Le contrôle qualité dans l’industrie agroalimentaire n’est possible qu’avec la rhéologie

La dernière fois que vous avez étalé du fromage à la crème sur un bagel, avez-vous remarqué à quel point il était facile (ou difficile) à étaler ? Secouez-vous régulièrement votre vinaigrette pour mélanger à nouveau l’huile et le vinaigre séparés ? Dans les deux cas, la stabilité au stockage, la distribution et la texture de votre repas ont été assurées grâce aux principes fondamentaux de la rhéologie.

Cette discipline scientifique fusionne des principes issus à la fois de la physique et de la chimie pour étudier la manière dont les matériaux se déforment et s’écoulent sous différents niveaux de contrainte. Dans la production alimentaire, les comportements rhéologiques sous-jacents sont essentiels pour maintenir la qualité, la satisfaction du client et la cohérence.

La rhéologie est l’étude de l’écoulement et de la déformation des matériaux, utilisée pour prédire le comportement d’un produit et optimiser les formulations. Pour les aliments et les boissons, les rhéomètres mesurent et quantifient la façon dont un produit réagit lorsqu’il est remué, pressé, étalé ou secoué ; comment il change lorsqu’il est chauffé ou refroidi ; et même comment il est perçu lorsqu’il est consommé.

La rhéologie est un outil indispensable pour garantir la qualité des nouveaux produits ou des produits reformulés. Les formulations alimentaires changent pour diverses raisons, telles que : s’adapter à un problème de chaîne d’approvisionnement concernant un ingrédient spécifique, se développer pour proposer une nouvelle saveur, ajouter une alternative végétale ou soucieuse de la santé, ou passer à un emballage écologique qui affecte la distribution du produit.

Quelle que soit la raison de votre nouveau produit ou de votre nouvelle formulation, sa rhéologie doit répondre aux attentes des consommateurs pour qu’il soit commercialement réussi. Le produit final devra atteindre des attributs tels que :

• Une apparence attrayante – ni trop liquide, ni trop grumeleuse
• Une texture et une sensation en bouche souhaitables, ni trop « épais » ni trop « fin »
• Une distribution fluide, facile à verser, à presser ou à étaler, et sans gouttes
• Une stabilité au stockage tout au long de son transport, sur les étagères des magasins et dans les cuisines des clients

Après avoir développé ou reformulé avec succès un produit, les fabricants de produits alimentaires doivent ensuite le produire à grande échelle. Les variations dans les matières premières ou dans les conditions de transformation peuvent entraîner des lots qui ne répondent pas aux attentes des consommateurs ou même déclencher des rappels coûteux. L’intégration de mesures rhéologiques dans les tests de contrôle qualité sur les sites de production garantit la cohérence d’un produit et évite l’insatisfaction des consommateurs bien avant qu’il ne sorte de l’usine.

Pour les responsables du contrôle qualité dans les installations de production alimentaire, les données issues de la rhéologie aideront à répondre à des questions telles que :

• Notre produit est-il cohérent entre les différents lots au fil du temps et dans les différentes régions ?
• La cohérence du produit a-t-elle changé avec l’ajout de nouveaux équipements ou ingrédients ?
• Quelle variation de viscosité ou de seuil d’écoulement devons-nous juger acceptable avant qu’un lot ne soit rejeté ?

Avec n’importe quel produit alimentaire ou boisson, vous aurez besoin de quatre mesures clés pour comprendre comment ce produit se comporte pendant la production, le transport ou la consommation.

Viscosité Cela décrit la résistance d’un matériau au mouvement. La viscosité existe sur un continuum allant de l’épais (miel) au liquide (cola). Cependant, de nombreux aliments et boissons sont non newtoniens, ce qui signifie que leur viscosité change sous l’effet du cisaillement. Dans de nombreux cas, ce changement est intentionnel (par exemple, une évolution du marché vers des emballages en flacon souple pour des condiments tels que le fromage à la crème ou la mayonnaise).

• Rhéofluidification Certains aliments qui restent visqueux au repos deviennent assez liquides lorsqu’ils sont mâchés, remués, secoués ou étalés. Par exemple, le beurre de cacahuète est dense et épais lorsqu’il est dans son récipient, mais le mélanger le rend plus souple et plus facile à étaler.

Limite d’écoulement Certains produits alimentaires changent de viscosité à un niveau de contrainte minimal. Par exemple, si vous retournez un récipient ouvert de ketchup, le ketchup peut rester en place en fonction de sa consistance initiale. Pourtant, si vous appliquez une pression sur le récipient en le secouant ou en le pressant, les particules de ketchup se séparent. Cela permet aux clients de répartir plus facilement le ketchup sur leurs hamburgers ou leurs frites.

• Thixotropie Cela décrit comment un produit peut d’abord diminuer sa viscosité sous l’effet d’une contrainte, puis retrouver sa structure lorsque la contrainte est supprimée. Les aliments à faible thixotropie retrouvent rapidement leur structure initiale, tandis que les produits alimentaires à forte thixotropie le font plus lentement. La rapidité avec laquelle un produit revient à son état initial peut faire une énorme différence tant au niveau de la cohérence des lots que de la satisfaction des clients. Un matériau sans thixotropie comme la mayonnaise retrouve sa structure instantanément, tandis qu’un aliment à forte thixotropie comme le yaourt peut mettre plusieurs jours à rétablir sa viscosité après avoir été mélangé.

