Parce que chaque producteur a besoin de savoir ce qu'il adviendra de son produit ... ADRIA Développement propose un logiciel de calcul de l'activité de l'eau (Aw) très utile pour tous les acteurs de l'industrie agroalimentaire. Le concept principal est de calculer et de prédire l'activité de l'eau d'une formulation grâce à une base de données de plus de 230 ingrédients et de modèles mathématiques. Il vous aidera à accélérer l'innovation produit par un gain de temps de développement, de main d’œuvre, de matières premières, tout en maitrisant ce paramètre essentiel de la stabilité organoleptique et sanitaire, qu’est l’activité de l’eau. Pour tout renseignement ou demande de licence, vous pouvez télécharger la présentation AwDesigner ou contacter Jean-François LE PAGE - 02.98.10.18.18. ou awdesigner@adria.tm.fr

1. AwDesigner :
Logiciel de prévision de l’aw d’un aliment
à partir de sa formulation
jean-francois.lepage@adria.tm.fr

2. Logiciel de calcul de l’aw d’un produit à partir de sa
formulation :
 Utilisation simple via une interface conviviale
 Outil destiné aux équipes R&D des entreprises
agroalimentaires
08.12.2011

3. Intérêt du logiciel
 Améliore l’efficacité et la fiabilité des essais de
développement produit :
 même justesse qu’une mesure en laboratoire
 sans passer par une étape de production
 Accélère l’innovation
 gain de temps
 économie de matière première
08.12.2011

4. Applications principales
 Optimise les formulations alimentaires pour atteindre une
meilleure stabilité microbiologique
 Permet de limiter les transferts d’eau au sein d’un aliment composite
 Détermine et compare les effets dépresseurs d’aw des ingrédients et
additifs.
 Permet d’optimiser une formulation pour atteindre
une aw cible
 substitution d’ingrédients, recommandations du
PNNS (réduction du taux de sodium et de sucre…)
 aspects de Clean Label.
08.12.2011

5. Constitution du logiciel
 Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de
données évolutive
paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients :
pour les solutés et les macromolécules
 Un système de simulation programmé sous Matlab®
Calcul de l’aw d’équilibre du produit alimentaire
 Des interfaces « utilisateurs »
Interface conviviale et intuitive
08.12.2011

6. Base de données
Pour chaque solutés :
08.12.2011

7. Base de données
Pour chaque solutés :
08.12.2011

8. Base de données
Pour chaque solutés :
 modélisation de l’impact des interactions eau - solutés
 par des modèles mathématiques
(Norrish, Ross, Teng, Roa)
 validation à l’aide de modèles thermodynamiques : UNIQUAC
08.12.2011

9. Base de données
 modélisation de l’impact des interactions eau - solutés
par des modèles mathématiques
Teng et Roa :
aw 1 K j .m j
Pour une solution, l’aw est proportionnelle à la molalité (mj) et au
paramètre Kj
Kj est propre à chaque soluté
08.12.2011

10. Base de données
Pour la phase solide :
Attraction des molécules
d’eau par les macromolécules
de l’aliment
08.12.2011

11. Base de données
Pour la phase solide : isotherme de sorption
 modélisation : aw = f([eau])
 par des modèles mathématiques
(Ferro-Fontan et Guggenheim-Anderson-DeBoer)
C
X
08.12.2011
ln(
aw
) .
1

12. Base de données
- 70 additifs alimentaires (E…) :
- conservateurs,
- stabilisants,
- antioxydants,
- gélifiants…
- émulsifiants,
- 160 ingrédients :
- amidons,
- concentrés protéiques,
- fibres, gommes,
- farines,
- matières grasses,
08.12.2011
- ovoproduits,
- épices, aromates,
- céréales,
- fruits, légumes…

13. Constitution du logiciel
 Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de
données évolutive
paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients :
pour les solutés et les composés insolubles
 Un système de simulation programmé sous Matlab®
Calcul de l’aw d’équilibre du produit alimentaire
 Des interfaces « utilisateurs »
Interface conviviale et intuitive
08.12.2011

14. Outil de calcul
Identification des phases : précipité et solution
Phase solide
Phase solution
Absorption / désorption
Jusqu’à équilibre des aw
Calcul de l’aw de la solution :
- par modèle mathématique
- par la méthode UNIQUAC
macromolécules
08.12.2011
solutés

