Brevet FR2938200A1 — publié le 20100514

PROCEDE DE TRAITEMENT DE GRAINS DE BLE EN VU DE LES PREPARER AU FRACTIONNEMENT Domaine technique L'invention concerne un traitement destiné aux grains de blé, et ayant pour but de diminuer l'énergie requise lors de l'étape ultérieure de fractionnement desdits grains de blé et/ou de modifier les caractéristiques mécaniques des couches desdits grains de blé, de telle manière que la mouture est facilitée, de même que le décorticage, sans altérer la qualité des farines obtenues notamment en ce qui concerne l'amidon endommagé, ni diminuer le rendement des farines obtenues. Le procédé de traitement selon l'invention est particulièrement adapté aux grains de blé tendre de type � soft �, ou grains de blé biscuitier, communément utilisés pour la fabrication des biscuits. La dureté des grains de blé est une caractéristique physique essentiellement variétale, qui exprime l'état de cohésion de l'amande et qui se traduit par sa résistance mécanique à l'écrasement. Elle peut être mesurée par la méthode PSI (� Particule Size Index �, AACC 5530), qui est basée sur la mesure du pourcentage de particules passant un tamis de taille définie. Elle peut également être mesurée par spectrométrie de réflexion dans le proche infrarouge (méthode AACC 39-70A) qui est sensible aux variations de taille et de distribution des particules d'un échantillon de grains de blé broyés. La dureté des grains de blé mesurée en spectrométrie de réflexion dans le proche infrarouge est exprimée entre 0 et 100. La moyenne pour les grains de blé tendre de type � sort � se situe autour de 25. En comparaison, la moyenne pour les grains de blé tendre de type � hard � est de l'ordre de 75. L'invention trouve des applications dans l'industrie agroalimentaire et notamment chez les biscuitiers, pour qui la qualité des farines et leur rendement jouent un rôle important dans la qualité et le prix de revient du produit fini.35 Etat de la technique Classiquement, les grains de blé destinés à être réduits en farine sont soumis, après leur nettoyage et avant l'étape de mouture, à une phase de conditionnement qui vise à favoriser la séparation entre les enveloppes externes et l'albumen des grains, en augmentant les différences de propriétés mécaniques entre ces tissus. Cette étape de conditionnement consiste à ajouter aux grains de blé une quantité d'eau, qui est fixée en fonction de la teneur en eau initiale des grains et de la dureté de l'amande, de manière à ce que la teneur en eau finale dans lesdits grains de blé, c'est-à-dire une fois conditionnés, soit comprise entre 15% et 17 %. Les grains de blé sont ensuite soumis à une phase de repos comprise entre 10 et 72 heures. On a récemment découvert qu'en soumettant les grains de blé à un prétraitement au calcium, lors duquel lesdits grains de blé sont trempés dans une solution comportant du calcium (jusqu'à 50 mM) pendant un temps long compris entre 12 et 24 heures, on obtient des enveloppes dont les propriétés mécaniques sont différentes de celles obtenues après un simple conditionnement, soit une augmentation de la rigidité des enveloppes des grains. Cependant, un tel prétraitement par immersion dans un bain, dans lequel les grains de blé sont laissés à tremper entre 12 et 24 heures, ne permet pas une utilisation immédiate desdits grains. Il faut en effet procéder à un séchage des grains de blé, qui sont saturés en humidité (la teneur en eau des grains de blé après un tel trempage est comprise entre 20 et 30%), avant de pouvoir les travailler. Un tel prétraitement suivi d'un séchage peut potentiellement générer un coût supplémentaire en temps et en énergie. Solution apportée par l'invention Dans l'invention, on cherche à fournir un procédé de traitement des 30 grains de blé tendre de type � soft �, qui puisse avantageusement être utilisable au niveau industriel. Pour cela, dans l'invention, on se propose de traiter les grains de blé en les humidifiant avec une solution de calcium, dans des conditions similaires à celles d'un conditionnement classique. De manière à éviter un 35 trempage des grains de blé nécessitant une étape de séchage, on propose une simple humidification, par immersion dans la solution de calcium pendant un temps court, inférieur à 15 minutes, ou par pulvérisation. En effet, les inventeurs ont découvert que l'immersion ou la pulvérisation de la solution enrichie en calcium suffisent à ce que le calcium soit absorbé par les grains de blé en quantités suffisantes pour permettre des modifications biochimiques et mécaniques des enveloppes externes desdits grains de blé, propres à influer positivement sur les étapes de mouture ultérieures. Une telle modification des propriétés mécaniques des grains de blé permet d'agir sur le comportement des grains aux procédés de fractionnement. Notamment, on constate une diminution de l'énergie nécessaire aux étapes de réduction, généralement au claquage, et au fractionnement ainsi que des répercussions sur la composition et sur les propriétés des produits générés. Le claquage s'entend comme l'étape d'extraction de l'amande à partir des semoules vêtues et de réduction en farine. Le traitement selon l'invention est avantageusement réalisé en lieu et place du conditionnement auquel les grains de blé destinés à la mouture sont habituellement soumis. Plus précisément, le traitement selon l'invention peut être mis en oeuvre dans des conditions d'hydratation similaires à celles classiquement utilisées en mouture (15-17%). Si le traitement selon l'invention permet de diminuer l'énergie requise au claquage lors de la mouture, il ne diminue pas le rendement en farine des grains de blé, et peut même permettre de l'augmenter. Le traitement selon l'invention permet également de diminuer la concentration en amidon endommagé des farines, paramètre très important pour leur usage puisqu'il joue en particulier un rôle dans l'absorption d'eau des pâtes, la résistance de l'amidon aux dégradations enzymatiques et les caractéristiques technologiques des produits. