Introduction
Le beurre est une émulsion multiphase composée de globules de graisse, de graisse cristalline et d'une phase aqueuse dispersée dans une phase huileuse continue. Outre le goût, les propriétés les plus importantes du beurre en termes de perception par le consommateur sont la texture, l'aspect et la tartinabilité. La dureté et la tartinabilité sont inversement liées l'une à l'autre et sont également les deux propriétés du beurre les plus couramment mesurées (Wright 2001). On sait que ces deux propriétés dépendent fortement de la température, mais qu'elles sont également affectées par la vitesse de refroidissement après le barattage et par les variations régionales ou saisonnières dues à l'alimentation des vaches (Prentice 1972).
La rhéologie peut être un outil utile pour caractériser et optimiser les propriétés texturales du beurre. Le module de cisaillement est lié à la rigidité du produit, qui peut être mesurée en fonction de la température à l'aide d'essais oscillatoires, et la limite d'élasticité représente la ContrainteLa Contrainte est définie par un niveau de force appliquée sur un échantillon d’une section bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons qui possèdent une section rectangulaire ou circulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme les élastomères peuvent être étirés jusqu’à 5 à 10 fois leur longueur initiale.contrainte qui doit être surmontée pour que le beurre se déforme plastiquement, c'est-à-dire qu'il s'étale. Les rhéomètres modernes, tels que le rhéomètre rotatif Kinexus, ont également des capacités axiales avancées qui peuvent être utiles pour étudier d'autres caractéristiques du beurre, telles que la dureté (compressibilité) et l'adhésivité (collage).
Cette note d'application montre comment la rhéologie peut être utilisée pour comparer les caractéristiques de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion et d'étalement de deux produits commerciaux - un beurre normal et un beurre tartinable. Le beurre normal est fabriqué uniquement à partir de matières grasses laitières, tandis que le beurre à tartiner contient un pourcentage d'huile végétale pour réduire la Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). température de fusion et la rigidité du produit lorsqu'il est sorti du réfrigérateur.
Expérimental
- Les deux échantillons de beurre ont été évalués sur la plage de température de 4°C à 35°C à l'aide des tests oscillatoires d'amplitude small et des tests axiaux.
- Les mesures ont été effectuées à l'aide d'un rhéomètre Kinexus équipé d'une cartouche à plaque Peltier et d'un système de mesure à plaque rugueuse, en utilisant des séquences préconfigurées dans le logiciel rSpace.
- Une séquence de chargement standard a été utilisée pour s'assurer que les échantillons étaient soumis à un historique thermique et à un protocole de chargement cohérents.
- Un essai de rampe de température à fréquence unique contrôlé par la DéformationLa Déformation décrit une déformation d’un matériau qui subit une contrainte ou une force mécanique externe. Les formulations d’élastomères présentent des propriétés de fluage, si une charge constante est appliquée.déformation a été réalisé entre 4°C et 35°C à une vitesse de 2°C/min en utilisant une DéformationLa Déformation décrit une déformation d’un matériau qui subit une contrainte ou une force mécanique externe. Les formulations d’élastomères présentent des propriétés de fluage, si une charge constante est appliquée.déformation dans la région viscoélastique linéaire (LVR).
- Un cycle de compression-décompression axiale a été réalisé à 4°C sur 1 mm d'échantillon frais et la réponse à la force normale a été mesurée pour déterminer la dureté et l'adhérence.
Constatations et discussion
Essai oscillatoire
Small l'essai oscillatoire d'amplitude est un essai non destructif et peut donc montrer les changements qui se produisent dans une microstructure complexe en fonction du temps ou de la température sans la décomposer. Les paramètres couramment mesurés sont G', le module d'élasticité (stockage), et G", le Module visqueuxLe module complexe (composante visqueuse), module de perte ou G'', est la partie "imaginaire" du module complexe global des échantillons. Cette composante visqueuse indique la réponse liquide ou déphasée de l'échantillon mesuré. module visqueux (perte). Ils correspondent respectivement à la rigidité des composants solides et liquides de l'échantillon, la rigidité totale étant donnée par le module complexe G* = √(G'2 + G "2).
