Une conférence-débat proposée par l Institut National de la Recherche Agronomique

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1 Economies d'énergies dans les procédés agro-alimentaires : l'optimisation coût/qualité, un équilibre pas si facile à maîtriser Une conférence-débat proposée par l Institut National de la Recherche Agronomique Animée par Thierry Benezech, Physicochimie des interactions et hygiènes des matériaux INRA Lille 24 octobre h15-15h45

2 Economies d'énergies dans les procédés agro-alimentaires : l'optimisation coût/qualité, un équilibre pas si facile à maîtriser Le séchage par désorption, un outil pour optimiser les coûts de séchage par pulvérisation tout en maîtrisant la qualité des poudres alimentaires Pierre Schuck Sciences et Technologies du Lait et de l Œuf (STLO), INRA Rennes Une approche intégrée pour minimiser les impacts des opérations d hygiènes en IAA Guillaume Delaplace Physicochimie des interactions et hygiènes des matériaux, INRA Lille Villeneuve d Ascq Des micro-bioréacteurs pour optimiser les qualités sensorielles des produits séchés fermentés dans différentes conditions d'affinage Pierre-Sylvain Mirade Qualité des Produits Animaux, INRA Clermont-Fd-Theix La mesure de la consommation énergétique dans les procédés de transformation des céréales : un exemple de compromis gain d'énergie/qualité du produit en malterie Frédéric Mabille, d Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes, INRA Montpellier Bénédicte Bakan, Biopolymères Interactions Assemblages, INRA Nantes

3 Le séchage par désorption, un outil pour optimiser les coûts de séchage par pulvérisation tout en maîtrisant la qualité des poudres alimentaires Pierre Schuck, Sciences et Technologies du Lait et de l Œuf, INRA Rennes Devant la multiplicité des bases alimentaires à sécher par pulvérisation (atomisation/spray) et la complexité de cette opération unitaire, il est de plus en plus difficile de prédire le comportement d un produit au séchage et d en déduire ses qualités. Ainsi, la question essentielle à se poser est la suivante : Quelle est la meilleure stratégie à avoir pour d une part déterminer le comportement d un liquide au séchage par pulvérisation et pour d autre part améliorer le procédé, son coût énergétique et la qualité des poudres qui en sont issues? Pour pouvoir répondre à cette question, le laboratoire a mis au point une méthode de séchage par désorption couplée à un logiciel (SD2P ) (Schuck et al., 2009) calculant l énergie nécessaire pour éliminer l eau en fonction de sa disponibilité (+/- liée) au sein de la matrice alimentaire. Ainsi, cette approche thermodynamique permet de déterminer très précisément (+/- 1 à 5%) différents paramètres de séchage (température de l'air amont/aval, de la poudre, débit de concentré/poudre, coût énergétique, etc.) en fonction des paramètres physico-chimiques du concentré à sécher (disponibilité de l eau, extrait sec, température, etc.) et des conditions climatiques (Tab.1). La dernière version actualisée (V5.0) permet maintenant de prédire indirectement le comportement au séchage (ou "séchabilité") du concentré et d en tenir compte au niveau des paramètres calculés (Zhu et al., 2011). Partenariat : Lisa Infant Milk Montaigu, France

4 Une approche intégrée pour minimiser les impacts des opérations d hygiènes en IAA Guillaume Delaplace, Physicochimie des interactions et hygiènes des matériaux, INRA Lille Villeneuve d Ascq Les questions relatives aux impacts environnementaux amènent les industriels à reconsidérer leurs procédés de transformation pour aller vers la réduction des coûts énergétiques et la réduction des rejets. Les opérations d hygiènes sont reconnues comme y contribuant très largement. Il n est pas question d envisager des stratégies ayant un effet négatif sur le niveau d hygiène actuel des installations industrielles, pré requis essentiel pour préserver la qualité sanitaire des produits alimentaires transformés. En revanche il est possible de travailler ces questions suivant les axes suivants: Réduction des coûts énergétiques via: o la maitrise, pour une installation donnée, des conditions de transformation de l aliment et les conséquences sur les mécanismes de déposition (limitation de la masse de dépôt (moins de perte énergétique) o la réduction des intrants relatifs au nettoyage o le suivi en ligne de la formation des dépôts et de l évolution de leurs caractéristiques afin de piloter au plus juste les opérations de nettoyage. Conception hygiénique ou réingénierie des équipements traditionnels («re-conception» pour limiter zones critiques) Innovations technologiques pour limiter la formation de dépôt ou améliorer les opérations de nettoyage en agissant par exemple sur l installation du dépôt (revêtements fonctionnalisés, topographie de surface, ), en limitant les parois chaudes susceptibles d accueillir un dépôt Ces différents points seront illustrés par des exemples de travaux menés au laboratoire

