L’industrie alimentaire est l’une des industries les plus réglementées au monde, car la mauvaise manipulation des produits alimentaires peut avoir des effets secondaires néfastes. Pour atteindre la performance et la sécurité des produits souhaités, une série de mesures analytiques doivent être effectuées de la recherche et du développement jusqu’à la production, sur les matières premières ainsi que sur le produit final.
Stabilité, dissolution et taux de réaction, texture, sensation de la bouche, propagation, saveur sont des paramètres clés pour assurer la qualité et la cohérence du produit. Concentrons-nous sur la dissolution, et sur les raisons pour lesquelles cette propriété est si importante.
Dissolution: comment est-elleinfluencée par les propriétés des materiaux?
La dissolution d’un solide dans l’eau dépend des collisions qui se produisent entre les molécules de solvant et les particules solides. Augmenter la fréquence de ces collisions et / ou l’énergie de ces collisions permettra d’accélérer le taux de dissolution. Par exemple, dissoudre du sucre dans l’eau sera réalisé plus rapidement si l’eau est chauffée ou agitée. Lors de l’augmentation de la température les molécules d’eau acquièrent de l’énergie cinétique générant un mouvement plus rapide des molécules, augmentant les collisions avec les particules de sucre favorisant ainsi le processus de dissolution. Remuer permet un renouvellement des molécules de solvant en contact avec les particules de sucre. Si elle n’est pas agitée, l’eau devient saturée de molécules de sucre dissous, juste à la surface du soluté ce qui signifie qu’il est plus difficile pour le sucre de se dissoudre.
La taille des particules est un autre paramètre clé pour optimiser/contrôler le processus de dissolution. En gardant le sucre comme exemple, la même quantité de sucre granulé se dissoudra plus rapidement qu’un cube de sucre. La vitesse à laquelle les particules de sucre se dissolvent dépend de la taille des particules de sucre. La dissolution est un phénomène de surface puisqu’elle dépend des molécules de solvant qui entrent en collision avec la surface externe du soluté (sucre dans notre cas). Lorsqu’une surface plus élevée est exposée à des molécules d’eau, les particules solides se dissolvent plus rapidement.
La figure ci-dessous illustre la relation entre la taille des particules et la surface (le volume de particule de sucre ci-dessous est identique).
Chez Alfatestlab, nous sommes experts en caractérisation des particules : A la demande d’un industriel de l’agro-alimentaire, nous avons mesuré la distribution de taille des particules de différentes qualité de sucre et nous l’avons corrélée au taux de dissolution.
Les résultats obtenus confirment que le sucre ayant la distribution granulométrique la plus fine (en rouge ci-dessus) présente également la vitesse de dissolution la plus rapide (courbe rouge ci-dessous).
La forme des particules est aussi un paramètre clé influençant le processus de dissolution. Chez Alfatestlab, nous sommes équipés d’un système d’analyse d’image permettant de mesurer plus de 20 paramètres morphologiques sur un nombre élevé de particules (> 100 000 particules). Pour étudier le profil de dissolution, la convexité est le paramètre de forme le plus important. La convexité correspond à la rugosité de bord d’une particule, de sorte que plus la convexité est basse, plus la surface est élevée et donc plus rapide est la dissolution.
L’exemple ci-dessous montre 2 types d’échantillons de particules à dissoudre dans l’eau. L’échantillon ayant la convexité inférieure (courbe verte) montre le profil de dissolution le plus rapide.
N’hésitez pas à nous contacter pour discuter de la bonne technique d’analyse pour caractériser les paramètres clés influençant la dissolution de vos échantillons!
