LOGICIEL DE PRÉVISION DE L AW D UN ALIMENT À PARTIR DE SA FORMULATION

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1 LOGICIEL DE PRÉVISION DE L AW D UN ALIMENT À PARTIR DE SA FORMULATION

2 LOGICIEL DE CALCUL DE L AW D UN PRODUIT À PARTIR DE SA FORMULATION : Utilisation simple via une interface conviviale Outil destiné aux équipes R&D des entreprises agroalimentaires

3 INTÉRÊT DU LOGICIEL AMÉLIORE L EFFICACITÉ ET LA FIABILITÉ DES ESSAIS DE DÉVELOPPEMENT PRODUIT : même justesse qu une mesure en laboratoire sans passer par une étape de production ACCÉLÈRE L INNOVATION gain de temps économie de matière première

4 APPLICATIONS PRINCIPALES Optimise les formulations alimentaires pour atteindre une meilleure stabilité microbiologique Permet de limiter les transferts d eau au sein d un aliment composite Détermine et compare les effets dépresseurs d aw des ingrédients et additifs. Permet d optimiser une formulation pour atteindre une aw cible substitution d ingrédients, recommandations du PNNS (réduction du taux de sodium et de sucre ) aspects de Clean Label.

5 CONSTITUTION DU LOGICIEL Une base de données «Ingrédients» : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eauingrédients : pour les solutés et les macromolécules Un système de simulation programmé sous Matlab Calcul de l aw d équilibre du produit alimentaire Des interfaces «utilisateurs» Interface conviviale et intuitive

6 BASE DE DONNÉES Pour chaque soluté :

7 BASE DE DONNÉES Pour chaque soluté :

8 BASE DE DONNÉES Pour chaque soluté : modélisation de l impact des interactions eau - solutés par des modèles mathématiques (Norrish, Ross, Teng, Roa) validation à l aide de modèles thermodynamiques : UNIQUAC

9 BASE DE DONNÉES modélisation de l impact des interactions eau - solutés par des modèles mathématiques Teng et Roa : a 1 K. m w j j Pour une solution, l aw est proportionnelle à la molalité (mj) et au paramètre Kj Kj est propre à chaque soluté

10 BASE DE DONNÉES Pour la phase solide : Attraction des molécules d eau par les macromolécules de l aliment

11 BASE DE DONNÉES Pour la phase solide : isotherme de sorption modélisation : aw = f([eau]) par des modèles mathématiques (Ferro-Fontan et Guggenheim-Anderson-DeBoer) X ln( ). a 1 w C

12 BASE DE DONNÉES - 70 additifs alimentaires (E ) : - conservateurs, - antioxydants, - émulsifiants, - stabilisants, - gélifiants ingrédients : - amidons, - concentrés protéiques, - fibres, gommes, - farines, - matières grasses, - ovoproduits, - épices, aromates, - céréales, - fruits, légumes

13 CONSTITUTION DU LOGICIEL Une base de données «Ingrédients» : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eauingrédients : pour les solutés et les composés insolubles Un système de simulation programmé sous Matlab Calcul de l aw d équilibre du produit alimentaire Des interfaces «utilisateurs» Interface conviviale et intuitive

14 OUTIL DE CALCUL IDENTIFICATION DES PHASES : PRÉCIPITÉ ET SOLUTION Phase solide Absorption / désorption Jusqu à équilibre des a w Phase solution Calcul de l a w de la solution : - par modèle mathématique - par la méthode UNIQUAC macromolécules solutés

15 OUTIL DE CALCUL TRANSFERT D EAU ET ÉQUILIBRE DES AW DES PHASES CONSTITUTIVES DE L ALIMENT (CALCUL SOUS MATLAB ) Phase solide Absorption / désorption Jusqu à équilibre des a w eau Phase solution Calcul de l a w de la solution : - par modèle mathématique - par la méthode UNIQUAC macromolécules solutés

16 OUTIL DE CALCUL DÉTERMINATION DE L AW D ÉQUILIBRE DU PRODUIT Phase solide Absorption / désorption Jusqu à équilibre des a w Phase solution Calcul de l a w de la solution : - par modèle mathématique - par la méthode UNIQUAC macromolécules solutés

17 PHASE SOLIDE : ÉQUILIBRATION DE L AW ENTRE LES MOLÉCULES Cas de transfert d eau entre deux macromolécules X X1 X1* X2* X2 P1 P2 0 1 aw2 aw* aw1 Équilibration de l aw entre les macromolécules

18 PHASE SOLIDE : CALCUL ISOTHERME DE MÉLANGE X Mélange de macromolécules : Isoth. 1 Isoth. 0 Isoth. 2 Pour aw = awi: MS MS i 1 i 2 i X 1. X 2. X * MST MST aw Avec GAB : (ou FF) X 1 (1 k 1. a X * w m1 C. k 1 ).1 1 C. a 1 * w 1. k 1. a * w Exemple : farine = amidon + gluten X 2 (1 k 2. a X m2 * w C 2 ).1. k 2 C. a 2 * w 1. k 2. a * w

