Des techniques de conservation douces pour garantir le goût, la texture et la valeur nutritionnelle
L'effet voulu sur les microbes, mais sans exposition à la chaleur
Les techniques de conservation douces combinent une longue durée de conservation et un faible stress thermique. Par conséquent, contrairement à la pasteurisation et à la stérilisation, elles peuvent rendre les aliments sûrs sans sacrifier le goût, la texture et les nutriments. Diverses techniques ont été mises au point: certaines sont déjà appliquées dans la pratique, d'autres sont encore en cours de développement. Toutefois, sans exagérer, on peut déjà dire que la conservation s'en trouve révolutionnée, et ne sera plus jamais la même.
Frais
Les techniques de conservation douce permettent de combiner l'odeur et le goût du frais avec une durée de conservation plus longue, sans utiliser (ou devoir utiliser) de conservateurs. Toutefois, cela n'est pas possible dans tous les cas. En effet, la conservation douce ne garantit pas toujours un produit stérile, de sorte que la conservation (naturelle) peut encore être importante pour une plus longue durée de conservation.
La nécessité de remplacer les procédés à forte consommation d'énergie (par exemple, les procédés au gaz) par d'autres procédés, par exemple basés sur l'électricité (électrification), est un argument supplémentaire et non négligeable en faveur de la conservation douce à l'heure de la transition énergétique. En outre, comme la conservation douce prolonge la durée de conservation des produits fraîchement transformés, de nouveaux marchés d'exportation sont à portée de main. Les techniques les plus importantes sont énumérées ci-dessous.
FAISCEAU D'ÉLECTRONS OU TECHNOLOGIE E-BEAM
Il s'agit d'une technologie non thermique dans laquelle un faisceau d'électrons chargés à haute énergie est généré par un accélérateur d'électrons. Les radicaux qui en résultent tuent les micro-organismes pathogènes présents (bactéries, levures et champignons, ci-après: microbes). Le fait que l'énergie nécessaire soit générée sur place permet un traitement en ligne; la dose de radiation maximale autorisée dans ce processus est de 10 kGy. L'une des limites de cette technique est la faible profondeur de pénétration. Par conséquent, seuls les produits d'une épaisseur maximale de 7 cm sont pris en compte.
La technologie du faisceau d'électrons relève du décret de la loi sur les produits radioactifs. Cette loi stipule qu'une autorisation ministérielle doit être accordée pour chaque type de produit. En Belgique, l'irradiation de la viande rouge est interdite.
IRRADIATION GAMMA
L'irradiation par rayonnement ionisant est largement utilisée pour sécuriser des produits tels que les herbes, les épices, mais aussi les crevettes et la viande de volaille. Les rayons gamma d'une dose de 1 à 2 kGy - la dose recommandée par la FAO et l'OMS - éliminent les micro-organismes pathogènes tels que la salmonelle, le campylobacter et la listeria.
Les techniques de conservation douces combinent une longue durée de conservation et une faible exposition à la chaleur
La directive européenne 1999/2 relative au traitement des denrées alimentaires par ionisation, entrée en vigueur en 1999, autorise l'irradiation des herbes, des épices, des crevettes et de la viande de volaille, entre autres. En Europe occidentale, le rayonnement gamma est le plus souvent utilisé pour tuer les insectes, les œufs ou les larves d'insectes (faible dose).
ULTRA-HAUTE PRESSION ISOSTATIQUE (UHD)
Dans la conservation UHD, le produit emballé - qui doit être compressible - est placé dans une chambre à pression semblable à un autoclave rempli d'un fluide à haute pression. Le contenu de la chambre est alors soumis à une pression hydrostatique élevée. Dans le cas de la pasteurisation, cette pression est comprise entre 300 et 600 MPa; dans le cas de la stérilisation, elle peut atteindre plus de 1 000 MPa.
La pression est répartie uniformément sur le produit, brisant les structures autour du noyau cellulaire, ce qui empêche les microbes de survivre. La durée du traitement (qui dépend du produit) varie de 1 à 15 minutes. L'UHD fonctionne particulièrement bien avec les produits acides, car un pH bas empêche la prolifération des germes. L'inconvénient est que les produits contenant de l'air perdent souvent leur structure parce que l'air est expulsé.
