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1 Pasteurisation-Stérilisation Deux objectifs principaux : 1. Assurer la qualit

1 Pasteurisation-Stérilisation Deux objectifs principaux : 1. Assurer la qualité hygiénique du produit 2. Optimiser le traitement de manière à préserver les caractères organoleptiques et nutritionnels de l’aliment 3. Réaction de Maillard pour colorer les aliments. Pour effectuer une pasteurisation ou une stérilisation efficace, pour atteindre ses objectifs, il faut donc : - connaître les cinétiques de pénétration de la chaleur dans le produit traité, - connaître les cinétiques de destruction des microorganismes (couple temps température) - connaître les cinétiques des réactions secondaire de destruction des enzymes, des vitamines, de brunissement.. I- Définitions Stérilisation = action de détruire les toxines, les enzymes et les micro-organismes présents sous formes végétatives ou sporulées (température : 100-150°C ; le plus souvent >115°C), T° de référence 121,1°C. La stérilisation d’un produit conditionné dans un récipient étanche s’appelle l’appertisation. Les produits obtenus sont des conserves. L’emballage porte la mention « date limite d’utilisation optimale DLUO » en mois ou années à température ambiante (souvent 3 ans). Pasteurisation = action de détruire les micro-organismes notamment pathogènes par chauffage à une température inférieure à 100°C (Etant moins sévère que la stérilisation, la destruction est sélective). Applications : bière, jus de fruits, lait, … C’est donc un procédé de conservation limité. Il faut lui associer : - un conditionnement hermétiquement clos, - un atmosphère modifié ou sous vide, - une réfrigération entre 4° et 6°C/, - des conservateurs chimiques (acide, sucre, sel, acide ascorbique, nitrates ou nitrites...) L’emballage porte la mention « date limite de consommation » DLC de 7 à 24 jours La pasteurisation est utilisée pour : - un aliment dont les qualités organoleptiques sont dégradées par un chauffage trop sévère (foie gras, plats cuisinés,...) - lorsque seulement les micro-organismes pathogènes doivent être éliminé (lait), - lorsque l’on souhaite éliminer une partie de la population microbienne pour obtenir une fermentation recherchée avec un type microbien rajouté, - un aliment au pH suffisamment bas pour limiter le développement des micro-organismes survivant donc thermorésistants (ex : jus de fruits). En fonction des barèmes, plusieurs types de pasteurisation sont effectuées : Basse pasteurisation : 60-65°C pendant 30 min Haute pasteurisation : 70-75°C pendant 15 s Flash pasteurisation : 90°C pendant quelques s L'upérisation est un procédé moderne. C'est grâce à lui qu'est produit le lait UHT (Ultra Haute Température). L'upérisation consiste à porter le lait instantanément à une température très élevée (140°C). Il est gardé à cette température pendant 2 à 5 secondes puis est refroidi tout aussi rapidement. La forte chaleur tue tous les micro- organismes et un certain nombre d'enzymes sont inactivées mais la très courte durée de traitement permet de n'altérer ni le goût ni la valeur nutritive du lait. Le lait UHT se conserve plusieurs mois (environ 3 mois) à température ambiante si l'emballage n'a pas été ouvert. Une fois l'emballage ouvert, le lait ne se conserve toutefois que trois jours au maximum à une température inférieure à 7°C. Comme les enzymes résistantes à la chaleur demeurent actives, la qualité du lait diminue au cours du temps, suite à quoi celui-ci peut prendre un goût amer, tourner ou se gélifier. Par upérisation, la valeur alimentaire demeure élevée, puisque seule une partie limitée des vitamines sont détruites. 2 Tyndallisation ou stérilisation fractionnée à la vapeur. Cas particulier de traitements pour des objets ou solutions sensibles à la chaleur (préparation pharmaceutiques : solutés injectables) Le procédé consiste à chauffer à 60-70ºC pendant 30 minutes - 1 heure, une fois par jour, trois jours consécutivement et incubation à 37°C entre chaque chauffage. Le premier chauffage de 30 minutes à 60 °C tue les formes végétatives et induit la germination d'éventuelles spores. Le deuxième chauffage, effectué dans les mêmes conditions, tue les formes végétatives issues du premier chauffage et induit une germination pour d'éventuelles spores résiduelles. Le troisième chauffage de 30 minutes à 60 °C détruit les formes végétatives issues du deuxième chauffage Trois grands modes de transferts thermiques : Conduction = contact entre une paroi chauffée et le produit à traiter, le point froid se trouve au centre géométrique de la boîte. Convection = transfert de chaleur via un fluide circulant, le point froid se trouve au 1/3 inférieur ou supérieur de