Caractérisation rhéologique du fromage

Problématique / Besoin :

Une caractérisation rhéologique en fonction de la température de deux échantillons de fromage (fromage fondant et fromage à tartiner) a été réalisée. La dépendance à la température du fromage est importante pour le produit final. Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un rhéomètre Anton Paar MCR avec l'option Tru Strain. 

Méthode utilisée / Réponse apportée :

1. Introduction

Une caractérisation rhéologique en fonction de la température de deux échantillons de fromage (fromage fondant et fromage à tartiner) a été réalisée. La dépendance à la température du fromage est importante pour le produit final. Par exemple, un fromage à tartiner doit être tartinable à basse température car il se conserve au réfrigérateur. Néanmoins, il devrait maintenir une certaine structure sans couler à une température élevée. Afin d'avoir une bonne sensation en bouche, un fromage à tartiner doit avoir une structure solide et molle à la température du corps. D'autre part, on s'attend à ce qu'un fromage fondant ait une consistance stable à température ambiante, mais s'il est utilisé comme garniture, par exemple sur des hamburgers ou des pizzas, une certaine fusion et un certain écoulement sont souhaités à température plus élevée. 

2. Configuration expérimentale

Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un rhéomètre Anton Paar MCR avec l'option TruStrain, l'unité de contrôle de température Peltier PTD et un système de mesure à plaques parallèles PP25 (25 mm). Afin d'éviter le dessèchement au bord du système de mesure, l'échantillon a été recouvert d'une petite quantité d'huile végétale à faible viscosité. En raison des structures de gel étendues dans le fromage et de la consistance rigide du fromage fondant à température ambiante, un système de mesure à plaques parallèles a été utilisé. Pour le fromage fondant, une force normale de 10 N a été appliquée avant le test proprement dit pour s'assurer que la plaque de mesure avait une bonne prise sur l'échantillon. Le système Advanced Peltier System PTD a été utilisé pour régler la température car il minimise les gradients de température dans tout l'échantillon. Des tests oscillatoires ont été utilisés pour mesurer les échantillons de fromage pour deux raisons : 

1. Les essais de rotation sont limités pour ces types d'échantillons, car le fromage a tendance à migrer hors de l'espace de cisaillement, même à de faibles taux de cisaillement. 

2. Les tests oscillatoires fournissent des informations supplémentaires sur le comportement élastique de l'échantillon, c'est-à-dire qu'ils permettent de distinguer les propriétés visqueuses (G'') et élastiques (G'). 

Deux tests oscillatoires ont été effectués : 

a) Balayages d'amplitude sur l'étalement du fromage : fréquence angulaire fixe = 10 s-1 ; déformation sous forme de rampe logarithmique = 0,01-100% (balayage de déformation). Températures : 5, 20 et 36°C

b) Balayage en température lors de l'étalement et de la fonte du fromage : Fréquence constante = 1 Hz, déformation constante = 1%. Rampe de température T = 20 à 80°C, ou T = 20 à 100°C, à une vitesse de chauffage de 1°C par 3 min. 

3. Résultats et discussion

Bien que le balayage d'amplitude ait été mesuré en contrôle de déformation, les résultats sont tracés en fonction de la contrainte de cisaillement. Pour les trois températures, le fromage à tartiner présente un plateau viscoélastique linéaire avec G' supérieur à G". A 5 et 20°C, le rapport tan = G" / G' est d'environ 0,25, alors que les valeurs absolues des modules G' et G" sont environ u facteur 1,7 plus élevées à 5 °C qu'à 20°C. A 36°C, G' est encore bien supérieur à G", mais le rapport tan est porté à tan 0,33. La valeur de G' à 36°C est d'environ 10 000 Pa, soit un facteur 4,5 inférieur à la valeur à 5°C. Les contraintes à l'endroit où se termine les plateaux viscoélastiques linéaires sont de 5 300 Pa à 5°C, 3000 Pa à 20°C et 1500 Pa à 36°C; c'est-à-dire que la structure est stable à des contraintes plus faibles et est rompue à des contraintes plus élevées. Cela montre que la structure du fromage à tartiner s'affaiblit et devient plus facile à rompre avec l'augmentation de la température; c'est-à-dire que le fromage est plus facileà étaler à température plus élevée. D'autre part, une structure significative persiste même à 36°C, empêchant un écoulement indésirable du fromage et une sensation en bouche indésirable. Dans un balayage d'amplitude en fonction de la déformation, les plateaux visco-élastiques linéaires se terminent à environ 10% de déformation pour les trois températures. 

Les balayages de température pour les deux échantillons de fromage sont présentés. En accord avec les résultats des balayages d'amplitude, G' est supérieur à G" sur toute la plage de température pour le fromage à tartiner, indiquant que le fromage à tartiner a un comportement de type solide au repos, même à température élevée. Néanmoins, les valeurs absolues de G' et G" diminuent d'un facteur 10 lorsque la température passe de 20 à 80°C. Dans le cas du fromage fondant, G' et G" diminuent également avec l'augmentation de la température. Contrairement au fromage à tartiner, le fromage fondant a un croisement de G' et G" à environ 55°C. Alors que G' est supérieur à G" à des températures plus basses, G" devient supérieur au dessus de 55°C, indiquant que le fromage en fusion coule effectivement à des températures plus élevées. 

4. Résumé

La caractérisation en fonction de la température des échantillons de fromage présentée ici révèle des informations utiles sur la structure et la tartinabilité des fromages à tartiner et à fondre, ainsi que le point de fusion du fromage fondant. Il peut donc servir d'outil pour améliorer et assurer la qualité des produits fromagers.