L'angle de phase (δ) est une mesure de la différence de phase entre la déformation appliquée et la ContrainteLa Contrainte est définie par un niveau de force appliquée sur un échantillon d’une section bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons qui possèdent une section rectangulaire ou circulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme les élastomères peuvent être étirés jusqu’à 5 à 10 fois leur longueur initiale.contrainte mesurée et peut être utilisé pour quantifier la structure en termes de caractéristiques viscoélastiques. Un matériau de type liquide aura un angle de phase supérieur à 45° (90° = complètement liquide) et un matériau de type solide aura un angle de phase inférieur à 45° (0° = complètement solide).
La figure 1 montre les résultats de la rampe de température oscillatoire à fréquence unique effectuée sur les deux échantillons de beurre. À 4°C, le beurre normal est un ordre de grandeur plus rigide que le beurre tartinable en termes de G'. Cela donne une première indication de la raison pour laquelle le beurre tartinable peut être utilisé directement à la sortie du réfrigérateur, car des valeurs plus faibles de G' devraient correspondre à une limite d'élasticité plus faible. Les angles de phase sont tous deux très faibles (moins de 10°), ce qui indique que les échantillons sont très solides lorsqu'ils sont conservés au réfrigérateur, le beurre tartinable étant légèrement plus élastique.
Au fur et à mesure que la température augmente, les valeurs de module diminuent, ce qui indique un ramollissement de la structure qui est associé principalement à la fonte de la matière grasse laitière cristalline. Cette baisse est la plus importante pour le beurre normal, G' chutant d'environ 10 MPa entre 4°C et 20°C, contre 0,5 MPa pour le beurre tartinable. Cette transition de Températures et enthalpies de fusionL'enthalpie de fusion d'une substance, également connue sous le nom de chaleur latente, est une mesure de l'apport d'énergie, généralement de la chaleur, nécessaire pour convertir une substance de l'état solide à l'état liquide. Le point de fusion d'une substance est la température à laquelle elle passe de l'état solide (cristallin) à l'état liquide (fusion isotrope). fusion correspond également à un pic dans l'angle de phase qui est le plus important pour l'échantillon de beurre normal et se produit à une température légèrement plus élevée par rapport à la variante tartinable.
Essai axial
Le deuxième test effectué sur les échantillons de beurre était un test de compression-décompression axiale, comme illustré à la figure 2. Il s'agit de presser l'échantillon entre les deux plaques, puis de séparer les plaques tout en enregistrant continuellement la réponse à la force normale. La phase de compression correspond à la cédulation et à la déformation de l'échantillon et devrait être liée à la dureté du beurre et à la facilité d'étalement. La phase de décompression correspond à l'adhésivité ou au collage et devrait indiquer la tendance du beurre à adhérer au couteau pendant l'étalement.
La figure 3 montre les profils de force normale pour les deux échantillons de beurre en réponse à la déformation axiale. Pour comprimer le beurre normal de 1 mm, il a fallu une force de 30 N, alors que le beurre tartinable n'a nécessité que 6 N de force. Cela indique que le beurre tartinable cède et se déforme beaucoup plus facilement (il est moins dur) que le beurre normal, comme on pouvait s'y attendre. Lors de la décompression, le beurre normal a généré un pic de force de traction de -10 N, sans qu'aucun pic ne soit observé pour le beurre tartinable. Cela indique que le beurre normal aurait une plus grande tendance à coller au couteau pendant la tartinade.
Conclusions
Un rhéomètre peut être utilisé pour effectuer une série de mesures différentes afin de caractériser et de comparer différents beurres en termes de microstructure, de texture et de facilité d'étalement. Il s'agit notamment d'essais oscillatoires à fréquence unique pour mesurer les changements de rigidité et de viscoélasticité en fonction de la température et d'essais axiaux pour évaluer la dureté et l'adhésivité en cours d'utilisation.