la boîte. Rayonnement. II- Détermination de l’efficacité d’un traitement thermique 3.1. Définitions 2.1.1- Valeur stérilisatrice Valeur stérilisatrice : c’est la durée d’un traitement appliqué au cœur d’un produit à la température de référence 121,1°C. Pour toute autre température, c’est la durée du traitement ayant la même efficacité de destruction des spores de Clostridium botulinum (microorganisme sporulant de référence z = 10°C). Si on laisse 1 minute à 121,1°C on a accumulé 1 unité de stérilisation. Le choix du micro-organisme de référence Clostridium botulinum est lié au fait que c’est le micro-organisme rencontré en agroalimentaire qui résiste le plus aux conditions du traitement et à son pouvoir de fabrication d’une neurotoxine extrêmement dangereuse. On la note : 10 1 , 121 C F ° 10 1 , 121 C F ° = n * D121,1°C avec n : nombre de réduction décimale log( 0 N N ) Jusqu’en 1996, un produit appertisé était commercialisable si le traitement thermique suffisait à réduire de 1012 une flore de spores de Cl. Botulinum soit 10 1 , 121 C F ° = 12.D121,1°C. Le temps de réduction décimale pour Cl.botulinum étant de 12 s il faut donc un traitement minimum de 144 secondes soit 2,4 minutes soit 2,4 unités stérilisatrices. La nouvelle réglementation européenne a supprimé cette règle et rend le producteur responsable de sa fabrication. Exemples Epinard hachés 4 à 5 min Champignons au naturel 6 à 10 min Asperges entières au naturel 2 à 4 min Haricots verts au naturel 5 à 8 min Haricots à la tomate 4 à 6 min Harengs à la tomate 6 à 8 min Petits pois à l’étuvée 10 à 15 min Lait concentré 5 min NB : L’application des barèmes choisis en industrie n’implique pas la stérilité absolue du produit (impossible à garantir de toutes façons). On ne peut exclure que des micro-organismes résistent sans être cultivables ou sans développement dans les conditions de conservation du produit. Il n’y a pas de stérilité absolue. On parle de stérilité commerciale. 3 2.1.2- Valeur pasteurisatrice C’est la durée d’un traitement appliqué au cœur du produit à la température de référence 70°C. Le micro- organisme de référence est Enterococcus faecalis et le nombre de réduction décimale de 10. On la note 10 70 P ou 10 70 C F ° Pour E. faecalis, D70 = 2,95 min, z = 10°C. Il faut donc atteindre P = 10 x 2,95 = 29,5 min soit 30 minutes minimum. NB : en fonction du produit, le MICRO-ORGANISME DE REFERENCE peut changer. Le micro-organisme de référence est toujours CELUI QUI RESISTE LE PLUS AUX CONDITIONS DU TRAITEMENT ET QUI PEUT PROVOQUER UNE PATHOLOGIE CHEZ LE CONSOMMATEUR. Ex : Escherichia coli ou Mycobacterium tuberculosis pour le lait. La valeur de la température et celle de z sont alors différentes. Pour la pasteurisation des boissons, on choisit en général : T = 60°C, z = 7°C P7 60 3.2. Calcul dans le cas d’un traitement dans l’emballage Dans la pratique, les phases d’échauffement et de refroidissement étant longues elles participent à la stérilisation, il faut donc corriger le barème. Selon la méthode de Bigelow, pour calculer la valeur stérilisatrice réelle, on découpe le traitement en plusieurs paliers élémentaires où la température est considérée comme constante. On choisit généralement la durée de 1 minute pour chaque palier élémentaire. 1- taux de létalité : il exprime le rapport d’efficacité entre un traitement de 1 min à la température T enregistrée dans un récipient et un traitement de même durée à la température de référence T* est donné par la formule : LT* = 10 (T-T*)/z L = taux de létalité T = T°C enregistrée LT* est calculé à partir de T = T* - 2z (car les températures plus faibles donnent des LT* trop petits donc négligeables) On le calcule donc seulement pour les T ≥ 100°C en stérilisation et les T ≥ 50°C en pasteurisation. 2- la valeur stérilisatrice partielle : Fpartielle = ((Li + Li+1)/2) .∆ ∆ ∆ ∆ti 3- Valeur stérilisatrice totale correspond à l’aire sous la courbe L = f(t). ou FT* = ∑ Fpartielle 3.3. Calcul dans le cas d’un traitement en vrac Le produit est alors traité avant d’être conditionné. On n’a donc pas un suivi de température par un système de sonde à cœur mais on passe par le calcul du temps de séjour dans les différentes parties du pasteurisateur par exemple puis on détermine l’évolution de la température du produit entre son entrée et sa sortie dans les différents échangeurs. Exemple d’un échangeur fonctionnant à contre courant : Le fluide caloporteur permet le chauffage ou le refroidissement du produit. Formule de calcul de l’aire d’un trapèze Produit T0 T TC Fluide caloporteur 4 L’évolution de la température du produit dans les échangeurs suit la loi suivante : log (TC – T0)/( TC – T) uploads/Industriel/ pasteurisation2d-sterilisation.pdf