Résoudre les problèmes de production des produits riches en protéines grâce à l'instrumentation

Publié récemment par Food Industry Executive ici.

Rédigé par Arnaud Dubat, directeur des produits et des applications pour Les technologies CHOPIN, une marque de produits de KPM Analytics.

Les protéines restent un nutriment de choix pour les consommateurs. Le désir d'adopter des habitudes alimentaires plus saines a incité les entreprises de transformation alimentaire à inclure des protéines supplémentaires et uniques dans diverses catégories, notamment les collations et les produits de boulangerie. L'augmentation des ingrédients protéiques non traditionnels et des farines, qui peuvent inclure des légumineuses, du chanvre et même des poudres d'insectes, présente à la fois des opportunités et des défis pour les boulangeries commerciales et les transformateurs de snacks. Une instrumentation appropriée peut aider à répondre à ces questions pressantes :

• Comment intégrer des protéines supplémentaires/nouvelles dans la formulation tout en conservant les caractéristiques souhaitées du produit, telles que la texture, le volume et la consistance générale ?
• Quel sera l'impact de ces nouvelles variétés de protéines sur la transformation ?

Les consommateurs considèrent les protéines comme un macronutriment souhaitable

Les tendances de consommation et les habitudes alimentaires sont à l'origine du développement et de l'introduction d'aliments enrichis en protéines, notamment de produits de boulangerie et de collations. D'après le Enquête sur l'alimentation et la santé 2022 du Conseil international de l'alimentation et de l'information (IFIC), les protéines sont le principal nutriment recherché par les consommateurs de tous âges, 59 % des adultes américains essayant consciemment d'inclure plus de protéines dans leur alimentation.

Mais ce n'est pas n'importe quel type de protéine qui fera l'affaire. Les consommateurs se tournent de plus en plus vers les protéines d'origine végétale pour diverses raisons, notamment la durabilité et un profil de produit meilleur pour la santé. Pour ne citer qu'un exemple de cette tendance, les ventes de protéines de pois sont en plein essor, avec un TCAC mondial projeté de 23,6 % de 2018 à 2025.

Outre leurs avantages, les nouveaux ingrédients protéiques posent également des défis aux fabricants de produits alimentaires qui tentent de les intégrer au développement de leurs produits, en particulier pour les produits de boulangerie.

L'incorporation de protéines pose des défis

L'objectif principal de tout boulanger lors de la création d'un produit enrichi en protéines est de rester aussi proche que possible de l'apparence, du goût et de la texture de l'original. L'un des défis à relever pour atteindre cet objectif, parmi tant d'autres liés à l'enrichissement en protéines, est l'hydratation. La quantité ou le pourcentage de protéines contenues dans une poudre ou une farine influe sur l'absorption d'eau.

Les protéines végétales destinées à la boulangerie peuvent comprendre des farines simples, des concentrés ou des isolats, dont la teneur en protéines varie de 10 à 30 % sur une base sèche pour les farines et jusqu'à 85 % pour un isolat.

Plus la concentration en protéines est élevée, plus l'absorption d'eau est importante. Selon l'application, si la farine n'absorbe pas suffisamment de liquide ou d'eau, cela peut créer une texture sèche et friable dans le produit fini. En revanche, si trop d'eau est ajoutée pour compenser, la pâte peut devenir collante, ce qui entraîne des problèmes d'usinabilité.

Les protéines ont également un impact sur l'extensibilité et l'élasticité de la pâte ainsi que sur le volume, la structure et la palatabilité du produit final. Selon la source, les protéines alternatives peuvent présenter des problèmes de goût et de texture. En fin de compte, plus on ajoute de protéines, quel qu'en soit le type, à une formulation, plus cela peut affecter le traitement et les caractéristiques du produit final. L'objectif est de trouver un juste équilibre.