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement de grains de blé tendre de type � soft �, en vu de préparer lesdits grains de blé au fractionnement, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - on humidifie les grains de blé avec une solution de traitement comportant du calcium de manière à ce que le calcium soit au moins partiellement absorbé par les grains de blé. L'humidification consiste en une mise en contact des grains de blé avec la solution de traitement, de telle manière que le calcium pénètre dans lesdits grains de blé, sans pour autant que ceux-ci soient détrempés. Ainsi, l'humidification peut se faire par immersion pendant un temps court, inférieur à 15 minutes, dans un bain comportant la solution de traitement. Autrement, l'humidification peut se faire par pulvérisation de ladite solution de traitement sur les grains de blé. La solution de traitement s'entend d'une solution comportant du calcium. Avantageusement, le calcium est apporté par le biais d'une solution de traitement contenant du CaCl2. Par exemple, la solution de traitement est une eau enrichie en CaCl2. Préférentiellement, on adapte la quantité de solution de traitement à utiliser en fonction de la teneur initiale en eau dans les grains de blé à traiter et de la teneur finale en eau souhaitée. La teneur initiale en eau s'entend de la teneur en eau avant le traitement selon l'invention, et la teneur finale en eau s'entend de la teneur en eau dans les grains de blé à la fin du traitement selon l'invention, et qui doit être compatible avec les opérations de fractionnement auxquelles les grains de blé sont destinés. Ainsi, dans la mesure où les grains de blé traités selon le procédé de traitement de l'invention sont destinés au fractionnement, on préférera obtenir une teneur en eau finale comprise entre 14% et 17%, et dans tous les cas au plus égale à 20%. D'une manière générale, l'homme du métier sait quelle est la teneur en eau finale requise dans les grains de blé, suivant le moulin ou autre dispositif de fractionnement qu'il compte utiliser par la suite pour la mouture des grains de blé traités. De manière à favoriser et homogénéiser le contact entre la solution de traitement et lesdits grains de blé, on peut prévoir de soumettre les grains de blé humidifiés après l'étape de vaporisation, à une étape d'agitation par le biais par exemple d'un agitateur mécanique. De même, on peut prévoir de laisser reposer les grains de blé après l'étape d'agitation, de manière à permettre la diffusion de la solution de traitement à l'intérieur des grains de blé, jusqu'à atteindre une teneur en eau finale dans l'amande desdits grains de blé traités préférentiellement comprise entre 14% et 17%. Cette étape de repos favorise la migration du calcium à l'intérieur des grains de blé jusqu'au coeur de l'amande. L'étape de repos est avantageusement comprise entre 10 heures et 72 heures, et sera adaptée aisément par l'homme du métier, en fonction de la température de la pièce dans laquelle se déroule le traitement et de la teneur en eau finale souhaitée. Préférentiellement, la concentration en CaCl2 dans la solution de traitement est comprise entre 5 mmol L' et 50 mmol L'. Brève description des figures - Figure 1 : Graphe en barres représentant l'effet du traitement au calcium selon l'invention sur le comportement en mouture avec ou sans étape de blutage de grains de blé tendre de type � soft � (Crousty) ; - Figure 2 : Graphique représentant la distribution de la taille des particules de farine reconstituée obtenue à partir d'une mouture de grains de blé tendre Crousty, après traitement avec de l'eau ou traitement avec une solution de traitement comportant du CaCl2 selon l'invention. EXPERIMENTATIONS MATERIEL ET METHODES A] Echantillons de blé Deux variétés de blé tendre commun (Triticum aestivum L.) différant par la dureté de leur amande (un blé de type � hard � : Camp Rémy et un blé de type � soft � : Crousty), dont la dureté est déterminée par la méthode NIRS (n° 35-70A, AACC 2000) ont été utilisées. Ces blés issus de la récolte 2003 ont été cultivés en France. Des lignées de blé quasi-isogéniques pour le caractère dureté ont aussi été utilisées, conformément à la méthode d'obtention décrite dans Greffeuille et al., 2006b. Les blés tendres 1010.35 (� hards �) et 1010.22 (� softs �) ayant un degré d'isogénicité de 87.5 % sont issus de la récolte 2005 (Clermont Ferrand, France ; INRA, UMR ASP). Tous ces blés ont une teneur en protéines comprise entre 12 et 13 %, 5 déterminée par la méthode Kjeldahl (n° 46-12, AACC 2000). Nettoyés de leurs impuretés, les lots de grains de blé sont stockés à température ambiante jusqu'à l'utilisation, ou avantageusement stockés à 4°C et équilibrés à température ambiante avant utilisation. 