Cours multimédia interactif à usage pédagogique

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1 Boumendjel Mahieddine Maître-assistant Centre Universitaire d'el-tarf Conservation des Denrées Alimentaires Cours multimédia interactif à usage pédagogique Tableau représentant les cultures maraîchères de la région d Annaba (Bône) durant l époque coloniale Le CD-ROM interactif contient divers types de supports : CD-ROM inclu Texte Web Audio Animation Image Vidéo Java Power Point pdf page 1/60

2 Préface : page 2/60

3 Programme Officiel du module : " Conservation des produits animaux " 4 ème année Zootechnie. VHG 20Heures I - GENERALITES II - TECHNIQUES DE CONSERVATION Application du froid Réfrigération Congélation Lyophilisation Application de la chaleur Cuisson Déshydratation Fumaison Pasteurisation Stérilisation Méthodes physiques Irradiation Ozonisation Méthodes chimiques Salaison Acidification Autres III - CONSERVATION DES VIANDES Réfrigération des viandes Congélation des viandes Autres traitements IV - CONSERVATION DU LAIT A la ferme Durant le transport A la centrale laitière V - CONSERVATION DES ŒUFS Travaux dirigés ou pratiques 2 sorties sur terrain page 3/60

4 Table des Matières GENERALITES Introduction Activité de l eau Humidité relative Potentiel d oxydoréduction Valeur F 0 Valeur-D CHAPITRE I TECHNIQUES DE CONSERVATION I- Application du froid Réfrigération Congélation Surgélation Lyophilisation II- Application de la chaleur Cuisson Séchage Déshydratation Fumage Pasteurisation Appertisation UHT III- Méthodes physiques Irradiation ou ionisation Lumière pulsée Ozonisation Pressurisation IV- Méthodes chimiques Agents dépresseurs de l A w Salaison Sucre Agents variant les conditions physico-chimiques du milieu Acidification Autres Gras Fermentation Antiseptiques et Antibiotiques CHAPITRE II CONSERVATION DES VIANDES CHAPITRE III CONSERVATION DU LAIT CHAPITRE IV CONSERVATION DES ŒUFS Visites d usines Visites de fermes pilotes page 4/60

5 Introduction : Généralités A l origine, la préoccupation des hommes sédentarisés était principalement de conserver les aliments en période de pléthore pour une utilisation ultérieure. La conservation des aliments évoque chez nous divers concepts ou techniques utilisés afin de protéger les aliments, d en prolonger l utilisation et de les stocker. La protection des aliments s opère contre des facteurs d agression physicochimique (température, oxygène, eau ), contre des insectes ravageurs (ténébrion, éphestia ), mais aussi et surtout contre des altérations microbiennes (bactéries, levures et moisissures). En prolonger la durée d utilisation signifie rendre cet aliment disponible toute l année et, par là, assurer la stabilité et la sédentarisation des populations. Stocker l aliment veut dire lui offrir les conditions nécessaires à la prolongation de sa durée d utilisation sans qu il subisse d altération. Certains aliments se conservant par eux-mêmes ont été utilisés tels quels (céréales, fruits secs, miel...). Pour les autres, l homme a mis au point diverses méthodes empiriques telles que : Séchage, fumage, salage, graissage, cuisson, acidification Avec le développement des sciences physiques, biologiques et médicales, une meilleure compréhension du monde vivant et une amélioration du niveau de vie ont conduit l être humain à développer ses méthodes de conservation et à en inventer de nouvelles, basées sur des principes scientifiques. Certaines d entre-elles sont une continuation d anciennes méthodes ; d autres sont complètement le fruit de l innovation scientifique : Fermentation, réfrigération, congélation, appertisation, pasteurisation, ionisation, ozonisation Afin d assimiler le principe de ces techniques, il est primordial de rappeler certaines notions de nutrition et notamment de microbiologie alimentaire (cf. cours de Microbiologie alimentaire) telles que : activité de l eau, valeur F 0, valeur-d, potentiel d oxydoréduction 1- Activité de l eau (Water activity) : Les êtres vivants renferment de 50 à 70% d eau dans leurs tissus. Cette teneur en eau diffère d un tissu à un autre en fonction de l âge, du sexe, des conditions nutritionnelles et du génotype. L eau n est toutefois pas présente sous forme libre seulement. Le seul volume important de liquide est le sang. L eau contenue dans les aliments peut donc exister sous deux formes : l H 2 O libre et l H 2 O liée. page 5/60

6 H 2 O liée : Elle fait partie intégrante des cellules vivantes, tout comme les protéines et hydrates de carbone. Les bactéries sont incapables de l utiliser. Certaines méthodes sont utilisées pour diminuer son taux. L addition de solutés, d ions et de colloïdes hydrophiles (gels) diminuent la quantité d H 2 O liée, tout comme la congélation cristallise l eau. H 2 O libre : Nécessaire à toute croissance bactérienne, elle se trouve à l intérieur mais surtout à l extérieur des cellules. La mesure d eau disponible dans un aliment (A w ) peut être utilisée pour prévoir le type de bactéries qu on peut rencontrer. n1 Pour une solution donnée, selon la loi de Raoult, A w est égale à : Aw = n1 n 2 où : n 1 = nombre de moles de soluté et n 2 = nombre de moles de solvant. Les bactéries ont besoin de plus d eau libre que les levures et moisissures pour croître. A cet usage on donne le tableau I décrivant les valeurs minimales et les besoins en eau de certains microorganismes à leur t optimum : Tableau I Besoins en eau de certains microorganismes à leur t opt Microorganismes A w minimale Espèces microbiennes A w minimale La majorité des bactéries 0.91 Clostridium botulinum 0.93 La majorité des levures 0.88 Staphylococcus aureus 0.85 La majorité des moisissures 0.80 Salmonelles 0.93 Bactéries halophiles 0.75 Escherichia coli 0.96 Levures osmophiles 0.60 La disponibilité de l eau dans l aliment peut être déterminée grâce à la formule suivante : A w = P P 0 Où : P 0 équivaut à la pression de vapeur d eau au-dessus de l eau pure, P étant la pression d eau au-dessus d un aliment (Fig. 1). La température doit être la même dans les deux cas. P 0 Pression de vapeur d eau P Thermomètre Vapeur d eau dégagée Eau Aliment Figure 1 Schéma expérimental de la mesure de l activité de l eau L activité de l eau permet de mettre en œuvre une stratégie de protection des aliments en contrôlant les détériorations physico-chimiques, enzymatiques et microbiennes. page 6/60