Les formulateurs se tournent vers des mélanges ou des mélanges hybrides

Ce que nous voyons actuellement sur le marché, ce sont de nombreux mélanges et mélanges contenant du lactosérum et des légumineuses. La farine de chanvre est à la mode et, bien entendu, diverses entreprises expérimentent la poudre d'insectes.

Lors de la création d'un mélange ou d'un mélange, des analyses appropriées peuvent aider le boulanger à déterminer les niveaux appropriés pour remplacer la farine de blé par une alternative. Une étude réalisée dans Sciences appliquées a comparé des pains incorporant un concentré de protéines de pois et un concentré de protéines de soja à un pain témoin standard fabriqué uniquement avec de la farine de blé. L'étude a remplacé la farine de blé par 5 %, 10 % et 15 %, et a découvert qu'une incorporation d'au moins 10 % de la farine de remplacement permettait une allégation « riche en protéines » dans le produit fini.

Plus le niveau d'ajouts de concentré de protéines est élevé, plus l'intensité de la couleur de la mie et de la croûte est forte. De plus, un contraste saisissant a été observé en termes de volume, de porosité et d'élasticité du pain entre les pains concentrés de protéines et les pains témoins.

Dans l'ensemble, l'étude a déduit que les boulangers qui recherchent une allégation nutritionnelle pourraient avoir plus de facilité à remplacer le blé par des farines alternatives riches en protéines. Par rapport aux farines alternatives à faible teneur en protéines, les farines à teneur plus élevée en protéines peuvent être incluses en tant que pourcentage inférieur de la formule globale. Cela peut contribuer à atténuer la perte de gluten sur la rhéologie de la pâte et sur la texture, l'apparence et l'acceptation du produit final.

Les protéines sont liées au taux de gluten

Le gluten constitue la ligne de démarcation entre ce qui est considéré comme une farine fonctionnelle et une farine non fonctionnelle. C'est pourquoi elle contribue à la réputation du blé comme étant la farine la plus polyvalente utilisée pour la pâtisserie.

Les niveaux de protéines de la farine de blé sont corrélés à la teneur en gluten. Le blé dur contient plus de protéines et de gluten que le blé tendre. En général, les produits de boulangerie tels que le pain, les bagels et même les bretzels contiennent du gluten et contiennent une teneur en protéines plus élevée (12 à 14 %) pour leur structure que les pâtisseries à base de farine à pâtisserie (8 à 9 % de protéines) et de biscuits ou de gâteaux (5 à 8 % de protéines).

Le gluten est ce qui fait d'une pâte une pâte. Elle est donc extensible et retient les gaz pour lui donner une forme et une texture appropriées, entre autres propriétés.

Lors de la combinaison de farines protéiques alternatives avec de la farine de blé, le niveau de protéines et, par conséquent, la teneur en gluten de la farine de blé sélectionnée doivent être pris en compte pour un développement adéquat de la pâte.

Les protéines ne sont qu'une partie de l'équation totale

Les propriétés du gluten permettent d'illustrer le fait qu'une analyse initiale de la farine ne fournit qu'une fraction des informations qu'une analyse complète pourrait fournir pour orienter le processus de cuisson.

La pâte est un système complexe composé de multiples composants qui interagissent. Le chauffage d'une protéine modifie sa structure et son interaction avec d'autres ingrédients. Le comportement global de la pâte et son résultat final sont liés aux interactions entre les farines, les amidons et les autres ingrédients inclus dans la formulation, ainsi qu'aux temps de mélange, au temps de repos, au temps et aux températures. Un outil analytique objectif permet de quantifier le comportement de la pâte et ses propriétés rhéologiques.

Les informations utiles pour le boulanger résultant de tests analytiques devraient répondre à des questions telles que :

• Comment se comportera ce matériau dans une pâte ?
• Que se passera-t-il lors de la levée et de la cuisson ?
• Quelle quantité d'eau faut-il ajouter pour obtenir une consistance de pâte adéquate ?
• Cet ingrédient et les ajustements correspondants du formulaire auront-ils une incidence sur le temps de mélange ?
• Si une autre protéine est mélangée à de la farine de blé dans un mélange, quelle teneur en protéines la farine de blé doit-elle contenir ?

