La rhéologie (rheology) et l'enrobage : pourquoi l'écoulement des matières compte autant

Qu'est-ce que la rhéologie

La rhéologie (rheology) étudie la manière dont les matériaux s'écoulent et se déforment sous l'effet d'une force. L'eau s'écoule facilement, l'acier se déforme difficilement : ces deux extrêmes sont faciles à prévoir. Le plus délicat, ce sont les matériaux intermédiaires, comme la pâte, la pâte de haricot rouge, la farce de viande ou le mochi : sous l'effet d'une force, ils s'écoulent, et quand on relâche, ils reviennent un peu en arrière.

L'encrusteuse est étroitement liée à la rhéologie. Le nom de la société japonaise RHEON vient de « rheology » : son historique officiel précise que son fondateur Torahiko Hayashi a conçu l'encrusteuse en s'appuyant sur la rhéologie ; et lorsque la Société japonaise des ingénieurs mécaniciens (JSME) a inscrit l'encrusteuse modèle 105 au patrimoine mécanique, elle a souligné qu'elle reposait sur une théorie de formage issue de la rhéologie appliquée.

La pâte, un « solide qui s'écoule »

Les recherches sur la pâte de blé ont établi très tôt qu'elle se comporte à la fois comme un solide élastique et comme un liquide visqueux. Dans une revue des modèles rhéologiques de la pâte publiée en 2012, Hosseinalipour et ses collègues de l'Iran University of Science and Technology indiquent qu'en mélangeant de l'eau, de la farine et de petites quantités d'ingrédients comme le sel ou la levure, on obtient une pâte viscoélastique, dont l'élément clé est le réseau tridimensionnel formé par le gluten ; en outre, les différents ingrédients et la teneur en eau modifient fortement les propriétés rhéologiques de la pâte, dont le comportement devient non linéaire.

En termes plus concrets :

• La viscosité détermine si la matière est « facile à pousser » : une matière très visqueuse demande plus de force pour être extrudée.
• L'élasticité détermine si elle « se rétracte » : une pâte très élastique, une fois étirée, revient en arrière et la coupe a tendance à s'ouvrir.
• La non-linéarité signifie que « le comportement change selon la vitesse de poussée » : une même pâte passe bien quand on la pousse lentement, mais peut durcir ou se rompre quand on la pousse vite.

Comment la viscosité et l'élasticité influent sur l'enrobage

Pendant la co-extrusion, l'enveloppe et la farce doivent descendre ensemble dans la buse ; l'idéal est qu'elles s'écoulent à des vitesses proches ; voir le principe de la co-extrusion.

• Enveloppe trop dure, farce trop molle : l'enveloppe avance mal, la farce passe devant et se décentre, d'où une enveloppe épaisse d'un côté et fine de l'autre.
• Enveloppe trop molle, farce trop dure : la farce dure fait éclater l'enveloppe molle, ou la repousse au moment de la fermeture.
• Enveloppe trop élastique : après la fermeture par l'obturateur, l'enveloppe se rétracte et la coupe se scelle mal ; RHEON a lancé le CN601 spécialement pour les « pâtes fermentées très élastiques », avec un ratio d'alimentation réglable selon la matière entre les deux étages, cylindre et régulateur de flux.
• Farce trop collante : elle colle facilement aux lames de l'obturateur, ce qui impose un fleurage ou une conception antiadhésive ; voir le fleurage et l'antiadhérence.

Ce que la profession résume par « l'enveloppe et la farce doivent avoir la même consistance » revient en réalité à dire que les propriétés rhéologiques des deux matières doivent être proches.

Pourquoi la même machine fonctionne-t-elle mal quand on change de matière ?

C'est la situation la plus fréquente chez nos clients : tout se passe bien lors de l'essai, puis, avec leur propre recette, l'enveloppe se déchire, la farce se décentre, le poids devient instable. Le plus souvent, la machine n'est pas en panne : ce sont les propriétés rhéologiques de la matière qui ont changé :

• Teneur en eau : 2 % à 3 % d'eau en plus rendent la pâte beaucoup plus molle ; une pâte de haricot rouge un peu moins sucrée n'a pas la même dureté.
• Température : une pâte ou une pâte de haricot rouge qui se réchauffe ou sort du froid change nettement de viscosité ; une pâte fermentée continue d'évoluer si elle attend trop longtemps.
• Nature des graisses, sucres et amidons de la recette : sous le même nom de farce de haricot rouge, une farce riche en graisse est glissante, une farce riche en sucre est collante.
• Degré de pétrissage : plus le réseau de gluten est développé, plus la pâte est élastique.
• Temps de repos : l'extensibilité d'une pâte change beaucoup avant et après détente.

Lors d'un changement de matière, il faut donc refaire les réglages du ratio d'alimentation, de la vitesse d'extrusion et de la cadence de l'obturateur. Si les machines récentes mémorisent des recettes, c'est justement pour conserver les meilleures conditions de chaque matière ; voir le système de commande.

Appliquer la rhéologie à l'atelier

Inutile d'acheter un rhéomètre pour gérer la production selon les principes de la rhéologie :

1. Fixer la recette et le procédé : écrire comme standards la teneur en eau, le temps de pétrissage et le temps de repos.
2. Contrôler la température des matières : noter la température au chargement, et enregistrer séparément les réglages d'été et d'hiver.
3. Faire un petit essai d'abord : à chaque démarrage, produire une dizaine de pièces pour vérifier qu'il n'y a ni déchirure ni décentrage avant de passer en production.
4. Ajuster l'enveloppe et la farce ensemble : ne pas régler un seul côté ; plus leurs consistances sont proches, plus l'enrobage est facile.

La DY-201, machine automatique à brioches vapeur et pains vapeur de Dong-Yih Machinery, qui met en avant le fait de « respecter la méthode traditionnelle sans détruire la structure de la pâte », répond précisément à cette question de rhéologie de la pâte. Pour savoir si vos matières se prêtent à la production mécanique, appelez le 06-257-4644 et venez en discuter avec vos matières.

Questions fréquentes

Q : Qu'est-ce que la rhéologie ?
R : C'est l'étude de la façon dont les matériaux s'écoulent et se déforment sous l'effet d'une force. Les « solides qui s'écoulent » comme la pâte, la pâte de haricot rouge ou la farce de viande en sont des objets d'étude typiques.

Q : Le nom RHEON a-t-il un rapport avec la rhéologie ?
R : Oui. L'historique officiel indique que le fondateur Torahiko Hayashi a conçu l'encrusteuse en s'appuyant sur la rhéologie (レオロジー), et le nom de la société vient de cette discipline.

Q : Pourquoi l'essai s'est-il bien passé, mais pas avec ma recette ?
R : La teneur en eau, les proportions de graisse et de sucre, la température, le pétrissage et le temps de repos de votre recette modifient la viscosité et l'élasticité de la matière ; les réglages d'alimentation et d'obturateur doivent être refaits.

Q : Quelle consistance faut-il pour l'enveloppe et la farce ?
R : Il n'y a pas de chiffre fixe ; le principe est que les deux aient une consistance proche. Les meilleures conditions se trouvent par essai avec vos propres matières.