La structure alvéolaire et la fermeté de la mie des produits céréaliers de cuisson sont deux facteurs de qualité que la profession cherche à maîtriser. Dans ce contexte, des outils d'aide à la décision proposant, notamment, l'apport des paramètres de composition et du procédé intervenant dans la construction de la structure alvéolaire seraient utiles. Une série de « pains de mie enrichis », contenant les composants de base du pain (farine, eau, sel, levure) plus du saccharose et de l'huile de colza, a été fabriquée. Les gammes de concentration en eau, huile et saccharose, respectivement 50-60%, 2-20% et 0-15% (p/p base farine) ont été choisies de manière à fabriquer des produits de masse volumique réaliste par rapport aux produits du commerce (0,25-0,36 g/cm3) et de structures alvéolaires variées : mies fines ou grossières, homogènes ou hétérogènes. Les produits ont été caractérisés à toutes les étapes de leur fabrication en utilisant différentes techniques permettant l'observation de la structure et l'étude des propriétés rhéologiques et thermiques du produit. Ces techniques ont été choisies en fonction de l'échelle souhaitée et des propriétés à caractériser. Parmi elles, la microscopie, la rhéologie, l'analyse calorimétrique différentielle, l'analyse d'images, l'analyse sensorielle. En sélectionnant, à chaque étape de fabrication les paramètres pertinents et indépendants, et en analysant, ensuite, les corrélations toutes étapes confondues, il apparaît, notamment, que, pour la gamme de compositions étudiées dans ce travail, la masse volumique du produit alvéolaire dépend essentiellement de la viscosité et du caractère rhéofluidifiant de la pâte. La finesse de la mie est corrélée à la valeur de tan δ mesurée à l'issue du gonflement des grains d'amidon, et une fois que le réseau de gluten a thermocoagulé. L'hétérogénéité de la mie semble liée au niveau du caractère rhéodurcissant de la pâte en fin de fermentation. L'étude systématique de l'effet composition (farine, huile et saccharose) permet également de proposer des pistes de choix de compositions permettant l'obtention de structures alvéolaires souhaitées.

L'objectif principal de cette thèse est la mise au point d'une méthodologie de travail pour l'optimisation, hors ligne, des conditions opératoires applicables en conduite des procédés alimentaires. La première partie du travail est consacrée à l'élaboration d'une stratégie d'optimisation en deux étapes : la construction du problème d'optimisation et le choix de la méthode de résolution. Ce dernier point est réalisé à l'aide d'un diagramme décisionnel, qui propose une méthode d'optimisation déterministe (la programmation quadratique séquentielle, SQP), une méthode stochastique (l'algorithme génétique, AG) ou bien, une méthode hybride (AG-SQP). La méthodologie est adaptée aux caractéristiques des procédés alimentaires, c'est-à-dire à des systèmes dynamiques, non linéaires, multivariables et soumis aux contraintes diverses. L'optimisation est réalisée numériquement à l'aide d'un modèle dynamique du système. Dans la deuxième partie du travail, la méthodologie est appliquée à trois procédés alimentaires afin d'obtenir les trajectoires des variables de commande optimisant un critère économique, technologique ou de qualité : un procédé discontinu de séchage du riz, un procédé discontinu de déshydratation, imprégnation d'un produit carné par immersion et un procédé continu de cuisson des biscuits. Ces trois applications mettent en évidence, d'une part, la capacité de la stratégie d'optimisation à gérer différents types de problèmes posés par les procédés alimentaires, et d'autre part, le bénéfice qu'une démarche d'optimisation peut apporter lors de la conduite des procédés. Cette méthodologie peut être appliquée dans un grand nombre des procédés alimentaires. La performance des résultats dépend néanmoins de l'utilisation d'un modèle de système fiable, de la prise en compte des caractéristiques de la matière première lors du calcul de l'optimum et de la poursuite des conditions optimales à l'aide d'un bon système de commande.

Listeria monocytogenes est l'agent étiologique de la listériose, une infection d'origine alimentaire peu fréquente mais avec un taux de mortalité de 25% chez l'homme. Nous avons d'abord caractérisé un mutant ferritine et montré l'importance du produit de ce gène dans la virulence, la résistance à des conditions de carence en fer et de stress thermique ou oxydatif. Nous nous sommes ensuite intéressés à la biodiversité de L. monocytogenes, par une approche protéomique, en étudiant 12 souches d'origines, de sérovars et de niveaux de virulence variés. Sur la base des profils des protéines intracellulaires et sécrétées, une classification hiérarchique a montré deux groupes distincts, l'un comprenant les souches de sérovar 1/2a, l'autre les souches de sérovar 4b et 1/2b. Des spots protéiques spécifiques de chaque souche et des différents sérovars ont été identifiés par spectrométrie de masse MALDI-TOF avec pour objectif de mieux hiérarchiser et gérer le risque dû à L. monocytogenes.