7 La figure 2 dresse les vitesses relatives de détérioration des aliments en fonction de l activité de l eau. Vitesse relative d détérioration des aliments Oxydation des lipides Brunissement non-enzymatique Hydrolyse non-enzymatique Activité enzymatique Moisissure (croissance) Levures (croissance) Bactéries (croissance) A w Figure 2 Vitesse de détérioration VS activité de l eau Animation sur CD-ROM 2- Humidité relative (HR) : C est le rapport entre le poids de vapeur d eau réel de l air (humidité absolue exprimée en gr/kg d air sec) et le poids de la vapeur d eau de l air à saturation. Elle s exprime en pourcentage. Elle est directement liée à l activité de l eau (A w ) : HR % = A w 100 C est-à-dire que si A w = 0.95 alors H.R. = 95% Autrement dit, à l équilibre entre un produit et l atmosphère qui l entoure, la valeur de l A w correspond à 1/100 de l HR. Une atmosphère ambiante très humide entraîne une prolifération des microorganismes à la surface des aliments. 3- Potentiel d oxydo-réduction (RedOx) : Le pouvoir plus ou moins oxydant ou réducteur d un milieu joue un rôle très important pour la prolifération des microorganismes. La mesure de l équilibre permet de se rendre compte si le système est oxydant ou réducteur. C est le potentiel redox ou Eh dont les valeurs varient habituellement de 500mV pour les milieux oxydants à 600mVpour les milieux réducteurs. page 7/60

8 Certaines espèces ne se développent que dans les milieux relativement oxydant ou en présence d air, d autres au contraire exigent des milieux réducteurs et ne prolifèrent qu à l abri de l air. Dans un milieu exposé à l air, il existe un gradient de valeurs Eh de l extérieur vers l intérieur par diffusion d oxygène. Dans un morceau de viande, le Eh est de 250mV en surface et de 50mV en profondeur. Les germes qui attaquent en surface sont différents de ceux qui attaquent en profondeur. Selon le mode respiratoire, on distingue : Les aérobies stricts : exigent un potentiel redox 200mV Les anaérobies stricts : exigent un potentiel redox de 200mV Les aéro-anaérobies facultatifs : variables Les micro-aérophiles : sous un pot redox 0mV 4- Valeur F 0 (F 250 ) : La valeur F 0 est le temps théorique, exprimé en minutes, requis pour inhiber le développement des spores bactériennes dans un milieu précis, si l on pouvait chauffer celui-ci instantanément à C (250 F), puis le refroidir instantanément à des températures sub-létales. C est l intensité de chaleur nécessaire pour atteindre une stérilité commerciale d un aliment. Cette valeur F 0 varie selon la concentration des spores dans un aliment donné et leur résistance à la chaleur ainsi que la nature et la composition de la denrée (notamment la structure physique et l acidité). On détermine la valeur F 0 qu un aliment atteint à la suite d un traitement thermique en procédant à un test de pénétration de chaleur. Ce test permet de suivre l évolution de la pénétration de la chaleur dans l aliment en question. La vitesse à laquelle la chaleur pénètre dans un aliment est mesurée à l aide d un thermocouple que l on place au point le plus froid du contenant. Le thermocouple convertit la chaleur qu il perçoit en courant électrique faible, transformé ensuite en température par un potentiomètre. 5- Valeur-D : C est la durée de chauffage à une température donnée, qui réduira de 90% le nombre de cellules ou de spores d une population donnée de microorganismes. Cela signifie, si la valeur-d est égale à 10 par exemple, que le nombre de microorganismes survivants est réduit de 90% toutes les 10 minutes. Si, donc, au départ on avait une charge microbienne de cellules (Fig. 3), il faudrait 50 minutes pour se rendre à un seul survivant : [100000] [10000] [1000] [100] [10] 1 cellule 5 10min = 50min. Dans ce cas, le traitement thermique utilisé est appelé traitement 10-D. page 8/60

9 bactéries t 0 = bactéries t 1 = 10 minutes 1000 bactéries t 2 = 20 minutes 100 bactéries t 3 = 30 minutes Animation sur CD-ROM bactérie t 5 = 50 minutes 10 bactéries t 4 = 40 minutes Figure 3 Schématisation d un traitement de stérilisation à valeur 10-D page 9/60

10 CHAPITRE II - TECHNIQUES DE CONSERVATION II-1. Application du froid 1.1. Réfrigération 1.2. Congélation 1.3. Lyophilisation II-2. Application de la chaleur 2.1. Cuisson 2.2. Déshydratation 2.3. Fumaison 2.4. Pasteurisation 2.5. Stérilisation II-3. Méthodes physiques 3.1. Irradiation 3.2. Ozonisation II-4. Méthodes chimiques 4.1. Salaison 4.2. Acidification 4.3. Autres... II-1. Application du froid Les basses températures retardent ou empêchent la détérioration des aliments. Ces techniques de froid sont basées en partie sur une diminution de l activité de l eau dans l aliment. En effet, l activité de l eau A w de la glace diminue avec la température. Elle passe de A w =1 à température ambiante à A w =0.95 à 5 C et à A w =0.82 à 20 C. Entre autres, le froid diminue ou inhibe la synthèse protéique, soit la synthèse d enzymes métaboliques et, par conséquent, le développement microbien Réfrigération : C est le refroidissement par un moyen artificiel, d un produit alimentaire, sans que soit atteint son point de congélation. Utilisant le froid proche de zéro (niveau auquel l eau du produit ne se congèle pas) et permettant des conservations limitées, cette technique impose une chaîne du froid contraignante. Elle est cependant très utilisée et se développe par l apparition de produits élaborés dont la qualité est synonyme de traitement thermique modéré entraînant une conservation au froid. La réfrigération tend à conserver les aliments dans un état très voisin de leur état initial en ralentissant les réactions chimiques et enzymatiques et en retardant la multiplication des microorganismes. Elle freine les mécanismes de dégradation de la matière, vivante ou non, et le métabolisme cellulaire des organes vivants (activité respiratoire, croissance, maturation). Elle retarde la prolifération des populations microbiennes, mais ne détruit qu un nombre limité de germes. La contamination initiale des produits joue donc un rôle important, toute remontée de température, même de courte durée, entraînant une réactivation du développement des microorganismes. page 10/60

