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Elasticité

farine Alveographe pâte

Si l’on étire une bande de caoutchouc (ou ressort) et qu’on lâche soudainement une ou l’autre de ses extrémités, elle revient à sa dimension initiale, c’est l’élasticité. Et il ne faut pas la confondre avec l’extensibilité ! Cette notion a été discutée dans un billet spécifique, rappelons ici seulement que l’extensibilité est la capacité d’un matériau à se déformer sans se rompre. Ces deux notions sont parfois confondues car assez complémentaires. On peut citer deux cas extrêmes :

  • Le matériau n’est pas extensible (par exemple une pierre) ne pouvant pas être étiré, il ne pourra pas être élastique.
  • Un matériau peut être extensible mais pas élastique. Ce sera le cas du métal qui peut être étiré (par exemple par laminage) mais qui reste dans cet état après déformation.

La pâte va se situer entre ces deux états. Nous avons vu qu’elle devait être extensible, elle doit aussi être élastique. Mais pas trop.

Prenons le cas d’un fabricant de pains plats, il pétrit sa pâte, forme des boules qu’il lamine ensuite pour obtenir des pains de bonne dimension (extensibilité). Quelques instants plus tard, avant la mise au four, il se rend compte que les dimensions de ses pains ont sensiblement diminué. Le responsable est l’élasticité.

Dans les années 90 il y avait en France une variété de blé très populaire mais qui montrait parfois un excès d’élasticité. Les boulangers qui essayaient de produire des baguettes standard (environ 65 cm) avaient beau régler leurs façonneuses de plus en plus serrées, les pâtons rétrécissaient a vue d’œil dès qu’ils n’étaient plus sous contrainte. Encore un souci d’élasticité !

Il est vite apparu que l’élasticité dépend essentiellement de la qualité du gluten. Sans rentrer dans les détails, rappelons simplement que la pâte est un milieu « viscoélastique » et que des scientifiques ont établi que la viscosité du gluten était liée aux gliadines alors que l’élasticité dépend des gluténines. Gliadines et gluténines étant 2 des principales protéines composant le gluten.

À cette époque il n’y avait pas de moyens simples de mesurer ce phénomène, et donc de le maîtriser, au niveau du laboratoire. Les ingénieurs CHOPIN Technologies ont alors développé une solution simple, basée sur des observations antérieures, et en utilisant l’Alvéographe.

Ils ont constaté que les courbes correspondant aux farines posant problème avaient tendance à moins « creuser » après la ténacité. Le « creux » étant mesuré sur la courbe entre la valeur P et la valeur L.

Une première tentative a consisté à mesurer la pression interne dans la bulle après avoir injecté 200 ml que l’on appelle P200.

Pourquoi P200  se mesure-t-il à 40 mm ?

Quelques chiffres :

  • Bien calibré, la pompe de l’Alvéographe délivre 96 Litre d’air/Heure.
    • Soit 96000 ml/3600 secondes = 26,67 ml/s
    • Pour obtenir 200ml il faudra donc 200/26,67 = 7,49 secondes
  • Sur les modèles avec manomètre, l’avancée du graphique se faisait à 5,5 mm/s
    • 7,49 x 5,5 = 41,2 mm que l’on arrondit à 40.

 Pourquoi avoir choisi 200 ml ?

Pour des raisons pratiques.

Il fallait gonfler suffisamment pour être sûr que la bulle avait commencé à se déformer.

                   Ne pas trop attendre pour que : 

  • L'évaluation soit possible sur un maximum de courbes (même pour des L courts)
  • Eviter d’être dans une zone de « fin de courbe » avec moins de résistance élastique.

Rapidement, les développeurs se sont aperçus que le concept était prometteur mais insuffisant si utilisé seul. Il est en effet possible d’avoir le même P200 pour des farines très différentes sans que cela soit nécessairement lié à la seule élasticité. Ils ont alors amélioré l’idée en comparant ce P200 à la pression maximale enregistrée juste avant le « P » de la ténacité. L’indice d’élasticité était né :   

Pour bien comprendre, imaginons 2 farines ayant la même valeur de P (100 pour simplifier). Ces farines diffèrent dans la mesure du P200, l’une indique 50 (donc un « Ie » de 50%) et l’autre 60 (correspondant à un « Ie » de 60%). Que s’est-il passé ? Les deux farines ont la même ténacité. Après l’injection de 200 ml d’air la pression interne dans l’une est supérieure à l’autre. La seule possibilité mécanique est, qu’à cet instant précis, la bulle de la farine à 60 de « Ie », est plus petite que celle avec 50 de « Ie » (à température constante, et pour un volume d’air donné, la pression est plus forte si le volume du contenant est plus petit) .

Mais pourquoi la bulle serait-elle plus petite ?

Parce qu’elle résiste plus à la déformation. Des travaux ultérieurs ont parlé à cet endroit de « strain hardening » (ou « écrouissage » en Français) 

Ce terme décrit la capacité qu’a un matériau à augmenter sa résistance à la déformation. Dans notre cas, cette résistance est élastique. D’où le terme Indice d’élasticité.

Bien que disponible depuis près de 30 ans, l’indice d’élasticité est encore trop peu regardé par les utilisateurs d’Alvéographe. C’est certainement une erreur car de nombreux cas réels (souvent liés à des problématiques de dimension de produit) ont trouvé solution par une meilleure maîtrise de cet indice.

Qui plus est, l’indice d’élasticité est très peu influencé par le protocole et les conditions d’hydratation comme le montre la figure 1. C’est un indicateur plus direct de la qualité des protéines et l’expérience montre que, pour chaque processus de fabrication, il existe un optimum. Nous ne pouvons qu’encourager les utilisateurs actuels et futurs à considérer bien davantage l’indice d’élasticité.

 

   

Figure 1 : Indice d’élasticité à hydratation constante (Ie) en fonction de l’indice d’élasticité à hydratation adaptée (IeHA) (à Mettre le contexte de la courbe/l’étude, expliquer rapidement ce qui doit être remarqué)

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