Introduktion: Potatisfibern utgör ca 1 % av potatisens vikt och är en restprodukt vid tillverkningen av potatisstärkelse. Idag tillsätter flera välkända livsmedelsföretag potatisfiber i sina produkter. Den främsta anledningen till detta är för att fibern kan binda vätska 7–12 gånger sin egen vikt vilket kan ge en ekonomisk fördel. Syfte: Syftet med studien är att jämföra hur grovmalen respektive finmalen potatisfiber påverkar utvalda egenskaper i degen och brödet med särskilt fokus på brödets lagringsstabilitet. Metod: Pilottester Observationer av degegenskaper Mätning av vätskeförlust och brödvolym Instrumentell färgmätning med en kolorimeter Sensorisk bedömning av lagringsstabilitet   Resultat: Pilottester av båda malningsgraderna av potatisfibern visade att vid en jämförelse av olika förbehandlingar så som skållning, blötläggning och tillsats direkt i degen, gav direkt tillsats av potatisfiber i degen flest fördelar, främst gällande mjukheten i degen. Vid observationen fanns en synlig färgskillnad mellan bröden med tillsatts potatisfiber och referensbrödet men detta säkerställdes inte vid den instrumentella färgmätningen. Brödens volym och vattenhållande förmåga påverkades inte av tillsats av potatisfiber. Den sensoriska bedömningen visade en upplevd torrhetskänsla för bröd med tillsatt potatisfiber (båda malningsgraderna) när det testades mot ett referensbröd. Den finmalda fibern påverkade lagringsstabiliteten mer än den grovmalda fibern gjorde.   Slutsats: Malningsgraden gav inga märkbara skillnader på de utvalda deg- och brödegenskaperna. Potatisfiber hade inte tillräckligt stor påverkan på deg eller bröd för att antas vara lönsam att tillsätta vid brödbakning. / Introduction: The potato fiber constitutes about 1 % of the weight of the potato and is a residual product in the manufacture of potato starch. Today, several well-known companies add potato fiber to their products. The main reason for this is because the fiber can bind liquid 7–12 times its own weight, which gives an economic advantage. Aim: The aim of this study is to investigate how the grind of potato fiber affects selected characteristics in dough and bread, with particularly focus on the storage stability of the bread. Method: Pilot tests Observations of dough characteristics Measure of water exchange and bread volume Instrumental color measurement with a colorimeter Sensory evaluation of storage stability   Results: Pilot tests with both grinds of potato fiber showed that when comparing pre-treatments such as scalding, soaking and direct addition into the dough, a direct addition resulted with the most advantages, mainly regarding the softness of the dough. During the observations there was a visible difference in color between the potato fiber loaves and the reference loaf, which was not ensured in the instrumental color measurement. The volume and water retention in the bread was not affected by an addition of potato fiber. The sensory evaluation showed a perceived dryness for bread with added potato fiber (both grinds), when tested against a reference bread. The finely ground fiber affected the storage stability more than the coarse grounded fiber did. Conclusion: The grind gave no notable differences on the selected properties of dough and bread. The impact that grind had on dough characteristics and the finished bread were small.

The study is focused on study of surface and interfacial properties of oil at high temperatures, to understand the mechanisms of heat transfer and oil absorption during frying

