ModÉlisation de phÉnomÈnes microbiologiques, biochimiques et physico-chimiques intervenant lors de l'affinage d'un fromage de type pÂte molle croÛte lavÉe

This study aimed to develop mathematical models able to predict the growth of a yeast (known for its desacidification activity), the consumption of the carbonaceous substrates (lactose, lactate) and the weight loss during the ripening of a Munster type cheese. In order to build a data base used for the establishment and the validation of the models, smear soft cheeses (Munster type) were manufactured at a pilot scale and under aseptic conditions. This base is made of the results of microbiological and biochemical analyses as well as the ripening conditions values. The cheeses were seeded, in addition to the lactic flora, by a ripening flora composed of a yeast (Debaryomyces hansenii 304, GMPA) and of a surface bacteria (Brevibacterium aurantiacum ATCC 9175). The ripening of these cheeses was limited to fourteen days and was carried out according to a two factors (temperature and relative humidity) and three levels (respectively 8, 12, 16° C and 85, 93, 99%) experimental design. Three mathematical models were built according to a dynamic mechanistic approach. The first model (calledL'objectif de cette étude visait à développer des modèles mathématiques capables de prédire la croissance d'une levure désacidifiante, la consommation des substrats carbonés (lactose, lactate) et la perte de poids au cours de l'affinage de fromages de type Munster. Afin de constituer une base de données servant à l'établissement et à la validation des modèles, des fabrications de fromages à pâte molle et à croûte lavée de type Munster ont été réalisées à échelle pilote et dans des conditions aseptiques. Cette base comporte les résultats des analyses microbiologiques et biochimiques ainsi que les conditions opératoires d'affinage. Les fromages ont été ensemencés, en plus de la flore lactique, par une flore d'affinage composée d'une levure (Debaryomyces hansenii 304, GMPA) et d'une bactérie de surface (Brevibacterium aurantiacum ATCC 9175). L'affinage de ces fromages est limité à 14 jours et il est conduit selon un plan d'expérience à deux facteurs (température et humidité relative) et à trois niveaux (respectivement 8, 12, 16° C et 85, 93, 99 %). Trois modèles mathématiques ont été construits selon une approche mécanistique dynamique. Le premier modèle (dit "microbiologique") a réussi à prédire, en fonction de la température et de l'humidité relative du hâloir, la croissance de D. hansenii et l'évolution des concentrations en lactose et en lactate durant l'affinage. Les erreurs résiduelles standard (RSE) de ces prédictions sont satisfaisantes par comparaison avec l'écart type des trois essais répétés sous les conditions du point central du plan d'expérience. Les résultats de ce modèle permettent de soutenir l'hypothèse selon laquelle D. hansenii consomme le lactose pour sa croissance et le lactate pour sa maintenance. Le deuxième modèle (dit "perte de poids") est parvenu à prédire la perte de poids et l'évolution de la teneur en matière sèche, avec des erreurs résiduelles standard moyennes proches de la précision des mesures expérimentales. Les résultats obtenus avec ce modèle montrent que les hypothèses avancées, selon lesquelles le lactose et le lactate sont complètement oxydés en CO2 et en O2 et que l'oxygène atmosphérique ne contribue pas à la perte de poids, sont justifiées. Le troisième modèle (dit "généralisé") a été construit en combinant les deux modèles précédents. Il est capable de prédire, dès le début de l'affinage, en fonction de la température et de l'humidité relative de la chambre d'affinage, la croissance de D. hansenii, la perte de poids et les évolutions des concentrations en lactose et lactate ainsi que la teneur en matière sèche du fromage