Le processus de séparation gluten-amidon est un des éléments clés du procédé de fractionnement de la farine de blé, pour la production d'amidon, de produits dérivés de l'amidon et de gluten de blé. Le procédé industriel comprend une étape de malaxage du mélange farine/eau, une étape de dilution de la pâte obtenue et enfin des opérations de séparation gluten-amidon par tamisage ou centrifugation. Le procédé industriel est très consommatoire en eau, et plusieurs flux d'eau sont recyclés des étapes situés en aval du procédé vers les étapes en amont comme la préparation et la dilution de la pâte. L'objective de cette étude était d'étudier l'impact de ces flux d'eau recyclés sur l'agglomération du gluten, et d'identifier les principaux paramètres du procédé qui influencent le rendement d'extraction du gluten. Basé sur l'échantillonnage de plusieurs flux d'eau de différentes usines, un composant clé de ces flux d'eau recyclée a été identifié. Les mécanismes de développement de la pâte ont été étudiés à l'échelle laboratoire en utilisant un mélangeur planétaire (P600). La présence du composant au niveau de l'étape de préparation de la pâte retarde sa cinétique de développement et augmente l'énergie mécanique à fournir pour le développement. A l'échelle moléculaire ce composant ralentit la dépolymérisation des polymères de gluténine insolubles dans le SDS (UPP) de la farine lors du malaxage de la pâte. L'agglomération du gluten est contrariée par la présence de ce composé que ce soit au moment de la préparation de la pâte ou de sa dilution. Au cours de l'étape de dilution ce composé modifie chimiquement les arabinoxylanes de la farine, ce qui a un effet négatif très direct sur la capacité d'agglomération des protéines du gluten. Un paramètre de conduite de l'opération de malaxage a été identifié qui rend compte de la capacité d'agglomération du gluten (rendement du procédé) et de la distribution en taille des macromolécules de gluténines présentent dans le gluten extrait. Ce dernier paramètre est également sous l'influence de la composition en gluténines, codées par le locus Glu-1D du génome du blé. / The gluten-starch separation process is a key part of an industrial wheat fractionation plant, producing starch, starch-derived products, and vital wheat gluten. The industrial process consists of an initial flour hydration and dough mixing phase, a dough dilution step, followed by a gluten-starch separation by sieving or centrifugation. As this process is highly water consuming, several water streams are recycled from downstream unit operation of the process back upstream, to stages such as dough preparation and dough dilution. The aim of the present study was to investigate the impact of these recycled water streams on gluten agglomeration, and provide a further insight on the main process parameters influencing the gluten extraction yield. Based on the sampling of several water streams of different industrial plants, a key compound of these recycled water streams was characterized. A lab scale planetary mixer was used to study the dough development mechanisms. The presence of this compound at the dough preparation stage delayed dough development, as it increased the energy demand of the dough. On a molecular scale this constituent induced a delay of the depolymerization of SDS-insoluble glutenin (UPP) during dough mixing. Gluten agglomeration is impeded by this compound, both when present at the stage of dough preparation and dough dilution. The presence of this compound at the dough dilution stage chemically modified the flour arabinoxylans, impairing gluten agglomeration. A mixing parameter directly influencing both the molecular distribution of extracted gluten, as well as their agglomerating capacity, was proposed. The evolution of the molecular distribution of the extracted gluten with this mixing parameter was shown to be influenced by the wheat its glutenin composition, coded by the Glu-1D locus of the wheat genome.