This work studied the improvement of stability, physical properties and enzymatic inactivation in fruit beverages by applying the ultrasound technology (US). In the first part, the effect of the US application on peach juice processing was evaluated. The macroscopic changes on pulp sedimentation stability, turbidity, colour and rheological properties were evaluated. As a result, it was demonstrated that the improvement in each of the properties evidenced at the macroscopic level involves interaction of complex mechanisms which depend directly on changes at the microscopic level, such as the structure, size, composition and interaction between the continuous phase (serum) and dispersed phase (pulp) of the juice. These changes were assessed by microscopy and particle size distribution. In the second and third parts, the inactivation of the enzyme peroxidase (POD) was evaluated in coconut water. In the second part, the effect of the application of US was evaluated for first time for coconut water POD, using two types of ultrasonic equipment (US baht and US probe). It was demonstrated that the changes of enzyme activity during the US process depend on the many forms that the enzyme can adopt, mainly depending on the energy applied to the system. Subsequently, in the third part, the US was applied as a pre-treatment of subsequent thermal processing. The evaluation was carried out under non isothermal conditions, being the POD inactivation kinetics modelled using the Weibull distribution function. Finally, it was observed that the pre-treatment using ultrasound slightly decreased the enzyme activity. Furthermore, the ultrasound effects resulted in a more homogeneous population and heat-sensitive enzymes, significantly reducing the needed time of thermal processing. In conclusion, this work studied and demonstrated that the ultrasound technology is an interesting alternative to improve the physical properties and enzymatic stability in fruit beverages, reflecting the importance from both the academic and industrial point of view. / Neste trabalho estudou-se a melhoria na estabilidade, propriedades físicas e inativação enzimática em bebidas de frutas através da aplicação da tecnologia de ultrassom (US). Na primeira parte, foi avaliado o efeito do US no processamento de suco de pêssego. As alterações macroscópicas na estabilidade de sedimentação da polpa, turbidez, cor e propriedades reológicas foram analisadas. Foi demonstrado que a melhoria em cada uma das propriedades evidenciadas macroscopicamente envolve interação de mecanismos complexos que dependem diretamente de alterações microscópicas, tais como estrutura, tamanho, composição e interação entre as fases contínua (soro) e dispersa (polpa) do suco. Estas alterações foram avaliadas por microscopia e análise de distribuição de tamanho de partículas. Na segunda e terceira partes, a inativação da enzima peroxidase (POD) foi avaliada em água de coco. O efeito da aplicação do US na POD de água de coco foi estudado pela primeira vez, utilizando dois tipos de equipamentos (banho e sonda de US). Demonstrou-se que as alterações na atividade enzimática durante o processamento com US estão relacionadas às diferentes conformações que a enzima pode adotar, dependendo principalmente da energia aplicada ao sistema. Na terceira parte, o ultrassom foi então aplicado como pré-tratamento ao processamento térmico. A avaliação foi realizada sob condições não isotérmicas, sendo a cinética de inativação da POD modelada usando a função de distribuição de Weibull. Foi observado que o pré-tratamento com US diminuiu a atividade enzimática. Além disso, o efeito do US resultou em uma população de enzimas mais homogênea e termosensível, reduzindo significativamente o tempo necessário para o processamento térmico. Desta forma, este trabalho estudou e demonstrou que a tecnologia de ultrassom é uma alternativa interessante para melhorar as propriedades físicas e a estabilidade enzimática de bebidas à base de frutas, indicando sua importância tanto acadêmica quanto industrial.

