La lyophilisation des produits liquides dans le domaine alimentaire s'étend du jus de fruit aux bactéries lactiques. Le procédé coûte cher à cause de l'utilisation du vide durant un long temps de séchage. Or, une diminution du temps de séchage permet de diminuer le coût du procédé. Le moussage, considéré favorable pour le séchage à air chaud, est ainsi utilisé pour accélérer le procédé de lyophilisation du jus de pomme, pris comme aliment modèle, tout en gardant les qualités sensorielles et nutritionnelles. Cette thèse comprend quatre volets : (i) une caractérisation physique et rhéologique des mousses en déterminant les paramètres de moussage adéquats (choix et concentration des agents moussants, temps de fouettement) pour avoir la stabilité lors de la lyophilisation, (ii) une étude de l'effet du moussage sur la cinétique de lyophilisation (teneur en eau et température tout au long du procédé), (iii) modélisation de la cinétique de lyophilisation par application du réseau de neurones artificiels et optimisation de l'épaisseur d'échantillon pour accroître la capacité de production, et finalement (iv) une étude de la perte de qualité après la lyophilisation et sur la stabilité des produits lyophilisés lors du stockage. Les résultats de cette recherche ont permis d'abord de quantifier les concentrations de méthylcellulose (1%) et blanc d'oeuf (3%) nécessaires pour avoir des mousses stables (minimum de drainage) face à la lyophilisation. Il a été possible de déterminer à partir des études rhéologiques que les mousses les plus stables n'ont pas nécessairement un comportement solide. Un modèle de solidité en fonction de la fraction d'air et de la taille de bulles a été développé à partir des données expérimentales. L'effet du moussage rend la cinétique de lyophilisation plus rapide à la même épaisseur. Cependant, dû à la faible masse volumique des mousses, la capacité de production n'est pas nécessairement plus rapide que dans le cas de lyophilisation traditionnelle. L'application du réseau de neurones artificiels a permis de modéliser avec exactitude la température et la cinétique de séchage durant la lyophilisation des mousses. Une optimisation faite en utilisant ce modèle a montré que l'épaisseur minimale pour augmenter en même temps la cinétique de lyophilisation et la capacité de production, était trop grande pour être réaliste. L'addition d'agent moussant (polysaccharide ou protéine) rend les mousses plus hygroscopiques par rapport au jus de pomme sans moussage mais augmente, par contre, leur température de transition vitreuse. Ainsi les jus de pomme avec moussage sont plus stables thermiquement. Une faible diminution de la qualité sensorielle et nutritionnelle des jus des pommes mousses par rapport aux produits sans moussage a été constatée après le procédé de lyophilisation. Néanmoins, durant l'entreposage à température ambiante, les produits mousses se sont montrés plus stables que ceux sans mousser.

Le moussage a été utilisé comme un prétraitement avant la lyophilisation du Bifidobacterium longum ROI75 pour étudier le potentiel d'accélération du taux de séchage ainsi que la viabilité des microorganismes après le procédé. Une étude d'entreposage des produits lyophilisés mousses et non-moussés à différentes températures a complété cette étude. Lorsque protégé dans des milieux (LEST et lait écrémé) moussés, le Bifidobacterium longum ROI75 a pu être lyophilisé dans 1/4 à 1/7 du temps employé pour les milieux non-moussés, respectivement, et avec une viabilité plus élevée après la lyophilisation. Toutefois, la masse volumique réduite des mousses par rapport aux liquides entraîne une diminution de la charge du lyophilisateur, qui a pu être compensée seulement pour l'agent protecteur LEST pour maintenir l'efficacité de lyophilisation. Les agents protecteurs mousses ont montré une viabilité plus élevée immédiatement après la lyophilisation (13,66% pour la mousse de LEST et 13,64% pour celle de lait écrémé). L'entreposage du Bifidobacterium longum ROI75 lyophilisé entraîne une réduction de la viabilité dans tous les agents protecteurs utilisés (moussés et non-moussés). L'humidité résiduelle des échantillons et la température d'entreposage ont un impact important sur les taux de survie durant l'entreposage.