la datte comme suit :

L'énergie nécessaire pour évaporer l'eau des dattes est :

Q = Hq . me

On a :

H: La chaleur de désorption de la multicouche : Hq = 2535.38 kJ / kg d'eau.

me : Quantité d'eau à évaporer qui se calcule selon cette formule :

me = mi (mci - mcf) / (100-mcf)

D'où :

mi : Quantité du produit à sécher =1 Kg.

mci : Taux d'humidité initial = 29.56 %.

mcf : Taux d'humidité final = 16.21 %.

me = 0.159 kg d'eau à évaporer

Soit :

Q = 403.12 kJ

D'où:

Puisque on a 1 Kwh = 3,6. 10 3 kJ, on aura alors :

Q = 0.111 Kwh

L'énergie nécessaire pour diminuer la teneur en eau initiale (29.56 %) des dattes en une teneur en eau de 16.21%, est égale à 0.111 Kwh.

2.3 Calcul de chaleur de sorption 

Les valeurs de ÄHb calculées sont inversement proportionnelles aux valeurs des teneurs en eau. La variation de la chaleur de sorption en fonction de la teneur en eau est représentée dans la figure 24. Ces résultats sont comparables à ceux trouvé par Do Amaral Sobral et al. (1999).

L'étude de la variation de la chaleur de sorption d'eau en fonction de la teneur en eau, a montré que ÄHb augmente lorsque la teneur en eau diminue, et ceci s'explique par la forte interaction qui existe entre l'eau et les composants adsorbants de la datte. A des teneurs en eau élevées, les sites de sorption diminuent et ceci conduit à une diminution de la valeur du ÄHb.

Aux faibles teneurs en eau ( 0,15) l'énergie de liaison (ÄHb) est négative et cela montre que l'interaction est exothermique. La valeur maximale de cette énergie (-ÄHb) étant égale à 32 kJ/mole.

Aux teneurs en eau élevées, la valeur de l'énergie de liaison tend vers zéro, cela signifie que la chaleur de sorption isostérique est égale à la chaleur de condensation de l'eau (Qst = Ho).

Sur la figure 24 on constate que dans la zone des teneurs en eau élevées la chaleur de sorption (ÄHb) est positive et ceci indique que l'interaction entre l'eau et le substrat est endothermique correspondant à une dissolution des sucres. La chaleur de sorption initiale est très élevée aux faibles teneurs en eau. Les valeurs élevées des chaleurs de sorption à faible teneur en eau indiquent que l'interaction entre les composants de l'aliment et l'eau est importante. Lorsque la teneur en eau augmente les sites de sorption disponibles diminuent et conduisant ainsi à une diminution des valeurs des chaleurs de sorption.

Fig. 24 : Relation entre l'énergie de sorption de la datte variété

Deglet-Nour et la teneur en eau.

3. CINETIQUE DE SECHAGE 

D'après les résultats obtenus on peut dire que deux variables influencent la cinétique de séchage :

§ La température (Figure 25 et 26).

§ La vitesse de l'air (Figure 27 et 28).

Ces mêmes résultats sont trouvés par Kechaou et al. (1996).

3.1 L'effet de la température et de la vitesse de l'air sur la perte en eau 

3.1.1 Effet de la température de l'air 

Les figures 25 et 26 montrent que la teneur en eau au cours du séchage diminue avec l'augmentation de la température de l'air et par conséquent la diminution du temps de séchage. Ces observations peuvent facilement s'explique par l'augmentation de l'apport en chaleur du produit.

Les figures 25 et 26 confirment cet effet où pour une vitesse d'air constante, la perte en eau est affecté par la température.

Ces travaux sont comparables à ceux trouvé par Newman et al. (1996) pour le séchage des prunes.

Ces résultats corroborent ceux trouvés par Kechaou et al. (1996).

3.1.2 Effet de la vitesse de l'air 

Les figures 27 et 28 montrent l'effet de la vitesse de l'air de séchage sur la perte en eau. En effet, la vitesse de l'air la plus élevée donne une perte d'eau plus grande pour une température constante de séchage. Ceci est bien illustré par les valeurs des pertes en eau. En effet, pour une température constante de 40 °C et une vitesse de l'air variable entre 0.5 et 1.5 m/s la perte en eau augmente de 27.72 % à 46.42 %.

Ces travaux sont comparables à ceux trouvé par Bimbenet (1978) et similaires à ceux trouvé par Kechaou et al. (1996).

En fin, pour mieux voir l'effet de ces variables (température et vitesse de l'air) nous donnons ci-dessous un résumé des résultats obtenus (Tableau 20).

