Des outils intelligents pour une utilsation agile du blé – EVAGRAIN

1 - Capter la diversité des blés français.

Deux campagnes de récolte (2021 et 2022), totalisant 150 lots par an, ont couvert 39 sites de production, 99 variétés et l’ensemble des classes d’utilisation (BP, BPS, BAF, BB, BAU). Une base additionnelle de 11 000 essais de panification ARVALIS a permis de replacer cette diversité dans la variabilité historique des blés français.

2 - Assurer la cohérence expérimentale.

Toutes les farines ont été produites sur un même moulin de laboratoire, et un boulanger expert unique a réalisé l’ensemble des panifications.

3 - Structurer et harmoniser les données.

Une ontologie spécifique a été développée pour décrire de manière standardisée les tests et les connaissances « pain français / EVAGRAIN ». Elle constitue un socle essentiel pour les futurs outils d’aide à la décision.

4- Mesurer les critères technologiques de référence.

Pour chaque lot, 21 critères utilisés dans la filière ont été mesurés : protéines, poids spécifique, humidité, gluten, amidon endommagé, ainsi que les paramètres alvéographiques (W, P, L, Ie) et farinographiques (WA, etc.). Cette base, rarement disponible pour un ensemble aussi large, constitue un matériau unique pour analyser la qualité.

5 - Caractériser finement la composition biochimique.

Les farines ont été analysées pour quantifier lipides (acides gras totaux et lipides liés à l’amidon), pentosanes (totaux et solubles) et composition détaillée des protéines de réserve (gliadines, gluténines). Au total, 31 critères biochimiques ont été mesurés.

6 - Mobiliser plusieurs niveaux d’analyse statistique et de modélisation.

– Méthodes statistiques classiques (régressions) pour établir les relations entre composition et comportement technologique.

– Méthodes probabilistes (réseaux bayésiens) intégrant expertise métier et grilles de notation du test de panification.

– Approches d’apprentissage automatique pour prédire les résultats de panification à partir des critères mesurés.

1- Structuration et ouverture des données

L’ontologie développée a permis d’harmoniser la description des tests technologiques. Elle a servi de base au data paper consolidant l’ensemble des données issues des 290 échantillons EVAGRAIN.

2 - Composition biochimique et performances technologiques

L’analyse des 290 échantillons représentatifs de la diversité des blés français confirme l’importance majeure de la composition biochimique pour les propriétés technologiques. Aux côtés des critères classiques, les pentosanes solubles apparaissent comme des déterminants clés : ils modulent la viscosité de la phase aqueuse, l’absorption d’eau et la rhéologie de la pâte.

Les relations établies entre composition, mesures technologiques (alvéographe, farinographe) et résultats au test de panification ont permis de proposer un schéma conceptuel intégrant l’allongement au façonnage (DE). L’indice d’élasticité (Ie) ressort comme le critère alvéographique le plus informatif.

3 - Des notes de panification aux “profils qualité”

La modélisation probabiliste de 11 000 essais, enrichie par l’expertise des boulangers, a mis en évidence trois grands profils technologiques : Extensible, Droit, Tenace.

Ces profils offrent une lecture plus fine que la note globale AFNOR en révélant les défauts structurants des blés.

4 - Prédiction des profils à partir des données analytiques

Les méthodes d’apprentissage automatique prédisent ces profils avec une bonne précision, l’indice Ie étant la variable la plus déterminante. En revanche, ni la note globale ni les notes individuelles du test de panification ne peuvent être prédites avec fiabilité. L’ajout des données de composition (protéines, pentosanes, lipides) n’améliore pas significativement les performances des modèles.

5 - Outils opérationnels pour la filière

Deux outils ont été développés :

- PANIPRO, logiciel permettant de calculer les profils qualité à partir du protocole AFNOR, pour une lecture standardisée du comportement des pâtes ;

- un outil de visualisation probabiliste, facilitant l’interprétation des tests de panification.

Ces outils constituent les fondations d’un futur système d’aide à la décision amélioré.

6- Évaluation de la qualité biscuitière

Un test biscuitier adapté à la technologie mouleuse rotative a été mis au point, basé sur une recette standardisée. Il s’appuie sur des critères complémentaires de ceux du test CTCPA (laminage), très sélectif sur la densité. Ce nouveau test élargit la gamme de blés pouvant être valorisés tout en confirmant qu’une teneur élevée en protéines reste défavorable à la qualité biscuitière.

Les pentosanes solubles s’imposent comme un critère clé pour qualifier le potentiel technologique des blés, avec un dosage désormais envisageable par proche infrarouge.