11 La réfrigération doit donc être appliquée à un produit sain, intervenir rapidement et ne pas subir d interruption depuis la récolte jusqu à la consommation. La durée de conservation reste, en tout état de cause, limitée. Elle est variable d un produit à un autre. Technique : Elle se base sur la compression adiabatique des gaz (Fig. 4). Un gaz tel que le Fréon passe par une pompe qui le comprime dans un serpentin métallique. Le gaz ainsi comprimé libère de la chaleur (de quantité X C) produite par la friction moléculaire. Le serpentin est refroidi par un courant d air. Le gaz ainsi comprimé et refroidi passe dans une chambre de décompression. Lors de sa décompression, le gaz récupère à partir de l environnement avoisinant la chaleur initialement perdue (-X C). La chambre devient ainsi froide. Animation sur CD-ROM Compresseur Serpentin à gaz comprimé Air chaud Gaz comprimé chaud Gaz comprimé refroidi Air froid Décompression Ventilateurs Gaz décomprimé qui absorbe la chaleur environnante Chambre de froid Figure 4 Principe de fonctionnement d un réfrigérateur page 11/60

12 1.2. Congélation : D apparition assez récente, la congélation s est développée après les travaux de Charles Tellier et de Mauvoisin qui codifia les règles à suivre pour obtenir un bon produit dans son «trépied»: produit sain froid précoce froid continu. C est l action de soumettre au froid (à - 30 C), afin de conserver (à - 18 C), des produits alimentaires, en les amenant suffisamment rapidement, pour éviter la détérioration des tissus par des cristaux trop gros, à une température dite de congélation ralentissant l évolution des processus enzymatiques et assurant ainsi une durée de conservation plus longue. Lors de l entreposage des denrées congelées, la qualité se modifie d autant plus que la température est plus élevée et la durée plus longue. La congélation peut être comparée à une déshydratation. L eau cristallisée par congélation est liée et devient inutilisable par les microorganismes. Le produit congelé doit être immédiatement consommé après décongélation car ce traitement ne détruit ni les enzymes ni les microorganismes Surgélation : Par abaissement rapide (moins d une heure) à 18 C (et au-delà) d un produit sain, on obtient un surgelé que l on doit conserver à 18 C jusqu à sa décongélation. La surgélation ne tuant pas les microbes, une hygiène stricte est nécessaire sur les lieux (usine, cuisine, etc.) On peut surgeler les légumes, les fruits, certains fromages, le beurre, les œufs, les jus de fruits, les viandes, les produits de la pêche, les plats cuisinés, la pâtisserie et autres desserts (glaces, etc.). La conservation pouvant dépasser deux ans, il faut que l emballage du surgelé soit étanche à la vapeur d eau (contre le dessèchement) et au gaz (risque d oxydation ou de prise d odeurs). La congélation rapide (à basse température et grande vitesse d air) ou surgélation, permet d obtenir des produits de meilleure qualité évitant la perte de la vitamine C, le rancissement des lipides ou l altération des matières colorantes. La surgélation ne se distingue de la congélation que par la rapidité de l abaissement de température, qui permet d obtenir très vite des températures inférieures aux températures de cristallisation du produit. La surgélation s effectue sur un produit page 12/60

13 préparé (par exemple lavage, parage, blanchiment des légumes). Le produit peut être congelé dans un courant d air (fluidisation), transporté sur un tapis ou pressé entre des plaques. Elle se fait par ventilation forcée en chambre ou en tunnel (Fig. 5), par contact dans des appareils à plateaux, par trempage dans des bains liquides à très basse température ou par pulvérisation de gaz liquéfiés. Produit à surgeler Animation sur CD-ROM Répartiteur Séparateur d eau vibrant 20 C - 18 C ² Cabine Iso thermique Ventilateurs Courants d air froid Figure 5 - Fonctionnement d un tunnel de Surgélation page 13/60

14 Conserves, procédé UHT : Destruction des formes sporulées (spores) Stérilisation à l autoclave Conserves pré-pasteurisées: Destruction de tous les thermophiles Destruction de la plupart des formes végétatives (en fonction du temps) Stérilisation à l eau bouillante Pasteurisation Limite de croissance des Staphylococcus. Tolérance des thermophiles Zone de croissance accélérée des microorganismes 4 C à 60 C : Les températures dangereuses pour les aliments Zone de croissance accélérée des microorganismes Arrêt de la multiplication bactérienne Arrêt de toute multiplication bactérienne Réfrigération Congélation Surgélation Cryogénisation Figure 6 températures de conservation au froid et à la chaleur des aliments Recommandations d utilisation des Réfrigérateurs et congélateurs : Le réfrigérateur doit être réglé à 4 C. En cas de doute, utiliser un thermomètre et ajuster le régulateur de température s'il y a lieu. Pour les aliments congelés, la température doit être réglée à -18 C ou moins. Cette température arrête la prolifération bactérienne, mais ne détruit pas nécessairement toutes les bactéries déjà présentes dans les aliments avant leur congélation. Le nettoyage régulier du réfrigérateur et du congélateur élimine les contaminations croisées dues aux aliments avariés. La circulation de l air à l intérieur du réfrigérateur assure le bon refroidissement des aliments. C est pour cela qu il ne faut pas encombrer le réfrigérateur et permettre à l'air froid de circuler librement entre les aliments. Lors du stockage de la viande, de la volaille ou du poisson crus au réfrigérateur, il faut toujours s assurer que les emballages sont placés dans des plateaux de manière que leurs jus ne coulent pas sur d autres aliments. NB : L appertisation est considérée comme une méthode de conservation permanente des aliments. Les autres procédés sont, quant à eux considérés comme des méthodes temporaires de conservation. Cette notion de permanence se réfère à une période équivalente à plus ou moins 18 mois. page 14/60

