Détermination directe de l’humidité dans les aliments et fourrages via la TGA

L’analyse de la teneur en humidité des aliments et des fourrages permet de se renseigner sur leur qualité, leur durée de vie et leur teneur en nutriments. Il est capital de contrôler l’humidité de ces produits pour garantir leur sécurité, améliorer la gestion des procédures de fabrication et respecter les réglementations en vigueur, car une teneur trop élevée en humidité peut favoriser l’apparition de bactéries. Il est possible de réaliser une détermination directe de l’humidité dans les aliments et le fourrage avec un analyseur thermogravimétrique. En chauffant un échantillon, il est possible de mieux comprendre son niveau d’humidité en observant les changements de poids causés par l’évaporation des liquides. Lisez la suite pour explorer en détail comment les analyseurs thermogravimétriques permettent de réaliser des déterminations directes de l’humidité dans les aliments et le fourrage. 

Qu’est-ce que l’analyse thermogravimétrique ?

L’analyse thermogravimétrique (ou TGA, de l’anglais “Thermogravimetric Analysis”), est un type d’analyse thermique au cours de laquelle la masse d’un échantillon est surveillée en fonction de la température ou du temps écoulé, dans une atmosphère contrôlée. Son but premier est de caractériser les matériaux et d’établir leur stabilité thermique en mesurant les variations de poids à mesure que l’échantillon est chauffé, ou maintenu à température constante. L’analyse thermogravimétrique est particulièrement utile pour l’analyse des matériaux polymériques, notamment les aliments et le fourrage, pour lesquels la teneur en humidité est un paramètre essentiel.

Quels sont les principes de la détermination de l’humidité à l’aide de la TGA ?

En termes d’analyse de l’humidité, la TGA mesure la perte de poids de l’échantillon alors qu’il est chauffé, traditionnellement dans une atmosphère inerte afin de prévenir l’oxydation. Cette procédure implique de chauffer l’échantillon depuis la température ambiante jusqu’à la température finale désirée. Cette dernière se situe en général entre 100°C et 160°C, selon la volatilité des autres composants de l’échantillon. A cette température, l’eau s’évapore, mais les autres substances organiques ne se décomposent pas.

Lors d’une analyse de l’humidité par TGA, le poids de l’échantillon est surveillé et enregistré en permanence à mesure que la température augmente. La perte de poids mesurée pendant ce processus est principalement due à l’évaporation de l’humidité. La courbe représentant la perte de poids en fonction de la température permet de distinguer différents types d’événements de perte de poids, notamment la perte d’eau par rapport à la décomposition des composants organiques.

Méthodologie de l’analyse de l’humidité par analyse thermogravimétrique

La méthodologie couramment utilisée pour réaliser une analyse de l’humidité via la TGA peut être resumée en quelques etapes clés :

• La préparation de l’échantillon : Les échantillons sont préparés avec une masse connue. Cela permet de garantir que les mesures des changements de poids sont précises et représentatives de l’ensemble de l’échantillon.
• La détermination de la ligne de base : Avant d’introduire l’échantillon dans l’appareil, une ligne de base est enregistrée à la température de départ. Cela permet de mieux mesurer toute dérive de la balance ou toute autre erreur systémique.
• Le protocole de chauffage : L’échantillon est chauffé selon un programme de température spécifique. Le taux de chauffage et la température finale sont des paramètres essentiels qu’il faut optimiser en fonction de la nature de l’aliment ou du fourrage analysé.
• La collecte des données : Les données sur la perte de poids sont recueillies en permanence alors que l’échantillon est chauffé. Les systèmes d’analyse thermogravimétrique avancés peuvent même automatiser la collecte des données ainsi que leur analyse, pour une précision et une efficacité accrues. 
• L’analyse et l’interprétation des données : La courbe thermogravimétrique est analysée pour obtenir des informations sur la teneur en humidité. Dans ce cas précis, l’aire sous la courbe permet de quantifier l’humidité totale. Elle correspond à l’intervalle de température dans laquelle la perte d’eau se produit.

Quelle sont les applications de la TGA pour l’analyse des aliments et fourrages ?

De par sa versatilité, l’analyse thermogravimétrique peut être utilisée dans de nombreux domaines de l’analyse des aliments et fourrages :

• Le contrôle de la qualité : L’analyse thermogravimétrique est une méthode rapide et fiable pour déterminer la teneur en humidité, un paramètre capital pour évaluer la qualité et la durée de vie des produits alimentaires. 
• L’analyse nutritionnelle : Avoir une idée claire de la teneur en humidité est capital pour calculer d’autres paramètres nutritionnels correctement, comme le contenu calorique sur une base sèche. 
• La recherche et le développement : Développer de nouvelles formulations alimentaires requiert souvent des tests rigoureux pour optimiser la durée de vie et la stabilité des produits ainsi conçus. 

Quels sont ses avantages et limitations ?

Avantages:

• Précision et exactitude : L’analyse thermogravimétrique est ultra précise et fiable pour déterminer la teneur en humidité, ce qui est essentiel pour le contrôle de qualité et la conformité réglementaire.
• Rapidité : Par rapport à d’autres méthodes traditionnelles de séchage, l’analyse thermogravimétrique est bien plus rapide, et permet d’obtenir des résultats en quelques minutes, plutôt qu’en plusieurs heures. 
• Simplicité de la préparation de l’échantillon : La TGA ne demande qu’une préparation minimale de l’échantillon, ce qui réduit largement le risque d’erreurs ou de contamination.

Limitations:

• Dépense initiale élevée : Le principal inconvénient de l’analyse thermogravimétrique est le coût élevé des instruments et de leur maintenance. 
• Expertise technique nécessaire : Il est nécessaire d’avoir une expertise en techniques d’analyse thermique pour utiliser au mieux les instruments de TGA et interpréter les données qu’ils fournissent. 

Comment réaliser des déterminations directes de l’humidité avec la TGA ?

L’analyse thermogravimétrique est une technique fiable, qui offre des informations détaillées sur les niveaux d’humidité d’un échantillon. Pour les industries nécessitant du fourrage, ou de la nourriture pour animaux de compagnie, ces données aident à garantir que ces produits soient sûrs d’utilisation, et contiennent la bonne quantité de nutriments. La détermination de l’humidité à l’aide d’un analyseur TGA peut également être utile pour ceux qui souhaitent mieux gérer la qualité de leurs produits alimentaires. Sur notre site web, vous trouverez des analyseurs TGA utilisés pour évaluer des aliments tels que le chocolat ou la farine, ou pour déterminer la teneur en humidité. XRF Scientific propose le xrTGA 1100, un outil permettant de tester l’humidité dans divers matériaux. Il offre une grande capacité et peut analyser jusqu’a 30 materiaux en un seul test. Il a été conçu pour chauffer ou refroidir rapidement les échantillons, et est conforme aux réglementations CE. Découvrez en plus sur la page du xrTGA 110, ou plongez vous dans nos articles sur l’analyse thermogravimétrique. La TGA est la meilleure méthode pour garantir que les niveaux d’humidité de vos matériaux répondent aux normes de qualité requises. Mettez donc en pratique les fonctionnalités de nos instruments pour en savoir plus sur vos échantillons et leur comportement sous analyse thermogravimétrique.