Amélioration des procédés technologiques utilisés pour la transformation des aliments

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Importance alimentaire

Le riz est devenu un produit très stratégique et prioritaire pour la sécurité alimentaire en Afrique. La consommation augmente plus rapidement que pour tout autre produit de base majeur sur le continent du fait de la croissance démographique importante, de l’urbanisation rapide et de l’évolution des habitudes alimentaires (Seck et al. 2013). Il s’agit de la plus importante source d’apports caloriques en Afrique occidentale et la troisième pour l’ensemble du continent africain. Bien que la production locale de riz ait augmenté rapidement après la crise alimentaire de 2007- 2008, un problème essentiel auquel le secteur du riz est confronté en Afrique en général est que la production locale n’a jamais égalé la demande. Le continent continue dès lors à dépendre des importations afin de répondre à la demande croissante de riz. (Macauley ,2015).

Besoins et production du riz

Dans le monde, les besoins nutritionnelles augmentent de 2 % par an. Même si la production rizicole augmente, il n’est pas certain qu’elle puisse répondre à la demande liée à la croissance démographique. Elle est, en moyenne, de 100 à 120 kg/personne/an en Asie, de 40 kg/personne/an en Afrique de l’Ouest et en Amérique latine, 5 kg /personne/an en Europe, 70 kg/personne/an en Chine ,75 kg/personne/an en Madagascar, 130 kg/personne/an en Myanmar (Birmanie), (CIRAD, 2002)
L’utilisation mondiale du riz est projetée à un pic de 489 Mt (équivalent blanchi) en 2015/16. L’essor démographique de la planète, notamment en Asie et en Afrique, conduit à la hausse des besoins en riz destinés à l’alimentation humaine. Cette prévision représente 1 % de plus que la quantité estimée nécessaire au titre de la campagne 2014/15. Une fois de plus, en 2015/16, production et demande mondiales de riz seront en déséquilibre. Un écart de plus de 7 Mt est projeté pour la prochaine campagne. C’est la troisième année consécutive où la demande mondiale de riz excède l’offre (figure 3).
La Chine, dont les prévisions de consommation indiquent une forte augmentation, avec un record attendu de 151 Mt, contribuerait largement à la hausse de la demande mondiale pour la prochaine campagne. Les consommations du Bangladesh, du Cambodge, de la Birmanie, de l’Inde, de l’Indonésie sont également projetées à des records en 2015/16.
La production (tableau I) de riz paddy annoncée à 559 000 t en 2014, au Sénégal, est en progression à 906 000 t en 2015, ce qui correspond à environ 560 000 t de riz blanc, soit une hausse de 62 %. Les surfaces cultivées dans la vallée du Fleuve Sénégal en cultures irriguées auraient été de 57 085 et 6 128 ha respectivement pour les régions de Saint-Louis et de Matam, correspondant au cumul des productions d’hivernage et de contre saison chaude. Les rendements seraient respectivement de 5 et 7 t/ha. Pour les cultures sous pluie du sud du pays (Casamance), la surface cultivée serait de 174 000 ha pour un rendement de 2,7 t/ha. (Grandry, 2016)

Effets du décorticage du riz

Le décorticage du riz paddy consiste à le débarrasser essentiellement des balles de façon à le rendre comestible. En effet, le riz tel qu’on le récolte, est constitué du grain ou caryopse, protégé de glumes et de glumelles (Lawin, 2006). On le rend comestible grâce au décorticage qui le débarrasse des balles (enveloppe très dure) en conservant ou non, tout ou une partie des couches dures du péricarpe, qui contient l’ensemble des sels minéraux et des vitamines.
Le décorticage et le polissage sont maintenant effectués, de plus en plus souvent, par divers types d’appareils mécaniques. Si ces machines ont l’avantage de soulager les ménagères d’un travail pénible, elles présentent souvent l’inconvénient d’effectuer un usinage excessif avec faible rendement de grains entiers et pertes élevées de nutriments nobles dans le son et les germes, d‘où des risques de carence, notamment en thiamine.
En résumé, le décorticage et la mouture entraînent des pertes considérables lorsque le son et les germes sont éliminés. Les pertes de nutriments vont croissant avec le taux de blutage et il est nécessaire de trouver un compromis entre la qualité organoleptique, la commodité d’emploi et la valeur nutritive.