15 Tableau II Températures maximales des aliments réfrigérés Nature Transformation Transport Entreposage Produits de la pêche frais ou décongelés, crustacés et mollusques cuits réfrigérés (à l exception des produits de la pêche et de coquillages vivants Viandes hachées et préparations de viandes hachées Abats et préparations de viandes en contenant Autres préparations de viandes de toutes espèces, y compris à la chair à saucisse ou saucisse crue Viandes de volailles, lapin, rongeurs, gibier d élevage, gibier à plumes Viandes d animaux de boucherie, viandes de gibier congelées Ovoproduits à l exception des produits Ultra Haute Température Végétaux et préparations de végétaux crus prêts à l emploi Température de la glace fondante 0 C à 2 C (1) Glace fondante ou t de celle-ci 0 C à 2 C Remise directe Sur glace fondante 0 C à 2 C Restauration sociale Glace fondante ou t de celle-ci 0 C à 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 C 3 C 3 C 4 C 3 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C 7 C 7 C 7 C 4 C (8) 7 C 4 C 4 C 4 C 4 C (8) 4 C 4 C 4 C 4 C 4 C (8) 4 C Œufs réfrigérés - 4 C (2) 5 C (6) - 5 C Lait cru livré en l état à la consommation (4) Lait pasteurisé 6 C 6 C 4 C 4 C 6 C (7) 4 C - T définie sous la responsabilité du fabricant ou du conditionneur Lait cru destiné à l industrie 10 C 10 C Produits laitiers frais (yaourts, kéfirs, crème et fromage frais) (4) Divers produits transformés à base de viandes, plats cuisinés et préparations culinaires (viande, poisson), produits à base de poisson (5) Divers produits à base de lait tels que crèmes pâtissières, pâtisseries fraîches, entremets, fromages affinés. Autres denrées alimentaires - T définie sous la responsabilité du fabricant ou du conditionneur T définie sous la responsabilité du fabricant ou du conditionneur 4 C (8) 8 C 6 C T définie sous la responsabilité du fabricant ou du conditionneur Repas livrés en livraison froide 3 C 0 C à 3 C Matières premières d origine animale destinées à la transformation pour la préparation d aliments pour animaux de compagnie Produits crus ou produits finis destinés à l alimentation des animaux de compagnie Repas livrés en livraison chaude C 0 C à 7 C 7 C C 0 C à 4 C 4 C - - Température minimale 63 C Température minimale 63 C - Température minimale 63 C (1) Pour les poissons, mollusques et crustacés vivants: température n ayant pas d effets nocifs sur leur vitalité. (2) Pour les œufs en coquilles non réfrigérés: préservés des écarts de température. (3) Au sens relatif aux normes d hygiène et de salubrité auxquelles doit répondre le lait cru livré en l état destiné à la consommation humaine. (4) L expression fromage frais s entend "des fromages non affinés" (dont la manutention n est pas achevée), prêts à être consommés peu de temps après leur fabrication et qui ont une durée de consommation limitée. (5) A l exception des produits stabilisés par chauffage, fumaison, salage, marinade ou dessiccation, ou une combinaison de ces différents procédés, lorsque leur mode de conservation défini sous la responsabilité du fabricant ou du conditionneur ne requiert pas une température dirigée. (6) Pour les œufs de catégorie A, non réfrigérés ni conservés, de catégorie B et non classés : au sec, à l abri du soleil et de préférence à température constante. (7) Lorsque le lait est recueilli à la ferme, pour un traitement immédiat, la température peut augmenter pendant le transport jusqu à 10 C. (8) Si l aliment est très périssable. - page 15/60

16 1.4. Lyophilisation : Le procédé d élimination de l eau s effectue sous vide entre la phase solide (corps congelé, glace) et la phase gazeuse (vapeur), donc par sublimation. Utilisée au départ comme méthode de laboratoire, elle fut introduite en industrie alimentaire en 1958, mais ne connut pas le développement attendu pour diverses raisons : d une part, le prix de revient assez élevé et l amélioration des autres techniques de séchage industriel ; et d autre part, la difficulté de rétablir par réhydratation la structure de certains aliments lyophilisés. Du fait de l utilisation d équipements coûteux (Fig. 7 et 8), la lyophilisation est réservée aux aliments à haute valeur ajoutée. En général, elle comporte quatre étapes : 1 La préparation des produits : tel que le lavage, broyage ou découpage, blanchiment ou pasteurisation 2 La congélation à basse température : afin de transformer le maximum d eau en glace 3 La dessiccation sous vide en deux phases : D abord, la sublimation ou la dessiccation primaire, dans laquelle l élimination de l eau est effectuée sous pression réduite avec un apport de calories strictement contrôlé pour maintenir le produit à température constante. Puis désorption ou dessiccation secondaire, qui diminue l eau restante dans la glace lorsque la glace a disparue. 4 Et enfin, le Conditionnement du produit : sous vide ou sous gaz inerte. Le but de la lyophilisation des aliments étant de maintenir toutes leurs qualités initiales, le choix de la matière première doit se faire avec minutie. Divers perfectionnements ont été apportés pour favoriser le transfert rapide de la chaleur et de masse au cours de la sublimation et pour diminuer le temps de dessiccation : Chauffage par micro-ondes ; Agitation des produits en cours de sublimation (vibreurs, tambour rotatif, lit fluidisé ) ; Variation cyclique de la pression dans la chambre à vide. page 16/60

17 Résistance électrique Aliment congelé Chambre de Lyophilisation Agrandissement : Eau cristallisée à l intérieur des cellules Figure 7 Lyophilisation des aliments Animation sur CD-ROM Matière première 1 Préparation du produit Lavage Découpage Broyage Blanchiment Pasteurisation 2 Congélation à basse t 3 Dessiccation sous vide Dessiccation I aire ou Sublimation Dessiccation II aire ou Désorption 4 T constante, Pression réduite Conditionnement Sous pression ou gaz inerte Evaporation complète de l eau Figure 8 - Schéma de conservation par lyophilisation page 17/60

