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c.

TÈCH N ÎPLUS.1P'

Sommaire
3-3 Congélation ct surgélatio n
3-4 Décongélatio n

Introduction : les filières
agroalimentaires

38
41

C ha p it re III - Stabilisa tion par la ch aleur

Première partie
Les altérations des aliments
Cha pit re 1 : Dégra da tions microbiologiqu es
1- Les espè ces micro biologiqu es
1-1 Type s et struc ture s ce llulai res
1-2 Croissance des populat ions microbi ennes...
1-3 Origine des contam inations
2- Fact eurs d'évolution de la flor e
2-1 Les composants intern es de l'ali men t..
2-2 Les composants exte rnes de l'ali me nt
3- Les principales altératio ns micro bienn es
3-1 Altérations de la vale ur d 'usage
3-2 Cas pa rticulier des toxi-infec tio ns

5
7
10

Il
12
12
13

Cha pitre II : Dégrad ations non microbienn es
1- Dégradati o n e nzyma tique
1-1 Noti o n d'enzyme
19
19
1-2 Mod e d 'actio n
1-3 Exem ples de dégrada tions enzyma tiques .. 20
2- Dégradations no n enzyma tiques
2-1 Principe de la réaction de Maillard
22
2-2 Oxyd ation
23

Deuxième partie
Techniques de stabilisation
Cha pitre 1: Stabilisation par éliminat ion de l'eau
1- Étude de l'act ivity ofwate r (aw)
1·1 Défini tion s
1-2 Éc he lle et exe mp les
2- Maîtrise de l'aw
2-1 Cas du lait : éliminat ion de l'eau par voie
thermiqu e
2-2 Autres méth odes
,

25
25

27
29

C ha pitre II : S ta b ilisa t iun par le froid

1- Le froid, un beso in en ag roa limen taire
1-1 Gén éralit és sur le froi d
1-2 Sources de fro id
1-3 Techniq ues mises en œ uvre
2 - Action d u froi d
2-1 Sur les micro -o rganismes
2-2 Sur les caracté ristiques de l'aliment..
3- Les techniques utili sées 3-1 Règles d 'application d u fro id
3-2 La réfrigérati o n
;

31
31
31
33
33
34
35

1- Action de la cha leur sur les alimen ts
1-1 Sur les co mpos ant s biochimiq ues
1-2 Sur les micro-or ganismes
2- Raiso nnem ent des tr aite men ts the rmiques
2-1 Lo is de destruction
2-2 Raisonnement des barèm es
3- Les tec hniques uti lisées
3-1 Les écha nges et les éc hangeurs
3-2 La pasteurisat ion
3-3 La cuisson
3-4 La stérilisatio n
4- Mat ériel de traitement thermique
4- 1 Le matériel spécifique de cuisso n
4-2 De pasteurisatio n-cuisson
4-3 De sté rilisatio n
4-4 Méthod es spécifiques

45
46

47
48
49
49
50
53
55
55
55
56

C ha pit re IV: Les autres techniques de sta bllisa t ion
1- Les adj uvan ts tec hno logiques
1-1 Présent at ion généra le des ad ditifs
1-2 Les conservateurs ct an tioxygènes
1-3 Les age nt s de texture
2 - Les techn ologies d'épurati on à fro id
2-1 Hautes pressions
2-2 Micro-filtr atio n

63
63
64
65
66

Troisième partie
Les emballages alimentaires
Cha pit re 1 : Données techniques
1- Caracté ristiq ues des emballages
1-1 Les objectifs techniqu es
1-2 Les attent es des con sommateurs
2- Les matériaux
2-1 Le verre
2-2 Les boîtes métalliq ues
2-3 Les plastiqu es

71
71
71
72
73

C h a p itr e II : Le p ruduit fin al

1- Le con ditio nne ment
1-1 Les machines
1-2 Les techniqu es
1-3 Les atmosp hè res mod ifiées
Co nclusion généra le

74
74
74
76

Lexique

79

la

,
rans orma Ion
,
des aImBn s
c.