La température, la pression, l’agitation, le mélange et d’autres facteurs peuvent affecter la texture, la sensation en bouche et la performance de votre produit. Ces perturbations peuvent intentionnellement (ou par erreur) modifier de façon permanente les comportements du produit à chaque étape de son cycle de vie. L’utilisation de la rhéologie est essentielle dans ces quatre domaines clés pour garantir la qualité, du développement au rayon du magasin jusqu’à la table de cuisine.

Nous savons tous quand un produit alimentaire semble légèrement différent, mais comment le mesurer ? La rhéologie permet aux responsables du contrôle qualité alimentaire de quantifier et de définir les propriétés qu’ils souhaitent dans leur produit. En définissant une viscosité requise, un comportement de rhéofluidification, une contrainte de seuil et une thixotropie, vous pouvez vous assurer que votre produit est identique à chaque fois.

Plutôt que de s’appuyer uniquement sur des panels de consommateurs coûteux et longs, les laboratoires de production alimentaire et les fabricants peuvent tirer parti de la rhéologie pour vérifier la cohérence des lots ou mesurer l’impact des changements de formulation. Les données rhéologiques peuvent même être corrélées avec les panels de consommateurs pour prédire la satisfaction client sans jamais quitter le laboratoire.

Les perturbations de la chaîne d’approvisionnement, les nouvelles réglementations ou de légères améliorations du goût et de la texture peuvent vous inciter à modifier une formule pendant la production commerciale. Les mesures rhéologiques vous aideront à mieux comprendre comment les changements apportés aux épaississants, aux stabilisants et aux autres ingrédients affectent la texture globale du produit. Ces mesures vous aideront à déterminer si la formule évoluée reste dans une plage acceptable et prévisible de paramètres mesurables.

Ces mêmes mesures peuvent également vous obliger à modifier le processus et l’équipement utilisés pendant la production. Si, par exemple, vous introduisez un nouveau fromage à la crème allégé dont les ingrédients ont une contrainte de seuil différente, vous pourriez avoir besoin d’un équipement de mélange et de remplissage capable d’exercer des forces différentes.

En effectuant des contrôles de qualité rapides entre les lots, les mesures rhéologiques vous aident à avoir la certitude que le dernier produit sortant de la ligne, quel que soit le jour, offrira la même qualité que le premier. Des variations mineures, souvent invisibles, dans le processus de fabrication peuvent avoir un impact disproportionné d’un lot à l’autre. Si, par exemple, un matériau est insuffisamment mélangé lors du traitement, il pourrait ne pas atteindre les propriétés appropriées pour la texture du produit final.

Enfin, vous voulez vous assurer que les propriétés que vous avez travaillé si dur à développer en laboratoire sont les mêmes que celles dont votre consommateur fait l’expérience dans son assiette. Et même s’il a un goût délicieux et qu’il est sûr à consommer, son comportement du contenant à la table aura un impact sur le plaisir global. Par exemple, la sauce en conserve doit conserver une viscosité suffisante pour « adhérer » à la viande même lorsqu’elle est chauffée.

Une mesure sensible issue de la rhéologie vous aide à identifier les problèmes potentiels avant qu’ils ne deviennent des problèmes plus importants pouvant dégénérer en rappels coûteux ou en consommateurs déçus abandonnant votre produit. La mise en œuvre de contrôles rhéologiques de contrôle qualité avant que les produits ne quittent votre installation vous donne les informations nécessaires pour prendre des mesures correctives proactives avant que les problèmes ne surviennent.

Pour obtenir ces connaissances vitales, les responsables du contrôle qualité utilisent des rhéomètres sur site comme le Discovery Core Rheometer.

Cet instrument peut vous aider à comprendre comment les suspensions, les gels, les émulsions, les pâtes et autres produits alimentaires non newtoniens changent dans différentes conditions. Les principales caractéristiques du Discovery Core Rheometer incluent :

1. La capacité à capturer un profil de viscosité complet de vos produits dans une gamme de conditions de stockage et d’utilisation réelles.
2. Un écran tactile facile à utiliser, complet avec des instructions et des illustrations, qui vous permet d’effectuer des mesures de routine sans PC ni formation avancée.
3. Une conception compacte qui nécessite 75 % d’espace de paillasse en moins que les autres modèles.
4. Des méthodes personnalisables qui peuvent incorporer chaque étape de votre procédure et indiquer instantanément si le produit est satisfaisant ou non par rapport à vos spécifications.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement d’un rhéomètre, regardez cette démonstration de produit.

Il n’y a pas moyen d’y échapper. Une fois que votre produit quitte l’usine, il sera confronté à une série de facteurs de stress. Il peut être chauffé ou refroidi, délicatement plié ou réduit en purée, servi à la cuillère ou étalé, ou aspiré ou mâché. Pour garantir que votre produit alimentaire offre des résultats constants dans ces environnements variés, il est essentiel de comprendre la déformation et l’écoulement.

Seuls les principes de la rhéologie – et les instruments qui la mesurent – peuvent garantir quantitativement que vous fournissez systématiquement les produits de haute qualité que vos clients attendent.