18 II-2. Application de la chaleur 2.1. Cuisson : La cuisson est l action de soumettre un aliment à la chaleur en vue d une consommation directe. Cette méthode ne constitue pas une méthode de conservation réelle des aliments puisqu elle n inclue pas une préservation dans le temps. Toutefois, elle contribue à une stabilisation microbiologique du produit. La cuisson vise à changer l état ou la constitution de l aliment par le traitement thermique en vue de : o Une meilleure digestibilité et assimilation par l appareil digestif, o Une amélioration de la qualité organoleptique du produit, o Une augmentation de la qualité hygiénique du produit en vue d éviter les toxiinfections alimentaires. Divers types de cuissons sont possibles : à l eau directe (ébullition) ou indirecte (bain-marie), dans un corps gras (friture et sauté), à flamme nue (grillade et rôti), en vase clos (étouffé), à la vapeur. La manipulation et une préparation adéquates des aliments jouent toujours un rôle important dans la prévention des intoxications alimentaires. Les températures et durées de cuisson ainsi que les températures et les délais de livraison à la consommation doivent être scrupuleusement respectés. Tableau III - températures de cuisson standard recommandées par l industrie Viande hachée Bœuf/ veau haché 71 C Poulet haché/dinde hachée 80 C Viande de bœuf Saignante 60 C Moyenne 71 C Bien cuite 77 C Rôtis ou steaks de bœuf roulés 71 C Bifteck minute 71 C Volaille Poulet entier farci, dinde entière farcie 82 C Poulet entier sans farce 82 C Dinde entière sans farce 77 C Morceaux de poulet ou de dinde 77 C Farce Cuite séparément 74 C Œufs et plats aux œufs Plats et sauces aux œufs, crème anglaise 71 C Restes réchauffés 74 C page 18/60

19 2.2. Déshydratation : La diminution de la teneur en eau dans certains aliments les rend plus résistants à l attaque de certains corps ennemis, plus particulièrement les microorganismes. Un bas pourcentage d eau se retrouve naturellement dans les céréales, graines, noix etc. Le soleil peut être utilisé pour la déshydratation, mais il existe aussi des appareils spécialisés pour traiter certains aliments tels que les viandes, le lait etc. Parmi les plus anciens procédés, le séchage est employé pour les fruits, les légumes, les viandes, les poissons... Il permet une longue conservation par l absence de l eau indispensable au développement des microbes qui altèrent l aliment. Réalisé au soleil d abord, il a ensuite été effectué au-dessus du feu, amenant une technique plus évoluée: le fumage. Technique : (utilisée en Afrique subdésertique) La viande fraîche, après élimination des aponévroses, des tendons et du gras, est découpée en lanières longues et très fines, de 15 à 20cm, et mises immédiatement à sécher au soleil et aux courants d air pendant 4 à 5 jours. Cette dessiccation est poursuivie jusqu à ce que les lanières soient devenues cassantes, friables. Elles doivent malgré tout avoir conservé leur couleur rouge, un peu plus foncée que celle de la viande fraîche. L appréciation du degré optimum de déshydratation reste difficile. Dès qu elle est sèche, la viande est mise en boîte de fer blanc ou en sacs et maintenue à l abri de l humidité. Au moment de son utilisation, cette viande séchée est plongée dans l eau, elle se gonfle, reprend pratiquement son poids initial et peut être bouillie ou même rôtie avant d être consommée. Le rendement de ce procédé est extrêmement faible (50% du poids de la carcasse, soit 25% du poids de l animal vif). Il est donc très onéreux. Le séchage vise en tout état de cause une baisse importante de l activité de l eau dans l aliment. Toute augmentation de cette dernière conduit à une diminution du temps de conservation. La durée de conservation par cette méthode va de quelques semaines à quelques mois dans les régions sahariennes où le taux d hygrométrie est très faible. Cette méthode n est cependant utilisée que sur les viandes maigres comme celles de vieilles vaches qui ne peuvent être vendues aux abattoirs, ce qui permet leur revalorisation. D autres variantes de cette technique comportent un salage ou un saumurage pimenté qui prolonge et améliore l aspect organoleptique de ces viandes page 19/60

20 2.3. Enfumage ou Fumage ou encore Fumaison ou Saurissage (Fig. 9): L enfumage est pratiqué pour le traitement des viandes, notamment les épaules de bœuf, la morue ainsi que certaines saucisses. La fumée émanant du bois d érable, du hêtre et d autres essences de bois à un effet de préservation, tout en contribuant à imprégner les aliments d une saveur caractéristique recherchée. Le saurissage conserve les aliments (viandes et poissons) par la synergie du séchage et des antiseptiques contenus dans la fumée. On peut donc stopper le traitement à une humidité résiduelle plus élevée. L aliment restant cependant assez coriace, par ajout de sel (agissant comme un antiseptique), on obtient des produits fumés peu séchés, et donc souples et agréables à consommer. Evacuation de l air Animation sur CD-ROM Lanières de viande 300m Plaque de fer blanc Conduit de fumée Feu de bois dur Admission fumée Plaque de fer blanc Conduit de fumée Figure 9 Coupe transversale et longitudinale d un fumoir traditionnel Technique : Le fumage à feu ouvert consiste à placer les morceaux de viande au-dessus d un feu. De la taille ou plutôt du volume de ces morceaux dépend la réussite du procédé. La pénétration des fumées ne peut s exercer sur des morceaux de plus de 2cm environ. Audelà de cette épaisseur, les couches externes sont calcinées et le cœur reste cru et rose et les bactéries anaérobies qu il contient entraînent rapidement la putréfaction centrifuge du morceau tout entier. page 20/60