Effet de l’étuvage

Diop et Wanzie (1990) repris par la FAO (1994), définissent l’étuvage comme une opération de traitement du paddy qui atténue les effets d’un mauvais séchage (fissures) et améliore quantitativement et qualitativement le rendement car le taux de brisure des grains est diminué. Selon Hounhouigan (2006), l’étuvage est une opération couramment réalisée par les populations au niveau des périmètres rizicoles. L’opération consiste à réhumidifier, surchauffer et sécher les grains de paddy avant leur décorticage et polissage. Les deux éléments qui interviennent dans le processus d’étuvage selon Gariboldi (1986), sont l’eau et la vapeur. Après un trempage suivi de chauffage à la vapeur, il faut sécher le riz avant de le décortiquer et de le stocker. Le but de l’étuvage est donc de produire des modifications physiques, chimiques et organoleptiques avantageuses des points de vues économique, nutritionnelle et pratique (Gariboldi, 1974). Cependant, il faut noter qu’un mauvais étuvage, dû à l’inexpérience ou à toute autre raison, peut non seulement faire disparaître ces avantages mais aussi réduire la valeur alimentaire du riz (Diop et al, 1997).
Les avantages de l’étuvage du riz peuvent être résumés en ces deux points essentiels :
réduction du taux de brisures au décorticage ;
réduction des pertes en éléments nutritifs au cours du décorticage et de la cuisson du riz.
Les principales modifications produites par l’étuvage sur le riz sont :
Les modifications chimiques :
– les substances hydrosolubles (vitamines et sels minéraux) se dissolvent et se diffusent dans tous les grains ;
– les globules lipoïdes de l’albumen se dissolvent ;
– l’amidon gélatinisé se présente comme une masse compacte et homogène ;
– les lipides sont séparés et s’enfoncent dans la masse compacte d’amidon gélatinisé ; ils sont donc moins sujets à l’extraction ;
– les substances liposolubles du germe et de la couche extérieure de l’albumen sont dissoutes et diffusées dans le grain.
Modifications physiques :
– le séchage ramène la teneur en eau du grain au niveau optimal pour l’usinage ;
– tous les processus biologiques latents ou actifs (germination, prolifération des spores de champignon, développement d’insectes à différents stades) sont définitivement stoppés ;
– le rendement à l’usinage est meilleur et la qualité est améliorée parce qu’il y a moins de grains brisés ;
– le riz étuvé, usiné ou non se conserve mieux et plus longtemps, car la germination n’est plus possible et la texture compacte de l’albumen lui permet de mieux résister aux attaques des insectes et de ne pas absorber l’humidité du milieu ambiant (Zossou
et Wanvoeke., 2010).
Les modifications organoleptiques les plus importantes sont :
– Le riz étuvé cuit est plus digeste, du fait de sa texture et de sa consistance ferme.
– Après cuisson, les grains sont plus fermes et ont moins tendance à coller. (CIRAD, 2014)

Carences en micronutriments

La malnutrition par carence en micronutriments est largement répandue dans les pays industrialisés, mais plus encore dans les régions en développement. Elle peut toucher tous les groupes d’âge, mais ce sont les enfants et les femmes en âge de procréer qui figurent parmi les groupes les plus exposés aux risques. La malnutrition par carence en micronutriments a de nombreux effets indésirables sur la santé humaine ; ceux-ci ne sont pas tous apparents sur le plan clinique. Même des carences modérées (décelables par des mesures biochimiques ou cliniques) peuvent nuire gravement au fonctionnement de l’organisme humain. Par conséquent, outre ses effets visibles et directs sur la santé humaine, la malnutrition par carence en micronutriments a des répercussions profondes sur le développement économique et sur la productivité, notamment en termes de coûts potentiellement élevés pour la santé publique et de pertes au niveau de la formation du capital humain. (Lindsay, 2011). Le tableau III donne la prévalence des trois principales carences en micronutriments par région.

