REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
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Ministère de L'Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Ç áãÚåÏ
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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...................................................
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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..............
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39
|
Fig. 11 : Caractéristiques morphologiques des
organes de fructification de la datte
variété
Deglet-Nour........................................................................................
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41
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Fig. 12 : Schéma
du dispositif expérimental pour la détermination des
cinétiques de
séchage
(soufflerie)........................................................................
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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
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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.........................................
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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
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Tableau 18 : Comparaison des valeurs du Xm de la datte avec
d'autres fruits secs........
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69
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Tableau 19 : Les valeurs des cinq paramètres de GAB
d'ajustement aux isothermes de désorption et d'adsorption
des dattes..............................................
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70
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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 :
Hq : 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 :
Hq : 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 :
Hq : 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.
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