21 Le fumage ou saurissage se fait dans des fumoirs à étage où se consomment lentement des résidus de bois (sciure ou copeaux). Cette combustion laisse se dégager des fumés chargées de pyroligneux qui viennent imprégner les denrées plus ou moins profondément et leur communiquent une saveur et un parfum bien connus, avec une coloration brunâtre variable suivant la teneur en goudrons de fumée. La viande fumée est produite à échelle industrielle dans les pays froids. Fumage "liquide" : ou l addition d arômes de fumée liquides : Ce sont des condensats obtenus de plusieurs manières et qui, une fois mêlés soit à l eau soit à l huile, sont appliqués sur le produit alimentaire à traiter. Ces condensats sont obtenus par récupération de fumées provoquées lors de la combustion de bois durs (hêtre, chêne) L addition d extrait de fumée à la viande se fait de diverses manières : par addition directe, trempage, injection ou pulvérisation. Le tableau IV exprime l effet antiseptique de ses essences sur les viandes traitées : Tableau IV effet des essences sur le stockage et la flore microbienne de la viande Addition d extrait de fumée p.p.m Pasteurisation : Prolongement du temps de stockage (facteur de multiplication) Réduction de la flore microbienne (facteur de division) La pasteurisation est un traitement thermique limité, mis au point par Pasteur (1863), et qui consiste à exposer le produit à une chaleur modérée et porter le cœur du produit à C pour détruire certains microorganismes pathogènes ou autres tels que moisissures, levures ou bactéries peu résistantes à la chaleur tout en préservant au maximum les caractéristiques physiques, biochimiques et organoleptiques du produit. Certains microorganismes thermorésistants n étant pas détruits, un produit pasteurisé se conserve (au froid) quelques jours, mais il n est pas stérile. En milieu acide, on arrive à la stabilité (qu on peut nommer stérilité commerciale) du produit; elle s obtient sur des aliments dont le ph est inférieur à 4,5 (fruits en général, quelques légumes). Technique : La pasteurisation, qui permet la conservation pendant une durée limitée, repose sur les lois de la destruction thermique des microorganismes. page 21/60

22 Celles-ci prennent en considération essentiellement le nombre de germes présents, la température du traitement et le temps de maintien à une température donnée. La pasteurisation s effectue généralement à des températures inférieures à 100 C et doit être suivie d un refroidissement rapide. Un liquide acide peut être pasteurisé à une température moins élevée. La pasteurisation peut se faire en bouteilles (jus de fruits) ou en vrac (lait). En bouteilles (Fig. 10) : Après capsulage ou sertissage, les bouteilles sont soumises à une aspersion d eau de plus en plus chaude jusqu à C. Elles séjournent à cette température pendant vingt à trente minutes, puis elles sont refroidies avec de l eau de plus en plus froide. Ces opérations peuvent être continues. Cette méthode, qui a l avantage de pasteuriser les liquides dans leurs bouteilles d expédition, a toutefois l inconvénient de nécessiter de gros appareils et tend à être supplantée par la pasteurisation en vrac. En vrac : Celle-ci est principalement utilisée pour le lait destiné à la consommation (lait pasteurisé), la crème destinée à la beurrerie, le lait écrémé destiné au séchage, etc. la pasteurisation basse (63 C à 65 C pendant 30 ) a pratiquement disparu au profit de la pasteurisation haute (72 C à 75 C pendant 15 ). Figure 10 - Photo d un pasteurisateur industriel en bouteille page 22/60

23 Préchauffage Pasteurisation Refroidissement 40 C 60 C 70 C 50 C 25 C Eau froide Pompes Figure 10 bis Photo et Schéma d un Pasteurisateur pour bouteilles (vue en coupe) 2.5. Appertisation : Animation sur CD-ROM Rampes d arrosage " Méthode de conservation qui consiste à enfermer dans un récipient hermétiquement clos des denrées alimentaires périssables, d origine animale ou végétale, et de les soumettre à un traitement thermique qui assurera la destruction ou l inactivation des enzymes, des toxines et des micro-organismes, pathogènes ou non pathogènes, capables de proliférer dans les aliments, aux températures normales ( * ) d entreposage et de distribution, sans réfrigération ". ( * ) : Différence entre Conserves et Semi-Conserves L appertisation est une méthode, inventée par Nicolas Appert en Parallèlement, vers 1810, les Anglais, dont la métallurgie était plus avancée, utilisaient des boîtes de fer recouvert d étain pour éviter qu elles ne rouillent (la soudure à l étain est actuellement éliminée). L interprétation de l excellente conservation des aliments ainsi traités devait être donnée par Louis Pasteur, lorsqu il prouva, en 1860, que la chaleur tuait les microbes. La stérilisation du contenu du récipient s effectue à 100 C pendant trois heures ou à 120 C pendant trente minutes. Ce procédé requiert alors l utilisation d un autoclave ou de récipients capables de maintenir la vapeur sous pression. L appertisation exige, pour sa bonne réalisation technique, un excellent approvisionnement, auquel succède la mise en œuvre, le plus rapidement possible, par tri, lavage, calibrage, blanchiment à C (élimination des gaz dissous, début de destruction des germes, réchauffement du produit), suivi d emballage immédiat. page 23/60

24 La qualité de la fermeture est primordiale pour éviter que des microbes ne pénètrent à nouveau dans le produit fini. La stérilisation s opère ensuite dans un appareil sous pression (autoclave ou stérilisateur) (Fig.) dans lequel la température atteint 140 C afin de réduire le temps de passage. En effet, pour obtenir le même résultat, on peut varier les barèmes de stérilisation et chauffer le cœur d un produit pendant 300 à 100 C ou ne le porter que pendant 30 à 110 C, 3 à 120 C, 20 à 130 C, 2 à 140 C selon le produit. Cette réduction n est cependant pas celle du temps de séjour dans le stérilisateur : le cœur du produit n arrive à cette température qu après un temps plus ou moins long en fonction : Du type de produit : un pâté solide ne s échauffe pas aussi vite que des petits pois susceptibles de bouger dans leur jus. De la taille et de la forme de l emballage : le facteur limitant étant la plus petite distance séparant le cœur du produit de la surface de l emballage. Cette distance est exprimée par la moitié du rayon en général pour un emballage rond et la moitié de la hauteur pour un emballage plat. Du type de matériel : les emballages en verre, plastique ou fer blanc. Du milieu chauffant : eau ou vapeur; agitation ou non des emballages. Cette réduction de temps permet d obtenir des produits stériles mais moins surcuits (meilleure texture, vitamines mieux préservées, protéines non-dénaturées). Les emballages sont ensuite stockés en entrepôt pendant un temps minimal (période d observation) permettant aux résultats des analyses (test de stabilité et stérilité) pratiquées sur les échantillons du lot (plan d échantillonnage) de donner le feu vert à la commercialisation du produit (retrait de la mainlevée du stock). La détermination du type et du barème de stérilisation pour un produit se base essentiellement sur des calculs prenant en considération les éléments suivants : le type de contenant, son format, sa forme, son matériau, le type de sertissage, la température du traitement, la conductivité thermique du produit, la viscosité du produit, le type de chauffage, l innoculum initial ou charge bactérienne initiale du produit, la résistance bactériennes au chauffage, la température de destruction des spores bactériennes, la durée du traitement thermique, l appareillage de stérilisation, la vitesse de chauffage, la suivie du refroidissement, la composition nutritionnelle du produit, la catégorie de produit, le type de consommateur visé, l effet sur la bio-disponibilité des nutriments etc. Il est important de confirmer que ces barèmes aboutissent à une stérilité commerciale du produit. Cette confirmation se fait en inoculant des échantillons d un produit donné avec des spores de bactéries connues pour leur résistance à la chaleur page 24/60