Oudot

-

,T E C H N I P L U S~

Mot de "auteur
L'enseignement de la technologie alimentaire est passionnant : la variété des produits, les innovations tant technologiques que marketing, les goû ts et les couteurs.. voilà de quoi parler pendant des
heures. Pourtant. depuis le début de cet enseignement. avec des classes de niveau BAC au niveau BTS,
j'ai été confrontée à de sérieuses difficultés : aucun manuel n'est suffisamment simple pour don ner les
notions de baseet il y en a peu qui regroupent les don nées microbiologiques et technologiques.j'ai donc
utilisé de multiples sources spécialisées, livres ou revues, afin de bâtir des cours documentés et actualisés, Et je pense que c'est le lot de tous les professeurs enseignant dans cette matière.
Aussi. il m'a semblé intéressan t de fa ire profiter de mon expérience : voici donc le fruit de 8 années
d'expérimentation pédagogique sur la technologie alimentaire,
Cet ouvrage n'est pas exhaustif et n'est surtout pas fondé sur le calcul et les démonstrations mathé·
matiques ou physiques, D'au tres manuels le fon t et chaque professeur pourra étayer le texte par ses
propres développements, adaptés au niveau scolaire enseigné, Mais, ilse veut « ouvert »: vous verrez
que les exercices etles documents obligent à rechercheret à actualiserles connaissances, L'élève ou rétu·
dian t. en possession de ce livre, doit devenircurieux et est obligé, pour faire les exercices, de fréquenter
les bibliothèques, d'allerconsulterdes sites Internet ou de sedocumenter auprès defournisseurs de maté·
riel, La technologie alimentaire a des fo ndemen ts stables qui sont ici évoqués, Mais, c'est aussi une
prodigieuse science en mouvement. qu'il fau t suivre absolument.
Alors, je vous laisse entrer au cœur des aliments.., Je vous laisse réfléchir et chercher..,
Etje vous invite sur le site Internetde la maison d'édition pour toutes vos remarques ou compléments
d'informa tion,
Christine OUDOT. ingénieuragroalimentaire (ENSA IA)
Professeurcertifié de renseignement agricole technique
option Génie alimentaire

Si t e Inte rnet : http://www.casteilla. Ir

DANGER

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PHOTOCOPllIAGE
TUElE LIVRE

1

ISBN: 2,7135,2022-3
© Casteilla, 1999 - 25, rue Mon ge - 75005 Paris
Toute représentation, traduction. adaptation ou reproduction, même partielfe, par tous procédés. en
tous pays. faite sans autorisation préalable est illicite et expos erait fe contrevenant à des poursuites
judiciaires. Rét. Lai du 11 mars 1957.

Introduction
À partir de l'én ergie solaire, des minéraux du sol
et de l'air, les végétaux chlo rophylliens construisent
leu r propre matière o rgan ique : c'est la pho tosynthè se . En revanche, les anima ux, dépou rvus de ce
processus, sont obligés de se nourrir d'aliments, c'està-dire de substances or ganiqu es brutes ou transformées, afin de vivre et survivre. Ainsi, l'homme doit
pouvoir trouver une alimentation suffisamment variée
pou r couvrir toutes ses dépe nses é nergétiques vitales.
O n voit donc que l'alim ent est au cœ ur de la vie
d'u n être humain.

• Ma is, qu'est -ce qu'un aliment ?
Exercice 1 : rechercher dons un dictionn aire les différentes
définition, littéraires des mots : alim ent, alime ntation,

1

nutriment, organique, min éral.

La composition de chacun de s alime nts va engendrer des usages et des transformat ions adaptés. Aussi,
o n dist inguera, en fonctio n du po urcentag e majo ritaire d 'un nutr iment :

• Les aliments riches en glucides :
Ce sero nt surto ut les végé ta ux co ntenan t d es
glucides simples (fruits) ou plus complexes (graines
et tub ercule s contenant de s amidons), ain si que des
fibres.

• Les aliments riches en protides :
Ce sero nt les parties animales e n majo rit é (ce
qu'on appe lle « la viande » , les œ ufs, le poisson) et
certa ins végétaux (le soja, par exemple).

