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1 Chapitre III: Techniques de Stabilisation des aliments I- Stabilisation par é

1 Chapitre III: Techniques de Stabilisation des aliments I- Stabilisation par élimination de l’eau 1- Etude de l’activité de l’eau 2- Maîtrise de l’aw II- Stabilisation par le froid 1- Généralités sur le froid 2- Sources de froid 3- Techniques mise en œuvre 4- Action du froid III- Stabilisation par la chaleur 1- Action de la chaleur sur les aliments 2- Conditions de destruction des microorganismes 3- Les lois de destruction thermique. 4- Les barèmes des traitements thermiques IV- Les autres techniques de stabilisation 1- Les adjuvants technologiques (additifs) 2- Les technologies d’épuration à froid 2 Chapitre III: Techniques de Stabilisation des aliments 1- Etude de l’activité de l’eau L’eau est souvent l’élément majoritaire des aliments frais (80 à 90 % d’eau dans les légumes, le lait et la viande). C’est un éléments vital pour les organismes vivants et pour les réactions biochimiques. Aussi l’eau constitue un facteur important d’altération et de détérioration des aliments. - Définition: * Les états de l’eau: On distingue deux formes d’eau. L’eau libre (eau solvante: eau disponible) et l’eau liée (eau impliquée dans la structure des macromolécules) * L’aw: indique la disponibilité de l’eau d’un milieu par rapport à des réactions chimiques ou biologiques. - L’aw correspond à la force de retenue de l’eau dans un produit. - L’aw est définie par l’abaissement de la pression partielle de vapeur d’eau crée par l’aliment - 0 < aw< 1 I- Stabilisation par élimination de l’eau 0,2 0,7 1 aw Eau fortement liée Eau partiellement liée Eau libre 3 Mise en évidence de l’aw: L’humidité relative de l’air et l’aw sont deux grandeurs liées. HRE T °C P Aliment Cellule non saturée T °C P0 Eau pure Saturation 100 % d’hygrométrie Cellule saturée Figure 1 P : pression partielle de vapeur d’eau dans l’air avec l’aliment P0: pression partielle de vapeur d’eau pure à la même température (pression de vapeur saturante) HRE: humidité relative à l’équilibre - aw = P/P0 - HRE = P/P0 x 100 Aw = HRE/100 4 * Conséquences: les aliments modifient l’environnement dans lequel ils se trouvent. De manière inverse, on peut modifier les aliments en changeant la composition en eau, de l’air qui les entoure. En effet par la loi des équilibres, il y aura une tendance à l’égalisation entre humidité relative de l’air extérieur et le taux d’aw de l’aliment. Échelle d’aw et exemples d’aliments: Très faible humidité 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Humidité intermédiaire Haute humidité Lait sec Galette Cacao Pâte sèche Chocolat Poisson salé sec Miel Congelés Zone de croissance microbienne Figure 2 5 * La vitesse de détérioration des aliments dépendent de leur aw selon la figure suivante: Figure 3 6 2- Maîtrise de l’aw * Nous retenons que : - L’eau est un facteur d’altération des aliments - L’altération des aliments dépend de l’activité de l’eau (disponibilité: eau libre) et non pas de la teneur en eau (eau libre + eau liée). En agroalimentaire les techniques de stabilisation agissant sur l’eau sont de deux types: * Élimination réelle de l’eau (libre et faiblement liée) en forçant cette eau à sortir du produit. L’aw diminue proportionnellement à la diminution de la teneur globale en eau. Les techniques sont du type ‘’physique’’: - Par action mécanique: centrifugation, filtration, pressage, essorage,.. - Par action thermique: concentration et séchage (0 à 0,6 pour l’aw; 0 à 20 % d’eau) * Passage de l’eau libre en eau liée par des ‘’piège à eau’’ ou dépresseurs d’aw (agents hydrophiles retenant une partie de l’eau libre: sels, sucres, polyols …). L’aliment reste assez humide (20 à 50 %). Cette méthode s’accompagne souvent de traitement thermique pour assurer une meilleure conservation. 7 II- Stabilisation par le froid 1- Généralités sur le froid Le froid correspond à un abaissement de la température d’un corps de façon à réduire Considérablement son évolution. C’est une pratique ancestrale: conservation du gibier dans la glace. Aujourd’hui, en estime que 50 % au moins de la nourriture des sociétés développées a subi un traitement frigorifique (réfrigération 0<T<10°C, congélation-surgélation.