Introduction
L'amidon est un polysaccharide, composé d'amylose et d'amylopectine, présent dans de nombreuses plantes comestibles telles que les pommes de terre, le blé, le riz, etc. Dans l'industrie pharmaceutique, il est utilisé comme liant lors de la compression des comprimés et comme désintégrant dès que le comprimé est exposé à l'humidité. L'amidon joue également un rôle important dans l'industrie alimentaire où il sert d'épaississant et de stabilisateur dans les sauces et les puddings. Comme dans l'industrie alimentaire, l'amidon peut être utilisé comme adhésif respectueux de l'environnement dans la transformation du papier et du bois. Les adhésifs à base d'amidon réagissent à l'humidité et à la température, ce qui est bénéfique pour l'industrie de l'emballage. En outre, l'amidon modifié est utilisé comme agent épaississant dans les peintures, les revêtements et les produits cosmétiques. La mesure de la viscosité à l'aide de la courbe RVA permet d'optimiser les propriétés d'écoulement pour les applications industrielles.
Lorsqu'ils sont chauffés dans un liquide, les granules d'amidon gonflent et passent d'un état partiellement cristallin à un système gélatineux. Ce processus, appelé gélatinisation, entraîne des changements dans la structure et les propriétés d'écoulement de l'amidon. Il peut être simulé en étudiant le comportement rhéologique de l'amidon dans des conditions de température contrôlée. La qualité du produit est également évaluée à l'aide de paramètres rhéologiques pertinents.
Conditions de mesure et support d'échantillon- Spécialement pour l'analyse de l'amidon
Dans ce qui suit, l'influence de la gélatinisation sur la viscosité de cisaillement de l'amidon de riz est étudiée à l'aide du rhéomètre rotatif Kinexus. À cette fin, une géométrie dédiée à l'amidon est utilisée. Elle se compose d'une coupelle et d'une pale de mélange à deux pales (figure 1).
Un échantillon composé de 3 g d'amidon dans 25 g d'eau a été étudié. Les conditions de mesure sont résumées dans le tableau 1. Le programme de température sélectionné est typique pour tester et évaluer les caractéristiques de collage de l'amidon. La courbe de viscosité de cisaillement obtenue est connue sous le nom de courbe RVA (Rapid Visco-Analyzer curve).
Tableau 1 : Conditions de mesure
| Étape | Température [°C] | Taux de cisaillement [s-1] | Temps [s] |
|---|---|---|---|
| Pré-cisaillement | 50 | 200 | 30 |
| 1 | 50 | 54 | 60 |
| 2 | 50 - 95, 6 K/min | 54 | - |
| 3 | 95 | 54 | 150 |
| 4 | 95 - 50, 6 K/min | 54 | - |
| 5 | 60 | 54 | 60 |
Résultats des mesures
La figure 2 montre une courbe de gélatinisation de l'amidon de riz obtenue selon la méthode d'essai ci-dessus. Au début du test, la température a été progressivement augmentée. Avant d'atteindre la température de gélatinisation, l'amidon était disposé dans un état cristallin ordonné et ne pouvait pas absorber d'eau ni gonfler. La courbe de viscosité n'a pas changé du tout et la viscosité est restée constante.
À mesure que la température continue d'augmenter, la viscosité commence à s'accroître. À ce stade, les granules d'amidon commencent à se gélatiniser, les cristaux commencent à se désagréger et la structure ordonnée d'origine est perdue. Le point correspondant de la courbe de température, appelé température d'empâtage, dépend généralement du rapport entre l'amylose et l'amylopectine.
Au cours du chauffage, la viscosité continue d'augmenter. À une certaine température, la viscosité atteint son maximum, appelé viscosité maximale. Les particules d'amidon absorbent alors l'eau et gonflent, s'étendant au maximum. Un pic de viscosité faible indique souvent une faible capacité de gonflement de l'amidon, ce qui rend sa gélatinisation ou sa cuisson plus difficile.
Une fois le pic de viscosité dépassé, l'amidon ne peut plus absorber d'eau en raison de l'absorption complète d'eau et du gonflement de l'amidon. Par conséquent, avec l'augmentation du temps, sous l'action d'une forte agitation, la structure de la pâte d'amidon est continuellement détruite, entraînant la rupture des chaînes moléculaires. Il en résulte une diminution de la viscosité jusqu'à ce qu'elle atteigne une certaine valeur minimale, qui peut également être appelée viscosité de maintien, viscosité en creux ou viscosité de la pâte chaude. Ce phénomène se produit généralement à la fin de la période IsothermeLes essais à température contrôlée et constante sont dits isothermes.isotherme ou au début du refroidissement. La destruction de la structure est liée à la composition de l'amidon.
La différence entre la viscosité maximale et la viscosité minimale est appelée valeur de rupture, ou valeur de désintégration, qui peut être utilisée pour évaluer quantitativement les dommages causés à la structure de l'amidon. La désintégration des granules d'amidon dépend du rapport entre l'amylose et l'amylopectine, ainsi que de nombreux autres facteurs tels que le traitement de surface des granules d'amidon.
Lorsque la température revient à la température initiale, la viscosité revient à un niveau plus élevé, ce qui est dû à la recristallisation de l'amidon linéaire pendant le refroidissement, appelée rétrogradation. Cette viscosité est appelée viscosité finale ou viscosité de la pâte froide et peut être utilisée comme indicateur pour juger de la consistance de la texture, du goût ou de la vitesse de vieillissement.
La différence entre la viscosité la plus basse et la viscosité finale est appelée viscosité de retrait. Elle est liée à la recombinaison de l'amidon linéaire au cours du processus de refroidissement et dépend de la teneur en amidon linéaire, du degré de gonflement et de la désintégration des particules d'amidon. Plus la valeur de rétrogradation est faible, plus la texture du produit fabriqué à partir de cet amidon est douce et plus la vitesse de vieillissement et de Durcissement (réactions de réticulation)Le terme "crosslinking" signifie littéralement "mise en réseau". Dans le contexte chimique, il est utilisé pour les réactions dans lesquelles les molécules sont liées entre elles par l'introduction de liaisons covalentes et la formation de réseaux tridimensionnels.durcissement est lente.
Conclusion
Une courbe RVA a été mesurée avec le rhéomètre rotatif Kinexus pour évaluer les caractéristiques de collage et de rétrogradation de l'amidon de riz. Ce type de mesure est particulièrement facile à réaliser avec le Kinexus car le logiciel de mesure et d'évaluation rSpace contient une méthode spécialement dédiée au test de l'amidon.
L'interprétation et l'analyse de la courbe obtenue permettent de prévoir et d'ajuster la qualité du produit. Le logiciel permet également de quantifier la perception humaine subjective. Par exemple, pour une pâte molle, un pic de viscosité plus élevé indique un fort gonflement, ce qui rend le produit plus doux et moins moelleux. Une chute de viscosité plus importante indique une structure peu stable sous l'effet de la chaleur et du cisaillement. Une viscosité finale élevée indique une rétrogradation plus importante (réassociation de l'amylose), ce qui peut contribuer à rendre la pâte plus ferme et plus moelleuse.