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La cuisson-extrusion : un procédé aux multiples applications

La cuisson-extrusion est un procédé de transformation des aliments. Une partie des produits qui en sont issus font désormais croustiller notre quotidien : céréales petit-déjeuner, confiseries, biscuits de type "pain plat", snacks apéritifs… Elle est aussi employée pour la production de fromages fondus ou la fabrication de surimi, la solubilisation de pectines et autres hémicelluloses, les modifications chimiques de biopolymères, la production d’amidons thermoplastiques. Ce procédé de transformation industrielle est étudié à l'Inra depuis 1974, notamment à Massy puis à Nantes et à Montpellier. Les recherches concernent à la fois le génie des procédés et la connaissance des propriétés physico-chimiques de la matière transformée.

Produits fabriqués par cuisson-extrusion de matières amylacées (céréales, tubercules, protéagineux), coupés ou non et caractérisés par leur forme expansée et leur structure alvéolaire.. © Inra, NICOLAS Chantal
Mis à jour le 23/02/2016
Publié le 21/08/2006

L'extrusion consiste à forcer un produit à s'écouler à travers un orifice de petite dimension, la filière, sous l'action de pressions et de forces de cisaillements élevés, grâce à la rotation d’une ou deux vis d’Archimède. L'échauffement qui en résulte provoque une cuisson du produit, par la fusion de l’amidon dans le cas des céréales, d'où le terme de "cuisson-extrusion", puis une expansion par évaporation de l’eau en sortie de filière. Cette technique permet d'élaborer des produits extrêmement divers dans leur composition, leur structure (forme expansée et alvéolée du produit) et leurs propriétés fonctionnelles et nutritionnelles (dénaturation des facteurs antinutritionnels ou toxiques, stérilisation des aliments par exemple). L’extension de cette technologie au gluten de blé a permis l’obtention de gluten plastifié, à la base de nombreuses applications dans le domaine des matériaux ou de l’emballage. Contrairement au cas de l’amidon, le traitement thermomécanique de protéines conduit souvent à des réticulations chimiques ce qui se traduit par l'obtention de produits élastiques dont les propriétés se rapprochent de celles du caoutchouc.
L'Inra a accompagné par ses recherches, depuis 1974, le développement de la cuisson-extrusion, en relation avec les industriels. La recherche des mécanismes impliqués a permis l’optimisation des conditions de fonctionnement et la conception et le développement de nouvelles applications.

Quelques dates

1975 : premiers travaux exploratoires sur les propriétés fonctionnelles nouvelles des produits amylacés extrudés (solubilité, absorption, expansion…)
1984 : mise en évidence de la fusion et de la dépolymérisation de l’amidon due au cisaillement
1985 : fabrication d’aliments pour animaux aquatiques à base de farines animales et végétales
1986 : premier colloque national sur la cuisson-extrusion, première modélisation du procédé bi-vis, collaboration Inra-Nantes et Mines de Paris.
1988 : solubilisation de polysaccharides et valorisation de co-produits des industries céréalière, sucrière et de jus de fruits,
1990 : utilisation de l’extrudeur comme réacteur chimique pour la mise au point d’amidons cationiques pour la papeterie
1991 : mesure de la viscosité d’amidons fondus en ligne d’extrudeuse, grâce à la filière rhéométrique à alimentation compensée, Rhéopac.
1993 : production d’amidons thermoplastiques destinés à la mise en forme de plastiques biodégradables
1998 : commercialisation par la société Sciences Computers Consultants du Logiciel d’Utilisation de Doubles vis Corotatives Ludovic®, basé sur la modélisation Inra/Cemef
1998 : production de protéines thermoplastiques destinées à la mise en forme de plastiques biodégradables
2004 : premières images 3D de la structure alvéolée de produits céréaliers extrudés réalisées par tomographie -RX

Quelques références

Colonna P. et Della Valle G. Coord. La Cuisson-Extrusion. Ed. Lavoisier Tec&Doc, 495 p. 1994.
Lourdin D., Della Valle G., Colonna P. Influence of amylose content on starch films and foams. Carbohydrate Polymers 27: 261-270. 1995.
Della Valle G., Barron C., Colonna P., Vergnes B. Cuisson-extrusion : quelques outils d’aide à la décision. Ind. Alim.& Agric., 51-58, Mai 2000.
Vergnes B., Della Valle G., Colonna P. Rheological properties of biopolymers and applications to cereal processing. Dans Characterization of cereals and Flours. Eds : Gönül Kaletunc et Kenneth J. Breslauer. Pub. Marcel Dekker, Inc., 209-265. 2003.
Lourdin D., Colonna P. Matériaux à base d’amidons et de leurs dérivés. Dans La Chimie Verte. Ed. Paul Colonna. Lavoisier. 145 – 178, 2006.
Guilbert S., Morel M.H. and Cuq B., Les protéines matériaux, Dans "La Chimie Verte". Ed. Lavoisier. 2006.

Contacts scientifiques

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Guy Della Valle UR "Biopolymères, interactions, assemblage"
  • Stéphane Guilbert UMR Inra-Agro.M "Ingénierie des agropolymères et technologies émargentes"
Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire, Occitanie-Montpellier