10 B] Conditions de traitement 1- Traitement des grains de blé par pulvérisation de la solution de traitement Le traitement, ou conditionnement, consiste à ajouter, par 15 pulvérisation, aux grains de blé une quantité d'eau (conditionnement témoin) ou de solution de traitement (conditionnement calcium, 10 mM CaCl2), ladite quantité étant fixée en fonction de la teneur en eau initiale, afin que ceux-ci atteignent une teneur en eau finale de 15 %, pour une micro-mouture sur un micromoulin instrumenté (Pujol et al., Cereal Chem., 77 (4), 421-427, 2000) 20 réalisée sur une masse de 200 g de grains de blé, ou 16 % pour une mouture sur un moulin de type MLU (Bühler) réalisée sur une masse de 4 kg de grains de blé. La teneur initiale en eau des lots a été déterminée selon la méthode n° 44-19 (AACC 2000). 25 La quantité d'eau ou de solution de traitement à rajouter par pulvérisation est calculée selon la formule suivante : Ean sèislo3 [le 3: 3iteinere à njc, t f ml Mon 1-1,0 finale- eH2Odele ,r , - s"s e i nn 1 `f à 3 - H0 finale) Les grains de blé pourraient de la même manière être humidifiés par 30 immersion dans la quantité de solution de traitement déterminée pendant un temps inférieur à 15 minutes, par exemple compris entre 5 et 12 minutes. Les bidons opaques et hermétiques contenant les grains de blé ainsi humidifiés sont immédiatement positionnés sur des agitateurs rotatifs durant une heure à 20°C afin de permettre d'homogénéiser le contact entre l'eau ou la solution de traitement et les grains de blé. A l'issue de ce cycle d'agitation, les lots subissent une phase de repos de 10h à 72h à 20°C, permettant une diffusion de l'eau ou de la solution de traitement à l'intérieur des grains de blé. Avant mouture, l'humidité des lots traités est contrôlée à l'aide du dessiccateur Précisa XM60. Elle varie entre 14.8% et 15 % pour les grains de blé traités destinés à la micro-mouture et entre 15.9% et 16.2 % pour les grains de blé traités destinés à la mouture de type semi industriel. 2- Traitement des grains de blé par trempage dans la solution de traitement puis séchage Le trempage des grains de blé s'effectue à l'obscurité à 20°C dans un volume d'eau ou de solution de traitement, comportant 10 mM CaCl2, égale à dix fois la masse de grains durant 16h. A la suite de ce trempage, les grains de blé sont prélevés et égouttés dans du papier absorbant. Etalés uniformément sur des clayettes, ils sont mis à sécher durant 24h à 20 °C dans une pièce ventilée afin d'atteindre avant mouture une humidité comprise entre 16% et 16.2 %. L'humidité des lots ayant subi ce cycle de trempage-séchage est contrôlée à l'aide du dessiccateur PrécisaTM XM60 permettant une mesure rapide. C] Mouture des grains de blé Les effets des traitements ont été mis en évidence à l'aide d'un micro-moulin expérimental (à l'échelle de 200g de grains) permettant d'évaluer notamment l'énergie de mouture (Pujol et al., 2000). Les effets ont également été analysés avec un moulin Bühler, à l'échelle du kg de grains de blé, notamment sur le rendement et la qualité des farines obtenues afin d'évaluer l'intérêt potentiel d'application d'un traitement en présence de calcium à des grains matures avant mouture. 1- Micro-mouture La micro-mouture s'effectue à partir de 200 g de grains de blé traités. Le diagramme de mouture comporte deux étapes de broyage, une étape de claquage et une étape de convertissage permettant d'obtenir quatre fractions de farine, respectivement - farine du premier broyage : FB 1; - farine du second broyage : FB2; - farine de claquage : FC1; - farine de convertissage : FConv, - ainsi que des gros sons, des sons fins, des remoulages bis, et blancs. Les coefficients de variation attribués à chacun des rendements des différentes farines obtenues à l'aide de ce micro-moulin sont inférieurs à 2%. Le micro-moulin est équipé de capteurs de couple reliés aux cylindres ce qui permet une mesure en ligne de la consommation d'énergie à chaque étape. L'énergie dépensée pour produire un kilogramme de farine a été calculée et est représentée par l'index K' (kJ/kg de farine) déjà décrit par Pujol et al. (2000) avec un coefficient de variation inférieur à 5 %. 2- Mouture d'essai La mouture d'essai s'effectue à l'aide d'un moulin Bühler (modèle MLU 202, BUHLER) permettant de réaliser une mouture complète (trois passages de broyage et trois passages de réduction) à partir de 4 kilogrammes de blé. Le coefficient de variation attribué aux valeurs des rendements des différentes fractions obtenues (% m.s/m.$) avec ce type de moulin est inférieur à 2%. L'intérêt de ce type de moulin expérimental est l'obtention d'une quantité suffisante de farine permettant de réaliser des analyses rhéologiques ou technologiques pour les caractériser. D] Caractéristiques biochimiques 1- Teneur en protéines et en cendres La teneur en protéines (N x 5.7) a été mesurée par la méthode Kjeldahl (AACC 2000 n° 46-12). La teneur en cendres a été déterminée par la méthode 08-12 (AACC 35 2000). Toutes ces teneurs sont des valeurs moyennes exprimées en % de matière sèche de l'échantillon (% m.$) obtenues à partir de duplicata. 