Tableau 20 : Effet de la température et de la vitesse de l'air sur la cinétique de séchage.

T (°C)

30

40

Vitesse de l'air (m/s)

0.5

1

1.5

0.5

1

1.5

Perte en eau (%)

27.57

32.41

39.28

27.72

35.71

46.42

Fig. 25 : Effet de la température sur la perte en eau (Vair = 0.5 m/s).

Fig. 26 : Effet de la température sur la perte en eau (Vair = 1.5 m/s).

Fig. 27 : Effet de la vitesse de l'air sur la perte en eau à une température de 40 °C.

Fig. 28 : Effet de la vitesse de l'air sur la perte en eau à une température de 30 °C.

3.2 Allure de séchage 

L'allure de séchage des dattes Deglet-Nour présente deux phases (figure 29). La première phase de séchage à vitesse décroissante, appelée souvent « deuxième phase de séchage » pendant laquelle le facteur limitant est la migration interne de l'eau. D'autre part nous remarquons l'influence de la température et la vitesse de l'air sur la cinétique de séchage. Ces observations peuvent facilement s'expliquer d'une part par l'augmentation de l'apport de chaleur au produit et, d'autre part, par l'augmentation de la vitesse de l'air, c'est-à-dire par la diminution de la force motrice globale de transfert (X-Xeq) à l'intérieure de ce solide. La deuxième phase de séchage appelée « troisième phase de séchage » : la vitesse de séchage décroît moins rapidement pour s'annuler au point Xeq, correspondant à l'équilibre du produit avec les conditions extérieures constantes.

Aux teneurs en eau comprises entre 15 % et 20 % la vitesse de séchage n'est pas influencée par la variation de la température. Ceci est expliqué par le fait que l'eau est fortement liée.

Cependant lorsque la teneur en eau est élevée (> 27%), la vitesse de séchage est sensiblement influencée par la température. Cette augmentation de la vitesse de séchage est due à l'eau se trouvant à l'état libre. Lorsque la température augmente de 30 à 40 °C la vitesse de séchage s'élève de 0.40 g d'eau / 100 g de MS/ h 0.45 g d'eau/ 100g de MS/h.

Ces résultats sont en accord à ceux trouvés par Kechaou et al. (1996).

Fig. 29 : Cinétiques de séchage d'une datte isolée.

CONCLUSION 

Au terme de cette étude, les résultats des analyses chimiques nous ont montré que la datte est un aliment énergétique avec une fraction glucidique élevée (71.8 g/100g de MS), une teneur en matière minérale considérable (2.05 g/100g de MS) et une teneur en eau de 23.92 %.

Nous avons calculé la teneur en eau de la couche monomoléculaire « Xm » par les équations de GAB et de BET dont les valeurs sont respectivement de 10.07 % et 11.92 % pour une température de 25 °C. D'après les résultats de la chaleur de désorption calculée par le modèle GAB on a remarqué que la chaleur de désorption de la couche mono-moléculaire (Hm = 113.03 kJ/mole) est plus importante que celle de la multicouche (Hq = 45.637 kJ/mole). Cette supériorité est probablement due à une forte fixation des molécules d'eau aux sites polaires. Alors que la chaleur de sorption déterminée par l'équation de Clausius-Clapeyron diminue avec l'augmentation de la teneur en eau.

Dans l'étude de la cinétique de séchage on a remarqué :

Lorsque la température augmente de 30 à 40 °C le taux de perte en eau s'élève de 39.28 % à 46.42 %.

Une augmentation de la vitesse de l'air de 0.5 m/s à 1.5 m/s pour une même température permet d'augmenter la perte en eau.

La teneur en eau des dattes en fin de séchage est de 17 %. Cette valeur est conforme aux normes d'humidité donnée par le Codex Alimentarius (1996).

A cette valeur d'humidité correspond à une activité de l'eau inférieure à 0.65 permettant de ralentir les altérations biochimiques et empêcher les altérations microbiologiques.

Pour les prochaines études, il est intéressant de poursuivre et d'orienter les travaux sur :

- Des isothermes de sorption des autres variétés de dattes (Ghars, Degla-Beïda,...).

- Des isothermes de sorption des aliments qui se trouvent en mélange.

- La possibilité d'augmenter la température de séchage au-delà de 40 °C en minimisant les durées de séchage.

- Préconiser un modèle mathématique décrivant la cinétique de séchage.

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Annexe I : Les cinq formes d'isothermes de sorption.

Annexe II : Saturation des hydroxyles d'un cycle glucidique par des molécules d'eau.