Tests rhéologiques sur les boissons lactées

Problématique / Besoin :

Les boissons lactées épaissies s'avalent plus facilement, en particulier si elles conservent leur haute viscosité dans des conditions de cisaillement important, par exemple durant la déglutition. Le comportement rhéologique de quatre boissons lactées est testé ici. 

Lors de l'ajout d'un agent épaississant à des fluides à faible viscosité, tels que les produits laitiers peu visqueux, une structure légèrement gélifiée est formée. La structure gélifiée rend le fluide plus visqueux ce qui facilite la déglutition. Des rhéomètres tels le MCR 92 permet de mesurer ce comportement. 

Méthode utilisée / Réponse apportée :

Echantillons

Trois boissons lactées (lait à la pêche, à la vanille et au chocolat) contenant des agents épaississants ont été testées et comparées avec du lait normal ayant une teneur en matière grasse de 3,5%. Deux des échantillons, le lait à la vanille et celui à  la pêche, contenaient de la gomme de caroube. Le lait au chocolat contenait du carraghénane. 

Appareil

Toutes les mesures ont été réalisées avec un rhéomètre MCR 92d'Anton Paar au moyen du système de mesure à double entrefer DG26.7. Ce système de mesure est plus sensible aux couples moins élevés en raison de sa plus grande surface de cisaillement. La température a été contrôlée au moyen d'un dispositif de thermostatisation par effet Peltier C-PTD refroidi à l'air.

Conditions de test et paramètres

Ces mesures ont été réalisées à 20° C. Deux tests différents ont été effectués.

Pour chaque échantillon, le comportement d'écoulement a été déterminé en rotation avec une couche de viscosité. Une phase de pré-cisaillement sans recueil de données a été réalisée avec un gradient de cisaillement de 1000 s-1 durant 5 s afin de préparer l'échantillon à la mesure. La phase de mesure a été réalisée avec une rampe de gradient de cisaillement logarithmique de 1000 à 0,1 s-1 et une rampe de durée de mesure en chaque point de 1 à 10 s. 

Deux échantillons, lait à la vanille et lait à la pêche, ont aussi été testés en oscillation avec un balayage d'amplitude. Le balayage d'amplitude a été réalisé à fréquence constante avec une déformation croissante de y=0,1 à 100%. La fréquence (fréquence angulaire) a été préréglée sur 10 rad/s. La plage dans laquelle le module de conservation G' et le module de perte G" ne changent pas sous l'effet de la déformation appliquée est appelée plage viscoélastique linéaire (plage LVE). Dans cette plage, la structure de l'échantillon est stable. Le balayage d'amplitude peut fournir des premiers renseignements sur la structure de l'échantillon. Si le module de conservation G' est plus que le module de perte G", l'échantillon est considéré comme étant semblable à du gel. Un échantillon dont G">G' est considéré comme étant surtout liquide ou visqueux. La résistance structurelle d'un matériau peut être exprimée par le niveau de G'.

Résultats et discussion

La boisson lactée à la pêche présente les valeurs de viscosité les plus élevées sur toute la plage de mesure. Cela signifie que cet échantillon peut être facilement avalé en raison de la persistance de sa viscosité à des gradients de cisaillement élevés, par exemple lors de la déglutition. 

Le lait à la vanille présente un comportement similaire. Sa viscosité n'est que légèrement inférieure à celle du lait à la pêche. Ceci est éventuellement dû à l'emploi du même agent épaississant. Le lait à la pêche contient aussi de la purée de fruits qui contribue à des valeurs de viscosité plus élevées. La boisson au chocolat présente une viscosité généralement inférieure. Les trois échantillons présentent tous des propriétés de fluidification par cisaillement. Cela signifie que la viscosité diminue à des gradients de cisaillement plus élevés, par exemple lors de la déglutition. Le lait pur, sans agent épaississant, présente la plus faible viscosité. 

Le lait à la pêche et celui à la vanille contiennent suffisamment d'agent épaississant pour former une structure gélifiée au repos. Cela se voit aux balayages d'amplitude. Avec de faibles déformations, G' >G". Cela signifie que l'échantillon forme un gel qui n'est pas détruit tant qu'une déformation supérieure n'est pas atteinte. 

Résumé

Pour de nombreux aliments, l'adaptation du comportement rhéologique peut conduire à une meilleure acceptation des consommateurs. Les fluides épaissis peuvent être faciles à manger et à boire.

Le MCR 92 fournit des résultats tout à fait fiables pour la mesure de la viscosité d'un échantillon dans différentes conditions de cisaillement.

Pour les producteurs alimentaires s'intéressant au contrôle de la qualité ainisi qu'à la recherche et au développement de nouveaux produits, le MCR 92 offre, avec son encodeur de grande précision et son moteur EC très dynamique, un champ d'application beaucoup plus vaste que les viscosimètres à ressort conventionnels, avec leur plage couple et de vitesse limitées.