2- Acide phytique, teneur en amidon total et en amidon 5 endommagé Les analyses ont été réalisées en duplicata. La teneur en acide phytique a été déterminée par méthode colorimétrique à 500 nm basée sur la décoloration du complexe Fer-acide sulfosalicylique telle que décrite par Vaintraub et Lapteva, 1998, à l'aide 10 d'une courbe étalon obtenue avec des solutions de concentrations connues en phytate de riz (P-8810, Sigma). Les teneurs en amidon endommagé des farines et en amidon total des sons ont été estimées à l'aide de kit � Megazyme � (Megazyme International Ireland Ltd., freland) respectivement selon les méthodes n°76- 15 31 et n°73-13 (AACC 2000). Les résultats sont des valeurs moyennes (n=4) exprimées en % de matière sèche de l'échantillon (% m.$). 20 E] Caractéristiques physiques des farines reconstituées 1- Granulométrie des farines La répartition en taille des particules des farines dites �reconstituées�, c'est-à-dire des farines obtenues aux étapes de broyage et de réduction en 25 tenant compte des rendements respectifs, a été déterminée par granulométrie laser (Coulter TM LS 230, Malvern) et est exprimée de manière similaire à la proportion en volume des différentes classes de tailles de particules comprises entre 0 et 2000 pm. 30 2- Analyse des qualités technologiques des farines L'appréciation des qualités d'une farine issue de la mouture semiindustrielle des blés, traités ou non traités, a été réalisée après mesure à l'aide d'un alvéographe (modèle type MA82, Chopin, France) selon la méthode n° 54-30A (AACC 2000). Le principe de la mesure repose sur l'étude du comportement d'un échantillon de pâte (n=5), formée à partir d'un mélange de farine et d'eau salée (n=2), lors de sa déformation sous l'effet d'un déplacement d'air à débit constant. Dans un premier temps, le disque de pâte résiste à la pression et ne se déforme pas, puis il gonfle et forme une bulle plus ou moins volumineuse selon son extensibilité puis qui éclate. L'évolution de la pression dans la bulle est mesurée et reportée sous forme de courbes, appelées alvéogrammes. Quatre paramètres principaux caractérisent les propriétés technologiques de la farine : - la pression maximale (P) exprimée en mm en relation avec la ténacité de la pâte; - la longueur (L) mesurée en mm correspondant au gonflement maximum de la pâte qui est en rapport avec son extensibilité; - le gonflement (G) qui est une moyenne des indices de gonflement correspondant aux abscisses de rupture lues sur l'abaque de gonflement; - la surface de l'alvéogramme (W) représentant le travail de déformation de la pâte jusqu'à la rupture en 10-4 J rapporté à un gramme de pâte exprimant la force de la farine. 3- Traitement statistique Les analyses de variances ont été réalisées à l'aide du logiciel statistique Minitab 13 (Minitab mc, Pennsylvania). RESULTATS Dans un premier temps, les inventeurs ont cherché à évaluer les répercussions des effets d'un traitement par pulvérisation d'une solution de 30 traitement comportant du calcium sur le procédé de mouture. Les expérimentations ont été conduites sur des échantillons de blé tendre cultivé français de duretés différentes. Expérience N°1 : Comportement en mouture des grains de blé après 35 traitement par une solution de traitement comportant du calcium25 Dans une première expérience, on a voulu observer les comportements en mouture de deux variétés de blé tendre, respectivement de type � hard � Camp Rémy et de type � soft � Crousty, suite à un traitement à l'eau ou avec une solution de traitement comportant du calcium par vaporisation, suivi d'une étape de repos de 16h de manière à atteindre 15% d'humidité dans les grains de blé traités. On traite ici des quantités de blé de 200g, l'humidité initiale étant comprise entre 12-14%. La quantité d'eau est mesurée avec l'équation ci-dessus, pour obtenir une humidité finale de 15%. On doit donc vaporiser entre 5 et 7ml d'eau ou de solution suivant les grains. Le comportement en mouture de ces différents types de grains de blé a été caractérisé sur un micro-moulin instrumenté développé au laboratoire (Pujol et al., 2000). Les résultats sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 : Comparaison des effets des solutions de traitement (eau ou calcium) sur le comportement en mouture des grains de blé des variétés Camp Remy ou Crousty. Micro-mouture Camp Remy Crousty Conditionnement 15 % eau calcium eau calcium Rendement total de farine (1) 67.9a 67.3a 69.3 b 70.4c (% m.s/m.$) 33.4a 33.4a 29.5b 25.2c Energie totale de mouture (2) (kJ/ kg de grains) 47.3 a 47.6a 40.4 b 34.7 Index K' total (3) (kJ/kg de farine) Les différentes lettres indiquent des différences significatives entre les valeurs moyennes (n=2) pour p L'énergie dépensée au cours de la micro-mouture des grains de blé Camp Rémy est plus élevée que celle nécessaire pour les grains de blé Crousty. Par ailleurs, la comparaison des comportements en mouture des grains de blé selon le type de traitement révèle des différences significatives uniquement sur la variété de type � soft � Crousty. Le rendement total de farine obtenu est augmenté de 1 % après un traitement des blés avec la solution de traitement (10 mM CaCl2). L'énergie totale dépensée pour broyer un kilogramme de grains de blé traités avec la solution de traitement au calcium est diminuée de 4 kJ (soit 14.6 %) par rapport aux grains de blé soumis à un traitement standard avec de l'eau. On constate un gain d'énergie sur la micro-mouture