La détermination du “profil qualité” d’une pâte apparaît également comme un levier prometteur pour orienter le choix variétal selon les usages.

L’outil de visualisation des résultats de panification, très bien accueilli notamment dans la perspective de la formation des boulangers experts et/ou des opérateurs de ligne, illustre le fort potentiel de ces approches pour accompagner les acteurs de la filière.

Les prolongations envisagées concernent notamment :

– la mise en place du dosage NIR des pentosanes solubles ;

– le déploiement d’outils d’aide à la décision intégrant les connaissances acquises dans le projet pour adapter le choix variétal au changement climatique.

EVAGRAIN a ainsi contribué à un meilleur transfert des connaissances scientifiques et technologiques vers la filière céréalière, renforçant l’innovation et la compétitivité du secteur.

Les céréales sont une ressource majeure pour l'alimentation humaine et animale. Avec environ 55% de la production annuelle exportée, la France est un acteur majeur du marché international. Cependant, le blé français fait face à la production de pays aux pratiques agronomiques favorisant prix bas et/ou teneurs élevées en protéines du grain, l'un des principaux critères de qualité du blé. EVAGRAIN s’intéresse à l'aspect technologique de la qualité, définie comme la capacité de répondre aux attentes pour une utilisation finale donnée. La mesure de la qualité technologique est cruciale pour déterminer le prix du blé, mais à part la teneur en protéines, peu de critères sont utilisés. Pourtant, la qualité du blé est complexe, d’autant que les tendances agricoles évoluent : le changement climatique impose des contraintes croissantes aux cultures et de nouvelles pratiques agricoles découlent des exigences du marché et de la société. La qualité des récoltes est ainsi plus hétérogène, avec des impacts défavorables sur la chaîne agroalimentaire, du stockage à la qualité des produits de boulangerie. Un système d'évaluation de la qualité plus robuste et polyvalent est requis pour répondre à la demande de qualité pour un large éventail d'utilisations, anticiper les variations de qualité plus sévères consécutives au réchauffement climatique et répondre à la concurrence internationale.

EVAGRAIN propose de concevoir un Système d'Aide à la Décision (SAD) intégrant les connaissances sur la qualité du blé et offrant des interprétations plausibles des résultats des tests de qualité : i) pour diverses utilisations dans l'industrie ii) à partir de données analytiques. Un deuxième objectif est d'explorer de nouvelles analyses pour évaluer la qualité. Enfin, un troisième objectif est de soutenir le transfert de connaissances scientifiques vers les acteurs économiques du secteur céréalier.

Dans ce but, le SAD reposera sur des modèles permettant de rendre compte de manière exhaustive des dépendances entre les propriétés comportementales (capacité d'agrégation des protéines ...) et les critères de qualité (viscosité de la pâte, volume du pain...). Le SAD intégrera les connaissances et les données sur les céréales et les produits céréaliers provenant de différentes sources : bases de données, littérature, modèles existants, experts... En particulier, la recherche a montré qu'au-delà de la teneur et de la nature des protéines, d'autres composants, tels que les lipides et les pentosanes, mais aussi l'état hydrique, peuvent influencer la qualité des produits céréaliers. Le projet étudiera ces composés, en établissant les relations avec le comportement des protéines et la qualité des grains. Ces nouvelles connaissances seront intégrées au SAD afin d'améliorer ses performances. Le système final proposera une interface web, utilisable par tout acteur du secteur céréalier, avec trois sorties :

- La prédiction de la qualité du blé en fonction de son utilisation finale
- Un exposé explicite du raisonnement qui sous-tend la prédiction de la qualité
- Une évaluation de l'incertitude des résultats.

EVAGRAIN est un projet interdisciplinaire associant approches de modélisation, recherche expérimentale et développements technologiques. Une forte expertise est rassemblée auprès des partenaires institutionnels et industriels du projet et elle sera renforcée par un comité consultatif sélectionné parmi les adhérents de Vegepolys Valley. L'industrie alimentaire est confrontée à un besoin croissant d'optimisation des procédés basé sur la caractérisation détaillée des ressources. Ce projet ouvrira la voie à l'élaboration de nouvelles normes pour qualifier le grain de blé en favorisant de nouvelles pratiques d'évaluation. Le développement opérationnel d'EVAGRAIN se limitera à la panification et à la biscuiterie pour lesquelles les données de la littérature et l'expertise des partenaires d'EVAGRAIN sont les plus importantes.