Note d'application | CoaguSens™ Flex

Test de la Fonte et de la Fonctionnalité du Fromage Fondu

Le fromage fondu joue un rôle important dans l’industrie agroalimentaire ; il est apprécié pour sa qualité constante, sa longue durée de conservation et sa polyvalence fonctionnelle dans des applications telles que les sandwichs, les sauces, les plats préparés et les produits de boulangerie. L’une des caractéristiques les plus déterminantes pour ses performances dans les applications alimentaires est sa capacité à fondre. Cette propriété influence directement la texture, la sensation en bouche et l’aspect visuel lorsque le fromage est chauffé, ce qui en fait un facteur clé tant pour le développement des produits que pour le contrôle qualité.

Fonctionnalité du fromage fondu

Les propriétés uniques du fromage fondu résultent d’une formulation soigneusement équilibrée et d’un processus de fabrication contrôlé. En mélangeant du fromage naturel avec des sels émulsifiants, de l’eau et d’autres ingrédients sous l’effet de la chaleur, les fabricants peuvent uniformiser la texture, la saveur et les performances d’un lot à l’autre. Ce contrôle permet d’effectuer des ajustements ciblés afin de répondre aux besoins spécifiques du marché, tels qu’une meilleure capacité de fusion pour les garnitures de pizza ou une meilleure tenue des tranches pour les hamburgers. La capacité à ajuster avec précision la capacité de fusion sans compromettre la stabilité est l’une des raisons pour lesquelles le fromage fondu est largement utilisé dans la restauration et les applications industrielles.

La capacité de fusion : un critère de qualité essentiel pour le fromage fondu

Dans le fromage fondu, la capacité de fusion désigne sa capacité à ramollir et à s’étaler lorsqu’il est exposé à la chaleur. Cette propriété est influencée par des facteurs tels que la teneur en humidité, le pH, le rapport matières grasses/protéines, ainsi que le type et la quantité de sels émulsifiants utilisés. Une fusibilité optimale garantit une couverture homogène sur les aliments chauffés, empêche un écoulement excessif de matière grasse et confère les caractéristiques d’élasticité ou de fluidité souhaitées. Un comportement de fusion irrégulier peut entraîner des défauts du produit tels que la formation de cloques, une couverture inégale ou une texture indésirable, ce qui affecte à la fois l’aspect et l’acceptation par les consommateurs.

Fermeté et texture

La fermeté du fromage fondu est étroitement liée à sa capacité à fondre, ces deux caractéristiques étant déterminées par le réseau protéique du fromage et la répartition de l’eau. Si les fromages plus fermes peuvent conserver leur structure lors de la cuisson, une fermeté excessive peut limiter leur tartinabilité et leur conférer une texture caoutchouteuse. À l’inverse, les textures plus molles peuvent favoriser la fonte, mais risquent de s’effondrer sous l’effet de la chaleur. Les fabricants obtiennent la fermeté souhaitée en ajustant la teneur en protéines, la concentration en sel émulsifiant et les paramètres de transformation tels que la durée de chauffage et la vitesse de cisaillement.

Cohérence

La constance désigne l’uniformité des propriétés du fromage fondu, tant au sein d’un même lot qu’entre les différentes séries de production. D’un point de vue fonctionnel, la constance garantit que la capacité de fusion, la fermeté et la texture restent prévisibles lors de l’utilisation. Parmi les facteurs influençant la cohérence, on peut citer le mélange homogène des ingrédients, le contrôle stable du pH et la prévention de la séparation de phases au cours de la fabrication. Le maintien d’une cohérence élevée renforce non seulement la fiabilité de la marque, mais réduit également le gaspillage et les problèmes de transformation pour les utilisateurs industriels.

Viscosité

La viscosité joue un rôle important dans le comportement rhéologique du fromage fondu lors de la fusion. Elle influe sur la manière dont le fromage s’étale sur les surfaces chauffées, sur ses propriétés d’élasticité et sur sa capacité à se lier à d’autres composants alimentaires. Une viscosité plus faible favorise un écoulement fluide et une couverture homogène, tandis qu’une viscosité plus élevée contribue au maintien de la structure dans les produits en couches ou fourrés. On recourt généralement à des ajustements de la teneur en humidité, des sels émulsifiants et de la répartition des matières grasses pour atteindre les niveaux de viscosité visés.

Il est essentiel de bien comprendre et de maîtriser la capacité de fusion, la fermeté, la consistance et la viscosité afin de garantir que le fromage fondu réponde aux attentes des consommateurs et des clients industriels en matière de performances. Ces paramètres constituent la base de l’évaluation de la fonctionnalité et orientent les améliorations apportées aux formulations afin de s’adapter à l’évolution des demandes du marché.

Dans la section suivante, nous examinerons des approches pratiques permettant d’évaluer ces propriétés dans des situations concrètes, dans le cadre de notre étude de cas intitulée « Test de la capacité de fusion des fromages fondus ».