• Les aliments riches en lipides :

Pour les industr ies agroalime ntaires, les aliments
so nt des produits agricoles brutes ou tran sfor mé s,
susceptibles d'ap porter un ce rta in nombre de nutrimen ts utiles à l'hom me. Les alime nts con sidérés par
la suite se ro nt presque to ujo urs de s alime nts
com plexes, c'est-à-d ire co mposés de nomb reuses
mo lécules biochimiques associées à des minéraux.
Exemple : la pomme, qui est un fruit, doncunematière première
brute, contient :
- des matières minérales : eau. phosphore. sodium, magnésium, calcium.
- des matières organiques : glucides (fructose,fibres), protides,
- et des vitamines (C majoritairement).

Exercice 2 : rec herc her les matières minerales et organiques
contenues dons le lait, le pain. Rappeler les tests chimiques
simples d'identification des composants d'un aliment.

1

O n dist inguera les aliments d 'o rigin e végé ta le,
do nna nt plu tôt des hu iles (colza, tourn esoL.) et les
alime nts d 'origine anima le, donnan t plutôt des cor ps
gras solides (beurre, suif, sa indo ux).
A insi, au regard de ce tt e classification , vo nt se
mettre en place des filières agroalimentai res ciblé es
qui vont être spéc ifiques à chaque type de produits.
En vo ici le pa norama dans le tableau ci-de ssous.
Par ce tabl eau, on voit qu e la co nstruction des
filières es t intimement liée à la compositio n b iochimique interne de s aliments. Aussi, to ut es les étapes
d e transforma tio n et de co nservation en ag roalimentaire vont être centrées sur des co nnaissance s
po in tues de chim ie d 'abord (com po sitio n) , de
biologie ensuite (microbiologie) et de physique enfin
(techno logie).

Filières agroalimentaires
Ali ments riches" en

Industri es concernées

Exem ple

Glucides

• des fruit s et légumes

• fruits et légumes en vrac, salades sous atmosphère, jus de fruits
• farines, pain, biscu its, sucre et co nfiseries

• des graines et produits amylacés et
sucrés
Prot ides

• des viandes et produits carnés
• du lait et des produits laitiers
• du poisson
• des œufs et ovoproduits

Lipides

• en majorité ou en grande
proporlion

• des co rps gras
Remarque : certains co rps gras
animaux sont regroupés dans la filière
de l'origine
Ex. : beurre dans " produits laitiers "

• viande fraîche, plats cuisinés, charcuteries
• lait cru, ultra haute température (UHn , yaourts,
desserts lactés, fromages, beurre, crème
• poisson frais, bâtonnets surgelés " surimi "
• œufs coquilles, œufs liquides, omelettes prêtà-l'emp loi
• d'origine végétale: huiles, graisse de coco ou
de palme
• d'origine animale : suif, saindoux
• mixtes : margarines

3

remière partie

Les altérations des aliments
Chapitre 1 : Dégradations microbiologiques
Riche en » veut aussi dire fragile, car ce qui est
riche est forcé me nt co nvoité... et en alime ntaire, ce

1-11 Éléments de différenciat ion

sont les microb es qui sont fort ement attirés par la

• Détail des procaryotes bactéri ens :

richesse des alime nts...

C'est la catég orie la plus importante en agroalimentaire : les bact éries sont les micro -organi smes
que l'on cherche le plus à évite r, mais elles so nt aussi
les plu s intéressan tes sur le plan des fa br ications
(ferme nta tion lactique par exemp le).

«

1- Les espèces microbiologiques
On appe lle micro-o rganismes les organismes
vivants si petit s. qu 'ils ne peuvent pas être observés à
l'œil nu. On les nomme plus comm unéme nt microb es,
si leurs actions sont maléfiques, ou ferm ents si leu r
usage est souhaité (fermentation).
En agroalime nta ire, o n s'intéresse aux bactéri es,
levures et moisissures.

