Note d'Application | CoaguSensᵐᶜ Flex
Mesure en temps réel de la viscoélasticité des gels de lait d'origine animale et végétale durant la fermentation en production industrielle de yogourt
par Noémie Deloire, CPE,
Scientifique en applications, Rheolution Inc.
Résumé
- L’optimisation de la texture du yogourt est impérative pour garantir la qualité du produit, l’attrait et la satisfaction des consommateurs.
- Les rhéomètres, viscosimètres et analyseurs de texture couramment utilisés dans l’industrie présentent chacun des limitations distinctes.
- Dans cette étude, le CoaguSensᵐᶜ Flex a été utilisé pour mesurer en continu les propriétés viscoélastiques des gels de yogourt.
- Les résultats montrent que les mesures de viscoélasticité, associées aux mesures du pH, offrent une évaluation complète des propriétés texturales du produit.
Maîtriser la texture du yogourt avec CoaguSensᵐᶜ Flex
Introduction
Les propriétés viscoélastiques du yogourt influencent significativement l’expérience sensorielle du consommateur. Une consistance lisse et crémeuse améliore la sensation en bouche et la satisfaction du consommateur, servant ainsi de facteur clé de différenciation entre les marques. La consistance et l’onctuosité du produit (fortement liés à la viscoélasticité) peuvent altérer l’expérience gustative, rendant ainsi la texture cruciale pour l’attrait et le plaisir du yogourt.
Les rhéomètres, viscosimètres et analyseurs de texture sont couramment utilisés pour évaluer la texture des yogourts ; cependant, chacune de ces technologies présente des limitations inhérentes. Les rhéomètres, qui nécessitent une expertise avancée en rhéologie, sont des instruments complexes qui peuvent ne pas convenir à une utilisation en environnement de production en raison de leur complexité opérationnelle. Les viscosimètres qui effectuent des mesures destructives et ne sont pas adaptés à la mesure des propriétés viscoélastiques du gel de yogourt pendant le processus de fermentation. Les analyseurs de texture, quant à eux, n’ont pas la sensibilité nécessaire pour mesurer avec précision la formation du gel et sont généralement utilisés pour évaluer la texture finale des yogourts fermes.
Dans cette étude, nous introduisons l’utilisation du CoaguSensᵐᶜ Flex pour mesurer avec précision et en temps réel, les propriétés viscoélastiques des gels de lait pendant le processus de fermentation et en phase de refroidissement. En tirant parti d’une technologie de test moderne (CoaguSensᵐᶜ Flex est déjà utilisé avec succès pour contrôle la coagulation enzymatique du lait en production fromagère), nous introduisons une approche innovante pour mesurer la cinétique de formation des gels de lait animal et végétal pendant les phases de fermentation acide et de refroidissement pour produire du yogourt. Les données riches et précises fournies par l’instrument peuvent servir à développer de nouveaux produits ou à contrôler la qualité et la consistance de la production de yogourt.
Technique analytique moderne pour le suivi de la formation de gels de yogourt durant la fermentation
Matériel et Méthodes
Une méthodologie précise a été mise en œuvre pour mesurer la dynamique de fermentation en combinant la mesure en temps réel de la viscoélasticité avec la mesure traditionnelle du pH et en analysant l’impact des cultures bactériennes sur la formation des gels de yogourt pendant le processus de production.
Processus d’inoculation et collecte des échantillons
Le lait collecté a été inoculé avec un mélange spécifique de cultures bactériennes essentielles au processus de fermentation. Les bactéries utilisées pour le lait de vache dans cette étude comprenaient des lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus et des streptococcus thermophilus, tandis que celles employées pour le lait de coco comprenaient des bifidobacterium species, des lactobacillus acidophilus, des lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, des lactobacillus paracasei, et des streptococcus thermophilus.
L’inoculation a eu lieu immédiatement après la pasteurisation (10 minutes à 90°C). Ensuite, le lait a été refroidi à 4°C avant l’ensemencement bactérien. Un échantillon de 1 litre de lait pasteurisé et inoculé a été collecté pendant le processus de production dans l’usine, juste avant le conditionnement du produit.
Échantillonnage pour les tests
Pour mesurer le processus de fermentation sur le CoaguSensᵐᶜ Flex, 7 mL de lait ont été pipetés dans le porte-échantillon de l’instrument pour analyse.
Profils de température
Pour le lait de vache, la température de la chambre thermique de l’instrument a été d’abord réglée à 42,5°C pendant 280 minutes (environ 4,5 heures). La température a ensuite été abaissée à 4°C pendant 220 minutes (environ 3,5 heures) pour simuler la phase de refroidissement du produit.
Pour le lait de coco, la température de la chambre thermique de l’instrument a été d’abord réglée à 42,5°C pendant 300 minutes (environ 5 heures). La température a ensuite été diminuée à 4°C pendant 100 minutes (environ 1,5 heure) pour également simuler la phase de refroidissement.