Amélioration des procédés technologiques utilisés pour la transformation des aliments

L’amélioration des procédés technologiques va permettre d’augmenter, non pas les teneurs en minéraux, mais leur biodisponibilité dans l’aliment grâce à la réduction des teneurs en facteurs anti-nutritionnels. Plusieurs procédés technologiques alimentaires, utilisés de manière traditionnelle en Afrique, en Asie ou en Amérique latine, tels que la germination (Gibson et Ferguson, 1996) ou la fermentation (Nout et Ngoddy, 1997), sont connus pour leurs effets bénéfiques, notamment à réduire les teneurs en phytates. Les effets des différents procédés technologiques applicables aux grains de céréales et de légumineuses sur les teneurs en facteurs anti-nutritionnels et sur la biodisponibilité du fer et du zinc. Ces procédés peuvent être très efficaces pour réduire les teneurs en facteurs anti-nutritionnels, mais leurs effets sont très variables selon l’espèce de grain traitée et les modalités d’application du procédé. Par ailleurs, les procédés technologiques peuvent aussi avoir des effets néfastes sur la qualité nutritionnelle des produits. Ainsi, certains procédés vont entraîner des réductions de teneurs en nutriments (décorticage, cuisson…), tandis que d’autres, comme l’autoclavage, peuvent diminuer la biodisponibilité des minéraux (Lombardi-Boccia et al, 1995). Bien que peu d’informations soient disponibles dans la littérature concernant l’efficacité de l’amélioration des procédés technologiques sur le contrôle des carences en fer et en zinc, il s’agit d’une approche potentiellement efficace à long terme, car peu coûteuse et adaptée aux usages des populations (Ruel et Levin, 2000). Avec les caractéristiques des matières premières, les procédés technologiques sont les facteurs déterminants de la qualité nutritionnelle des aliments et ne doivent pas être négligés, même si d’autres stratégies (enrichissement, diversification) sont nécessaires pour réussir à couvrir les apports en fer et en zinc des populations vulnérables.

Règlementation de l’OMS sur l’enrichissement des aliments

Dans la pratique, le choix d’une combinaison véhicule alimentaire-composé d’enrichissement est dicté par un certain nombre de facteurs tant technologiques que réglementaires. Des aliments comme les céréales, les huiles alimentaires, les produits laitiers, les boissons et divers condiments comme le sel, les sauces (par exemple la sauce de soja) et le sucre sont particulièrement bien adaptés à un enrichissement universel obligatoire. Ces aliments possèdent tout ou partie des caractéristiques suivantes :
Ils sont consommés par une grande partie de la population, notamment les groupes les plus exposés au risque de carence.
Ils sont régulièrement consommés, en quantités suffisantes et plus ou moins constantes 13
«Enrichissement du riz en fer : utilisation combinée de l’étuvage et d’un prémix»
Leur transformation peut être centralisée (la transformation centralisée est préférable pour diverses raisons, mais d’abord parce que moins il y a de sites dans lesquels l’addition des composés d’enrichissement a lieu, plus il est facile de mettre en œuvre des mesures de contrôle de la qualité, et ensuite parce que les procédures de surveillance et de mise en application de la réglementation seront vraisemblablement plus efficaces).
Ils permettent d’ajouter relativement facilement un mélange de micronutriments prêt à l’emploi (prémix) au moyen de technologies peu coûteuses, et de façon à assurer une répartition homogène dans les différents lots du produit.
Ils sont assez rapidement utilisés après leur production et leur achat. Les aliments achetés et utilisés peu après leur production tendent à avoir conservé davantage de vitamines et à présenter moins de modifications organoleptiques car seul un faible surplus de sécurité sera nécessaire. Le choix du composé qui sera utilisé pour l’enrichissement est souvent un compromis entre un coût raisonnable, une bonne biodisponibilité à partir de l’aliment et l’acceptation par le public de modifications organoleptiques.
Lors du choix de la forme chimique la plus appropriée pour l’enrichissement, les principaux points à prendre en compte sont :
Les problèmes organoleptiques. Les composés d’enrichissement ne doivent pas provoquer de problèmes organoleptiques inacceptables (modifications de la couleur, de la saveur, de l’odeur ou de la texture de l’aliment) à la dose d’enrichissement prévue, ni se séparer de la matrice de l’aliment, et doivent être stables dans des limites spécifiées. Si un emballage supplémentaire est nécessaire pour améliorer la stabilité du composé d’enrichissement ajouté, il serait préférable que cela ne s’ajoute pas au coût du produit, le rendant inaccessible au consommateur.
Les interactions. Le potentiel d’interactions entre le micronutriment ajouté et le véhicule alimentaire, et avec d’autres éléments nutritifs (naturellement présents dans l’aliment ou ajoutés), notamment toutes interactions qui pourraient interférer avec l’utilisation métabolique du composé d’enrichissement, doit être évalué et contrôlé avant la mise en œuvre du programme.
Le coût. Le coût de l’enrichissement ne doit pas affecter l’accessibilité de l’aliment ni sa compétitivité avec l’équivalent non enrichi.
La biodisponibilité. Le composé d’enrichissement doit être suffisamment bien absorbé à partir du véhicule alimentaire et être capable d’améliorer le statut en micronutriments de la population cible.

