Technologie de production et stabilité de la ligne de traitement du lait d’avoine
L’avoine est une plante herbacée de la famille des Graminées, également connue sous les noms d’avoine sauvage et d’avoine nue. C’est une céréale alimentaire courante, principalement cultivée dans les régions tempérées de l’hémisphère Nord. L’avoine est une culture riche en diverses substances bioactives et présente une valeur nutritionnelle supérieure à celle de nombreuses autres céréales (comme l’orge, le maïs, le millet, le sorgho, etc.). Elle contient des protéines, des lipides, des composés enzymatiques, des minéraux et divers nutriments tels que le bêta-glucane. Ses particules d’amidon fines sont faciles à digérer et à absorber, et elle possède diverses fonctions physiologiques telles que la réduction des lipides sanguins, la régulation de la glycémie, la régulation de la pression artérielle et la diminution de l’inflammation gastro-intestinale.
L’expérience a utilisé des flocons d’avoine comme matière première principale et a étudié le temps de trempage, le rapport pâte/liquide, le stabilisant, le goût et les conditions de stérilisation afin d’examiner la technologie de transformation de la boisson protéinée végétale à base d’avoine. Une boisson protéinée végétale riche en fibres a été mise au point, capable de renforcer la compétitivité commerciale des boissons protéinées végétales et de répondre aux besoins quotidiens des consommateurs.
1.1 Matériels et réactifs
Flocons d’avoine ; saccharose ; carboxyméthylcellulose sodique de qualité alimentaire ; gomme xanthane de qualité alimentaire ; monoglycérides de qualité alimentaire ; esters de saccharose de qualité alimentaire.
1.2 Principaux instruments et équipements
Réfractomètre portatif ; homogénéisateur ; centrifugeuse thermostatique ; autoclave de stérilisation ; étuve électrique à température constante ; bain-marie à affichage numérique à température constante ; balance électronique.
1.3 Méthodes d’essai
1.3.1 Schéma du procédé de la boisson végétale à base d’avoine
Sélection des matières premières → trempage → filtration → broyage et concassage → filtration → mélange → homogénéisation → remplissage → scellage → stérilisation → emballage → produit fini
1.3.2 Étude de la technologie de transformation de la boisson végétale à base d’avoine
1.3.2.1 Essai à facteur unique sur la formule principale de la boisson végétale à base d’avoine
1.3.2.1 1 Temps de trempage
En prenant 5,00 g de flocons d’avoine comme référence, les effets de différents temps de trempage (10, 20, 30, 40, 50 et 60 minutes) sur l’absorption d’eau et le gonflement des flocons d’avoine ont été étudiés en fixant le volume d’eau, le temps de repos et le temps de filtration.
1.3.2.1 2 Rapport matière/liquide
En prenant 5,00 g de flocons d’avoine comme référence, les effets de différents rapports matière/liquide (1:5, 1:10, 1:20, 1:30 et 1:40) sur l’utilisation de la matière première et la teneur en solides solubles de la pulpe d’avoine ont été étudiés en fixant le temps de trempage et les paramètres de l’étuve.
1.3.2.2 Essai à facteur unique du stabilisant composite pour boisson végétale à base d’avoine
1.3.2.2 1 Ajout de carboxyméthylcellulose sodique
Sur la base de 200 mL de pulpe d’avoine, les quantités ajoutées de gomme xanthane, de monoglycéride et d’ester de saccharose ont été fixées respectivement à 0,01 %, 0,03 % et 0,05 %. Les effets de différentes additions de carboxyméthylcellulose sodique (0,10 %, 0,15 %, 0,20 %, 0,25 % et 0,30 %) sur le taux de stratification statique de la pulpe d’avoine ont été étudiés.
1.3.2.2 2 Quantité ajoutée de gomme xanthane
Sur la base de 200 mL de pulpe d’avoine, les quantités ajoutées de carboxyméthylcellulose sodique, de monoglycéride et d’ester de saccharose ont été fixées respectivement à 0,2 %, 0,03 % et 0,05 %. Les effets de différentes additions de gomme xanthane (0,005 %, 0,010 %, 0,025 %, 0,040 % et 0,055 %) sur le taux de stratification statique de la pulpe d’avoine ont été étudiés.
1.3.2.2 2 Quantité ajoutée de monoglycéride
Sur la base de 200 mL de pulpe d’avoine, les quantités ajoutées de carboxyméthylcellulose sodique, de gomme xanthane et d’ester de saccharose ont été fixées respectivement à 0,20 %, 0,01 % et 0,05 %. Les effets de différentes additions de monoglycéride (0,01 %, 0,03 %, 0,05 %, 0,07 % et 0,09 %) sur le taux de stratification statique de la pulpe d’avoine ont été étudiés.