Échantillons de contrôle
Parallèlement à l’échantillon analysé dans le CoaguSensᵐᶜ Flex, des échantillons contrôles ont été placés dans un incubateur de laboratoire dans des conditions thermiques identiques. Les échantillons contrôles ont été utilisés pour mesurer les changements de pH et de température pendant le processus de fermentation. Les échantillons contrôles ont suivi le même historique de température que les échantillons analysés à l’aide du CoaguSensᵐᶜ Flex.
Vue du porte-échantillon de 7 mL du CoaguSensᵐᶜ Flex contenant un échantillon de yogourt après fermentation.
Analyse du pH
La mesure du pH a été effectuée à des intervalles de temps fixes sur les échantillons contrôles pendant la cinétique de fermentation et la phase de refroidissement. Les valeurs de pH ont été systématiquement enregistrées pour capturer l’évolution de l’acidité au fil du temps.
Analyse des phases de fermentation et de texturation du yogourt : dynamique de l'élasticité et de l'acidité
Résultats et discussion
Figure 1. Cinétique du module élastique de cisaillement (fermeté) et du pH du lait de vache pendant les phases de fermentation et de refroidissement.
Figure 2: Cinétique du module de perte tan(δ) (G »/G’) et du pH du lait de vache pendant les phases de fermentation et de refroidissement.
Le processus de fermentation du lait de vache révèle une courbe caractérisée par différentes phases :
- Initiation de la gélification (pH 4,9). Tan(δ) est à une valeur maximum.
- Une augmentation notable de la courbe de G’ marque le début de la gélification, se produisant à un pH de 5,15. La gélification augmente à un taux de 0,1 Pa/s, jusqu’à un pH de 4,6 (pH cible). Tan(δ) diminue à mesure que la nature élastique du gel augmente.
- Phase de Refroidissement : L’échantillon a été programmé pour refroidir à 4°C, et la fermeté du gel a montré une augmentation notable pendant cette phase. Tan(δ) reste relativement stable à 0,30 pendant la phase de refroidissement.
Le plateau a été observé dans la courbe une heure après le début de la phase de refroidissement, indiquant une stabilisation de la fermeté du gel à une valeur de 7 700 Pa. Tan(δ) est resté stable à 0,30.
Figure 3: Cinétique du module élastique de cisaillement (fermeté) et du pH du lait d’origine végétale pendant les phases de fermentation et de refroidissement.
Figure 4: Cinétique de tan(δ) (G »/G’) et du pH du lait d’origine végétale pendant les phases de fermentation et de refroidissement.
Le processus de fermentation du lait de coco a montré des caractéristiques uniques :
- Initiation de la Gélification : le pH est à 5,50 et Tan(δ) est maximum.
- La fermeté augmente à un taux de 0,08 Pa/s. Le pH diminue jusqu’à 4,6 (pH cible) pendant 2 heures.
- Après 5 heures, le pH se stabilise à une valeur de 4,5. La fermeté atteint un niveau significatif de 1 500 Pa mais n’est pas encore complètement stabilisée. Tan(δ) diminue à mesure que l’élasticité du gel augmente et se stabilise à une valeur de 0,25.
- Phase de Refroidissement : l’échantillon a été programmé pour refroidir à 4°C et la fermeté du gel a augmenté de 1 500 Pa à 3 500 Pa en 1 heure avant d’atteindre un plateau. La phase de refroidissement a eu un effet sur Tan(δ) qui s’est rapidement stabilisé à une valeur de 0,30.
Points Clés
Cette étude illustre la capacité du CoaguSensᵐᶜ Flex à mesurer le processus de gélification du lait animal ou végétal durant une fermentation acide. La nature non destructive du CoaguSensᵐᶜ Flex le rend adapté à l’analyse à haut débit en laboratoire. En effet, le porte-échantillon du CoaguSensᵐᶜ Flex étant détachable, l’échantillon de lait peut être stocké dans un incubateur entre les tests rendant ainsi l’instrument disponible pour analyser des échantillons supplémentaires.
Dans un environnement de production, le CoaguSensᵐᶜ Flex peut être utilisé pour mesurer avec précision les propriétés viscoélastiques des gels de yogourt afin de :
- Contrôler la qualité de la production en utilisant une technologie d’analyse facile à utiliser et à haut débit ;
- Modifier les paramètres de production pour assurer une homogénéité entre les lots en termes de texture du yogourt ;
- Ajuster les formulations de recettes lorsque des ingrédients sont substitués en raison des fluctuations des prix des ingrédients ;
- Optimiser les temps et les cycles de production en contrôlant la viscoélasticité du produit en plus du pH.
En RD et développement de produits, le CoaguSensᵐᶜ Flex peut être utilisé afin de :
- Formuler avec précision de nouveaux produits ;
- Évaluer et optimiser la stabilité de la texture à long terme pour maintenir la qualité du gel tout au long de sa durée de conservation.
Le CoaguSensᵐᶜ Flex, avec sa facilité d’utilisation et son rapport coût-efficacité, est particulièrement adapté aux laboratoires de contrôle de qualité et d’analyse au sein des installations de fabrication de yogourt. Son approche de mesure non destructive, combinée à l’utilisation de porte-échantillons détachables, facilite les analyses à haut débit de gels de yogourt en cours de fermentation.
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