Principe du dosage du fer

Le produit est séché puis minéralisé par calcination au four à 550°C. De l’acide nitrique est ajouté aux cendres obtenues, puis la solution est évaporée à sec. Le résidu est dissout dans de l’acide chlorhydrique et cette solution est analysée à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique (SAA) de flamme.
Mode opératoire
L’opération consiste tout d’abord à la préparation et au traitement des échantillons. Il commence par le pesage à 10-4g près de 1 g de riz broyé dans un creuset.
Puis calciner au four pendant deux heures à 550 °C en chauffant graduellement à partir de 200°C. Si le résidu reste noir, humidifier avec un peu d’eau distillée pour dissoudre les sels, et calciner à nouveau au four jusqu’à l’obtention de cendres blanches.
Ensuite,laisser refroidir les creusets dans un dessiccateur et mouiller les cendres avec un peu d’eau distillée. Ajouter par la suite 3 à 4 ml d’acide nitrique dilué au ½. Ensuite évaporer à sec l’excès d’acide sur la plaque chauffante à 100 °C comme l’indique la figure 15.
Calciner de nouveau à 550 °C pendant une heure, laisser refroidir au dessiccateur et dissoudre les cendres dans 10 ml d’acide chlorhydrique dilué au ½. Ensuite filtrer le mélange dans un tube de dilution de 50 ml.

Effet de la concentration du premix sur la teneur en fer du riz

Les résultats obtenus en comparant les différents échantillons de riz étuvé enrichi et du riz non étuvé sont traités avec le logiciel XLSTAT, sous ANOVA. L’analyse des différences entre les groupes a été faite par le test de Fisher avec un intervalle de confiance de 95%.
Le diagramme ci-après montre la quantité de fer transférée dans les grains de chaque échantillon de riz en fonction de la concentration du premix.
L’analyse statistique de la figure 20 montre que les teneurs en fer des grains de riz blanchis et non blanchis augmentent en fonction de la concentration du premix, avec des différences significatives entre elles.
En outre, les résultats montrent que les échantillons de riz décortiqués non blanchis ont des teneurs en fer supérieures à celles des échantillons riz décortiqués et blanchis.
Il y a une migration du fer provenant du premix vers l’intérieur du grain de riz. Selon Purchas et al (2003), au cours du trempage, des transferts de matière ont lieu entre les compartiments alimentaires et l’eau de trempage. Une partie des minéraux diffuse dans le milieu environnant. Cette lixiviation dépend de la localisation et de la solubilité des différents constituants, du gradient de concentration entre le matériel et le milieu ainsi que la durée de trempage (Duhan et al 2002). La différence qui réside entre le riz étuvé blanchi et le riz étuvé non blanchi est que, plus le riz est poli, plus il perd des nutriments .Ces résultats confirment ceux de Hubert (2003) .Cet auteur affirme que l’usinage par abrasion est le meilleur procédé pour éliminer le péricarpe et la couche d’aleurone et l’embryon afin d’obtenir du riz usiné, entrainant ainsi une perte de lipide, protéines, fibres, principaux minéraux, vitamines B1, B2, B3, alpha tocophérol.