15. Outil de calcul
Transfert d’eau et Équilibre des aw des phases constitutives
de l’aliment (calcul sous Matlab®)
Phase solide
Absorption / désorption
Jusqu’à équilibre des aw
Phase solution
eau
Calcul de l’aw de la solution :
- par modèle mathématique
- par la méthode UNIQUAC
macromolécules
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solutés

16. Outil de calcul
Détermination de l’aw d’équilibre du produit
Phase solide
Phase solution
Absorption / désorption
Jusqu’à équilibre des aw
Calcul de l’aw de la solution :
- par modèle mathématique
- par la méthode UNIQUAC
macromolécules
08.12.2011
solutés

17. Phase solide : Équilibration de
l’aw entre les molécules
Cas de transfert d’eau entre deux macromolécules
X
P1
X1
X1*
X2*
X2
0
P2
a
w2
a*
w
a
1
w1
Équilibration de l’aw entre les macromolécules
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18. Phase solide : calcul
Isotherme de mélange
Mélange de macromolécules :
Isoth. 1
X
Isoth. 0
Pour aw = awi:
MS1
X .
MST
i
1
MS 2
X .
MST
i
2
X *i
Isoth. 2
Avec GAB : (ou FF)
aw
*
X1
X m1C1.k1.aw
*
*
(1 k1.aw ).1 C1 1 .k1.aw
X2
X m 2C2 .k 2 .aw
*
*
(1 k 2 .aw ).1 C2 1 .k 2 .aw
Exemple : farine = amidon + gluten
*
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19. Principe de calcul
Calcul par itération sous Matlab®
Base de données
solutés
ingrédients
fructose
bicarbonate d'ammonium
glutamate de Na
acide acétique
acide glutamique
PEG 600
PEG 400
sorbitol
acide citrique
propylène glycol
dextrose
glucose
glycérol
glycine
mannitol
sucrose
xylose
sorbitol (poudre)
benzoate de sodium
benzoate de potassium
xylitol
malic acid
tartaric acid
chlorure de sodium
chlorure de potassium
nitrite de sodium
Na2H2P2O7
lactose
maltose
maltitol
erythritol
sirop de glucose DE 47
raffinose
famille
MM
sucre
poudre levante
acide aminé
conservateur
acide aminé
polyol
polyol
polyol
conservateur
polyol
sucre
sucre
polyol
AA
polyol
sucre
sucre
polyol
conservateur
conservateur
polyol
conservateur
conservateur
sel
sel
sel
poudre levante
sucre
sucre
polyol
polyol
sucre
sucre
180,2
79,1
169,1
60,05
169
600
400
182,17
192,12
76,1
180,16
180,16
92,09
75,07
182,2
342,3
150,13
182,17
144,1
160,21
152,15
150,09
58,44
74,55
69
221,94
342,3
342,3
344,3
122,12
200
504,44
limite du modèle
4,317
2,5
4,2
7
4
1,67
2,5
15,1
2,2
13,14
6,66
6,66
10,86
3,32
1,19
6,7835
3,69
15,1
5
4,6
4,22
6
6
6,14
4,5
12,25
1,35
0,57
2,28
1,8
5
16
0,23
paramètres
-0,02135229
-0,03131995
-0,01754952
-0,001
-0,013
-0,00641431
-0,01374567
-0,01221024
0
-0,00611046
-0,0179334
-0,0179657
-0,0180697
-0,0175878
-0,0175546
-0,0176909
-0,0180996
-0,01221024
-0,0386154
-0,0379535
-0,01815193
-0,0192158
-0,0189778
-0,0327901
-0,0328134
-0,0314638
-0,08793025
-0,00013749
-0,01804382
-0,0374721
-0,0178728
-0,00900643
-0,0178523
0,00014274 0,00041447 -8,0185E-05
0,01189045 -0,00320267 0,00017936
-0,00334353 2,5876E-05 2,1511E-05
-0,01558844
-0,03873098
-0,01501532
-0,00111853
-0,05959652
-0,00402735
9,2479E-05
-0,00037331
-1,4159E-05
0,00113051
-0,00060664
-0,0017742
-2,4158E-05
-0,00111853
-0,00157139
-0,00157192
-8,7825E-06
0,00215398
-6,6495E-05
0,00013983
0,00183429
-0,00047202
0,00581527
-0,04907429
-0,00105201
-0,00991377
-9,7015E-05
-0,00017895
-0,00219478
0,00658845
0,00809393
0,00229556
7,1928E-05
