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Les Traitements Thermiques Pasteurisation et Stérilisation Ce sont les opératio

Les Traitements Thermiques Pasteurisation et Stérilisation Ce sont les opérations unitaires les plus répandues en agroalimentaire. Il y a deux objectifs: assure la qualité hygiénique du produit et préserver les qualités de l'aliment. La pasteurisation est utilisée pour le lait, jus de fruits, bière; tandis que l'apertisation permet de stériliser les boîtes. 1. Destruction de microorganismes par la chaleur ● Facteurs influençant cette destruction Sensibilité des microorganismes à la chaleur: On distingue la flore « Thermosensible » qui est détruite à partir de 60°C comme les microorganismes végétatifs (bactéries, levures, moisissures). Puis la flore « Thermorésistante » qui nécessite une température plus élevée (comme les microcoques, Streptocoques lactiques, spores). A savoir qu'un microorganisme en phase exponentielle de croissance est plus fragile donc meurt plus rapidement. Composition de l'aliment: Une Aw faible diminue la sensibilité des microorganismes. Donc un produit plus humide est plus facile à stériliser qu'un produit en partie déshydratée. PH: Un pH bas augmente la sensibilité des microorganismes. Nature biochimique de l'aliment: Problème de conduction. Les lipides conduisent moins bien la chaleur que l'eau d'où une meilleure résistance des microorganismes dans les produits gras. Durée du traitement = barème (T°C, Δt) ● Cinétique de destruction des microorganismes A t = 0, il y a N0 individus. Avec T2>T1. N0 = 1010 ind/mL. On a donc y = ax + b d'où logN = -k.t + logN0 t = Temps de réduction décimale (facteur 10) = DT: Il dépend de la température. DT est le temps nécessaire pour réduire la population d'un facteur 10 à la température T. Cette valeur est valable pour un microorganisme donné. Cette valeur D dépend de l'environnement du microorganisme. DT T [ Saccharose ] D42°C 2,74min 2g/L D42°C 7,2min 96g/L Plus c'est sucré, moins il y a d'eau donc l'Aw diminue et ce qui augmente la résistance. Z = Facteur de réduction décimale: Il s'agit d'un paramètre complémentaire de DT; c'est l'écart de température exprimé en °C permettant de faire varier DT d'un facteur 10. On trace la droite de « Résistance Thermique » : log(DT) = f(T°C) Z est spécifique de chaque microorganisme (paramètre de thermorésistance). En général Z varie de 4 à 7°C pour les formes végétatives, environ 10°C pour les spores. En déterminant Z on obtient une infinité de couple de températures pour le même degrés de résistance thermique. Log DT = (- 1/Z) x T + b Log (DT1/DT2) = (T2 – T1) / Z Pour Clostridium sporogenes: D121,1°C = 3min, Z=10. Pour un traitement à 115°C, quelle doit être la durée de traitement thermique pour une réduction décimale de 1?? T1 = 121,1°C, DT1 = 3min, Z = 10 T2 = 115°C, DT2 = ? => log (3/x) = (115 – 121,1)/10 => x = 12,22min ● Optimisation du Barème Impératif hygiénique: mort du microorganisme Impératif nutritionnel: préserver les qualités de l'aliment, limiter la destruction des vitamines. Ainsi pour les vitamines on peut déterminer un DT permettant de diminuer la concentration de vitamines d'un facteur 10; donc détermination d'un Z également. L'optimisation consiste à trouver un couple (T°C, DT) permettant d'atteindre l'objectif nutritionnel et microbiologique. 2. Études de paramètres influençant l'efficacité du traitement thermique Il faut mesurer la température au point le plus froid de l'aliment à stériliser. Généralement ce point est dit « le point critique ». ● Le Cycle de l'autoclave Montée en température: « CUT » = Coming Up Temperatur Objectif: temps le plus faible possible pour éviter la surcuisson. T°C autoclave > T°C aliment P° autoclave > P° emballage => pas de problème de couvercle. Palier de stérilisation / pasteurisation = Barème: Température maintenue pendant une période déterminée, c'est le barème que l'on paramètre que l'appareil. Refroidissement: Temps le plus court possible pour éviter la surcuisson. T°C produit > T°C autoclave P° emballage > P° autoclave => nécessité de produire un surpression dans l'autoclave (ex: injection d'air compressé). ● Évaluation de l'efficacité du traitement thermique Définition: Valeur stérilisatrice: durée du traitement appliqué à cœur du produit à température de référence de 121,1°C. Cette température de référence permet d'éliminer les spores de Cl. botulinium pour laquelle Z = 10, D121,1°C = 12sec. Cette valeur est notée: F10 121,1°C « Règle des 12D »: on veut une réduction décimale des spores de Cl. Botulinuim de 12. N0 = 1012 spores --> N = 1 durée minimale du traitement = n x D121,1°C = 12 x 12 = 2,4min (ou 144sec) avec n = nombre de réductions