-28<T<-18 °C…) Le froid est donc un composant essentiel de l’industrie agroalimentaire: -Stabilisation de matière première avant transformation (lait: point faible en Tunisie.) -Conservation par le froid de denrées fraîches en chambre froides (fruits, légumes…) -Transport et distribution en véhicules frigorifiques Travail demandé: Etude sur la technologie de surgélation des produits de la pêche Etude sur la technologie de surgélation des légumes 8 2- Sources de froid On utilise des fluides frigorigènes, c’est-à-dire les fluides aux caractéristiques particulières comme la facilité de changer d’état (liquide vers gaz et inversement) à des pressions basses et des températures basses. On emploie deux types de fluides: - Les frigorigènes obtenus par transformations chimique (halogénation, chloration) Deux générations de produits: * Les frigorigènes qui se composent de la lettre R suivie de deux ou trois chiffres R-xyz. Ce sont les hydrocarbures halogénés (CxHy-1FzCl2x + 5 – y – z) Exemple le R22 ou le R115 * Les frigorigènes qui se composent de la lettre C qui sont des composés contenant du chlore, comme les CFC (chlorofluorocarbure) ou les HCHC (hydrogène à la place du chlore) Rq: Ces composés sont fortement impliqués dans la destruction de la couche d’ozone. Un protocole international de disparition progressive des CFC et HCHC a été établi (jusqu’à 2030): Recherche de molécules de substitution !! - Les frigorigènes naturels : gaz cryogéniques: ce sont l’azote et le CO2 qui ont la particularité de changer d’état à pression normale et à température très basses. Travail demandé: Lister les différents fluides frigorigènes utilisés ainsi que leur impact sur l’environnement. 9 Deux techniques sont mise en œuvre: -technique du froid mécanique qui met en œuvre une machine frigorifique (type réfrigérateur) -technique du froid cryogénique qui met en œuvre directement l’azote ou le CO2 a- le froid mécanique Le concept de la machine frigorifique remonte à Lord Kelvin. Un fluide particulier circule en boucle fermée et il change d’état facilement sous l’influence de la pression. On utilise le faite que tous changement d’état entraîne une consommation ou une libération d’énergie. En particulier: -le passage de l’état liquide à l’état gazeux demande de l’énergie extérieur (endothermique+Q -le passage de l’état gazeux à l’état liquide dégage de l’énergie (exothermique – Q) 3- Techniques mise en œuvre 10 Exemple: le réfrigérateur (voir schéma) Comprend un circuit fermé de circulation de fluide frigorifique (fréon ou autre de synthèse) L’installation comprend: - Un évaporateur: où le liquide frigorigène se vaporise en puisant l’énergie de l’air et des aliments qui se trouvent dans le compartiment intérieur du réfrigérateur (enceinte). Ces dernier se refroidissent. - Un compresseur: le fluide gazeux est comprimé. Sa température et sa pression augmente (PV = nRT). - Un condenseur: le gaz se refroidit au contact (non direct) de l’air ambiant ce qui provoque sa liquéfaction: il y a libération de chaleur en excès (dos chaude du réfrigérateur). - Un détendeur: il permet de restituer la pression P1 (basse) au liquide. La température chute encore. : phase liquide : phase gaz T1 = T4; T2 = T3 P1 = P4 et P2 = P3 T1 = T4 = 30°C; T2 = T3 = - 10°C P1 = P4 = 8 bars et P2 = P3 = 2 bars. Évaporateur: A Armoire froide: enceinte Compresseur: B Condenseur: C Détendeur: D 1 2 3 4 11 b- le froid cryogénique La vaporisation de certain gaz liquéfiés, au contact direct d’aliments, absorbe la chaleur de ceux-ci et permet de les refroidir très vite. En agroalimentaire on utilise deux gaz liquides pour leur très basse température de changement d’état à pression atmosphérique: - Le CO2 liquide qui devient gazeux à -78 °C sous 1 atm. - Le N2 liquide qui devient gazeux à -196 °C sous 1 atm. Rq: Il est à remarquer que l’état liquide de ces gaz a été obtenue par compression intense (de l’ordre de 20 bars). Exemple: Tunnel de réfrigération ou de surgélation. 12 4- Action du froid a- sur les micro-organismes Le froid ne tue pas les microorganismes: il ne fait que ralentir ou bloquer leur multiplication. b- sur le produit Les modifications vont dépendre du traitement et du produit. - En réfrigération les modifications sont minimes. - En congélation: les modifications vont être plus importantes mais les conséquences ne se verront que plus tard en décongélation surtout dans le cas des tissus entier. Travail demandé: Étudier les effet de la congélation sur les propriétés de la viande surgelée 13 III- Stabilisation par la chaleur 1- Action de la chaleur sur les aliments a/ Sur les composants biochimiques des aliments -Sur l’eau: l’eau bout à 100 °C, il y a donc évaporation superficielle et dessiccation des aliments en ‘’cuisson ouverte’’. -Sur les lipides: fonte des graisses entre 35 et 40 °C, dégradation enzymatique entre 40 et 70 °C, au dessus du point de fumé, il y a pyrolyse: les lipides se dégradent en formant des composés toxiques. -Sur les glucides: gélatinisation des amidons en milieu aqueux entre 60 et 85 °C et épaississement, uploads/Finance/ cours-3-techniques-de-stabilisation-des-aliments.pdf