Par exemple, une série de tests analytiques effectués sur deux variétés de poudre de protéine de grillon mélangée à de la farine de blé a permis de répondre à bon nombre de ces questions. Les tests ont permis d'identifier les quantités optimales de farine de grillon à incorporer et ont mesuré l'impact de ces poudres protéinées sur l'ensemble du processus de production, de la formation de la pâte à la fabrication du pain final.

Les tests ont révélé qu'il est possible de remplacer la farine de blé traditionnelle par un maximum de 5 % de poudre de protéine de grillon. L'ajout de plus grandes quantités a eu un impact important sur l'extensibilité. La faible expansion de la pâte et la faible rétention des gaz ont entraîné une diminution du volume du pain et une diminution du nombre de cellules d'air. Cela a également entraîné un décrochage plus rapide.

Il existe de nombreuses variétés de poudre pour insectes sur le marché, et chacune peut se comporter différemment, ce qui nécessite une analyse indépendante de chaque type.

Les outils d'analyse permettent de se faire une idée plus précise de la qualité de la pâte

Un caractérisateur de pâte offre une universel et complet analyse du comportement de la pâte pendant le mélange, pendant le cycle de chauffage et de refroidissement et à différentes vitesses de mélange.

Universel signifie que le caractériseur de pâte peut analyser le comportement d'un large éventail de types de farines, tels que la farine blanche, les grains entiers, le riz, le maïs, le sorgho, le soja, le lin, l'amarante, la pomme de terre, le sarrasin, le quinoa, le millet, le teff, etc.

C'est complet car il évalue six critères de qualité de la pâte tout au long du cycle de production de la pâte :

• Absorption d'eau
• Effets du mélange (développement et stabilité)
• Résistance du gluten à la chaleur
• Viscosité maximale
• Activité de l'amylase
• Rétrogradation de l'amidon

Le processus analytique est également polyvalent, offrant aux boulangers de multiples protocoles de test pour mieux caractériser le comportement de la pâte à l'aide d'un petit échantillon de seulement 50 g de la farine sélectionnée ou d'un échantillon de pâte de 75 g.

Dans un cas, un boulanger avait des problèmes liés à une forte absorption d'eau et à une pâte collante. Après enquête à l'aide d'un outil d'analyse, le boulanger a découvert que cette situation était due à une trop grande quantité d'amidon endommagé et à un faible équilibre en protéines. Le boulanger a pu corriger ce problème en établissant de nouvelles directives pour le meunier (fournisseur de farine) tout en ajustant le processus de production sur la base d'une meilleure compréhension du comportement de la pâte.

Validation du processus de cuisson

L'analyse d'un instrument permet aux boulangers de valider plus rapidement un ingrédient ou un paramètre de transformation. Cela permet d'éliminer le processus rigoureux, long et coûteux de plusieurs tests de production. Les boulangers sont en mesure de passer rapidement de la phase de test à la reprise de la production.

En outre, il offre un modèle de test plus complet que les méthodes de test qui analysent simplement la teneur en protéines sans examiner les caractéristiques affectant la formation et le rassissement de la pâte.

En ayant une image complète, les boulangers peuvent ajuster leurs formules en fonction du comportement souhaité de la pâte et d'une meilleure usinabilité. En outre, l'analyse accélère considérablement la reformulation et les tests de nouveaux produits. Les entreprises peuvent introduire de nouveaux produits à moindre coût et à un meilleur retour sur investissement.

Arnaud Dubat est directeur des produits et des applications pour Gamme de produits CHOPIN de Analyses KPM. Il est titulaire d'un master en sciences et techniques pour les industries agroalimentaires ainsi que d'un master en marketing stratégique. Il est basé à Paris, en France.