Stérilisation thermique assistée par pression (PATS)
Une technique apparentée à la DHU est la stérilisation thermique assistée par pression (Pressure Assisted Thermal Sterilisation, ou PATS), dans laquelle une température de départ de 80 à 90 °C à une pression de 700 MPa aboutit finalement à une température finale d'environ 120 °C; dès que la pression baisse, l'augmentation de la température s'arrête immédiatement. Le temps de chauffage est donc nettement plus court avec le PATS, et le refroidissement rapide peut réduire considérablement le degré de stress thermique.
Le lancement sur le marché devrait prendre un certain temps, notamment parce qu'il reste encore des obstacles à surmonter en ce qui concerne la mise à l'échelle industrielle.
UTILISATION DE LA LUMIÈRE
Lumière à haute intensité (HIL)
Lors de la conservation par lumière à haute intensité (technique HIL), la surface d'un produit est exposée à une énergie lumineuse variant entre 0 et 12 J/cm2 pendant une durée d'impulsion de 100 µs à quelques microsecondes; le nombre d'impulsions lumineuses est compris entre 1 et 20.
Cette technique de conservation est adaptée au traitement des liquides transparents. L'effet de la HIL sur les carcasses, par exemple, est particulièrement faible en raison des effets d'ombre qui s'y produisent: les microbes ne sont donc pas touchés par cette méthode. Dans ce cas, plusieurs flashs sont nécessaires pour endommager l'ADN du microbe.
La lumière UV
La lumière UV, un rayonnement non ionisant, endommage l'ADN des microbes alimentaires. Toutefois, son utilisation est limitée en raison de sa faible capacité de pénétration. La lumière UV n'est utilisée que pour tuer les micro-organismes présents à la surface des aliments et pour la désinfection de l'air, de l'eau et des équipements, entre autres.
Une alternative est la pasteurisation à froid utilisant la lumière UV. La lumière UV est générée par des lampes à décharge à vapeur de mercure à basse pression (80% du rayonnement UV se situe à 254 nm) et combinée à l'action de bobines spéciales qui créent un schéma d'écoulement turbulent dans le produit liquide. Cela garantit que tous les microbes flottants se retrouvent sur la surface extérieure, de sorte qu'ils sont entièrement exposés à l'effet destructeur de la lumière UV. Cette technique est nettement plus durable que la pasteurisation (moins d'eau et d'énergie).
Pasteurisation versus stérilisation
Lors de la pasteurisation, le produit est chauffé pendant 15 à 30 secondes à des températures comprises entre 65 °C et 95 °C, puis il est refroidi à température ambiante. Les bactéries sont ainsi rendues inoffensives, mais pas les spores. La durée de conservation microbienne dépend du produit et de la contamination initiale, en supposant qu'il n'y ait pas de post-contamination.
La stérilisation consiste à exposer le produit à des températures comprises entre 110 et 135 °C pendant quelques minutes à plus d'une heure, ce qui tue les spores. Une autre solution consiste à tuer les microbes à l'aide deCO2 sous une pression allant jusqu'à 150 bars et à des températures comprises entre 30 et 60 °C. Dans ce cas, il n'y a pas de modification de l'odeur, du goût et/ou de la couleur, ni de perte des valeurs nutritionnelles, contrairement à la pasteurisation et à la stérilisation.
MICROFILTRATION ET ULTRAFILTRATION
Ces deux techniques reposent sur une séparation physique au moyen d'une membrane. Dans ce processus, le produit liquide, par exemple le lait, passe à travers une membrane sous haute pression, la taille des pores de la membrane déterminant le degré de séparation:
- dans le cas de la microfiltration, les pores vont de 0,1 à 10 µm, ce qui est suffisamment petit pour éliminer complètement les bactéries présentes. Les virus ne sont que partiellement éliminés;
- en ultrafiltration, les pores vont de 0,001 à 0,1 µm, et les bactéries comme les virus seront complètement éliminés.
Pour éviter le colmatage et/ou l'endommagement de la membrane, un tamis à mailles fines doit être installé au préalable; une pré-purification supplémentaire n'est pas nécessaire.
STÉRILISATION DOUCE
Utilisation d'un four à micro-ondes industriel
Pour tuer les spores de l'agent pathogène clostridium botulinum, un chauffage de trois minutes à 121 °C - ou son équivalent, par exemple l'ultra-haute température (UHT) pour les boissons - est inévitable. La charge thermique totale de la stérilisation par lots est si importante, principalement en raison de l'heure et demie de chauffage et de l'heure de refroidissement nécessaires.