totale de 6 kJ pour obtenir un kilogramme de farine à partir de grains de blé traités avec la solution de traitement au calcium. Le tableau 2 présente une comparaison plus détaillée du comportement en mouture des deux types de blé traités avec la solution de traitement comportant du calcium à chacune des étapes de micro-mouture. Tableau 2 : Comparaison des effets des solutions de traitement (eau ou calcium) sur le rendements des farines et des issues de la mouture des grains de blé des variétés Camp Remy ou Crousty, ainsi que sur l'énergie dépensée à chacune des étapes de micro-mouture des grains de blé. Camp Remy Crousty Etapes de micro-mouture Etapes de micro-mouture B1+B2 Cl Conv B1+B2 Cl Conv eau 17.6 a 29.9a 14.5 a 14.3 b 40.4 b b 10.3 (2) calcium 18.1 a 29.1a 14.5a 14.8 b 22.5 c 10.6 b Energie Index K�� eau 80.1 a 57.9 a 22.6a 61.5 b 74.6 b 14.5 b 12 13 calcium 82.0 a 57.4 a 22.7 a 60.2 b 39.1 C 15.0 b Farine Farine eau 22.8 a 17.5 a 27.6 a 24.5 b 15.7 b 29.1 b calcium 23.0 a 16.9 a 27.4 a 25.4 C 16.8 C 28.2 Sons Remoulages Sons Remoulages Gros Fins Bis Blancs Gros Fins Bis Blancs eau 8.5 a 8.1 a 3.7 a 11.7 a 13.0 b 5.8 b 2.8 b 9.1 b calcium 8.9 a 8.3 a 4.0 a 11.4 a 12.1 C 6.0 b 2.8 b 8.7 Le comportement en mouture de blés conditionnés a été suivi aux étapes de broyages (B1 +B2), de claquage (Cl), de convertissage (Conv). Les différentes lettres indiquent des différences significatives entre les valeurs moyennes (n=2) pour p Seuls les résultats obtenus à partir de la variété Crousty montrent des effets significatifs suite au traitement avec la solution comportant du calcium. On constate à la première étape de réduction de claquage (Cl) un gain significatif d'énergie, nécessaire pour réduire les semoules obtenues à partir de grains de blé traités selon l'invention avec la solution de calcium (diminution de 44%). Cela correspond à une économie d'énergie de 35,5 kJ pour obtenir un kilogramme de farine à cette étape. Par ailleurs, le rendement en farine est augmenté de 1% au broyage et au claquage. Une diminution du rendement en gros sons est aussi mise en évidence. Cette diminution est vraisemblablement en lien avec la modification des propriétés mécaniques des tissus périphériques issus des grains traités déjà décrites (Desvignes et al., 2006) et potentiellement à une meilleure finition des sons (dissociation). Le rendement des remoulages blancs est légèrement plus faible, ce qui peut expliquer une production sensiblement plus importante de farine à l'issue de la mouture des grains traités avec la solution de calcium. Rendement de farine (1) Rendement des issues (1) Ainsi, le traitement des grains de blé selon le procédé de l'invention, par vaporisation d'une solution de traitement comportant du calcium dans des conditions similaires aux conditions d'humidification par conditionnement de l'état de la technique, favorise la dissociation entre les parties périphériques et l'albumen des grains de blé tendre par rapport au conditionnement classique. La pureté des farines, évaluée par la mesure de la teneur en cendres, ne semble pas affectée par la différence de traitement des grains de blé (voir Tableau 3). En effet, les teneurs en cendres des farines issues de la mouture des grains de blé traités par la solution de traitement de l'invention comportant du calcium s'avèrent majoritairement identiques ou inférieures. Tableau 3 : Caractérisation biochimique des fractions issues de la micro-mouture des grains Crousty traités avec de l'eau ou une solution de traitement comportant du calcium. Micro-monture de Crouy Sons Remontages Farine Gros Fins Bis Blancs B 1 B 2 C'1 Coiiv Cendres iii Eau 64' 5.54 4.83 1 64 ' 0.46 ; 0.4S 0 60' 51 (uQ! .si Calcium 74' 5.46 3 4.7(> ` 1,7S 0.42 0.44 ' 0.54 0.51 3 Acide tique Eau 50,5'' 46.6 14.8" 10.3 1.. 1 ' 1.5 ' (iii g ms?. Calcium 52f? 4.3 ' ?"5 v 11.5 ` 1.2 1.o 17 Eau 23214 56O Amidon. tee ' n r i i.s Calchim ç' 23,6 55,9 Amidon Eau 1.52 i .76 3.37 L64 endommagé' Calchim 1.58 1. b 1.4' .54 (.%,,'m.0 , ès diffe'felrtts lettes indiquent :.:.5. différences significatives entre les valeurs f}}oyenn s ~~i7L}I 1 ;0.05 gour un iii'ème paramètre et hile i}idiiie fraction id' mouture pour des coefficients variation différents selon les p?tïa}SiY'1.4 étudiés - a. ? :. i_d: non dZtCiZZZ1L'., iü.S matière secte.. La première farine issue du broyage des grains de blé traités avec la solution de traitement comportant du calcium présente une diminution de 14 0/0 de sa teneur en acide phytique en comparaison avec la teneur détectée dans la farine B1 issue de la micro-mouture témoin. Le traitement (eau ou calcium) ne semble pas affecter les teneurs en acide phytique des farines suivantes (Farine B2 et farine de claquage). Cependant, la plus forte teneur en acide phytique (augmentation de 13 %) dans la farine de convertissage pourrait être liée à la plus faible teneur détectée dans les remoulages bis (diminution de 16 %) conformément au diagramme de mouture du micro- moulin utilisé. La comparaison du taux d'amidon résiduel sur les fractions sons et remoulages issues des deux traitements (eau et calcium) fait apparaître des différences uniquement sur les fins sons. Ceux-ci présentant un plus faible taux en amidon restant, ce qui pourrait être dû à une facilité de séparation entre les tissus périphériques et l'albumen. En ce qui concerne les