Applications de l'activité de l'eau dans l'évaluation de la qualité du sucre

Les producteurs de sucre sont souvent confrontés à des problèmes d'agglomération et de formation de grumeaux pendant le stockage et le transport. Ces changements irréversibles réduisent la fluidité, mécontentent les clients et entraînent des pertes coûteuses lorsque le sucre en vrac doit être retraité ou jeté.

Traditionnellement, la teneur en humidité est utilisée pour suivre la stabilité. Mais l'humidité seule ne suffit pas à expliquer le comportement du sucre dans des conditions réelles. L'activité de l'eau (_aw) donne une vision plus claire et prédictive du risque d'agglomération.

Pourquoi l'activité de l'eau est-elle importante ?

• Humidité vs activité de l'eau : la teneur en humidité correspond à la quantité totale d'eau présente, mais ne montre pas comment celle-ci se comporte. L'activité de l'eau correspond à l'énergie de l'eau, liée à l'humidité relative d'équilibre (ERH). Étant donné que le sucre s'agglutine lorsqu'il est exposé à des variations d'humidité relative, l'aw est le véritable facteur déterminant.‍
• Délécacité : Le saccharose cristallin est stable jusqu'à environ 82-83 % d'ERH (_aw ≈ 0,82), comme le montre la figure 1. Au-delà, le saccharose commence à se dissoudre ou à se déliter.‍
• Agglomération : L'agglomération et la formation de grumeaux peuvent se produire à des niveaux d'aw/HR plus bas et sont influencées par plusieurs facteurs, notamment la température et les variations d'humidité pendant le stockage.
• Capacité prédictive : la surveillance de l'activité de l'eau permet aux équipes d'assurance qualité de détecter les problèmes avant que des agglomérats visibles n'apparaissent, ce que la teneur en humidité seule ne permet pas de faire.

Comment se produit l'agglomération

Les études montrent quatre étapes :

1. Pendulaire – Cristaux secs, fluides.‍
2. Funiculaire – Minces films d'eau ; les particules commencent à adhérer.‍
3. Capillaire – Les ponts d'eau se développent ; le débit est réduit.‍
4. Chute – Agglomération irréversible due à la dissolution/recristallisation (figure 2).

Principaux facteurs :

• Les particules fines de poussière adsorbent davantage d'eau.
• Les variations de température et d'humidité relative favorisent la condensation.
• La pression de stockage comprime les particules, ce qui augmente les ponts d'eau.

Une fois que des grumeaux se sont formés, ils ne peuvent plus être éliminés : la fluidité d'origine est perdue.

Utilisation des isothermes de sorption d'humidité

Les isothermes de sorption d'humidité montrent comment le sucre adsorbe ou libère de l'eau à différentes humidités et températures. Les isothermes dynamiques du point de rosée (DDI) à haute résolution révèlent les points critiques de stabilité.

Applications :

• Stabilité : Déterminer les points de gélification et/ou de déliquescence (figures 1 et 2).‍
• Emballage : Choisissez des films barrières qui maintiennent l'humidité apparente (aw) en dessous des points de transition indésirables ou dans une plage spécifique afin de minimiser ou d'empêcher l'agglomération.‍
• Stockage : Définir les plages d'humidité relative et de température sûres.‍
• Expédition : Anticipez les risques liés à l'humidité des ports, aux climats tropicaux ou à la condensation dans les conteneurs.

Le coût de l'agglomération

• 5 à 10 % du sucre mondial souffre d'une absorption d'eau importante, ce qui entraîne un agglomérat, des problèmes de manipulation et des plaintes.
• Le sucre aggloméré développe une contrainte de cisaillement 3 à 4 fois plus élevée, ce qui rend le déchargement et le conditionnement très difficiles.
• Pour une grande raffinerie, un seul silo encrassé (50 000 à 100 000 tonnes) peut entraîner des pertes de plusieurs millions de dollars.

Conseils pratiques pour les équipes d'assurance qualité/contrôle qualité

• Utilisez des appareils de mesure de l'activité de l'eau pour contrôler les lots avant leur stockage ou leur expédition.
• Valider les choix d'emballage à l'aide des données d'isothermes de sorption d'humidité.
• Surveillez le séchage en silo afin de confirmer l'équilibre sécuritaire avant l'expédition.
• Réduisez les plaintes des clients en veillant à ce que le sucre reste fluide.

Conclusion

L'activité de l'eau n'est pas seulement une mesure théorique, c'est un point de contrôle essentiel pour la qualité du sucre. Associée aux isothermes de sorption d'humidité, elle fournit les données scientifiques nécessaires pour orienter le conditionnement, le stockage et le transport.

Ignorer l'activité de l'eau entraîne un agglomérat irréversible, une perte de profits et une perte de confiance. Contrôler l'activité de l'eau permet de préserver la qualité des produits et la réputation de la marque.

Coordonnées

Contactez directement les scientifiques d'AQUALAB :

Zachary Cartwright, PhD
Scientifique principal en alimentation
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Mary Galloway
Directrice du laboratoire
[email protected]

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