Étude de cas : Évaluation de la capacité de fusion des fromages fondus

Appareil : CoaguSens™ Flex - Analyse précise de la fermeté et de la capacité de fusion du fromage fondu

CoaguSens™ Flex Il s’agit d’un instrument d’analyse de précision développé pour le secteur laitier afin de caractériser les propriétés rhéologiques et viscoélastiques des gels laitiers et des fromages. Il permet de surveiller en temps réel les processus de coagulation enzymatique et acide du lait et de quantifier la fermeté du gel ainsi que le développement de sa structure dans des conditions thermiques contrôlées. Le système permet également de réaliser des études de fusibilité des fromages (naturels ou fondus) en mesurant les réponses viscoélastiques en fonction de la température, fournissant ainsi des données reproductibles sur leurs performances fonctionnelles.

En fournissant des paramètres rhéologiques précis, CoaguSens™ Flex aide les scientifiques spécialisés dans l’alimentation, les technologues alimentaires et les ingénieurs de procédés à optimiser les formulations et le dosage des ingrédients. Ses capacités d’analyse facilitent l’ajustement des paramètres de procédé afin d’atteindre de manière constante les objectifs fonctionnels définis, notamment la texture, la fermeté et le comportement à la fusion.

Alliant polyvalence et grande précision analytique, CoaguSens™ Flex est adapté à la fois à la recherche et le développement— où il permet de mieux comprendre les relations structure-fonction dans les systèmes laitiers — et au contrôle qualité, où il garantit l’uniformité des produits, réduit la variabilité et assure le respect des normes de performance industrielles. L’instrument mesure les paramètres suivants en fonction de la température :

le module d’élasticité au cisaillement (G′): mesure de la fermeté du gel ;
le module de perte de cisaillement (G’’): mesure du comportement visqueux du gel ;
la tangente de perte [tan(δ)]: définie comme le rapport G’’/G’, qui indique la proportion du comportement visqueux par rapport au comportement élastique de l’échantillon.

Résultats

Cinétique de fusion

Figure 1 : Comparaison des profils de fusion (évolution dans le temps du module d’élasticité ou de la fermeté) des fromages fondus Velveeta, Laughing Cow, Cheese Whiz et Kraft Single entre 4 °C et 70 °C.

L’étude de la fermeté et de la vitesse de fusion des fromages fondus à l’aide du CoaguSens™ Flex fournit des informations rhéologiques précises, permettant aux fabricants d’optimiser les formulations, l’équilibre des émulsifiants et le comportement thermique afin d’obtenir une texture homogène, une capacité de fusion maîtrisée et des performances améliorées dans les applications industrielles, culinaires et grand public. Les courbes de capacité de fusion obtenues à l’aide du CoaguSens™ Flex fournissent de multiples indications :

Tranche Kraft C’est l’échantillon le plus rigide au départ (~100 000 Pa), ce qui témoigne d’une matrice dense composée de protéines et d’émulsifiants, mais c’est également celui qui fond le plus rapidement, la valeur de G′ chutant en dessous de 20 000 Pa en moins de 2 minutes. Il présente une grande rigidité et une persistance structurelle modérée sous l’effet de la chaleur.

Velveeta Il présente une consistance modérément ferme (~50 000 Pa) au départ, puis fond rapidement pour se stabiliser à un faible niveau d’élasticité. Il allie une résistance initiale à une fluidification rapide, ce qui en fait un produit idéal pour les applications nécessitant une fusion lisse et homogène.

La Vache qui rit présente une fermeté initiale plus faible (~35 000 Pa) mais conserve sa structure un peu plus longtemps, avec une diminution plus lente et plus progressive de la valeur G′. Elle se caractérise finalement par une élasticité résiduelle plus élevée, ce qui indique une texture fondue plus souple mais plus stable.

Cheez Whiz C’est celle qui présente la plus faible résistance dès le départ (<5 000 Pa) et qui ne subit pratiquement aucune dégradation structurelle, se comportant essentiellement comme un fluide tout au long du processus. Sa formulation privilégie la coulabilité plutôt que la résistance du gel.

Figure 2 : Comparaison du module d’élasticité (fermeté) des fromages fondus Velveeta, La Vache qui rit, Cheese Whiz et Kraft Single à 4 °C et 70 °C.

Figure 3 : Tangente de perte [tan(δ)] et comportement visqueux des fromages fondus Velveeta, La Vache qui rit, Cheese Whiz et Kraft Single à 4 °C

Figure 4 : Tangente de perte [tan(δ)] et comportement visqueux des fromages fondus Velveeta, Laughing Cow, Cheese Whiz et Kraft Single à 70 °C

Velveeta

Le Velveeta est un fromage fondu pasteurisé, élaboré à partir de lait, de lactosérum, de sels émulsifiants et d’huiles, homogénéisé et traité thermiquement afin de garantir sa stabilité et sa texture onctueuse. Il est largement utilisé dans les sauces, les trempettes et les produits alimentaires transformés en raison de ses propriétés de fusion homogènes.