19 PRINCIPE DE CALCUL Base de données solutés ingrédients famille MM limite du modèle paramètres fructose sucre 180,2 4,317-0, , , ,0185E-05 bicarbonate d'ammonium poudre levante 79,1 2,5-0, , , , glutamate de Na acide aminé 169,1 4,2-0, , ,5876E-05 2,1511E-05 acide acétique conservateur 60,05 7-0,001 acide glutamique acide aminé ,013-0, , , PEG 600 polyol 600 1,67-0, , , , PEG 400 polyol 400 2,5-0, , , ,2437E-05 sorbitol polyol 182,17 15,1-0, , ,1928E-05-1,7183E-06 acide citrique conservateur 192,12 2,2 0-0, , , , , propylène glycol polyol 76,1 13,14-0, , , , ,1652E-05-3,0961E-07 dextrose sucre 180,16 6,66-0, ,2479E-05-0, ,0381E-05 9,5813E-07-6,2233E-09 1,1285E-09-1,9304E-11 glucose sucre 180,16 6,66-0, , ,155E-05 glycérol polyol 92,09 10,86-0, ,4159E-05 5,4166E-06 3,5739E-07-1,9863E-08 glycine AA 75,07 3,32-0, , , mannitol polyol 182,2 1,19-0, , , sucrose sucre 342,3 6,7835-0, , ,5901E-05-0, ,0992E-06-2,3897E-07 xylose sucre 150,13 3,69-0, ,4158E-05-2,0998E-05 sorbitol (poudre) polyol 182,17 15,1-0, , ,1928E-05-1,7183E-06 benzoate de sodium conservateur 144,1 5-0, , , , ,902E-05 1,3108E-05-7,353E-07 benzoate de potassium conservateur 160,21 4,6-0, , , ,3169E-05-1,2422E-05 xylitol polyol 152,15 4,22-0, ,7825E-06 malic acid conservateur 6-0, , , , , ,9292E-06 5,1994E-07 tartaric acid conservateur 150,09 6-0, ,6495E-05-0, ,8379E-05-3,1756E-06 chlorure de sodium sel 58,44 6,14-0, , , ,5594E-05-3,5024E-06 chlorure de potassium sel 74,55 4,5-0, , , , ,5947E-05 nitrite de sodium sel 69 12,25-0, , , ,7189E-06 Na2H2P2O7 poudre levante 221,94 1,35-0, , , , , , lactose sucre 342,3 0,57-0, , , , maltose sucre 342,3 2,28-0, , ,1248E-05 1,1045E-05 maltitol polyol 344,3 1,8-0, , , , erythritol polyol 122,12 5-0, ,7015E-05 4,7804E-06 1,9953E-07 sirop de glucose DE 47 sucre , , raffinose sucre 504,44 0,23-0, , Calcul par itération sous Matlab -saisie dans la BDD -équilibration de l aw entre les phases -Répartition l eau isothermes paramètres ingrédients famille humidité (%) œuf entier ovoproduit 1, , , ,1 blanc d'œuf déshydraté ovoproduit 1, , , ,3 jaune d'œuf déshydraté ovoproduit 1, , , girolle champignon 1, , , champignon de paris champignon 1, , , bolet champignon 1, , , morille champignon 1, , , pleurotus champignon 1, , , agaricus champignon 1, , , cacao 11% cacao et choc 1, , , ,6 de MG chocolat 60% cacao et choc 1, , , ,9 farine de pois farine 1, , , ,7 farine de riz farine 1, , , farine de soja farine 1, , , farine d'épeautre farine 1, , , farine de maïs farine 1, , , farine de sésame farine 1, , , farine de tapioca farine 1, , , semoule de blé farine 1, , , farine de blé 550 farine 1, , , Xs* Teneur en eau Xs soluté macromolécule Xm* Xm détermination de l aw d équilibre 0 awm aw* aws 1

20 CONSTITUTION DU LOGICIEL Une base de données «Ingrédients» : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eauingrédients : pour les solutés et les composés insolubles Un système de simulation programmé sous Matlab Calcul de l aw d équilibre du produit alimentaire Une interface «utilisateur» Interface conviviale et intuitive

21 INTERFACE UTILISATEUR

22 CALCUL DE LA RÉPARTITION DE L EAU ENTRE LES CONSTITUANTS

23 valeurs prédites VALIDATION 1,00 0,95 Prévision logiciel : Moyenne des erreurs : 0,010 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 valeurs mesurées Validations réalisées entre 0,65 et 1: Matrice céréalières, Produits carnés, Sauce, fourrage

24 Logiciel conçu avec le support du Conseil Régional de Bretagne et de la DRAF et la collaboration de trois industriels de la filière BVP (Pâtisserie Gourmande, Gaillard Pâtissier et Le Ster Pâtissier)

25 VOS CONTACTS CONTACT TECHNIQUE Jean-François LE PAGE Chef de projet Développement Produit Procédés CONTACT COMMERCIAL Jean-Marie DEVAY Responsable commercial