décimales Donc ici un traitement de 2?4min < 3min est efficace. En France, jusqu'en 1996, il fallait que n >= 12 pour cette règle. D'après une directive européenne de 1996, c'est maintenant l'industriel lui-même qui choisit n, et il est responsable de son choix. L'emballage portera une DLUO. L'application de cette règle entraîne une « stérilité commerciale » et non une stérilité absolue du produit. Il peut donc y avoir certains microorganismes qui résistent mais ils ne peuvent pas pousser dans un milieux stérile. Par contre si on repique la conserve dans un milieu de culture il peut y avoir croissance des microorganismes résistants. Valeur pasteurisatrice: durée du traitement appliquée à cœur du produit à une température de référence de pasteurisation. Généralement la température de référence de pasteurisation est 70°C sauf pour les boissons, elle est de 60°C. Ici le microorganisme que l'on souhaite détruire est Entérocoque faecalis qui à D70°C = 2,95min, Z = 10. Pour qu'un produit pasteurisé soit commercialisé il faut n=10 (donc que la population d' E.faecalis diminue de 1010). L'emballage porte une DLC. Il doit être conservé au froid (+ 4 à 6°C) et de 7 à 24 jours max. pour qu'un produit soit pasteurisé il lui faut 30min à 70°C (2,95 x 10 ~ 30min). Approche de calculs de F (ou P): Taux de Létalité (par rapport à la température de référence): LT = 10 (T – Tref / Z) Rapport d'efficacité entre le traitement enregistré par une sonde au point critique et un traitement de même durée à température de référence. Exemple: 125°C; Δt = 1min (au coeur du produit, point critique); Z = 10; T°C = 121,1°C. LT = 10 ((125 - 121,1) / 10) = 10 (3,9 / 10) = 10 0,39 = 2,45 Un traitement de 1min à 125°C équivaut à un traitement de 2,45min à 121,1°C. On considère un traitement inefficace quand T°C < T°C ref -2Z. Exemple: 101,1°C pendant 1min. LT = 10 ((101,1 – 121,1) / 10) = 0,01 => négligeable Donc il faut, pour calculer F 10 121,1, ne prendre en compte que T°C > 100°C. Valeur stérilisatrice partielle: F partielle = Δt x L108 + L105 / 2 = Δt x moyenne (LT) F 10 121,1 = Σ F partielle Il faut F 10 121,1 > 144 sec (règles des 12 D). ● Appareils de traitements thermiques On tiens compte de différents critères: - conditionnement et emballage viscosité du produit. Les traitements en vracs: Assez proches pour la stérilisation et la pasteurisation, seul le barème change. ➢ Traitement classique: Appareillage qui comporte des échanges et un chambreur (enceinte isolée, température constante). Échangeur 1 : le lait froid, 5°C, passe à 40°C. Echangeur 2 : le lait passe de 40°C à 72°C. Le lait repasse dans l'échangeur 1 pour sortir. Le lait à 72°C permet de chauffer le nouveau lait entrant à 5°C. Echangeur 3 : refroidissement. Le système thermique d'une pasteurisation comprend: ٥ une section de récupération de chaleur = préchauffage du produit entrant et prérefroidissement du produit sortant. ٥ une section de chauffage qui permet d'atteindre la température du barème = utilisation d'un fluide caloporteur (souvent de l'eau chaude ou de la vapeur d'eau). ٥ un chambreur , souvent « calorifugé » c'est-à-dire possédant une isolation thermique, le produit y reste à la température du barème et le temps du séjour est ajusté par le débit. ٥ une section de refroidissement où le produit frais refroidis par un fluide de refroidissement. Types d'échangeurs: à plaques ou tubulaires. Avantages: méthodes très modulaires, peut servir pour plusieurs produits. Risques: « croûtage en surface ». ➢ Traitement U.H.T.: Traitement par chauffage indirecte: cf doc associé Traitement par chauffage direct par vapeur d'eau (« uperisation »): cf doc associé Avantage: barème beaucoup moins long en temps., donc moins de perte de qualité organoleptique et nutritionnelles). ➢ Produit visqueux: Risque de « croûtage en surface », tubulaires à gros diamètre, à surface raclée. BILAN: Avantage: application précise du barème dans tout le produit. Inconvénient: risque de recontamination lors du conditionnement. Traitements dans produits conditionnés: Les produits ont été conditionnés, on va stériliser le contenu et le contenant. Il existe beaucoup d'appareil du type « Autoclave ». ➢ Apertisation: Appareils discontinus: Par exemple l'Autoclave. L'appareil est chargé avec un lot de bouteilles, de tubes à stériliser, puis déchargé à la fin du cycle. Avantage: faible coût d'investissement; Inconvénients: cadences faibles, coût de fonctionnement élevé. Appareil continus: Des boites ou des bouteilles circulent dans un autoclave. Avantage: cadence élevées ( environ 100 boites par minutes), souvent automatisés; Inconvénient: investissement élevé. Appareil statique uploads/Industriel/ traitementthermique-pdf.pdf