etude de la vitesse de cristallisation du beurre de cacao

80 Pages·2013·10.16 MB·French

1

Projet d’élèves ingénieurs n°31
ETUDE DE LA VITESSE DE CRISTALLISATION
DU BEURRE DE CACAO
Projet con fidentiel

Par
Laurent BLEUZE - Charles BOURGEOIS-DIT-DESSUS - Selma LE GALLOU -
Manon POUZAUD
Représentants : Tutrice :
2012
M. Laurens Jean-Marc, directeur R&D Mme Avallone Sylvie
Mme Clarissou Maud, responsable marketing
Or gani s me co mmandi tai r e : CÉMOI
2980, av e nue Jul i en Pan cho t - 66698 Per p i gnan Cedex 9
Rapport de PEI CEMOI 2012

Avertissement

Le présent document rend compte d’un travail d’investigation et d’analyse réalisé dans le
cadre d’une activité pédagogique.
Le Projet d’élèves ingénieurs fait partie du tronc commun de la formation ingénieur, il débute
en fin de première année d’école (bac+3) et se termine au cours de la deuxième année ; les
étudiants concernés ne sont pas alors spécialisés et c’est pour beaucoup d’entre eux le premier
travail d’ordre professionnel.
Le temps imparti à la rédaction apparaît souvent limité eu égard à la complexité du sujet.
Au lecteur ainsi averti d’en tenir compte dans la prise en compte de cette production
intellectuelle.

Représentants : TTuuttrriiccee ::
M. Laurens Jean-Marc, directeur R&D MMmmee AAvvaalllloonnee SSyyllvviiee
Mme Clarissou Maud, responsable marketing

1 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Remerciements

Nous tenons tout d’abord à remercier nos commanditaires de l’entreprise CÉMOI,
Mr Jean-Marc Laurens, directeur qualité, R&D, achats matières premières, et Mme Maud
Clarissou, responsable marketing stratégique et communication, pour nous avoir proposé ce
sujet en relation avec l’agroalimentaire, domaine qui se révèle être pertinent pour la suite de
nos études. En outre, nous désirons aussi remercier Mme Sabine Quintana, Mme Isabelle
Peiffer, Mr Julien Menou, et Mr Gilles Trichaud pour leur participation à notre projet.
Nous souhaitons également remercier notre tutrice, Mme Sylvie Avallone, maitre de
conférences à l’Institut des Régions Chaudes de Supagro, pour avoir supervisé notre projet et
pour nous avoir apporté son soutien et ses conseils avisés.
Enfin, nous adressons nos remerciements à Mr Georges Piombo et Mr Bruno Baréa, agents de
l’UMR IATE, pour leur contribution dans la réalisation des expérimentations et leur soutien
tout au long du projet.

2 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Résumé

Le beurre de cacao est une matière grasse végétale composée majoritairement de
triglycérides, à points de fusion différents et utilisé dans la fabrication du chocolat. Sa
cristallisation est donc un phénomène complexe et se réalise à différentes vitesses. CÉMOI
cherche donc à connaître les facteurs qui influencent cette vitesse de cristallisation. La piste
de l’influence des diglycérides a été privilégiée dans ce projet. Après une étude de la
composition totale en acide gras de différents beurres de cacao par CPG, l’analyse s’est
poursuivie par l’étude spécifique des acides gras constitutifs des diglycérides par CCM et
CPG. Enfin, la composition relative des beurres en TAG/DAG/MAG a été étudiée par CPG
avec injecteur splitless.
Les traitements statistiques ont conclu à une légère influence de la composition
relative des DAG en acide gras 18 :0 et 20:0, à nuancer à cause d’un trop faible nombre
d’échantillons étudiés.

Mots clés

Acide gras

Beurre de cacao

Chromatographie en phase gazeuse

Chromatographie sur couche mince

Diacylglycérol

Industrie chocolatière

Vitesse de cristallisation

3 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Abstract

Cocoa butter is a vegetable fat mainly composed of triglycerides which have different
fusion points. It is used in chocolate manufacturing. Its crystallization is a complex
phenomenon which happens at different speeds. CEMOI is seeking for factors affecting this
speed of crystallization. The diglycerides trail has been favored in this project. After a study
of fatty acids total composition in the cocoa butters by CPG, the analysis has been continued
with the study of diglycerides fatty acids by CCM and CPG. The relative composition of
butters in TAG/DAG/MAG has been analyzed by CPG with a splitless injector.
Statistical treatments concluded that a small influence of relative composition of fat
acids 18:0 and 20:0 exists, but it has to be nuanced because of the small number of samples
analyzed.