comparaisons des teneurs en amidon endommagé détectées dans les farines, seules celles obtenues aux étapes de réduction (claquage et convertissage) des grains traités avec le calcium montrent des teneurs plus faibles. Expérience n°2: Evaluation de la part de l'effet physique du conditionnement en présence de calcium L'ion calcium étant chargé positivement, on a voulu évaluer si l'amélioration observée ne provient pas de la seule action physique du calcium sur les produits intermédiaires de mouture. Classiquement, dans un diagramme de mouture, les produits issus de chacune des étapes de réduction passent dans un détacheur (blutage) ayant pour fonction de dissocier les plaquettes des farines formées au cours des opérations de réduction. Lors de la micro-mouture, un système de bluterie centrifuge a été utilisé pour cette opération. La comparaison des effets des deux types de conditionnement sur le rendement en farine et les énergies de mouture obtenues aux étapes de réduction des semoules (claquage et convertissage) a été réalisée avec ou sans système de bluterie (Figure 1). La différence entre la production de produit sans et avec tamisage est un indicateur du degré d'agrégation des particules de farines. L'utilisation d'un système de bluterie permet d'augmenter de manière significative le rendement en farine, notamment dans le cas du conditionnement avec le calcium confirmant l'effet favorable de ce traitement à la réduction et un effet peu significatif sur l'état d'agglomération des farines. Expérience n°3: Evaluation des effets du conditionnement en présence de calcium sur une liqnée de blé quasi-isoqéniques pour le 10 caractère dureté Les travaux mis en oeuvre précédemment (Desvignes et al., 2006) avaient mis en évidence que seuls les grains de blé tendre de type � soft �, à la différence des grains de blé tendre de type � hard �, répondent au traitement calcium par des modifications de leurs propriétés mécaniques. 15 Aussi, afin de vérifier si les différences de réponse au traitement calcium dépendent du caractère de dureté des blés et donc de leur origine génétique, les comportements en mouture de blés issus de lignées quasiisogéniques pour ce caractère ont été étudiés. Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 4 ci-dessous. 20 Tableau 4. Comparaison des effets des solutions de conditionnement (eau ou calcium) sur les rendements des farines et des issues et l'énergie dépensée à chacune des étapes de micro-mouture des blés de lignées quasi-isogéniques pour la dureté. 25 Micro-mouture de blés quasi-isogéniques Blé hm:il 1010-35 Blé raft 1010-32 Etîp s' de mou re Eau Calcium Eau. Calcium Rendement B1+BL 3. M' 4 23.7a 28.2' 8..3 R Rendement de farine totale 17 de farine CI 15.6' 15.4 4 14.03 1.3.7' Une économie d'énergie (diminution de 20 %) à l'étape de convertissage est observée, ce qui se traduit sur l'ensemble de la mouture par un gain de 4 % d'énergie dépensée pour la production d'un kilogramme de farine. L'utilisation de cette lignée de grains de blé semble confirmer le lien entre le facteur dureté des grains de blé et leur aptitude à répondre au traitement par une solution de traitement comportant uniquement du calcium. Expérience n°4 : Modification des paramètres de traitement de drains de blé tendre de type � Nard � de la variété Camp Rémy pour évaluer leur réponse en mouture Afin d'évaluer la possibilité de faire répondre les grains de blé de la 5 variété Camp Rémy au traitement par une solution de traitement comportant du calcium, plusieurs conditions de traitement ont été testées. Le tableau 5 présente les effets remarquables sur le comportement en mouture des grains de blé Camp Rémy après un traitement par vaporisation avec une phase de repos portant le temps de traitement total à 48 h ou un 10 cycle de trempage-séchage dans la solution de traitement comportant du calcium. Tableau 5. Comportement en mouture des grains de blé Camp Rémy après un traitement par vaporisation (conditionnement) ou un cycle de 15 trempage-séchage Camp Remy Camp Remy Apre 4Rh de conditionnement Aprés un cycle trempage-séchage Eau Calcium Eau Calcium Rendement de farine �F? 70,9' 70,4' 62...6 h 64.8 Euergie totale 29.6' 5' 21 21.3'' Index 1' tonal 41..6'a 41 .. '34..4b 32:9 L'augmentation de la durée de traitement des grains de blé ne semble 20 pas modifier leur réponse au traitement. Après un cycle de trempage et séchage (dans lequel chaque étape dure entre 12 et 20h) des grains de blé en présence de calcium, aucune modification vis-à-vis de l'énergie nécessaire de mouture n'est observée. Cependant, une augmentation significative du rendement de farine 25 totale à la suite de cette mouture (+ 3,5 %) est obtenue sur l'ensemble de la mouture des grains de blé ayant subi un cycle de trempage et séchage en présence de calcium. Cela se traduit par une diminution d'énergie nécessaire pour obtenir un kilogramme de farine de 4,3 % (index K'). Ces résultats ne permettent cependant pas d'évaluer l'effet direct dû à l'action du calcium sachant que l'historique d'hydratation des blés et notamment des tissus peut à lui seul contribuer aux modifications des comportements mécaniques (Mabille et al., 2001). Toutefois le témoin a subi les mêmes conditions sauf la solution de trempage. Expérience n°5: Comportement des grains de blé après traitement par vaporisation d'une