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Support cours à l’usage des L3 « Génie des Procédés » Procédés Agroalimentaires

Support cours à l’usage des L3 « Génie des Procédés » Procédés Agroalimentaires Année Universitaire 2020/2021 a.benakmoum@univ-boumerdes.dz ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021 Introduction Le génie des procédés alimentaires présente, par rapport au génie des procédés « classique », un certain nombre de spécificités liées à la nature des produits transformés (variabilité des matières premières, grande diversité des produits, finalité alimentaire, etc.). Il s’agit de donner quelques aperçus sur les opérations unitaires et les réactions du génie des procédés alimentaires : Les opérations unitaires du Génie Alimentaire. On considère une ligne de production comme constituée de blocs (exemples : filtres, évaporateurs, séchoirs), opérations que l’on retrouve dans d’autres lignes de production. Évaporateurs (chauffage et mise en ébullition d’un liquide) ou de séchoirs (échanges simultanés de chaleur et de matière entre le produit et le milieu extérieur), quelles que soient les conceptions particulières, dimensions, formes, dénominations, que prennent ces appareils dans les différentes industries. 1 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021 Le chauffage ohmique des parois permet, dans un échangeur de chaleur, un pilotage plus fin des températures de parois qu’avec la vapeur d’eau ou un autre fluide thermique, Le chauffage ohmique du produit, consistant à faire passer le courant électrique dans le produit (certaines précautions sont à prendre, sous l’angle toxicologique, au niveau des électrodes), a pour intérêt le chauffage de grosses particules à la même vitesse que le fluide porteur (exemple : sauce et morceaux de viande pour plats cuisinés). Le rayonnement infrarouge, obtenu par voie électrique ou par combustion de gaz, est classique (fours ménagers ou industriels), mais sa meilleure maîtrise peut donner des effets de cuisson de surface sur mesure. Les chauffages par micro-ondes et par hautes fréquences, qui diffèrent par les longueurs d’ondes, génèrent eux aussi la chaleur au sein du produit. La difficulté, surtout pour les micro-ondes, est l’hétérogénéité des apports de chaleur aux différents points du produit. Outre leur usage culinaire et en cuisine collective, les microondes ont trouvé des applications en décongélation de produits de grande taille. La vapeur d’eau surchauffée (exemple : vapeur d’eau produite à pression atmosphérique, donc à 100 C, puis chauffée à 150 C à la même pression) est capable de chauffer un produit comme le ferait un autre gaz à la même température, mais en déshydratant moins la surface du produit. Les opérations unitaires de préparation : les opérations d’agréage, de nettoyage, de tri (séparation selon une grandeur physique : couleur, poids, forme, taille) et de classement (séparation qualitative des matières premières). Les opérations de réduction de la taille : La découpe permet de maîtriser la forme géométrique du produit obtenu (cube de légumes pour réaliser une macédoine de légumes). la fragmentation qui ne permet pas de la maîtriser (broyage de grains de blé pour la fabrication de farine panifiable). soit des liquides : L’objectif est la diminution de la taille des gouttelettes d’un liquide non miscible dans un autre (cas des émulsions comme le lait entier, les crèmes de consommation, les crème dessert…) et réduction de particules solides en suspension dans un liquide ( les nectars de fruit). Extraction par pression : application d’une force sur un solide pour en extraire une phase liquide. C’est l’extraction d’un jus de fruit, la récupération de l’huile… 2 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021  par solvant : utilisation d’un solvant (eau, hexane) pour extraire un ou plusieurs solutés contenus dans un solide. C’est par exemple l’extraction du sucre contenu dans les betteraves grâce à de l’eau, ou de l’huile extraite de graine oléagineuse par de l’hexane. les opérations de décantation  la décantation statique où le « moteur » de la séparation est l’accélération gravitaire (g = 9,81m/s/s). C’est la clarification artisanale des jus de fuit, la dépollution des eaux usées des stations d’épuration…  la décantation centrifuge où le « moteur » est l’accélération centrifuge. C’est le cas de l’écrémage du lait.  l’opération de cristallisation : elle consiste à séparer par solidification un ou plusieurs solutés contenus dans un produit. C’est le cas de la production de sucre (saccharose) où l’on force le saccharose à cristalliser en évapo-concentrant tout en refroidissant le sirop où il est en solution. Les opérations de stabilisation par la chaleur - le blanchiment (cas des fuits & légumes : 100°C- quelques minutes), la cuisson, la pasteurisation (cas des jus de fruit pasteurisés : 85°C-30sec.), la stérilisation (ex : le lait stérilisé UHT : 145°C -5 sec.) et l’appertisation (les conserves). Les opérations de stabilisation par le froid Elles visent à diminuer la température afin de ralentir les altérations microbiennes et physicochimiques. Ce sont la réfrigération, la congélation et la surgélation. Les opérations de déshydratation (élimination d’eau) Elles ont pour but de diminuer l’humidité et par conséquent l’activité de l’eau (a.w.) des produits pour inhiber le développement des micro-organismes et de diminuer les réactions physicochimiques d’altérations :  l’évapo-concentration permet d’augmenter l’extrait sec en préservant les qualités du produit (cas du concentré de tomate, des concentré de fuit ou légumes…).  