Utilisations alimentaires et non alimentaires des productions végétales Mon domaine pour les profanes Axe 4 : UMRs Qualisud, IATE, SQPOV, SPO. Journées 2014 du Labex Agro, Montpellier 3-4 avril 2014
Principaux objectifs de la transformation de la matière première agricole: - obtenir des produits adaptés à la consommation par les humains; - conserver un produit frais ou transformé pour le rendre disponible tout au long de l année; - prévenir les risques de toxi-infection alimentaire; - conférer des propriétés particulières à des produits; - développer de nouveaux procédés et/ou produits; - valoriser : optimiser l utilisation des différentes composantes de la matière première. Valorisations alimentaires et non alimentaires : chimie, pharmacie, parapharmacie cosmétique, matériaux, 2
Productions végétales Matière première Produits frais Voies de Valorisation Produits élaborés, alimentaires et non alimentaires Transformation sans déstructuration Transformation avec déstructuration et fractionnement 3
1 Matière première et productions végétales Matière Première composition outils et méthodes d analyse chimie analytique, biochimie structurale, statistiques, chimiométrie, Site UMR genial 4
1 Matière première et productions végétales Matière Première composition propriétés analyse sensorielle, nutrition, rhéologie, microscopie, physico-chimie, Globales organoleptiques, nutritionnelles, «mécaniques», structure - organisation Des différents constituants propriétés fonctionnelles, réactivité chimique, substrats pour des activités biologiques, 5
1 Matière première et productions végétales variétés, impact des conditions pédoclimatiques, pratiques culturales Productions végétales Matière Première composition propriétés 6
2 Transformation de la matière première agricole produits frais voies de valorisation transformation sans déstructuration transformation avec déstructuration et fractionnement 7
2 Transformation de la matière première agricole Produits frais Transformation sans déstructuration physiologie végétale évolutions liées au métabolisme + altérations possibles Température Atmosphères contrôlées (gaz, HR, éthylène) Atmosphères modifiées (emballages) matériaux, transferts Procédés «physiques»: température, a w transferts de matière et de chaleur génie des procédés coût, impact environnemental, maintien des qualités nutritionnelles et organoleptiques, sécurité des aliments 8
2 Transformation de la matière première agricole 1 voies de valorisation fractionnement transformation avec déstructuration et fractionnement séparation PAI transformations Valorisation alimentaire ou non alimentaire Co-produits Produits Pptés nutritionnelles, organoleptiques, d usage, 9
2 Transformation de la matière première agricole Voies de Valorisation Transformation avec déstructuration et fractionnement 2 Cracking = extraction et valorisation des constituants des matières premières (ingrédients pour l élaboration de produits) fractionnement Séparation Formulation, transformations Produit A Produit B Produit C 10
2 Transformation de la matière première agricole Procédés de fractionnement, de séparation et de transformation - Différentes opérations unitaires processus «physiques» : - transferts de chaleur, de matière, de quantité de mouvement. - pression, rayonnements, champs, etc processus biologiques : enzymes fermentations - Réactivité chimique de certains constituants - Physico-chimie : interactions et structuration, stabilité contrôle des procédés, développement de nouveaux procédés : analyses, suivi en ligne, modélisation, génetique-génomique génétique comparative 11
Ex1 vinification - cépage - pratiques culturales - conditions pédo-climatiques fractionnement et extraction procédés physiques (P, Θ, ), enzymes marcs, débris solides Moût + composés d intérêt (polyphénols, arômes et précurseurs, polysaccharides) Fermentation alcoolique, malolactique co-produits élevage oxygène, bois, levures transferts, processus chimiques et biologiques Produits de caractéristiques données conditionnement Journées 2014 du Labex Agro, Montpellier 3-4 avril 2014 matériaux, transferts, clarification/ stabilisation microbiologique, chimique, physico-chimique procédés physiques, physico-chimie, chimie 12
Ex1 vinification fractionnement et extraction procédés physiques (P, Θ, ), enzymes moût + composés d intérêt (polyphénols, arômes et précurseurs, polysaccharides, protéines) fermentation alcoolique, Contrôler les fermentations en s appuyant sur la malolactique connaissance : - du fonctionnement global du métabolisme des levures - des bases génétiques de leurs propriétés Comprendre et maitriser les évolutions chimiques et biologiques des composés d intérêt et leur impact sur la qualité élevage oxygène, bois, levures transferts, processus chimiques et biologiques Produits de caractéristiques données conditionnement Journées 2014 du Labex Agro, Montpellier 3-4 avril 2014 matériaux, transferts, clarification/ stabilisation microbiologique, chimique, physico-chimique procédés physiques, physico-chimie, chimie 13
Ex2 Fluides complexes et évolution structurale sous contrainte : séparation amidon/gluten Farine de blé + eau + malaxage Dilution et lavage à l eau eau + amidon +fibres Utilisation amidon de blé Sirop sucre Ethanol Papeterie Protéines de réserves Farine de blé ou gluten 8-12% protéines 70 % amidon 2.5% lipides 2% parois cellulaires gluten de blé Propriété élastomérique unique Boulangerie/viennoiserie Charcuterie Analogue de viande texturé 14
Ex 2 Fluides complexes et évolution structurale sous contrainte : séparation amidon/gluten Motivation scientifique Mécanisme d autoassemblage Fibrillation sous cisaillement Objectifs appliqués Maitriser la variabilité des farines (tpic) Contrôler l énergie de pétrissage Améliorer la récupération du gluten 15
Ex 3 Valorisation non alimentaire fonctionnalisation de polyphénols par voie chimio-enzymatique pour une application résine époxy (collaboration IATE/SPO) 16
Conclusion MATIÈRES PREMIERES nutrition génomique modélisation biochimie génétique caractérisation structurale simulation simulation chimie fermentations génie des procédés physico-chimie rhéologie analyse sensorielle matériaux PRODUITS FINIS Approches pluri-disciplinaires intégration des connaissances Prise en compte de critères : énergétiques, économiques, sociétaux et environnementaux 17