solution comportant du calcium à l'échelle d'une mouture d'essai En vue d'évaluer l'intérêt d'une application à plus grande échelle du traitement des grains de blé avec une solution de traitement comportant du calcium, leur comportement en mouture sur un moulin d'essai de type Bühler a été évalué. Les résultats sont repris dans le tableau 6 ci-dessous. Tableau 6 : Comparaison des effets des solutions de traitement (eau ou calcium) sur les rendements des farines de moulin ou de brosses à l'échelle d'une mouture d'essai de type Bühler de grains de blé Camp Rémy et Crousty. Mouture Eiihier t_:'ra r J Crousty Eau C'.7ici.uin Eau C'2iciu:n. Famines tif moulin 70.1 70.0' 'l.lr 2.7 l' es 1L.s 2:o .5 2.0' Farines de brass,es {=s f ` :ru \ m.s 72.0 3 72,03 b Farines totales Comme en micro-mouture, l'effet du traitement au calcium n'est mis en évidence que sur la variété Crousty. Une augmentation significative de l'ordre de 1% est observée confirmant ainsi les résultats obtenus lors des micro-moutures. Par ailleurs, l'intégration d'une étape de brossage des sons dans le diagramme de mouture Bühler met en évidence l'augmentation de la dissociation des tissus périphériques du fait de la diminution de la production de farines de brosses observées dans le cas des grains de blé traités par pulvérisation d'une solution de traitement comportant du calcium. Evaluation des propriétés des farines reconstituées Le tableau 7 présente la comparaison des caractéristiques biochimiques des farines et des issues obtenues après une mouture d'essai de grains de blé Crousty traités par pulvérisation d'eau ou d'une solution de traitement comportant du calcium jusqu'à atteindre une teneur finale en humidité de 16 %, soit dans le cas présent après une phase de repos de l'ordre de 16 heures à température ambiante. Tableau 7 : Caractérisation biochimique des farines et des issues chez les grains de blé Crousty Mouture Millier Crousty Farine Farine Gros sons 'Remoulages de mnouli .de brosses brassés brossés. i Eau .48 z 2.4 6,7 5.1 cendre Calcium 0.49 2.3 7.0 _ Amidon tint lL+: Eau a ' I 1. 20 7 .1 ~.) Calcium 9 i? 184 t' .Amidon endomma:g Eau 3.1 t''0 &ni.. Calcium .7 R 5,6 . Les différentes lettres taus mi même p ara iaz t e et pila meule. fraction de ixi -it.tute indiquent difffërences significatives entre les valeurs iio ei aes poi-ki . ?len fonction ce=s différent coefficients fie. variation de!: 1:231:YiTae.ies coSa511Yé1..' ' Le taux de cendres des farines reconstituées ne semble pas être affecté par le traitement des grains de blé avec une solution de traitement comportant du calcium. Le dosage de l'amidon résiduel sur les issues (sons gros et fins brossés) semble mettre en évidence que le traitement en présence de 25 calcium facilite la dissociation de l'albumen des parties périphériques. Une meilleure finition des sons est observée à la suite du traitement des grains de blé avec une solution de traitement comportant du calcium. Cette caractéristique est en lien avec les modifications observées concernant le rendement des farines obtenues avec les deux systèmes de mouture. Dans le cas de la mouture d'essai, la diminution de la teneur en amidon endommagé observée au micro-moulin n'est par contre pas retrouvée. Cette différence peut-être due aux différences de contraintes entre les deux types de moulin. En effet du fait du diagramme de mouture plus long, les contraintes nécessaires à la mouture sont ici diminuées. Comme cela est représenté sur la figure 2, l'analyse de la granulométrie des farines reconstituées met en évidence des différences de distribution en taille des diamètres de particules (de 0 à 200 pm) selon le type de traitement. Le tableau 8 ci-dessous reprend les résultats obtenus. Tableau 8 : Distribution de la taille des particules des farines reconstituées obtenues à partir de la mouture Bühler des grains de blé Crousty après traitement par pulvérisation d'eau ou pulvérisation d'une solution de traitement comportant du calcium. Z La classe de particules inférieures à 10 pm est plus représentée dans les farines reconstituées issues de la mouture des grains de blé traités selon le procédé de traitement de l'invention par pulvérisation d'une solution de traitement comportant du calcium comparée aux farines obtenues classiquement. Il semble que les farines obtenues à partir des grains de blé traités avec le calcium présentent moins de grosses particules (classe de 50 à 200 pm). Ceci implique que le traitement des grains de blé avec la solution de 5 traitement comportant du calcium favorise la réduction des semoules en fines particules de farine. Des essais à l'aide d'un alvéographe ont été réalisés pour évaluer les propriétés rhéologiques des farines, obtenues après mouture d'essai des grains de blé traités en présence de calcium ou non (Tableau 9). 