Keywords

Fatty acid
Cocoa butter
Gas chromatography
Thin layer chromatography
Diacyglycerol
Chocolate industry
Crystallization speed

4 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Table des matières

AVERTISSEMENT 1
RESUME 3
MOTS CLES 3
ABSTRACT 4
KEYWORDS 4
LISTE DES ABREVIATIONS 6
INTRODUCTION 7
I. CONTEXTE DE L’ETUDE 8
A. PRESENTATION DU PROJET 8
1. Présentation de l’entreprise commanditaire 8
2. Objectif et problématiques du PEI 9
3. Hypothèses sur lesquelles sont basées les recherches 10
B. FILIERE CACAO 11
1. Productions 11
2. La fabrication du cacao marchand 11
3. La fabrication du chocolat 12
C. CARACTERISTIQUES DU BEURRE DE CACAO 13
1. Profil biochimique 13
2. Caractéristiques physico-chimiques (cristallisation etc…) 14
II. MATERIEL ET METHODES 15
A. DESCRIPTION DES ECHANTILLONS DE BEURRE DE CACAO 15
B. MANIPULATIONS EXPERIMENTALES 15
1. Analyse quantitative de la composition totale en acides gras des beurres de cacao par
chromatographie en phase gazeuse 16
2. Analyse quantitative des beurres par Chromatographie sur Couche Mince et Chromatographie en
Phase Gazeuse 18
3. Analyse des beurres par CPG avec injection splitless « méthode biocarburant » 19
C. TRAITEMENT STATISTIQUE DES DONNEES OBTENUES 21
1. Analyse en Composantes Principales (ACP) 21
2. Régressions linéaires 21
III. RESULTATS 21
A. RESULTATS DE L’ANALYSE QUALITATIVE DES BEURRES DE CACAO PAR CPG 21
B. RESULTATS DE L’ANALYSE QUANTITATIVE DES BEURRES PAR CCM ET CPG 22
C. RESULTATS DE L’ANALYSE DES BEURRES POUR LA REPARTITION EN TAG, DAG, MAG 24
D. RESULTAT DES TRAITEMENTS STATISTIQUES 24
1. Analyse en Composantes Principales (ACP) 24
2. Régressions linéaires 30
3. Conclusions et nuances à apporte sur les résultats des traitements statistiques 32
CONCLUSION 33
PISTES DE REFLEXION 34
LISTE DES FIGURES 35
BIBLIOGRAPHIE 36
ANNEXES 38
5 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Liste des abréviations

ACP Analyse en composantes principales
AG Acide gras
AGL Acide gras libre
CCM Chromatographie sur couche mince
CPG Chromatographie en phase gazeuse
DAG Diglycéride ou diacylglycérol
MAG Monoglycéride ou monoacylglycérol
TAG Triglycéride ou triacylglycérol

6 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

Introduction

Le beurre de cacao, extrait de la fève de cacao, est un des ingrédients indispensable
dans l’industrie chocolatière. C’est une matière grasse végétale, composée d’un mélange
complexe de triglycérides à points de fusion différents. Cela implique une cinétique de
cristallisation complexe, dépendante de multiples facteurs. Lorsqu’un beurre de cacao ne
cristallise pas à la bonne vitesse, cela se répercute au niveau de la chaîne de production. Ainsi,
un beurre qui ne cristallise pas assez vite peut par exemple créer des problèmes lors d’une
utilisation pour un chocolat de couverture ou un chocolat en tablettes. Dans le premier cas,
cela entraine des anomalies de surface, dans le second cas une tablette mal cristallisée serait
trop collante et pourrait ne pas se détacher du moule. Les problèmes de qualité au niveau de la
matière première vont ainsi se répercuter sur la qualité du produit fini.
CÉMOI, premier chocolatier industriel de France, cherche à résoudre ce problème
pour répondre aux exigences de leurs clients. La vitesse à laquelle cristallise le beurre de
cacao représente un enjeu commercial, CÉMOI cherche donc à connaître les facteurs qui
l’influencent. Actuellement, CÉMOI utilise le FFA (Free Fatty Acids ou taux en acides gras
libres) comme indicateur de vitesse de cristallisation et de niveau de fraîcheur du beurre. Un
mauvais FFA indique que la matière grasse s'est altérée par hydrolyse. Cependant, l’acidité du
beurre n’est pas le seul facteur qui influence la vitesse de cristallisation. Ce paramètre ne se
révèle donc pas fiable à 100%.

A ce jour, aucune étude n’a pu mettre en évidence l’ensemble des facteurs à l’origine
de cette variation de vitesse d’un beurre à l’autre. Mr Jean-Marc Laurens nous a ainsi proposé
d’étudier l’influence d’un facteur potentiellement impliqué, les diglycérides.