5 Des micro-bioréacteurs pour optimiser les qualités sensorielles des produits séchés fermentés dans différentes conditions d'affinage Pierre-Sylvain Mirade, Qualité des Produits Animaux, INRA Clermont-Fd-Theix Le traitement des produits alimentaires par l air concerne de nombreuses opérations dans les industries agroalimentaires, notamment dans les filières viande et lait. Au sein des appareils de traitement par l air, la distribution spatiale de la vitesse, de la température et de l humidité relative (HR) fait que chaque produit est exposé à son propre microenvironnement. Par exemple, dans le domaine de l affinage de fromages, un grand nombre de travaux a été réalisé pour caractériser l évolution microbiologique ou/et biochimique d un fromage en fonction des conditions d ambiance. Toutefois, il est très difficile de tirer des règles génériques sur la conduite de l affinage, du fait du rôle joué par la vitesse et l HR de l air qui influent sur le transfert d eau et module l environnement physicochimique, notamment l activité de l eau (a w ), dans lequel s opèrent les réactions. Un prototype de micro-bioréacteur d affinage a été conçu, afin de relier, à l échelle d un produit alimentaire (fromage, saucisson sec) placé dans son microenvironnement gazeux, les paramètres de l écoulement (vitesse, température et HR de l air) aux évolutions biologiques et biochimiques observées au niveau du produit. Ce nouvel outil permet de quantifier les effets du microenvironnement gazeux sur la dynamique d évolution des transferts d eau (flux évaporé et a w moyenne en surface a w,s ), ainsi que les effets induits par une modification de cet environnement gazeux ou/et du produit (composition), à une échelle simulant les phénomènes se déroulant dans les grands appareils industriels de traitement par l air. Différentes expériences d affinage ont été menées au moyen du micro-bioréacteur d affinage sur deux types de fromages : des Saint- Nectaire laitiers affinés 30 jours et des Coulommiers affinés 10 jours. Les résultats obtenus ont montré l extrême sensibilité de la surface du fromage aux conditions d ambiance. Une concomitance dans les cinétiques d évolution du flux d eau évaporée, de l a w,s et de production de CO 2 traduisant l activité de la flore microbienne de surface a aussi été observée. Sur la base du prototype développé, un dispositif comprenant cinq micro-bioréacteurs d affinage instrumentés et pilotés vient d être conçu. Il a bénéficié d un co-financement de la région Auvergne

6 La mesure de la consommation énergétique dans les procédés de transformation des céréales : un exemple de compromis gain d'énergie/qualité du produit en malterie Bénédicte Bakan, Biopolymères Interactions Assemblages, INRA Nantes Frédéric Mabille, Valérie Lullien, Valérie Guillard Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes, INRA Montpellier Les industries de transformation des céréales utilisent principalement des procédés par voie sèche qui mettent en œuvre des opérations de broyage et de tri des particules générées, tels que les procédés de mouture et de décorticage, ou des opérations de trempage, germination et séchage des grains, tels qu utilisés en malterie. Les opérations de broyage ou de séchage sont particulièrement gourmandes en énergie. Dans un contexte de développement durable, ces opérations nécessitent d être revisitées sur la base des modifications structurales et biochimiques affectant la matière première en fonction des conditions expérimentales. Les propriétés mécaniques des tissus, la cinétique de diffusion de l eau, ainsi que les cinétiques des modifications biochimiques, en fonction des conditions de l environnement sont des facteurs importants à prendre en compte pour pouvoir modifier les procédés, dans le sens d une diminution des énergies ou effluents mis en œuvre, sans modifier la valeur d usage des produits. Dans cet exposé nous illustrerons la démarche que nous avons développé pour améliorer nos connaissances des relations entre les propriétés mécaniques des tissus des grains de céréales en lien avec la nature de la matière première et la détermination des énergies nécessaires et suffisantes aux mécanismes de fragmentation des grains. Nous montrerons en quoi la modélisation du comportement au fractionnement peut aider à la fois à la compréhension des facteurs impliqués, la sélection des matières premières et la prédiction de la qualité des produits générés. Enfin, nous démontrerons qu il est possible de diminuer les apports d eau au cours du maltage, et par voies de conséquence les énergies et coûts du séchage, en optimisant les diagrammes de trempe et de maltage tout en conservant la qualité des malts. Une grande partie travaux sont issus du projet ANR Malteco financé par l Agence Nationale de la Recherche et conduit en partenariat entre l INRA et l IFBM Institut Francais des Boissons de la Brasserie et de la Malterie,

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