À 4 °C, le Velveeta présente une fermeté modérée (~45 000 Pa) avec un comportement à dominante élastique (tan(δ) ~0,3). Un chauffage à 70 °C entraîne une perte drastique de structure (<2 000 Pa) et une forte augmentation de tan(δ) (~0,7), marquant une transition vers un comportement à dominance visqueuse. Cela explique sa capacité de fusion onctueuse et homogène.

La Vache qui rit

La Vache qui rit est un fromage fondu à tartiner conditionné en portions, obtenu en mélangeant des fromages naturels avec de la crème, du lait en poudre et des sels émulsifiants, puis stérilisé à chaud pour garantir sa conservation, ce qui donne un produit onctueux et facile à tartiner, généralement consommé comme en-cas ou étalé sur du pain et des crackers.

La Vache qui rit présente une fermeté modérée à 4 °C (~35 000 Pa) et conserve une élasticité considérable lorsqu’elle est chauffée (~7 000 Pa à 70 °C). Son tan(δ) reste stable à environ 0,3, ce qui indique une contribution visqueuse stable tout en maintenant un équilibre structurel. Il en résulte une texture souple et facile à tartiner, sans pour autant présenter une fluidité totale.

Cheese Whiz

Le Cheez Whiz est une sauce au fromage fondu composée de fromage, de lactosérum, d’huiles et de sels émulsifiants, traitée thermiquement afin d’obtenir un produit de longue conservation, facile à verser et présentant une consistance stable, principalement utilisé comme sauce, garniture ou agent aromatisant dans la restauration rapide et les plats préparés.

Le Cheez Whiz présente une structure peu développée, même à 4 °C (~5 000 Pa), avec un tan(δ) relativement élevé (~0,5) qui reflète des propriétés à dominance visqueuse. À 70 °C, sa valeur G′ passe sous la barre des 1 000 Pa tandis que tan(δ) reste élevé, ce qui confirme sa nature d’émulsion versable présentant une intégrité minimale du réseau gélifié.

Kraft Singles

Les Kraft Singles sont des tranches de fromage fondu emballées individuellement, composées de fromage naturel, de lactosérum, d’huiles végétales, de sels émulsifiants et de stabilisants. Elles sont pasteurisées afin de garantir leur sécurité microbiologique et une capacité de fusion constante, et sont spécialement conçues pour être utilisées dans les sandwichs, les hamburgers et d’autres préparations prêtes à consommer.

Le Kraft Slice est le plus rigide à température de réfrigération (~100 000 Pa) et présente un comportement élastique modéré (tan(δ) ~0,45). Lorsqu’il est chauffé à 70 °C, le G′ chute brusquement à environ 4 000 Pa et tan(δ) augmente jusqu’à 0,55, ce qui indique des modifications structurelles lors de la fusion.

Utiliser des mesures précises pour améliorer les propriétés fonctionnelles du fromage fondu

Conclusion

Cette étude a examiné la capacité de fusion et les propriétés fonctionnelles des fromages Velveeta, Laughing Cow, Cheez Whiz et Kraft Singles à l’aide du CoaguSens™ Flex. Les performances du fromage fondu dépendent de facteurs liés à sa formulation, tels que le rapport protéines/matières grasses, les sels émulsifiants, le pH et la teneur en eau. Parmi les paramètres clés mesurés figuraient le module d’élasticité au cisaillement (G′), le module visqueux (G″) et la tangente de perte [tan(δ)], qui ont permis une évaluation précise de la fermeté et du comportement à la fusion à différentes températures.

À 4 °C, le Kraft Slice était le plus ferme (~100 000 Pa), suivi de Velveeta (environ 45 000 Pa) et La Vache qui rit (environ 35 000 Pa), tandis que Cheez Whiz présentait une structure peu marquée (<5 000 Pa). Le chauffage à 70 °C a réduit la fermeté de tous les échantillons, bien qu’avec des cinétiques différentes : la tranche de Kraft a fondu rapidement (~4 000 Pa), le Velveeta s’est complètement liquéfié (<2 000 Pa), la Laughing Cow a conservé une partie de sa structure (~7 000 Pa) et le Cheez Whiz est resté moelleux tout au long du processus.

Le comportement visqueux, mesuré par tan(δ), a confirmé ces tendances. Le Velveeta est passé d’un comportement à dominance élastique (~0,3) à un comportement visqueux (~0,7), tandis que le Laughing Cow est resté stable (~0,3), le Kraft Slice a légèrement augmenté (0,45–0,55), et le Cheez Whiz est resté visqueux (~0,5) quelle que soit la température.

CoaguSens™ Flex offre un moyen rapide, reproductible et quantitatif de mesurer la capacité de fusion du fromage. Sa capacité à évaluer la fermeté, la vitesse de fusion et l’équilibre visco-élastique sous l’effet de la chaleur en fait un outil précieux pour Conception de formulations en R&D et contrôle de la cohérence par le service de contrôle qualité, garantissant que les produits répondent aux exigences de performance fonctionnelle avec un minimum d’essais et d’erreurs.

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