Etude de la cuisson du pain en moule : modélisation des transferts couplés four-moule-produit

• Auteur / Autrice : Asma Chelly
• Direction : Jean-Yves Monteau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Genie des procedes
• Date : Inscription en doctorat le 06/11/2012; Soutenance le 28/04/2016
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole nationale vétérinaire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)

Mots clés

Mots clés libres

Structure alvéolaire

Interface pain-moule

Corsetage

Matière grasse

Rugosité

Bread collapse

Alveolar structure

Depanning force

Roughness

Interface

Weak adhesion

Fat

Résumé

L’objectif principal des travaux présentés dans ce mémoire est la compréhension des phénomènes physiques survenant à l’interface moule-pain au cours de la fermentation, de la cuisson et du refroidissement de pain de mie cuits en moule. La structure alvéolaire de sa mie et l’aspect de la croûte d’un pain de mie sont des caractéristiques importantes qui sont liées aux interactions entre moule et produit au cours du procédé de fabrication. Sur le plan technologique, la phase de démoulage et le risque d’adhésion du pain au moule représente un enjeu majeur qui conditionne la durée de vie du moule. La compréhension de l’origine de ce phénomène depuis son origine est essentielle et constitue une partie importante des travaux présentés ici. Dans ce contexte, les liens possibles entre la formulation, le procédé de fabrication (paramètres de cuisson, rugosité des moules, temps de refroidissement en moule avant démoulage, …) sur la structure du pain, la force de démoulage et le corsetage du pain (phénomène de rétractation du pain conduisant à des parois concaves, et qui peut être un inconvénient pour le consommateur) ont été étudiés. Trois hypothèses ont été proposées comme explications possibles au phénomène de corsetage : i) la contraction du matériau constituant la mie, ii) la contraction du gaz contenu dans les alvéoles non connectées ou à faible taux de connectivité au cours du refroidissement, et iii) les transferts d’eau entre la mie, la croûte et le moule, et leur effet sur les propriétés mécaniques du pain qui se traduirait par une moindre rigidité de la croûte. L’ensemble des résultats a montré que le phénomène de corsetage serait lié à ces trois hypothèses sans que des conclusions définitives n’aient pu être obtenues. Il est apparu que le corsetage commence à se développer en cours de cuisson puis s’amplifie au cours du refroidissement après cuisson, en particulier lorsque le pain reste longtemps dans le moule avant démoulage ; il semble donc que les phases de cuisson et de refroidissement sont toutes deux liées au phénomène de corsetage. Un des résultats majeur est que les phénomènes de condensation d’humidité dans l’espace moule-croûte qui rendent la croûte moins résistante sont liés au phénomène de corsetage. Une condensation importante conduit à l’apparition d’un film liquide qui se localise au fond du moule et qui tend à augmenter la force de démoulage. En complément, une étude menée sur l’effet de la formulation a montré que le type de matière grasse utilisé, les additifs (E471+amylase) et la formulation en général semblent jouer un rôle important sur la structure et la rigidité de la croûte ; une matière grasse faiblement saturée (et donc non cristallisée en cours de procédé) et l’absence de fibres conduisent à une mie et une croûte moins rigides et à un corsetage accru. La force de démoulage semble également augmenter avec le degré d’usure du revêtement du moule.

The main objective of the works presented in this report is the understanding of the physical phenomena arising in the interface mold-bread. These phenomena are linked to the interactions between the pan and the product during the manufacturing process. The main objective of this study is the understanding of physical phenomena occurring at the pan-bread interface during the fermentation, baking and cooling in the pan. The importance of the study of crust and crumb structure, is the fact that they are involved in depaning problems in bread industry and are linked to bread collapse, phenomena leading to concave walls, which can be a drawback for consumers. In industry, bread collapse is only detected at the stage of bread depaning, so too late to try to correct this default. This is why understanding the phenomenon from its origin is essential and is an important part of the present work. In this context, the possible links between the formulation, the manufacturing process (baking parameters, roughness of the pan, cooling time before depaning ...) on the structure of the bread, the depaning force and bread collapse were studied. Three phenomena were identified as possible explanations of side collapse : i) the contraction of the material of the crumb, ii) the contraction of gas in the non-connected cells or low connectivity rates during cooling, and iii) water transfers between crumb crust and mold, and their effect on the mechanical properties of bread that would result in a lower stiffness of the crust. These results showed that the phenomenon of collapse is rather caused by a contraction of the crumb material. This result supports the fact that the collapse begins to develop during baking and is amplified during cooling. Moisture condensation in the pan bread interface yields in a less resistant crust, contributing in amplifying bread collapse and increasing depaning force. Also, waiting time of the bread in the pan is positively correlated with collapse wich leads to the formation of a liquid layer. This layer increases depaning force. Moreover, the type of fat used, additives (E471 + amylases) and the recipe in general seems to play an important role in the structure and rigidity of the crust; a low saturated fat (and therefore non-crystallized during the process) and no added fibers leads to a less rigid crumb and crust and increased collapse. The depaning force appeared therefore to be linked to the condition of the non stick coating.