7 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

I. Contexte de l’étude
A. Présentation du projet
1. Présentation de l’entreprise commanditaire
Le groupe CÉMOI est une entreprise agroalimentaire française spécialisée dans la
production de chocolat et de confiseries. Il est le premier chocolatier français et classé parmi
les trois plus grands chocolatiers industriels européens. CÉMOI est le seul groupe en France à
maîtriser la filière de production de la fève de cacao jusqu’à la tablette. Il se distingue par une
stratégie atypique sur le marché du chocolat.
Le groupe CÉMOI trouve son origine dans une fabrique de chocolat construite en 1814 par
Jules Pares à Arles-sur-Tech, dans les Pyrénées-Orientales. Il a porté le nom de Cantaloup-
Catala de 1887 à 1962, puis de Cantalou jusqu'en 1981. À cette date, il a repris le nom de
l'ancienne chocolaterie grenobloise CÉMOI. Le groupe dispose aujourd’hui dans le monde de
quatorze usines, de quatre entrepôts et de deux bureaux commerciaux. Dix usines et trois
entrepôts sont implantés en France. 3000 collaborateurs travaillent pour l’entreprise pour un
chiffre d'affaires annuel de 750 millions d'euros. Son siège social se trouve à Perpignan.
Le groupe a choisi de répondre aux besoins de l’ensemble des clients utilisateurs (industriels,
artisans), et consommateurs. CÉMOI fabrique 260000 tonnes de produits chocolatés chaque
année. L’offre couvre tous les segments produits, des premiers prix aux produits très hauts de
gamme utilisant des cacaos issus de filières exclusives.
CÉMOI achète sa matière première, la fève de cacao, auprès des meilleures sources possibles.
Le groupe possède d’une part une usine en Côte d’Ivoire ; c’est d’ailleurs sur le beurre de
cacao provenant de cette usine que seront menées nos analyses. D’autre part, l’entreprise est
présente à São Tomé (Afrique) et en Equateur (Amérique du Sud).
Les actionnaires privilégient la croissance de l’entreprise, choisissant de réinvestir dans les
acquisitions, les compétences et l’outil industriel. Le groupe s’est investi dans la relance de
chocolateries grâce à d’importants investissements (120 millions d’euros en 10 ans) destinés à
accroître leur performance économique et leur spécialisation. La priorité est aussi donnée à la
maitrise de l’énergie. La nouvelle usine Cantalou de Perpignan est un site ultramoderne
construit selon une démarche HQE (Haute Qualité Environnementale). La conception du
bâtiment utilise les derniers développements pour garantir à celui-ci les meilleures
performances énergétiques.
Les missions de CÉMOI sont de plusieurs ordres. Tout d’abord, le groupe souhaite garantir la
sécurité des personnes et des biens. CÉMOI s’engage activement dans des initiatives, projets et
programmes contribuant à établir une chaîne d’approvisionnement du cacao plus durable et
garantissant un cacao de qualité. Depuis 1996, en partenariat avec ses coopératives, CÉMOI a
investi 1,2 M€ dans la filière cacao pour sécuriser ses approvisionnements en quantité et qualité et
ainsi faire face aux risques de pénurie et de baisse du niveau de qualité. Les usines et le siège
social sont certifiés ISO 9001 et fonctionnent donc selon un référentiel de management de la
qualité. Le groupe participe à toutes les décisions pour améliorer sans cesse cette dernière :
sélection des variétés, optimisation des conditions de culture et de fermentation... De plus, CÉMOI
veut répondre aux besoins de l’ensemble de l’industrie alimentaire, de la grande distribution et des
utilisateurs professionnels de chocolat. Il respecte tous les engagements pris avec ses clients en
8 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD
Rapport de PEI CEMOI 2012

termes de qualité, de sécurité alimentaire et de délai. Enfin, le groupe cherche à réduire ses coûts
pour être toujours plus compétitif, à anticiper les évolutions des marchés et à innover.
2. Objectif et problématiques du PEI
L’objectif de l’étude commanditée par CÉMOI est de déterminer les facteurs influençant
la vitesse de cristallisation du beurre de cacao. Le groupe réalise des tests à la réception des
beurres de cacao afin de déterminer la vitesse de cristallisation de chaque lot. Pour ce faire, ils
utilisent le Shukoff, flacon en verre à double paroi. Du beurre est introduit dans le Shukoff
(Annexe 1), l’ensemble est mis dans un bain en aluminium à 0°C. La température du beurre
est mesurée à intervalles de temps réguliers, permettant ainsi d’établir la courbe de
température en fonction du temps. Voici Figure 1, l’une des courbes (Annexe 2) que nous
avons réalisée dans le laboratoire R&D de l’usine Cantalou de Perpignan. La vitesse de
cristallisation est calculée à partir de cette courbe par la formule V= = .
(cid:959)(cid:3021) (cid:3021)(cid:3040)(cid:3028)(cid:3051)(cid:2879)(cid:3021)(cid:3040)(cid:3036)(cid:3041)
(cid:959)(cid:3047) (cid:3047)(cid:3040)(cid:3028)(cid:3051)(cid:2879)(cid:3047)(cid:3040)(cid:3036)(cid:3041)
Figure 1 : Courbe de cristallisation d’un beurre de cacao

CÉMOI considère que le lot n’a pas une bonne vitesse de cristallisation en dessous de
0,07°C/min. Le lot ne sera donc pas utilisé dans des process tels que la fabrication de
tablettes.
Aucune étude à ce jour n’a été réalisée sur les facteurs influençant cette vitesse. L’entreprise
CÉMOI s’est penchée sur la question au cours des années passées. Des analyses de beurres de
cacao par Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG) ont ainsi été commandées à l’ITERG
(Institut des corps gras) (Annexe 3) afin de déterminer si la composition générale en acides
gras des beurres influençait la vitesse de cristallisation (Figure 2).
9 BLEUZE-BOURGEOIS-LEGALLOU-POUZAUD