<p>Multiple studies have demonstrated atmospheric cold plasma (ACP) as an effective non-thermal technology for microbial decontamination, surface modification, and functionality alteration in food processing and packaging. ACP constitutes charged particles, such as positive and negative ions, electrons, quanta of electromagnetic radiation, and excited and non-excited molecules, which corresponds to its predominant reactive properties. However, in many of these applications, the interactions between plasma and the components in food matrix are not well-understood. The <b>overall goals</b> of this dissertation were to 1) evaluate the interactions between high voltage atmospheric cold plasma (HVACP) and microbes in liquid and semi-solid food; 2) investigate plasma transfer into semi-solid foods and determine the relationship between microbial inactivation and plasma transfer; 3) explore the interactions between plasma and proteins. </p> <p>The first study explored the microbial (<i>Salmonella</i> <i>enterica</i> serovar Typhimurium, <i>S</i>. <i>enterica</i>) inactivation efficacy of HVACP. The physicochemical interactions between HVACP and biomolecules, including an enzyme (pectin methylesterase, PME), vitamin C and other components in orange juice (OJ) under different conditions was also evaluated. Both direct and indirect HVACP treatment of 25 mL OJ induced greater than a 5 log reduction in <i>S</i>. <i>enterica</i> following 30 s of treatment with air and MA65 gas with no storage. For 50 mL OJ, 120 s of direct HVACP treatment followed by 24 h storage achieved <i>S</i>. <i>enterica</i> reductions of 2.9 log in air and 4.7 log in MA65 gas. An indirect HVACP treatment of 120 s followed by 24 hours storage resulted in a 2.2 log reduction in air and a 3.8 log reduction in MA65. No significant (<i>P </i>< 0.05) Brix or pH change occurred following 120 s HVACP treatment. HVACP direct treatment reduced vitamin C content by 56% in air and PME activity by 74% in air and 82% in MA65. These results demonstrated that HVACP can significantly reduce <i>Salmonella</i> in OJ with minimal quality degradation.</p> <p>The second study in this dissertation examined the penetration process of plasma into semi-solid food and the resulting microbial inactivation efficacy. Agar gels of various densities (0.25, 0.5, 1.0, and 2%) with a pH indicator were inoculated with <i>S</i>. <i>enterica</i> (10⁷>CFU) and exposed directly (between the electrode) or indirectly (adjacent to the plasma field created between the two electrodes) to 90 kV at 60 Hz for up to 1.5 h. A long treatment time (1.5 h) caused sample temperature to increase 5~10 °C. The microbial analysis indicated a greater than 6 log₁₀ (CFU) reduction (both with air and MA65) in the zone with a pH change. Inactivation of bioluminescence cells in the plasma penetrated zone confirmed that the plasma, and its generated reactive species, inactivate microbial as it penetrates into the gel. A two-minute HVACP direct treatment with air at 90 kV induced greater than 5 log₁₀ (CFU)<i> S</i>. <i>enterica </i>reduction in applesauce. <em></em></p> <p>The third study investigated the interactions between HVACP and protein, using bovine serum albumin (BSA) as a model protein. The physicochemical and structural alteration of BSA and its reaction mechanism, when subjected to HVACP, were investigated. After treating 10 mL of BSA solution (50 mg/mL) at 90 kV for 20, 40, or 60 min, we characterized structural alteration and side-group modification. FTIR spectroscopy, Raman spectroscopy, and circular dichroism analysis indicated protein unfolding and decreased secondary structure (25 % loss of α-helix, 12% loss of β-sheet) in HVACP treated BSA. Average particle size in the protein solutions increased from 10 nm to 113 µm, with a broader distribution after 60 min HVACP treatment indicating protein aggregation. SDS-PAGE and mass spectrometer analysis observed a formation of new peptides of 1 to 10 kDa, indicating that the plasma triggered peptide bond cleavage. Chemical analysis and mass spectrometer results confirmed the plasma modifications on the side chains of amino acids. This study reveals that HVACP treatment may effectively introduce structural alteration, protein aggregation, peptide cleavage, and side-group modification to proteins in aqueous conditions, through several physicochemical interactions between plasma reactive species (reactive oxygen species and reactive nitrogen species) and the proteins. This finding can be readily applied to other plasma-protein studies or applications in the food system, such as enzyme inactivation or protein-based film modifications.</p>

La congélation partielle du mix dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR)est l'étape la plus critique dans la fabrication d'un sorbet, car c'est la seule étape où de nouveaux cristaux de glace se forment; par la suite ces cristaux ne font que grossir. L'objectif principal est de produire un grand nombre de cristaux les plus petits possibles afin d'obtenir une texture onctueuse. Pendant le procédé de congélation, le produit est soumis à des interactions couplées d'écoulement du fluide, de transfert de chaleur, de changement de phase et de cisaillement. Ces interactions sont déterminées par les conditions opératoires du procédé de congélation et affectent l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace, ainsi que la texture finale du produit. Ce travail présente la caractérisation expérimentale et la modélisation du procédé de congélation d'un sorbet. La congélation du sorbet à été effectuée dans un ECSR à l'échelle pilote. L'objectif principal de ce travail est l'étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les caractéristiques finales du produit: distribution de taille de cristaux de glace, température du produit, fraction volumique de glace et viscosité apparente. Le comportement de l'écoulement du produit dans l'ECSR a été caractérisé par une étude expérimentale et une modélisation de la distribution du temps de séjour (DTS). Une approche de modélisation de la cristallisation de la glace couplant le modèle de DTS avec des équations de transfert de chaleur et de bilan de population des différentes classes de taille de cristaux a été développée. À partir d'une première estimation des paramètres, le modèle de cristallisation prédit de façon satisfaisante les tendances expérimentales et donne un bon aperçu de l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace au cours du procédé de congélation dans l'ECSR.