1.3.2.2 3 Quantité ajoutée d’ester de saccharose
Sur la base de 200 mL de pulpe d’avoine, les quantités ajoutées de carboxyméthylcellulose sodique, de gomme xanthane et de monoglycéride ont été fixées respectivement à 0,2 %, 0,01 % et 0,03 %. Les effets de différentes additions d’ester de saccharose (0,01 %, 0,03 %, 0,05 %, 0,07 % et 0,09 %) sur le taux de stratification statique de la pulpe d’avoine ont été étudiés.
1.3.2.3 Essai orthogonal du stabilisant composite pour boisson végétale à base d’avoine
Sur la base de l’analyse à facteur unique, les niveaux optimaux des quatre facteurs, à savoir l’ajout de carboxyméthylcellulose sodique, de gomme xanthane, de monoglycéride et d’ester de saccharose, ont été sélectionnés. Sur la base des résultats de l’évaluation de la qualité de la boisson, un essai orthogonal à quatre facteurs et trois niveaux a été mené afin de déterminer le stabilisant optimal pour la boisson végétale à base d’avoine.
1.3.2.4 Détermination de la teneur en saccharose des boissons végétales à base d’avoine
Selon les meilleurs résultats obtenus dans les sections 1.3.2.1, 1.3.2.2 et 1.3.2.3, le traitement sera effectué conformément aux étapes du procédé. Du saccharose à 3 %, 4 %, 5 %, 6 % et 7 % sera ajouté à un échantillon de 50 mL, puis une évaluation sensorielle sera réalisée afin de déterminer la quantité optimale de saccharose à ajouter.
1.3.2.5 Détermination des conditions de stérilisation
Les échantillons de boisson végétale à base d’avoine préparés ont été stérilisés respectivement à 110 ℃/25 min, 110 ℃/30 min, 115 ℃/20 min, 115 ℃/25 min, 121 ℃/15 min et 121 ℃/20 min, puis leur stabilité a été observée à température ambiante pendant 60 jours.
2 Résultats et analyse
2.1 Résultats du test à facteur unique de la formule principale de la boisson végétale à base d’avoine
2.1.1 Effet du temps de trempage sur l’absorption d’eau et le taux de gonflement des flocons d’avoine
À mesure que le temps de trempage augmente, l’absorption d’eau et le gonflement des flocons d’avoine présentent d’abord une tendance à la hausse ; lorsque le temps de trempage atteint 30 minutes, l’absorption d’eau et le taux de gonflement des flocons d’avoine atteignent leur maximum ; après un trempage de plus de 30 minutes, l’absorption d’eau et le taux de gonflement des flocons d’avoine diminuent ; il est donc recommandé de choisir un temps de trempage de 30 minutes pour les flocons d’avoine.
2.1.2 Effet du rapport matière/eau sur le taux d’utilisation des matières premières à base d’avoine et la teneur en solides solubles dans la pulpe d’avoine
La teneur en solides solubles diminue progressivement et tend à se stabiliser à mesure que le rapport matière/eau augmente. Le taux d’utilisation des matières premières augmente d’abord avec ce rapport. Lorsque le rapport matière/eau atteint 1:20 g/mL, le taux d’utilisation des matières premières atteint son maximum, puis diminue lorsque le rapport matière/eau continue d’augmenter. En combinant les deux courbes, la qualité optimale de la pulpe d’avoine est obtenue lorsque le rapport matière/eau est de 1:20 g/mL.
2.2 Résultats du test à facteur unique sur le stabilisant composite de la boisson végétale à base d’avoine
Lorsque l’ajout de carboxyméthylcellulose sodique est de 0,3 %, la boisson est presque non stratifiée après 24 heures de repos. On peut voir qu’un ajout de 0,3 % de carboxyméthylcellulose sodique peut améliorer la stabilité des boissons végétales à base d’avoine. Lorsque la quantité de gomme xanthane ajoutée est de 0,055 %, la boisson est presque non stratifiée après 24 heures de repos. On peut voir qu’un ajout de 0,055 % de gomme xanthane peut conférer à la boisson végétale à base d’avoine une bonne stabilité. En augmentant la quantité de monoglycéride ajoutée, le taux de stratification statique des boissons végétales à base d’avoine a d’abord montré une tendance à la baisse. Lorsque la quantité de monoglycéride ajoutée était de 0,07 %, le taux de stratification statique des boissons végétales à base d’avoine était le plus faible. Lorsque la quantité de monoglycéride ajoutée était supérieure à 0,07 %, le taux de stratification statique des boissons végétales à base d’avoine augmentait. Il est donc recommandé de choisir une quantité de monoglycéride ajoutée de 0,07 %. En augmentant la quantité d’ester de saccharose ajouté, le taux de stratification statique de la boisson végétale à base d’avoine présente une tendance à la baisse. Lorsque la quantité d’ester de saccharose ajoutée est de 0,07 %, le taux de stratification statique de la boisson végétale à base d’avoine est le plus faible. Lorsque la quantité d’ester de saccharose ajoutée est supérieure à 0,05 %, le taux de stratification statique de la boisson végétale à base d’avoine augmente. Il est donc recommandé de choisir un ajout de monoglycéride de 0,07 %.