Aptitude des échantillons de riz à satisfaire les besoins en fer de la population

Le tableau XI traduit l’aptitude des échantillons de riz à satisfaire les besoins en fer de différentes catégories de la population.
Il a été réalisé sur la base de trois facteurs :
-le régime moyen qui est de 300g pour un homme, 250g pour une femme, 120g pour un enfant de 1 à3 ans et 170g pour un enfant de (4 à 6ans) (FAO, 2002) -l’apport recommandé (OMS, 2011)
-l’apport maximal tolérable (OMS, 2011)
Légende :
(+): échantillon dont la teneur en fer est supérieure ou égale à la valeur recommandée de l’OMS.
(-): échantillon dont la teneur en fer est inférieure à la valeur recommandée de l’OMS.
(*): échantillon dont la teneur en fer est supérieure ou égal à 70% de la valeur recommandée de l’OMS
(++): échantillon dont la teneur en fer est supérieure à la valeur recommandée de l’OMS et
dépasse les limites maximales tolérables.
E : échantillon de riz.
Qté en mg/100g : quantité en mg.
ANR : apport nutritionnel recommandé.
AMT : apport maximal tolérable.
Exemple de Calcul : Cas de l’échantillon A1 (femme allaitante, biodisponibilité 10%)
Nous savons que :
-la portion moyenne de riz pour une femme est de 250g (FAO ,2002)

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1. Botanique et taxonomie du riz
I.1.1. Botanique
I.1.2. Taxonomie
I.2. Importance alimentaire
I.3. Besoins et production du riz
I.4. Composition chimique du riz
I.5. Effets du décorticage du riz
I.6. Effet de l’étuvage
I.8. Fortification des aliments
I.8.1. Fortification chimique
I.8.2. Fortification biologique
I.8.3. Diversification alimentaire
1.8.4. Amélioration des procédés technologiques utilisés pour la transformation des aliments
I.9. Règlementation de l’OMS sur l’enrichissement des aliments
I.10. Spectrophotométrie d’absorption atomique
CHAPITRE II : MATÉRIEL ET MÉTHODES
II.1. Matériel
II.1.1. Cadre d’étude
II.1.2. Matériel végétal
II.1.3. Premix
II.1.4. Matériel d’atelier
II.1.5. Matériel de laboratoire
II.2. Méthodes
II.2.1. Etuvage/Enrichissement
II.2.1.1. Nettoyage des grains de riz Paddy
II.2.1.2. Etuvage
II.2.2. Caractérisation des échantillons de riz
II.2.2.1.Taux de décorticage
II.2.2.2.Taux de brisure
II.2.3. Dosage du fer
II.2.3.1. Préparation des échantillons au laboratoire.
II.2.3.2. Principe du dosage du fer
CHAPITRE III: RÉSULTATS ET DISCUSSION
III.1. Caractérisation des paramètres technologique
III.1.1. Taux de décorticage
III.1. 2. Taux de brisures
III.2. Effet du trempage sur la teneur en fer du riz
III.2.1. Effet du temps de trempage sur la teneur en fer du riz
III.2.2. Effet de la concentration du premix sur la teneur en fer du riz
III.3. Aptitude des échantillons de riz à satisfaire les besoins en fer de la population
CONCLUSION
Références bibliographiques

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