0,07421274
0,00114734
-0,00017611
2,155E-05
5,4166E-06
-0,00014942
0,0001984
6,5901E-05
-2,0998E-05
7,1928E-05
0,0007813
0,00083377
-0,00097465
-0,00037827
-8,2437E-05
-1,7183E-06
-0,0370666
-0,00016621
2,0381E-05
-saisie dans la BDD
0,00736728 -0,00036261
1,1652E-05 -3,0961E-07
9,5813E-07 -6,2233E-09
1,1285E-09 -1,9304E-11
3,5739E-07 -1,9863E-08
-0,000012
-équilibration de l’aw entre les phases
3,0992E-06 -2,3897E-07
-1,7183E-06
0,000214 -9,902E-05
-1,3169E-05 -1,2422E-05
1,3108E-05
-7,353E-07
-0,00142523 0,00036851 -0,00002668 -3,9292E-06
-0,00033186 5,8379E-05 -3,1756E-06
-0,00055141 7,5594E-05 -3,5024E-06
-0,00100808 0,00020727 -1,5947E-05
0,00010003 -3,7189E-06
0,00929677 -0,00154363 -0,00337987 0,00279958
0,0293042 -0,00184277
1,1248E-05 1,1045E-05
0,00617508 -0,00037704
4,7804E-06 1,9953E-07
5,1994E-07
-Répartition l’eau
isothermes
ingrédients
œuf entier
blanc d'œuf déshydraté
jaune d'œuf déshydraté
girolle
champignon de paris
bolet
morille
pleurotus
agaricus
cacao 11% de MG
chocolat 60%
farine de pois
farine de riz
farine de soja
farine d'épeautre
farine de maïs
farine de sésame
farine de tapioca
semoule de blé
farine de blé 550
famille
paramètres
humidité (%)
ovoproduit
1,00001 0,00409895 -0,60628875
74,1
ovoproduit
1,0315708 0,01548443 -0,71534703
87,3
ovoproduit
1,29162288 0,06023068 -1,02759349
50
champignon
1,25332632 0,08111268 -1,39311981
91
champignon
1,15943613 0,05514597 -1,0894955
90
champignon
1,19780452
0,0689144 -1,35968764
90
champignon
1,13876114
0,0595386 -1,34221853
90
champignon
1,03992869 0,02003669 -0,82354282
90
champignon
1,85384315 0,16677798 -1,35187338
90
cacao et chocolat ,0087559 0,00580902
1
-0,672765
5,6
cacao et chocolat 1,00001 0,01228683 -0,8196599
0,9
farine
1,00001 0,00297218 -0,51807443
13,7
farine
1,47785692
0,0166977 -0,62815307
13
farine
1,5003093 0,10667229 -1,61664194
13
farine
1,02409885 0,00277185 -0,47101403
13
farine
1,07738732 0,00444323 -0,49833483
13
farine
1,01461895 0,00104115 -0,43091786
13
farine
1,02023353 0,00313813 -0,45473238
13
farine
1,02091373
0,0017803 -0,44295397
13
farine
1,18314852
0,0166117 -0,76605391
13
Teneur en eau
soluté
Xs
macromolécule
Xs*
Xm*
Xm
 détermination de l’aw
d’équilibre
08.12.2011
0
awm
aw*
aws
1

20. Constitution du logiciel
 Une base de données « Ingrédients » : 230 Ingrédients, base de
données évolutive
paramètres des modèles décrivant les interactions eau-ingrédients :
pour les solutés et les composés insolubles
 Un système de simulation programmé sous Matlab®
Calcul de l’aw d’équilibre du produit alimentaire
 Une interface « utilisateur »
Interface conviviale et intuitive
08.12.2011

21. Interface utilisateur
08.12.2011

22. Calcul de la répartition de
l’eau entre les constituants
08.12.2011

23. Validation
Prévision logiciel :
1,00
Moyenne des erreurs : 0,010
0,95
valeurs prédites
0,90
0,85
Validations
0,80
0,75
réalisées entre 0,65 et 1:
0,70
Matrice céréalières,
0,65
0,60
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
Produits carnés,
valeurs mesurées
Sauce, fourrage…
08.12.2011

24. Logiciel conçu avec le support du Conseil Régional de
Bretagne et de la DRAF
et la collaboration de trois industriels de la filière BVP
(Pâtisserie Gourmande, Gaillard Pâtissier et Le Ster Pâtissier)
08.12.2011