2.3 Résultats du test orthogonal du stabilisant composite de la boisson végétale à base d’avoine
Les résultats de la conception expérimentale orthogonale avec le taux de stratification statique comme indicateur sont présentés dans le tableau 2, et les résultats et l’analyse de la conception expérimentale orthogonale avec le taux de sédimentation centrifuge comme indicateur sont présentés dans le tableau 3.
D’après les résultats de l’analyse intuitive des tableaux 3 et 4, on peut voir que, lorsque le taux de stratification statique est utilisé comme indice d’évaluation, l’influence des quatre facteurs sur ce taux suit l’ordre B>A>C>D, c’est-à-dire quantité de gomme xanthane ajoutée > quantité de carboxyméthylcellulose sodique ajoutée > quantité de monoglycéride ajoutée > quantité d’ester de saccharose ajoutée. A3B3C2D3 est la combinaison optimale. Lorsque le taux de précipitation centrifuge est utilisé comme indicateur, l’influence des quatre facteurs sur ce taux est B>A>C>D, à savoir quantité de gomme xanthane ajoutée > quantité de carboxyméthylcellulose sodique ajoutée > quantité de monoglycéride ajoutée > quantité d’ester de saccharose ajoutée. Bien que les indicateurs d’évaluation soient différents, les quatre facteurs ont les mêmes effets principaux et secondaires, à savoir que la gomme xanthane et la carboxyméthylcellulose sodique sont les principaux facteurs d’influence, tandis que les monoglycérides et les esters de saccharose sont des facteurs secondaires. Après examen global, le taux de stratification statique est principalement utilisé comme critère de référence, et A3B3C2D3 est retenu comme la meilleure combinaison de stabilisant composite, comprenant 0,3 % de carboxyméthylcellulose sodique, 0,04 % de gomme xanthane, 0,07 % de monoglycéride et 0,07 % d’ester de saccharose.
2.4 Effet du saccharose sur la qualité sensorielle de la boisson végétale à base d’avoine
Ajouter respectivement 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 % et 7 % de saccharose pour l’évaluation sensorielle. L’effet de l’ajout de saccharose sur le goût des boissons végétales à base d’avoine est présenté dans le tableau 4.
Lorsque la quantité de saccharose ajoutée est de 4,0 %, la douceur de la boisson végétale à base d’avoine est meilleure.
2.5 Effets de différentes conditions de stérilisation sur la stabilité des boissons
La stérilisation à haute température a un certain impact sur la stabilité des boissons. Différentes températures et durées de stérilisation ont été utilisées pour l’essai, et la stabilité a été observée après 60 jours à température ambiante. L’effet des conditions de stérilisation sur la stabilité des boissons est présenté dans le tableau 5.
La stérilisation à 121 ℃ pendant 15 et 20 minutes a le même effet sur la stabilité et répond aux exigences d’hygiène d’après les tests microbiologiques. Par conséquent, 121 ℃ pendant 15 minutes sont les conditions de stérilisation optimales.
En utilisant des flocons d’avoine et du sucre blanc comme matières premières principales, une boisson végétale riche en protéines a été mise au point grâce à une série d’étapes telles que le broyage, l’homogénéisation et la formulation. Grâce à des expériences à facteur unique et orthogonales, le procédé optimal pour la boisson protéinée végétale à base d’avoine a été obtenu : temps de trempage des flocons d’avoine de 30 minutes, rapport bouillie/eau de 1:20 g/mL, ajout de 0,3 % de carboxyméthylcellulose sodique, ajout de 0,04 % de gomme xanthane, ajout de 0,07 % de monoglycéride et ajout de 0,07 % d’ester de saccharose. L’ajout de 4 % de saccharose a montré une bonne stabilité après stérilisation à 121 ℃ pendant 15 minutes. Les résultats expérimentaux ont une certaine valeur directrice pour la préparation et la production de boissons protéinées végétales à base d’avoine.
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