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PARTIE II. Procédés des industries agro- alimentaires A. Procédés à température

PARTIE II. Procédés des industries agro- alimentaires A. Procédés à température ambiante B. Procédés thermiques par ajout de chaleur C. Procédés thermiques par soustraction de chaleur Exemples Procédés thermiques Procédés unitaires courants incluant la transfert de chaleur comme opération unitaire • Chaleur • Blanchiment • Stérilisation • Cuisson • Pasteurisation • Séchage • Evaporation • Froid • Réfrigération • Congélation • Chaleur en 1er • Cuisson-extrusion • Distillation • Froid en 1er • Lyophilisation Principes du transfert de chaleur Procédés thermiques • Conduction • Entre molécules adjacentes. • Contact direct. • Pas de mouvement de matière • Rayonnement • Transfert de chaleur sous forme d’ondes électromagnetiques • Convection • Transfert d’énergie par transfert de matière fluide chauffée • Le mouvement de matière à l’intérieur de l’aliment distribue la chaleur • Le mouvement est naturel ou artificiel • Combinaison de ceux-ci Equipements Procédés thermiques • Echange de chaleur séquentiel • Fours, étuves, autoclaves • Réfrigérateurs, congélateurs • Echange de chaleur continu • Echangeurs à plaques • Echangeurs tubulaires • Echangeurs à surface raclée • Convoyeurs Equipements Procédés thermiques Echangeur à plaques Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 86. Fig - Principe de circulation des fluides et de transfert de chaleur dans un échangeur à plaques Equipements Procédés thermiques Echangeur à plaques Principe de circulation des fluides et de transfert de chaleur dans un échangeur à plaques Equipements Procédés thermiques Echangeur à plaques Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 86. Principe de circulation des fluides et de transfert de chaleur dans un échangeur à plaques Equipements Procédés thermiques Echangeur à plaques Principe et exemple d’application Equipements Procédés thermiques Echangeur tubulaire Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 88 Lund, Sweden. pg. 88. Fig - Principe de circulation des fluides et de transfert de chaleur dans un échangeur tubulaire Equipements Procédés thermiques Echangeur à surface raclée Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 88 Lund, Sweden. pg. 88. Fig - Principe de circulation des fluides et de transfert de chaleur dans un échangeur à surface raclée Facteurs affectant le transfert de chaleur Procédés thermiques • Densité de l’aliment • Viscosité et état de l’aliment (solide ou liquide) • Moyen de transfert de chaleur utilisé • Agitation? • Température du milieu chauffant ou réfrigérant exemples PARTIE II. Procédés des industries agro- alimentaires A. Procédés à température ambiante B. Procédés thermiques par ajout de chaleur C. Procédés thermiques par soustraction de chaleur Le chauffage B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Objectifs du chauffage • Acceptabilité gustative & digestibilité – Griller, rôtir, cuire au four (chaleur sèche) – Frire – Bouillir • Conservation & sécurité sanitaire – Blanchiment – Pasteurisation – Stérilisation Le chauffage B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Changements induits par le chauffage • Désirables – Destruction des microorganismes – Inactivation des enzymes – Amélioration de la couleur, de l’arôme, du goût, de la texture – Amélioration de la digestibilité • Indésirables – Dégradation des nutriments – Dégradation des attributs sensoriels B. Procédés thermiques par ajout de chaleur I. Blanchiment II. Pasteurisation et stérilisation III. Evaporation et séchage IV. Distillation V. Cuisson-extrusion I. Blanchiment II. Pasteurisation et stérilisation III. Evaporation et séchage IV. Distillation V. Cuisson-extrusion B. Procédés thermiques par ajout de chaleur I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Effets des enzymes dans les tissus • Les enzymes des matières premières végétales sont susceptibles de provoquer des modifications biochimiques des constituants alimentaires et de dégrader les principes actifs. • Les enzymes peuvent provoquer… arômes indésirables pertes de vitamines changements de couleur ramolissement des tissus I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Exemple : le brunissement enzymatique • Phénomène qui accompagne le découpage de certains fruits et/ou légumes frais • Résultant de la formation de pigments colorés en brun du groupe des mélanines provoquée par les lésions cellulaires des tissus végétaux • Polyphénol-oxydase : les ortho-diphénols incolores des végétaux sont transformés en ortho-quinones légèrement colorées ; des étapes supplémentaires de polymérisation non enzymatiques conduisent ensuite aux mélanines. I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Exemple : le brunissement enzymatique OH O O OH OH + O2 + H2O O2 PPO Arômes, pigments roses