1-1 Types et structures cellulaires
Sur le plan biologique, on distingue les êtres un icellulaires (bactéries et levures) des ê tres plur icellulaires
(mo isissures ). La classification peut aussi rep oser sur
la distinction entre les êtres procaryotes (les bactéries) et les eucaryo tes (les levures et moisissures qui
sont regrou pées alors sous la famille des champignons,
voir figure 2). En gardant cette deuxièm e classification, les caractéristiques de ces micro-organismes vont
pouvoir être mises en évide nce.
vacuole

... Structure et caractéristiques:
La figure 1 donne la représentation de ce type de
micro-organisme . On peut ajouter à ce sché ma qui
donne les éléme nts perman ents de toutes les bactéries, un certa in nombre d'élém ents inconstants qu i
sont:
- la capsu le (so rte de cara pace seconda ire),
- des flagelles (filame nts fins et longs, flexibles,
pou vant être locomoteurs),
- des cils (a ppe lés « pili commun ») qu i se rvent à
l'adhésion aux surfaces,
- un « pili sexuel », cil plus long et souple permettant le transfert du matériel génétique d'une ba ctér ie
à un e au tre (impliqué dans les processus de r ésistan ce aux an tibiotiques) .
Observation de deux types de cellules:
vacuole
mitochondrie

paroi
memb rane
cytop lasmique

réticu lum endop lasmique
nucléole

}

noyau

chromati ne
cytoplasme

chromosome

Fig. 1 - Cellule procaryo te (bactérie).

membrane plasmique

Fig. 2 - Cellule eucaryote (animale).
5

Les altérations des aliments

Exercice 3 : donner les éléments de différenciation de ces
deux structu res. Rappeler alors les définitions de cellule
eu caryote el de cellu le procaryote (organisation, structure génétique).

1

Grâce à ce tte organisation complète, mai s
simpliste, les ba ctéries sont capables de co lo niser
to us les milieu x. Elles ont, en outre, la faculté de se
reproduire tr ès ra pide me nt par simple division,
pourvu qu 'elles aien t de la nourritu re, de l'eau et des
co nditions de tempér ature et de pre ssion favorab les.

... Classification :
Plusieurs éléments peu vent permettre de classer
ce gro upe très riche en espèce s :
1- Le gram (voir travaux pratiques de microbi ologie) : c'est un e classification simple qui a l'avantage de ne donner que deux groupes : gram + ou
gra m - . Mais, elle est incomplète.
2- Le type respiratoire : on distin gue les aérobies
strictes, anaérobies strictes, et a éro-a na érobie facultatif.
3- La forme et le groupement : on a prin cipa lement :
• des coques (forme rond e) isolée s (microcoque),
par deux (diplocoque dont les pneumocoques), en
chaînett e (st reptocoque) , en amas plus ou mo ins
réguliers (staphylocoque ou sarcine), voir figure 3;
• des bacilles (form e cylindriqu e et aspects variés),
voir figure 4.
4- La faculté ou non à sporu ler.
Ainsi, une classification intéressante et simple est
celle qui peut être donnée avec ces 4 critè res identi fiab les au labo ratoire par la colo ratio n de gra m,
l'observation microscopiq ue et un test complémentaire de besoin en oxygène.

• Les champignons microscopiq ues: levures et
moisissures
Constitués d'un e seule cellule (levure) ou de filaments ce llulaires (moisissures ), ils sont des eu caryotes (c'est-à-dire qu'ils possède nt un « vrai » noyau
bordé d'u ne membrane nucléaire).
Les champignons microscopique s so nt capables
de se développer sur la plupart des milieux. Ils ont
la facu lté de survivre même dan s des conditio ns très
ho sti les de tempér ature ou d'hygrom étrie. Ceci
expliq ue qu e ces org anismes sont souvent responsables de dé gradat ion s seco nda ires des aliments
transformés. En revanche, ils sont rarement pathogènes.

... Organisation des levures :
• Forme et struc ture : ce sont de s champignon s
unicellulair es, comprenant un noyau bien identifi é,
et entouré d'un e membrane plasmique, que lquefois
d'une paroi. Le cyto plasme contient des mitochondri es, des ribosomes et des substances de réserve.
La cellule est en génér al de for me ovale, allongée
ou sphériq ue et les dimensions var ient e ntre 5 à
8 ,um de diam ètre et jusqu 'à 100,um de longueur.
• Caractéristiques métaboliques: elles peu vent se
développer sous des conditions très variées de temp érature , de pH , de co nce ntra tio n en sucres et en
alcoo l : jusqu'à 1,5 de pH, 18 % d'alcool et 55 % de
sucre .
E lles résisten t bien au x milieux secs grâce au
processus de sporu lation et à la paroi, qu and elle
existe.
• Elles se re ncontrent sur les grain es et da ns les
fruits (grain s de raisin), et ne sont pas originellement
présentes dan s les produits d'origine animale tels que
le lait ou la viande. Elles so nt surtout utilitaires pour
la fermentation alcoo lique (vin, pain) ou l'affinage
de ce rta ins from ages (de chèvre en particulier).