Le séchage est une concentration encore plus poussée afin de stabiliser au maximum le produit (cas des flocons de pomme de terre, de la poudre de lait).  Enfin la lyophilisation est le procédé de déshydratation qui préserve le mieux les qualités du produit puisqu’il se fait à froid (sublimation= glace—>vapeur) à -20°C sans jamais éxcéder +20°C ; l’inconvénient en est le cout élevé de fonctionnement et la faible productivité ! (cas du café soluble, …). Les opérations de stabilisation par d’autres moyens :  les moyens physiques : ionisation (onde radioactive) et pascalisation (traitement par haute pression) ; 3 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021  les moyens chimiques :c’est l’addition d’ingrédients (vinaigre, citron, sel, sucre) mais aussi d’additif comme par exemple l’utilisation de conservateurs (nitrite de potassium couramment appelé salpêtre en salaison, sorbate de potassium…) ;  les moyens physico-chimiques : le fumage ;  les moyens biologiques : les fermentations lactiques (choucroute, fromages frais, saucissons,..) les fermentations alcooliques (vins, bière…) . Procès de fabrication de divers aliments Techniques de chauffage Evolution des techniques d’assainissement Utiliser la chaleur comme moyens d’élimination des micro-organismes et enzymes c’est la pasteurisation, la stérilisation et l’appertisation. Des technologies douces capables d’allonger la durée de conservation du produit tout en préservant le maximum les qualités organo-sensorielles du produit (texture, qualité nutritionnelle…). Les gammes de conservation 4 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021 Evolution des techniques de stabilisation thermiques L’appertisation (traitement de stérilisation du produit emballé) donne lieu à divers développements en matière d’appareillage, de contenants (exemple : boîtes à ouverture facile),Les traitements des liquides en vrac (UHT) : Comment alors stériliser un lait en 2 secondes à 142 °C ? Les secteurs de l’industrie Agroalimentaire : Le secteur des industries alimentaires est généralement classé en 9 sous-secteurs : industries des viandes industries laitières industries céréalières (stockage, meunerie, fabricants d’aliments du bétail…) industries des boissons industries de fabrication d’aliments pour animaux industries du poisson industries des fruits et légumes industries des corps gras autres industries alimentaires Les sous secteurs : industries des viandes industries laitières industries céréalières (stockage, meunerie, fabricants d’aliments du bétail…) industries des boissons industries de fabrication d’aliments pour animaux industries du poisson industries des fruits et légumes industries des corps gras autres industries alimentaires 5 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021 Quelques exemple d’operations technologique dans le proces Les laits liquides, Le lait liquide, payé à la qualité : Fournir un lait apte aux diverses transformations en produits laitiers : Le critère de la qualité du lait  Matière grasse : 38 g/L  Matière protéique : 32 g/L  Germes < 100 000 UFC/mL  Cellules < 400 000 / mL  Absence de résidus d’antibiotiques  Point de congélation : absence d’eau ajoutée Les différents traitements thermiques du lait liquide Les laits destinés à la consommation humaine peuvent être classés en deux catégories :  Lait non traité thermiquement : lait cru ou microfiltré  Lait traité thermiquement : pasteurisé ou stérilisé pour réduire la charge microbienne.  Lait pasteurisé : la pasteurisation est un traitement thermique qui vise à réduire de façon significative le nombre de microorganismes présents dans l’aliment.  Lait stérilisé : la stérilisation est un traitement thermique qui vise la destruction de l’ensemble des microorganismes susceptibles de se développer dans les aliments. 1. 120°C pendant 20 minutes 2. 140°C pendant 4 secondes dans le cas de la stérilisation UHT, Ultra Haute Température. . Processus de transformation du lait cru 6 ___________________________________________ Support Cours Procédés Agroalimentaires / L3GP 2020/2021 Processus de transformation du lait frais pasteurisé Technologie du yaourt : Il existe deux types de yaourts :  Les yaourts fermes dont la fermentation a lieu en pots : ce sont généralement les yaourts nature ou aromatisés.  Les yaourts brassés dont la fermentation a lieu en cuve avant brassage et conditionnement : c’est le cas des yaourts veloutés nature ou aux fruits. Les étapes de la fabrication du yaourt : 1. Enrichissement en matière sèche uploads/Industriel/ proc-agro-alim-20200.pdf