L'extraction du gluten et de l'amidon de la farine de blé est un procédé en pleine expansion avec le renchérissement des usages non-alimentaires de ces deux produits. Ce procédé repose sur l'aptitude des protéines du blé à former un réseau au cours du malaxage de suspensions farine / eau. Une difficulté majeure auquel ce procédé est confronté est la variabilité de cette aptitude selon la farine. L'enjeu de notre étude est de faire émerger les critères de composition des farines qui déterminent leur comportement dans le procédé amidonnier et de proposer des conduites du procédé adaptées. L'étude s'appuie sur un panel de 40 farines provenant de différents génotypes de blés dont on a déterminé la composition biochimique. On utilise un mélangeur planétaire (P600) couplé à une station de contrôle de la vitesse de mélange et instrumenté en couple et température pour développer le réseau de gluten (Plastographe, Brabender). Les essais sont réalisés à 25°C, pour des vitesses variables (50-110 rpm) et des teneurs en eau contrastées (rapports eau/farine de 70 à 120 g/g). Une relation reliant la durée de développement du réseau de gluten à la puissance de mélange a d'abord été établie. Cette relation fait apparaître deux paramètres propres aux farines, la quantité d'énergie et la puissance de mélange minimale pour développer le gluten. Ces paramètres sont fortement associés au locus glu-1D et à la teneur en protéines polymériques non extractibles au SDS. Par ailleurs, l'inclusion de temps d'arrêt dans le procédé et l'étude des effets d'agents chimiques interférant avec les fonctions thiols nous permet d'affirmer que la mise en place du réseau de gluten obéit successivement à un contrôle temporel puis énergétique. Dans la mesure où la viscosité des suspensions impacte également le procédé, une équation prédictive de celle-ci a été réalisée. Elle prend en compte les teneurs en amidon endommagé et en arabinoxylanes solubles, dans des proportions variables selon la teneur en eau de la pâte. Le rendement en gluten s'est enfin révélé sensible uniquement à la teneur en protéine, pour autant que l'extraction soit réalisée à l'atteinte de l'optimum de développement du réseau. De façon à disposer d'outils prédictifs faciles à mettre en œuvre industriellement, on a évalué les performances de plusieurs tests de qualité d'usage des farines (Farinographe, Alvéographe) et d'un mélangeur récemment développé (Gluten Peak Tester, Brabender). On montre qu'il est possible d'accéder à la plupart des paramètres définis dans ce travail à l'aide de cet appareil. Cette étude fournit ainsi un ensemble de relations pour contrôler le procédé et l'adapter à la farine utilisée. / Gluten and starch extraction out of wheat flour is a developing process due to the growing use of these two products for non-alimentary uses. This process is based on wheat protein abilities to form a network when flour and water are mixed. A difficulty that this process has to face is the variability of this ability among flours. The scope of our work is to determine the flour components that determine their behaviour in the gluten/starch separation process and to propose adapted process control.This study is based on a pool of 40 flours from various wheat genotypes and known biochemical composition. A planetary mixer (P600) coupled with a station controlling mixing speed and measuring torque has been used to develop gluten network (Plastograph, Brabender). Tests were performed at 25°C for varying mixing speeds (50-110 rpm) and contrasted dough water contents (water/flour ratio varying from 70 to 120g/g). A relation predicting mixing duration for network formation according to mixing power has been established. From this relation two parameters characterising flours have been isolated, energy demand and minimum mixing power to develop gluten network. Theses parameters are strongly linked with locus glu-1D and to SDS-unextractable polymeric protein content (UPP) in the flour. Besides, the inclusion of mixing stops in the process and the study of the effects of thiol-interfering chemical reactant has demonstrated that gluten development inclusing successively a temporal and an energetic phenomenon.As dough viscosity also strongly impacts process, a predictive equation of viscosity has been determined. Viscosity is obtained from the calculated effects of damaged starch and soluble arabinoxylans contents, varying with dough water content. Finally, it was whown that gluten extraction yield depends only of flour protein content when extraction is performed out of optimally developped dough,.In order to get tools applicable industrially, the predictive performance of two devices measuring flour quality (Farinograph, Alveograph) and of a novel mixer (Gluten Peak Tester, Brabender) was evaluated. Most of the relevant parameters defined in this work could be obtained out of that novel apparatus. This study hence gives relations to control the process and adapt it to the flour.