Pour mettre en relation les propriétés rhéologiques et la structure méso/microscopique d'un système modèle ou complexe, l'utilisation de la rhéo-optique est indispensable. Nous avons donc développé une cellule d'observation sous cisaillement adaptée à la microscopie confocale. Ce dispositif, breveté et nommé RheOptiCAD®, permet le cisaillement contrôlé d'un échantillon quelconque placé entre 2 plans parallèles en translation. Grâce à un système à dépression, la mise en place de l'échantillon est simple et rapide tout en assurant des propriétés optiques répétables et reproductibles (planéité, parallélisme). Par ailleurs, la température au sein de l'échantillon peut être régulée de façon à imposer une contrainte thermique, cause de nombreuses modifications de la mésostructure d'un système alimentaire. La cellule d'observation sous cisaillement permet donc de suivre l'évolution et la dynamique des changements de structures conséquences d'un traitement thermo-mécanique imposé. Un logiciel de pilotage et d'acquisition des données a été développé pour rendre son utilisation plus conviviale. La validation du fonctionnement de l'outil et de ses fonctionnalités a tout d'abord été réalisée sans échantillon puis à l'aide d'un système modèle contenant des particules fluorescentes dont le mouvement était suivi. Par la suite, dans le but de tester les potentialités de ce nouvel outil tout en développant la méthodologie de son utilisation, et en particulier l'équilibre entre propriétés optiques et mécaniques des échantillons, nous avons travaillé avec de la pâte de farine. Ce système alimentaire bien connu et maîtrisé d'un point de vue rhéologique au laboratoire présente des caractéristiques intéressantes dans ce cadre. L'évolution du réseau de gluten au cours d'un cisaillement oscillatoire en fonction de la formulation de la pâte a été étudiée. Grâce à une analyse d'image basée sur la morphologie mathématique, nous avons pu mettre en évidence des changements de structures au cours du temps. De même, à l'aide des capacités thermiques de la cellule de cisaillement, nous avons étudié le positionnement et le mouvement des lipides endogènes à l'interface air-protéine lors de la fermentation. Notre cellule d'observation sous cisaillement constitue donc un nouvel outil de caractérisation dynamique de systèmes complexes couplant rhéologie et microscopie. Son optimisation principale réside dans la mise en place d'un capteur de force, mesurant les contraintes mises en jeu lors des déformations imposées.

Bakgrund: Med industrialiseringen har de traditionella yoghurtkulturerna med en mångfald av samverkande mjölksyrabakterier fått ge plats åt de mer standardiserade. En gårdskultur framställs genom att obehandlad mjölk spontanfermenteras av gårdens egen bakterieflora och får därigenom en unik karaktär. Bakteriekulturen kan sedan ympas vidare för tillverkning av yoghurt.Syfte: Syftet med studien är framställning och vidareympning samt sensorisk och mikrobiologisk karaktärisering av termofil gårdskultur från obehandlad mjölk. Vidareympningen avser framställning av yoghurt fermenterad av gårdens egen bakterieflora.Metod: Gårdskulturen framställdes och ympades till yoghurt. Yoghurten undersöktes genom mikrobiologisk karaktärisering, antibiotikaresistens och sensorisk profilering samt jämfördes med industriell kultur och en traditionell heirloomkultur.Resultat: Resultatet visade att gårdskulturen skiljde sig både mikrobiologisk och sensoriskt. Gårdskulturen innehöll stammar av enterokocker vilka inte visade på resistens mot analyserade antibiotika.Slutsats: Det är möjligt att framställa en gårdskultur av godtagbar mikrobiologisk och sensorisk kvalitet. Gårdskulturen ger en differentierad mikrobiologisk och sensorisk karaktär i jämförelse med en industriell kultur och en traditionell heirloomkultur Metoden kan vara riskfylld och kulturen bör analyseras med avseende på patogen tillväxt. En unik gårdsyoghurt kan vara en metod för gårdsmejerister att i sitt varumärke bygga på terroir och platsens unicitet. / Background: With industrialization, the traditional yoghurt cultures with a multitude of lactic acid bacteria had to make way for the more standardized. An artisanal farm culture is produced by raw milk spontaneously fermented by the farm's own bacterial flora and thus develops a unique character. The bacterial culture can then be inoculated for the production of yoghurt.Purpose: The pupose of the study is to produce and inoculate as well as sensory and microbiological characterization of a thermophilic artisanal farm culture from raw milk. The inoculation relates to the production of yoghurt fermented by the farm's own bacterial flora.Method: The artisanal farm culture was produced and inoculated into yoghurt which was assessed by microbiological characterization, antibiotic resistance, sensory profiling and then compared with industrial culture and a traditional heirloom culture.Result: The result showed that the artisanal farm culture differed both microbiologically and with regard to sensory paramters. The farm culture contained strains of enterococci which did not show resistance to analyzed antibiotics.Conclusion: It is possible to produce an artisanal farm culture of good microbiological and sensory quality. The artisanal farm culture provides a differentiated microbiological and sensory character in comparison to an industrial culture and a traditional heirloom culture The method may be risky and the culture should be analyzed for pathogens. A unique farm yoghurt can be a method for artisan farm dairies to build their brand based on terroir.