puis bruns (mélanines) o-quinone o-diphénol 3H+ 2H+ • Prévention : abaissement du pH, piégeage de l'oxygène par un anti-oxydant, blanchiment I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Définition et effets • Traitement thermique destiné à inactiver les enzymes susceptibles de provoquer une déterioration au cours du stockage • Principalement contre le brunissement et le développement d’arômes indésirables • Les traitements varient d’un produit à l’autre I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Elévation rapide de la température du produit • Eau bouillante • Utilisation de pompes : le produit est pompé à travers l’eau bouillante pendant un temps donné • Utilisation de convoyeurs: le produit est plongé dans l’eau bouillante pendant un temps donné • Vapeur • Le produit passe rapidement dans une zone chargée de vapeur I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Avantages • Le séchage de la plante ne suffit pas nécessairement à inactiver les enzymes qui peuvent être réactivées par simple réhydratation. • La congélation n’arrête pas les réactions enzymatiques. • Dans un produit non blanchi, l’activité enzymatique peut avoir lieu même dans des conditions de réfrigération, de congélation ou de déshydratation. Cette activité peut aussi avoir lieu durant la montée en température des conserves. I. Blanchiment B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Limites • Applications limitées aux fruits/légumes et quelques fruits de mer • Simple réduction de la population de cellules végétatives • Nécessité d’une seconde barrière • La sécurité dépend de la seconde barrière B. Procédés thermiques par ajout de chaleur I. Blanchiment II. Pasteurisation et stérilisation III. Evaporation et séchage IV. Distillation V. Cuisson-extrusion II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Catégories de traitements thermiques 1 (LTH) 2 3 (HTST) 4 (UHT) Faible Très élevée Intermédiaire Elevée Traitement Température Temps Long Intermédiaire Court Très court II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Exemple : traitement du lait • Méthode LTH • Traitement de grands volumes : 63ºC, 30 min • Peu satisfaisant (qualité nutritionnelle, sensorielle) • Méthode Flash [HTST] • Echangeur de chaleur : 72ºC, 15s • Refroidissement rapide • Méthode UHT • Echangeur de chaleur : 135ºC, 1s • Peu d’effets indésirables II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur En fonction de leur intensité et de leurs objectifs, trois principaux types de traitements • La stérilisation • Traitement thermique à haute température, supérieure à 100 °C, capable de détruire toutes les formes microbiennes présentes, y compris les endospores bactériennes • La pasteurisation • Traitement modéré à basse température permettant de maintenir la qualité du produit • La pasteurisation réduit la population microbienne dans le lait et autres aliments sensibles à la chaleur (jus, bière, sauces) II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur • La pasteurisation • Action sur les formes végétatives • Les endospores bactériennes peuvent, si le pH le permet, germer et altérer le produit… • Si le pH est acide : pasteurisation stabilisatrice Stérilisation commerciale Pasteurisation ,k, Pasteurisation stabilisatrice >100°C (non acides) 71,5°C, 15s ou équivalent Idem pasteurisation (acides) Traitement Température Autre barrière Non Oui Non? II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur • Un traitement thermique est caractérisé par un couple (temps, température) qui détermine son efficacité (Barème). Notion de barème • Fromage fondu • Pour inactiver totalement les spores de Clostridium, il est nécessaire d’obtenir une valeur stérilisatrice de 4 min, c’est-à- dire de pratiquer un barème de stérilisation équivalent à 4 min à 121,1 °C (par exemple 2 s à 140 °C). • Lait • Les germes pathogènes sont détruits à 72 °C pendant 15 s • Les spores sont détruites à 138 °C pendant 2 s. II. Pasteurisation et stérilisation B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Quelques barèmes utilisés en industrie Haricots verts en boîtes de 425 mL 11 min à 130 °C ; Maïs doux en boîtes de 425 mL 8 min à 125 °C ; Epinards hâchés en boîtes de 425 mL 55 min à 129 °C ; Cassoulet en boîtes de 850 mL 22 min à 130 °C ; Aliments pour animaux (pâtée) en boîtes de 850 mL 90 min à 129 °C ; Mirabelles au sirop en boîtes de 1700 mL 15 min à 100 °C. Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 223. Stérilisateur hydrostatique horizontal continu Stérilisation dans l’emballage B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Stérilisation dans l’emballage B. Procédés thermiques par ajout de chaleur Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 223. Stérilisateur hydrostatique vertical continu Stérilisation en vrac B. Procédés thermiques par ajout de uploads/Finance/ a-procedes-a-temperature-ambiante.pdf