10 Tableau 9. Caractéristiques technologiques des farines reconstituées issues de la mouture Bühler de grains de blés Crousty selon le traitement. F �mn) `au 28.2-1.2 Calcium � 1.1 Eau 147.6 } 29.1 1, # Mann - ) Calcium 155 34.2 .Eau 0.20 � .0.0 Calcium 0,19 0M G Eau 26.8 _ 2.7 Calcium 28.1 � 3.8 l_( 1O J) ,tr rt 1 0 3 ..': � 7 Calcium 1 O4 � 1...6 15 Dans le tableau 9, les différents paramètres étudiés sont - P: pression maximale; - L: longueur correspondant au gonflement maximum de la bulle, 20 - PIL: rapport de l'équilibre entre la ténacité et l'extensibilité de la pâte; - G: gonflement; - W: travail de déformation de la pâte jusqu'à la rupture) Les moyennes (n=10 � écart type) des différents paramètres sont 25 indiquées avec des coefficients de variation Les valeurs moyennes de gonflement (G) des pâtes obtenues à partir des différentes farines sont également comparables. Les forces des farines (exprimées par les valeurs de W en joules) restent inférieures à 150 et ne semblent pas différer d'une farine à l'autre. Le traitement au calcium ne semble pas affecter l'aptitude des grains de blé à être utilisés dans la fabrication de produits de cuisson et les caractéristiques alvéographiques obtenues (0,1 1. Abecassis, J. (1993). Nouvelles possibilités d'apprécier la valeur meunière et la valeur sernoulière des blés. Industries des céréales 81, 25-37. 2. Bettge, A., Rubenthaler, G. L., Pomeranz, Y. (1989). Alveograph algorithms to predict functional properties of in bread and cookie baking. Cereal Chemistry 66. 3. Crétois, A. (1990). La préparation des blés : incidence au moulin et en panification. Industries des Céréales 64, 15-19. 4. De Beck, E., Willm, C. (1983). Préparation des blés et taux de cendres des farines. Industries des Céréales 23, 11-20. 5. Desvignes, C., Olivé, C., Lapierre, C., Rouau, X., Poilet, B., Lullien-Pellerin, V. (2006). Effects of calcium chloride freatments on wheat grain peroxidase activity and outer layer mechanical properties. Journal of the Science of Food and Agriculture 86, 1596-1603. 6. Greffeuille, V., Abecassis, J., Lapierre, C., Lullien-Pellerin, V. (2006a). Bran size distribution at milling and mechanical and biochemical characterization of common wheat grain outer layers: A relationship assessment. Cereal Chemistry 83, 64 1-646. 7. Greffeuille, V., Abecassis, J., Rousset, M., Oury, F. X., Faye, A., Bar L'Helgouac'h, C., Lullien-Pellerin, V. (2006b). Grain characterization and milling behavior of near isogenic lines differing by hardness. Theoritical Applied Genetics 114, 1-12. 8. Mabille, F., Gril, J., Abecassis, J. (2001). Mechanical properties of 25 wheat seed coats. Cereal Chemistry 78, 23 1-235. 9. MacMasters, M., Bradbury, D., Wolf, M. J. (1960). Structure microscopique et composition du grain de blé. Relations possibles avec le conditionnement. Industries des Céréales 176, 87-92. 10. Nuret, H., Willm, C. (1961). L'humidification des blés. Industries 30 des Céréales 183, 141-155. 11. Pujol, R., Létang, C., Lempereur, Chaurand, M., Mabille, F., Abecassis, J. (2000). Description of a micromil with instrumentation for measuring characteristics of wheat grain. Cereal Chemistry 77, 421-427. 12. Vaintraub, I. A., Lapteva, N. A. (1988). Colorimetric determination of phytate in unpurified extracts of seeds and the products of their processing. Analytical Biochemistry 175 227-23 O. 13. Willm, C., Joliet, S. (1994). Préparation du blé à la mouture. 5 Industries des Céréales 86,12-26. 14. AACC. 2000. Approved Methods. 10th ed. Minnesota (US) : American Association of Cereal Chemists. REVENDICATIONS1- Procédé de traitement de grains de blé tendre de type � soft � en vu de préparer lesdits grains de blé au fractionnement, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - on humidifie les grains de blé avec une solution de traitement comportant du calcium de manière à ce que le calcium soit au moins partiellement absorbé par les grains de blé. 2- Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidification des grains de blé se fait par pulvérisation de la solution de traitement sur lesdits grains de blé. 3- Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidification des grains de blé se fait par immersion pendant un temps court, préférentiellement inférieur à 15 minutes, dans la solution de traitement. 4- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution de traitement contient du CaCl2. 5- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes supplémentaires suivantes : - on détermine la teneur en eau dans les grains de blé à traiter avant traitement, - on calcule la quantité de solution de traitement à utiliser pour humidifier les grains de blé de manière à obtenir une teneur en eau finale dans les grains de blé, après traitement, adaptée au dispositif de fractionnement utilisé par la suite, et préférentiellement comprise entre 14% et 20%. 6- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante après l'étape d'humidification avec la solution de traitement - on agite les grains de blé humidifiés par la solution de traitement de manière à homogénéiser le contact entre la solution de traitement et lesdits grains de blé. 7- Procédé de traitement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape supplémentaire suivante :- on laisse reposer les grains de blé après l'étape d'agitation, de manière à permettre la diffusion de la solution de traitement à l'intérieur des grains de blé, jusqu'à atteindre une teneur en eau finale dans lesdits grains de blé traités comprise entre 14% et 20% et préférentiellement entre 14% et 17%. 8- Procédé de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on laisse reposer les grains de blé pendant un temps de repos compris entre 10 heures et 72 heures. 9- Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la concentration en CaCl2 dans la solution de traitement est comprise entre 5 mmol L' et 50 mmol L'