25 (Tab. VI) et en soumettant ces échantillons au traitement thermique que l on désire vérifier. Les échantillons en question sont par la suite incubés à une température favorisant la croissance des spores bactériennes qui auraient pu survivre au traitement thermique (étuvage selon les t optimales). Une altération des échantillons à ce moment là indiquerait que le traitement thermique est inadéquat et qu une augmentation du temps ou de la température du barème de stérilisation (ou des deux) est requise. Il faut noter que chaque barème de stérilisation est très spécifique. Il s applique à un aliment particulier, préparé d une façon donnée, traité par la chaleur dans un type donné d autoclave. Pour cette raison, un barème de stérilisation ne devrait être modifié en aucune façon par l opérateur, à moins qu il n en ait reçu l autorisation d un membre du personnel ayant des connaissances dans la détermination des barèmes de stérilisation. Tableau V Micro-organismes utilisés dans l étude des barèmes de stérilisation Catégorie Bactérie Lignée N Résistance à la chaleur Anaérobie putréfactive Clostridium sporogenes 3679 Légèrement supérieure à C. botulinum Anaérobie thermophile Clostridium thermosaccharolyticum 3814 Beaucoup plus marquée que les deux Thermophile Bacillius stearothermophilus 1518 bactéries C. sporogenes et C. botulinum Tableau VI Résistance à la chaleur de divers types de spores bactériennes Bactérie Résistance maximale à 115 C Clostridium botulinum 10 minutes Clostridium sporogenes minutes Clostridium thermosaccharolyticum minutes Bacillius stearothermophilus minutes La vitesse à laquelle pénètre la chaleur à l intérieur d un aliment est mesurée à l aide d un thermocouple que l on place au point le plus froid du contenant. Le thermocouple convertit la chaleur qu il perçoit en courant électrique exprimé ensuite en température. Le point froid dans une conserve diffère d endroit selon le mode de chauffage et la conductivité du produit. Dans un produit chauffant par convection, il se situe approximativement au tiers de la hauteur du contenant, à partir du fond, tandis que pour un produit chauffant par conduction, ce point se situe normalement au centre géométrique du contenant (Fig. 11). Les semi-conserves : Sont définies comme «denrées [...] périssables, conditionnées en récipients étanches aux liquides et ayant subi un traitement autorisé, en vue d assurer une conservation limitée». Bien que ressemblant à des conserves (boîtes, bocaux et maintenant barquettes, coupelles et sachets semi-rigides), elles portent la mention «à conserver au froid». Il s agit de produits qui ne seraient plus aussi appréciés s ils étaient cuits davantage ou dont la fabrication traditionnelle ne permet pas une longue conservation. page 25/60

26 Point froid du contenant Pénétration de la chaleur par Convection Pénétration de la chaleur par Conduction Figure 11 Types de chauffage par conduction et convection thermique Animation sur CD-ROM Figure 12 Schéma d un stérilisateur industriel page 26/60

27 2.6. La technique U.H.T. (Ultra-haute température) : Utilisée pour le lait d abord, les jus de fruits, compote, soupe, sauce tomate ensuite, la technique UHT est une stérilisation à 140 C pendant 4 à 5 secondes sur le produit en vrac au moyen d une injection de vapeur, puis d un refroidissement immédiat sous vide de telle sorte que la vapeur extraite soit en quantité égale à celle qui a été utilisée pour la stérilisation. Le produit est ensuite placé dans un emballage aseptique pour obtenir un conditionnement exempt de microbes. Ce procédé donne un produit proche du frais, grâce à la rapidité du chauffage. L emballage classique est la brique de matériau complexe (plastique, aluminium, carton), mais des coupelles de plastique fermées par une capsule en aluminium relèvent de cette technique. Une évolution allant dans le sens de l augmentation de la qualité des conserves existe dans les conserveries. En effet, en dehors de la technique U.H.T., les températures de stérilisation proches de 140 C, dues à l amélioration du matériel, maintiennent la texture et les vitamines grâce à un temps de stérilisation réduit. Animation sur CD-ROM page 27/60

28 II-3. Méthodes physiques 3.1. L irradiation ou ionisation : L ionisation ou l ionisation sont des techniques qui consistent à «bombarder» le produit de radiations ionisantes créées par accélération d électrons, par isotopes radioactifs ou par une source de rayons X. Précisons que l'irradiation consiste à soumettre les aliments à un flux de photons accélérés, l'ionisation, les soumettant plutôt à des électrons. L'irradiation est le plus souvent utilisée pour le traitement des aliments solides (viandes, fruits de mer, épices), séchés ou frais. Le traitement de certains aliments par des radiations ou des particules ionisantes est un procédé récent (environ 50ans) et encore relativement peu utilisé. Il permet de détruire soit certains, soit à peu près tous les microorganismes présents dans l aliment. Il est employé aussi pour détruire des insectes, et pour inhiber ou retarder des processus physiologiques, notamment la germination de tubercules végétaux. Toutefois, les modifications chimiques que les radiations produisent ou peuvent produire sont encore insuffisamment connues. L aliment traité ne subit pas de modification visible. Les opposants sont nombreux, si bien que l'organisation mondiale de la santé (OMS) a réalisé une énième étude (Safety and Nutritional Adequacy of Irradiated Food). Elle livre ses premiers résultats : l'irradiation n'a aucune incidence néfaste sur la santé des consommateurs - à condition qu'elle soit pratiquée dans des conditions correctes. C'est donc une méthode «sûre et efficace». Le taux des produits radiolytiques dans les aliments irradiés est le même que dans les autres. L'irradiation ne diminue pas plus la teneur en vitamines que les autres procédés. Parmi les exemples de radiation, on cite les ondes radioélectriques, les microondes, les rayons X et les rayons gamma. Il existe trois technologies différentes d irradiation : rayons gamma, faisceaux d électrons et rayons X. La définition classique distingue les longueurs d onde à haute énergie (RX, γ) des longueurs d onde à photons moins énergétiques (UV, Visible, IR). (Fig. 13) Figure 13 spectre des ondes électromagnétiques page 28/60

