Détermination des isothermes de sorption (adsorption-désorption) [cas de l'aubergine (solanum melongena l.)]

I.4.4. Isothermes de sorption

L'activité de l'eau a_wdans un produit dépend principalement de sa teneur en eau (Xéq) et de sa température(T) (Boumediene, 2004).

La courbe représentant pour une température donnée la teneur en eau (Xéq) d'un produit en fonction de la valeur de l'activité de l'eau (a_w) ou de l'humidité relative de l'air en équilibre (HRE) est appelée :

- isothermes d'adsorption si elle a été déterminée expérimentalement en partant d'un produit sec,

- isothermes de désorption si elle a été déterminée expérimentalement en partant d'un produit saturé en eau.

La figure 2 montre que les deux courbes sont en général différentes car le séchage d'un Produit (passage d'a_w = 1 à a_w = 0,6) entraîne des modifications de structure et de porosité. Il y a un phénomène d'hystérésis.

Figure 2.

Source : Boumediene, 2004

I.4.5. Les méthodes d'obtention des Isothermes de sorption

Les procédures d'obtention des isothermes de sorption de l'eau des produits agroalimentaire sont décrites différemment en détail par plusieurs auteurs, et cela en fonction de leur entendement (Ahouannouetal., 2010). Parmi ces procédures, on utilise soit des méthodes manométriques, soit hygrométriques ou encore gravimétriques (dynamique et statique) (Nkouam, 2007). D'autres méthodes utilisent les humidificateurs mécaniques et des dessiccateurs (Rizvi, 1986).

I.4.5.1.Les méthodes manométriques

La mesure manométrique, est une mesure basée sur les propriétés colligatives. Ici, l'échantillon (10-50g) est placé sous vide (moins de 200 umHg) dans un dessiccateur pendant 1-2 minutes. 30 à 50 minutes après l'arrêt du vide à l'équilibre, la pression de vapeur d'eau est mesurée à l'aide d'un manomètre. La température doit être maintenue constante. Pour plus de précision, il importe que les changements de l'activité de l'eau dus à la perte d'eau par évaporation soient très faibles (le rapport du volume de l'échantillon sur le volume de vapeur est grand), et que le fluide manométrique soit de masse volumique et de pression de vapeur faibles.

Cette méthode présente les inconvénients des gradients de température, des changements de valeur de l'a_wpar vaporisation et l'incompatibilité avec les aliments volatiles ou en processus de respiration.

I.4.5.2.Les méthodes hygrométriques

On retrouve : les mesures du point de rosée et de dépression du bulbe humide à l'aide des hygromètres à cheveux et électriques permettant de mesurer l'activité de l'eau.

Pour ce qui est de la mesure de la température de rosée, un courant d'air (vapeur d'air) en équilibre avec l'échantillon étudié est soumis à la condensation à la surface d'un miroir refroidi. L'apparition de la première goutte d'eau sur le miroir est détectée à l'aide d'une cellule photoélectrique et correspond au point de rosée (Cheftel et al.,1983).

A partir de la mesure du point de rosée, l'humidité relative de l'échantillon est enregistrée par l'utilisation des paramètres psychrométriques. En combinaison avec des microprocesseurs, les valeurs directes de l'a_wpourraient être obtenues. L'exactitude de ces instruments est moindre à des niveaux d'a_wbas, à cause de l'insuffisance de vapeur dans l'espace principal pour couvrir le miroir.

Quant au principe des hygromètres à résistance électrique, il est basé sur le fait que la résistance de certaines substances est fonction de l'humidité relative.

Quant aux hygromètres à cheveux, après calibrage, donne une indication de l'humidité relative du milieu ambiant. Cette mesure indirecte de l'a_west peu précise, surtout à des humidités relatives élevées.

I.4.5.3. Les méthodes gravimétriques

Pour Jannot (2008), ce sont des méthodes quantitatives qui sont basées sur des mesures de masse d'un composé. Le principe d'obtention d'un point de l'isotherme est le suivant : on place un échantillon du produit dans une enceinte maintenue à température T et à humidité relative d'équilibre HRE de l'air constante. L'échantillon est pesé à intervalle régulier jusqu'à ce que sa masse ne varie plus, il est alors en équilibre avec l'air à (T, HRE). Connaissant sa masse humide, il suffit alors de déterminer sa masse sèche pour en déduire sa teneur en eau Xéq, le couple (HR, Xéq), ce qui fournit un point de l'isotherme d'adsorption ou de désorption. On distingue les méthodes gravimétriques statique et dynamique.

Dans la méthode gravimétrique statique, seule la diffusion gouverne les transferts entre le produit et son environnement. Le produit est placé dans une enceinte étanche à l'intérieur duquel une solution maintient une humidité relative constante. La régulation de l'humidité relative de l'ambiance étant assurée soit par des solutions salines saturées, soit par des solutions diluées d'acide, communément l'acide sulfurique de concentration fixée. La température est maintenue constante en plaçant les récipients dans une enceinte thermostatée. Et on utilise autant de sels ou de concentration d'acidesdifférents (et donc de récipients) que l'on veut obtenir des points sur l'isotherme. Toutefois, cette méthode est très longue car l'équilibre air/produit n'est parfois atteint qu'après plusieurs semaines. (Jannot, 2008).

Dans les méthodes gravimétriques dynamiques, un courant gazeux est conditionné par un dispositif humidificateur avant d'atteindre l'échantillon. L'appareil est principalement constitué d'un cylindre calibré dans lequel évolue un piston et d'une éprouvette dans laquelle on place l'échantillon dont on veut mesurer la courbe de sorption. On rencontre également dans cette catégorie des appareils comportant une balance électronique incorporée, qui donnent en continu les mesures de la masse de l'échantillon (Nkouam, 2007).