aw designer logiciel de calcul de l'activité de l'eau

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AwDesigner :

Logiciel de prévision de l’aw d’un aliment à partir de sa formulation

08.12.2011

Utilisation simple via une interface conviviale

Logiciel de calcul de l’aw d’un produit à partir de sa formulation :

Outil destiné aux équipes R&D des entreprises agroalimentaires

08.12.2011

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

Intérêt du logiciel

08.12.2011

Permet de limiter les transferts d’eau au sein d’un aliment composite

Optimise les formulations alimentaires pour atteindre une meilleure stabilité microbiologique

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.

Applications principales

08.12.2011

Constitution du logiciel

Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients : 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

08.12.2011

Base de données

Pour chaque solutés :

08.12.2011


Base de données

08.12.2011


modélisation de l’impact des interactions eau - solutés

par des modèles mathématiques

(Norrish, Ross, Teng, Roa)

validation à l’aide de modèles thermodynamiques : UNIQUAC

Base de données

08.12.2011

modélisation de l’impact des interactions eau - solutés


Teng et Roa :

Base de données

jjw mKa .1

Pour une solution, l’aw est proportionnelle à la molalité (mj) et au

paramètre Kj

Kj est propre à chaque soluté

08.12.2011

Pour la phase solide :

Base de données

Attraction des molécules d’eau par les macromolécules

de l’aliment

08.12.2011

Pour la phase solide : isotherme de sorption

modélisation : aw = f([eau])


(Ferro-Fontan et Guggenheim-Anderson-DeBoer)

C

waX

1.)ln(

Base de données

08.12.2011

- 70 additifs alimentaires (E…) :

- conservateurs,

- antioxydants,

- émulsifiants,

- 160 ingrédients :

- amidons,

- concentrés protéiques,

- fibres, gommes,

- farines,

- matières grasses,

- ovoproduits,

- épices, aromates,

- céréales,

- fruits, légumes…

- stabilisants,

- gélifiants…

Base de données

08.12.2011


Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients : pour les solutés et les composés insolubles


Des interfaces « utilisateurs » Interface conviviale et intuitive

08.12.2011

Calcul de l’aw de la solution :

- par modèle mathématique

- par la méthode UNIQUAC

Phase solide Phase solution

Absorption / désorption Jusqu’à équilibre des aw

macromolécules solutés

Identification des phases : précipité et solution

Outil de calcul

08.12.2011






eau


Transfert d’eau et Équilibre des aw des phases constitutives de l’aliment (calcul sous Matlab®)

Outil de calcul

08.12.2011







Détermination de l’aw d’équilibre du produit

Outil de calcul

08.12.2011

X

0 1

P1

P2

aw1 aw2

X2

X1

aw*

X1*

X2*

Phase solide : Équilibration de

l’aw entre les molécules

Équilibration de l’aw entre les macromolécules

Cas de transfert d’eau entre deux macromolécules

08.12.2011

i

T

i

T

i XMS

MSX

MS

MSX *.. 2

21

1

*

11

*

1

*

1111

..11)..1(

..

ww

wm

akCak

akCXX

*

22

*

2

*

2222

..11)..1(

..

ww

wm

akCak

akCXX

Pour aw = awi:

Avec GAB : (ou FF)

Phase solide : calcul

Isotherme de mélange

X

aw

Isoth. 1

Isoth. 2

Isoth. 0

Exemple : farine = amidon + gluten

Mélange de macromolécules :

08.12.2011

-saisie dans la BDD

-équilibration de l’aw entre les phases

-Répartition l’eau

macromolécule

awm

Xm

Xs

aws 1

Teneur en eau

0

soluté

Calcul par itération sous Matlab®

aw*

Xs*

Xm*

détermination de l’aw d’équilibre

ingrédients famille MM limite du modèle paramètres

fructose sucre 180,2 4,317 -0,02135229 0,00014274 0,00041447 -8,0185E-05

bicarbonate d'ammonium poudre levante 79,1 2,5 -0,03131995 0,01189045 -0,00320267 0,00017936

glutamate de Na acide aminé 169,1 4,2 -0,01754952 -0,00334353 2,5876E-05 2,1511E-05

acide acétique conservateur 60,05 7 -0,001

acide glutamique acide aminé 169 4 -0,013 -0,01558844 0,00658845 -0,00097465

PEG 600 polyol 600 1,67 -0,00641431 -0,03873098 0,00809393 -0,00037827

PEG 400 polyol 400 2,5 -0,01374567 -0,01501532 0,00229556 -8,2437E-05

sorbitol polyol 182,17 15,1 -0,01221024 -0,00111853 7,1928E-05 -1,7183E-06

acide citrique conservateur 192,12 2,2 0 -0,05959652 0,07421274 -0,0370666 0,00736728 -0,00036261

propylène glycol polyol 76,1 13,14 -0,00611046 -0,00402735 0,00114734 -0,00016621 1,1652E-05 -3,0961E-07

dextrose sucre 180,16 6,66 -0,0179334 9,2479E-05 -0,00017611 2,0381E-05 9,5813E-07 -6,2233E-09 1,1285E-09 -1,9304E-11