29 Les radiations ionisantes englobent les rayons : α, β, γ, X, les neutrons et les électrons accélérés. Leur action sur les matériaux macromoléculaires se traduit par des coupures de chaînes et des arrachements d atomes dont le résultat est soit une dégradation, soit une réticulation. Si cet effet touche les membranes, enzymes ou acides nucléiques, il arrive à détruire toute forme de vie sans aucune sélectivité. Le processus est le même, quel que soit le type de rayonnement utilisé : l énergie contenue dans les rayons est transférée aux molécules du produit alimentaire irradié, ce qui permet de convertir les atomes et les molécules en ions en leur enlevant des électrons. Ces ions perturbent les fonctions normales des bactéries, incluant la reproduction. Parce qu elle n entraîne pas une élévation marquée de la température de l aliment, l irradiation est souvent appelée pasteurisation froide. A l inverse, les micro-ondes augmentent le mouvement des molécules d eau dans les aliments, ce qui a pour effet de produire de la chaleur et de cuire la nourriture. L énergie des rayons traverse l aliment et son emballage : il s agit d un phénomène semblable à celui des micro-ondes qui traversent les aliments dans un four ou celui des rayons X qui traversent les dents du malade chez le dentiste. La dose d irradiation est généralement mesurée en grays, ou Gy. Il s agit d une mesure de la quantité d énergie transférée à l aliment irradié. La dose d irradiation efficace diffère d une bactérie à l autre et d un aliment à l autre, chaque microorganisme ou être vivant ayant sa propre tolérance (tab. VII) Tableau VII doses pour une réduction décimale des microorganismes et virus Etre vivant Dose (krad) Pseudomonas sp. 6 Penicillium sp. 40 Salmonella sp. 70 Clostridium botulinum 370 Micrococcus radiodurans 800 Virus poliomyélitique 1400 Homo sapiens sapiens* 600 * cette valeur représente la dose létale pour l Homme Les rayons UV sont des germicides qui affectent divers types de microorganismes. Certains travaux visent à utiliser les radiations atomiques de substances radioactives comme le Cobalt. L aliment placé dans le champ électromagnétique absorbe l énergie du rayonnement et la transforme en chaleur. Ceci est essentiellement du fait des frictions intermoléculaires dues aux oscillations des molécules dipolaires présentes dans le milieu (molécules d eau par exemple). Ces dipôles, que contient l aliment, changent d orientation à chaque changement de sens du champ électromagnétique, soit environ 10 7 à fois par seconde. Les aliments, qu'il s'agisse par exemple d'une tranche de rôti ou d'une pomme de terre, renferment surtout de l'eau : de 75 % à 90 % si l'on exclut les os. C'est donc page 29/60

30 l'action des micro-ondes sur l'eau qui va être essentielle. Or, la molécule d'eau n'est pas électriquement neutre ; elle fait partie des molécules, dites polaires, dans lesquelles existe un couple de deux charges électriques voisines, de valeurs absolues égales mais de signes contraires et ce couple forme un dipôle électrique. Ce dipôle se comporte dans un champ électrique comme une aiguille aimantée dans un champ magnétique. Quand un faisceau de micro-ondes traverse de l'eau, ou un milieu fortement hydraté, toutes les molécules s'orientent dans le sens du champ électrique de ces ondes. Mais, comme ce champ change de sens des milliards de fois par seconde, les molécules suivent le rythme et basculent sans cesse à la même fréquence ; chacune se comporte comme l'aiguille d'une boussole au-dessus de laquelle on ferait balancer un aimant. Ces oscillations entraînent des milliards de chocs qui augmentent l'agitation moléculaire naturelle, à la fois en fréquence et en amplitude. Comme l'agitation moléculaire correspond à la température, celle-ci s'élève. L'énergie du faisceau de micro-ondes se retrouve sous forme de chaleur et ce, jusqu'à une profondeur qui peut atteindre plusieurs centimètres. Contrairement aux ondes infrarouges qui ne cuisent qu'en surface, les micro-ondes cuisent en profondeur. On peut ainsi traiter des denrées emballées, les transformant en véritables conserves sans chauffage. Selon le niveau d irradiation, l effet sera différent: ainsi les produits frais (et autres fruits et légumes), emballés et ionisés, se conservent près de dix jours. Ces radiations permettent d éviter la germination de certains légumes, de détruire les insectes infestant les grains, d inhiber les enzymes et les microorganismes même au cœur du produit et de stériliser les bouchons et les emballages. Les autorisations d utilisation du traitement sur un aliment sont délivrées après que l innocuité du traitement ait été établie. Le traitement par irradiation n est autorisé que pour certains aliments seulement. Dans certains pays, l apposition d un signe appelé : "Radura" est obligatoire sur les aliments irradiés. On estime à plus de 170 irradiateurs-gamma dans le monde. En 2000, 40 pays avaient approuvé plus d une cinquantaine d aliments différents. Depuis 28 ans, les astronautes de la NASA consomment des aliments stérilisés par irradiation de façon à éviter toute maladie d origine alimentaire pendant leur séjour dans l espace. Les effets de l irradiation sur les aliments ainsi que sur les animaux et les gens qui consomment des aliments irradiés font l objet d études depuis plus de 50 ans. Ces études permettent de tirer les conclusions suivantes en ce qui concerne l utilisation judicieuse de l irradiation : L irradiation permet de réduire ou d éliminer les microorganismes pathogènes ; Les aliments irradiés ne deviennent pas radioactifs ; La valeur nutritive des aliments irradiés demeure essentiellement inchangée. page 30/60