La conservation douce prolongeant la durée de vie des produits fraîchement transformés, de nouveaux marchés d'exportation sont à portée de main
L'autre solution consiste à utiliser un four à micro-ondes industriel fonctionnant avec des micro-ondes. Celles-ci font vibrer les particules d'humidité présentes, ce qui augmente la température du produit. Comme pour le micro-ondes domestique, il existe alors un risque de formation de points froids et chauds, car les faisceaux de micro-ondes ne pénètrent pas le produit de manière suffisamment homogène; la longueur d'onde est déterminante. L'emballage doit donc être modifié pour cette application.
Utilisation d'ondes radio
Une deuxième forme de stérilisation douce est l'utilisation d'ondes radio (radiofréquences ou RF). Comme la lumière, il s'agit d'une onde électromagnétique. Bien que cette technologie en soit encore au stade de la recherche, elle ne devrait pas tarder à voir le jour.
La charge thermique du processus sera au moins deux fois moins importante que celle d'une stérilisation classique. Dans l'ensemble, il en résultera donc des gains considérables, non seulement en termes de goût et de teneur en vitamines, mais aussi en termes de consommation d'énergie. En revanche, les spores bactériennes ne sont pas éliminées; pour cela, une stérilisation est vraiment nécessaire.
Utilisation du plasma froid
Il s'agit là aussi d'une technologie en développement, mais il est déjà clair que la combinaison du plasma froid (voir encadré) et d'un gaz porteur inerte garantit une inactivation adéquate des microbes. Le processus (sec) se déroule à basse température, n'endommage pas le produit et tue un large éventail de microbes.
Cependant, chaque application nécessite une personnalisation - le bon plasma dans la bonne dose - car la vitesse d'inactivation varie considérablement. L'application pratique prendra donc un certain temps, mais les initiés affirment que la technologie a le potentiel de changer complètement et de façon permanente le contrôle de la sécurité alimentaire.
Plasma froid
Le plasma froid est créé lorsque des molécules de gaz sont accélérées sous l'influence d'un champ électrique alternatif, entrent en collision avec des électrons et passent ainsi à un état d'énergie plus élevé: l'état excité. Le plasma froid comprend des radicaux hydroxyles constitués d'un atome d'oxygène et d'un atome d'hydrogène. Ils ont la capacité d'endommager les membranes et l'ADN des microbes sans laisser d'autres résidus chimiques.
La question de savoir si la désinfection au plasma est autorisée dans l'industrie alimentaire n'est pas encore tranchée. La législation applicable dépend de la manière dont la technique est utilisée: pour la désinfection ou le traitement, sur les matériaux ou directement sur les aliments, en tant qu'agent ou en tant que résidu.
CHAMP ÉLECTRIQUE PULSÉ (Pulsed electric field ou PEF)
Dans cette forme douce de pasteurisation, le produit est traité à une température inférieure à 30 °C en présence de champs électriques pulsés. L'inactivation microbienne (réduction de 5 logs, voir tableau) peut être obtenue en 1 seconde seulement grâce à des impulsions électriques. Les impulsions nécessaires sont générées en chargeant des condensateurs en parallèle et en les déchargeant en série en une fraction de seconde (la durée de l'impulsion). Cela peut se faire jusqu'à 500 fois par seconde (fréquence en Hz).
La technique ne convient qu'aux produits liquides, pompables, à faible conductivité électrique, sans bulles de gaz et/ou particules flottantes; des particules jusqu'à 5 mm peuvent être traitées. L'effet produit dépend de l'intensité du champ, de l'énergie spécifique en kJ par litre et de la valeur du pH du produit. À une intensité de champ élevée (10 à 30 kV/cm), les microbes peuvent être inactivés; à une intensité de champ faible (0,5 à 1,5 kV/cm), seule la désintégration des cellules se produit car la membrane externe devient perméable (effet d'électroporation).
Les avantages de la PEF sont qu'il s'agit d'un processus continu, qu'il ne prend que quelques secondes, qu'il est économe en énergie (puissance pulsée) et qu'il se prête à de (plus) grands volumes. Les inconvénients sont que les électrodes entrent en contact direct avec le produit et que les spores ne sont tuées que lorsqu'elles sont combinées à la chaleur. Le produit est donc d'abord préchauffé à >85 °C, puis traité par impulsions.
Avec la collaboration de FeyeCon Carbon Dioxide Technologies, Nizo et Pulsemaster