glucose sucre 180,16 6,66 -0,0179657 -0,00037331 2,155E-05

glycérol polyol 92,09 10,86 -0,0180697 -1,4159E-05 5,4166E-06 3,5739E-07 -1,9863E-08

glycine AA 75,07 3,32 -0,0175878 0,00113051 -0,00014942

mannitol polyol 182,2 1,19 -0,0175546 -0,00060664 0,0001984

sucrose sucre 342,3 6,7835 -0,0176909 -0,0017742 6,5901E-05 -0,000012 3,0992E-06 -2,3897E-07

xylose sucre 150,13 3,69 -0,0180996 -2,4158E-05 -2,0998E-05

sorbitol (poudre) polyol 182,17 15,1 -0,01221024 -0,00111853 7,1928E-05 -1,7183E-06

benzoate de sodium conservateur 144,1 5 -0,0386154 -0,00157139 0,0007813 0,000214 -9,902E-05 1,3108E-05 -7,353E-07

benzoate de potassium conservateur 160,21 4,6 -0,0379535 -0,00157192 0,00083377 -1,3169E-05 -1,2422E-05

xylitol polyol 152,15 4,22 -0,01815193 -8,7825E-06

malic acid conservateur 6 -0,0192158 0,00215398 -0,00142523 0,00036851 -0,00002668 -3,9292E-06 5,1994E-07

tartaric acid conservateur 150,09 6 -0,0189778 -6,6495E-05 -0,00033186 5,8379E-05 -3,1756E-06

chlorure de sodium sel 58,44 6,14 -0,0327901 0,00013983 -0,00055141 7,5594E-05 -3,5024E-06

chlorure de potassium sel 74,55 4,5 -0,0328134 0,00183429 -0,00100808 0,00020727 -1,5947E-05

nitrite de sodium sel 69 12,25 -0,0314638 -0,00047202 0,00010003 -3,7189E-06

Na2H2P2O7 poudre levante 221,94 1,35 -0,08793025 0,00581527 0,00929677 -0,00154363 -0,00337987 0,00279958

lactose sucre 342,3 0,57 -0,00013749 -0,04907429 0,0293042 -0,00184277

maltose sucre 342,3 2,28 -0,01804382 -0,00105201 1,1248E-05 1,1045E-05

maltitol polyol 344,3 1,8 -0,0374721 -0,00991377 0,00617508 -0,00037704

erythritol polyol 122,12 5 -0,0178728 -9,7015E-05 4,7804E-06 1,9953E-07

sirop de glucose DE 47 sucre 200 16 -0,00900643 -0,00017895

raffinose sucre 504,44 0,23 -0,0178523 -0,00219478

solutés

isothermes

Base de données

ingrédients famille humidité (%)

œuf entier ovoproduit 1,00001 0,00409895 -0,60628875 74,1

blanc d'œuf déshydraté ovoproduit 1,0315708 0,01548443 -0,71534703 87,3

jaune d'œuf déshydraté ovoproduit 1,29162288 0,06023068 -1,02759349 50

girolle champignon 1,25332632 0,08111268 -1,39311981 91

champignon de paris champignon 1,15943613 0,05514597 -1,0894955 90

bolet champignon 1,19780452 0,0689144 -1,35968764 90

morille champignon 1,13876114 0,0595386 -1,34221853 90

pleurotus champignon 1,03992869 0,02003669 -0,82354282 90

agaricus champignon 1,85384315 0,16677798 -1,35187338 90

cacao 11% de MG cacao et chocolat1,0087559 0,00580902 -0,672765 5,6

chocolat 60% cacao et chocolat 1,00001 0,01228683 -0,8196599 0,9

farine de pois farine 1,00001 0,00297218 -0,51807443 13,7

farine de riz farine 1,47785692 0,0166977 -0,62815307 13

farine de soja farine 1,5003093 0,10667229 -1,61664194 13

farine d'épeautre farine 1,02409885 0,00277185 -0,47101403 13

farine de maïs farine 1,07738732 0,00444323 -0,49833483 13

farine de sésame farine 1,01461895 0,00104115 -0,43091786 13

farine de tapioca farine 1,02023353 0,00313813 -0,45473238 13

semoule de blé farine 1,02091373 0,0017803 -0,44295397 13

farine de blé 550 farine 1,18314852 0,0166117 -0,76605391 13

paramètres

Principe de calcul

08.12.2011


Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de données évolutive paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients : pour les solutés et les composés insolubles


Une interface « utilisateur » Interface conviviale et intuitive

08.12.2011

Interface utilisateur

08.12.2011

Calcul de la répartition de l’eau entre les constituants

08.12.2011

Prévision logiciel :

Moyenne des erreurs : 0,010

Validations

réalisées entre 0,65 et 1:

Matrice céréalières,

Produits carnés,

Sauce, fourrage…

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1

valeurs mesurées

va

leu

rs p

réd

ites

Validation

08.12.2011

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)

aw designer logiciel de calcul de l'activité de l'eau

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