o
élément isolé
co ques en amas
(staphylocoque)

coques en chaînette
(streptocoque)

à bout rond

forme trapue
à bout carré

co ex })
coques par deux
(pneumocoque)

Fig. 3 - Groupement des coques.
6

==

en massue

en fuseau

Fig. 4 - Forme des bacilles.

cylindrique
par deux

Dégradations microbiologiques

• Id entification : ob servati on morphologique au
microscop e et tests de fermentation de s sucres.

... Organisation des moisissures :
• Structure : ce son t de s ch ampign on s pluricellula ires. Ils son t formés par l'enchevêtremen t de
nombreux filaments con stituant le mycélium et dont
les ramifications sont appelées de s hyphes. Chaque
filament es t en fait une gra nde cellule présentant les
mêmes caract éristiques qu e la cellu le de levure. Le
mycélium peut être ou non cloisonné.
• Caractéristiqu es métaboliques: elles supportent
égaleme nt des condition s de pH et de température
larges. En revanche, les moi sissures résistent plus
difficilem ent aux milieux for tem ent concentrés et pas
du to ut à l'alcoo l.
• E lles se rencontrent sur un grand nombre d'aliments, où elles créent de s dommages (sur le pain, les
biscu its, les confitures : filam ents bleutés). Mais,
certa ines so nt ut iles, comme le Penicillium camemberti do nnant la belle « croûte » blanche du cam em bert ou le Penicillium roqueforti, qu i donn e les
« tâc hes» bleu es-vertes du roquefort. Sans oublier,
hors alim entaire, le ur usage da ns la production de
substances antibiotiques (p éni cilline).
• Identification : ob servation microscopique après
coloration au bleu cot on et tests de recherch e spé cifiqu e . On ob serve alors de s filam ent s porteurs de
spores tr ès caractéristique s pour chaque espè ce de
moisissures.
Ces champignons microscopiques sont des espèces
tr ès envahissa ntes par leur pouvoir de spo ru ler et
sont principa lement les ennemis du matér iel et des
locaux.

1-1 2 Typologie des micro -organ ismes
Suivant les productions qu 'il s enge nd re nt, les
micro- organi sm es so nt ut iles ou indésir ab les pour
l'homme. Au regard de ces critères, o n peut dist inguer troi s types de micro-or ganismes :

• Utiles

impropre à la consommation par alté ration du goût,
de l'aspect ou de l'odeur, sa ns forc ément de risqu e
sanitai re .
Exemple : lait caillé, pain moisi. viande ava riée , etc.

• Pathogène s
Ils gén èrent de s dérangem ents physiologiqu es, des
maladie s, voire des empoison nements graves. Ce sont
presque uniqu ement des bactéries ou de s virus. On
distingue : les microbes infectieux ou d'invasion , les
microbes toxiqu es et les microbes toxi-infectieux.
Ces deux dernières catégories de m icrobes pa thogèn es entraînent ce qu 'on appe lle cour amme nt les
« intoxicatio ns alime ntai res », Ce lles-ci sero n t
étudiées p lus largement par la suite .

1-2 Croissance des populations
microbiennes
Comme tous les êtres vivants, les micro-organismes
o nt besoin de conditions et de mi lieux favo ra bles
pour se reproduir e et vivre.

1-21 Étude des facteurs de croissan ce
Sur le p lan expé r ime ntal, on peut mettre en
évide nce la néce ssité d 'un certa in nombre de paramètres pour obtenir la croissan ce d es micro-organismes.
o vo ir les a pplica tions en travaux pr atiques de
microbiologie : croi ssance sur différents milieu x de
culture ; dénombre ment en fonction de la températu re d 'incuba tion , de la présence ou non de l'oxygène, de l'action des acides et des alcools...
Sur le plan de l'étude de s alime nts, on reti endra
les donnée s généra les suivantes:
• Nécessité de l'eau et des n utriments
Cha q ue fami lle de micro-organism e ayant de s
beso ins spécifiques, on a pu mettre au point de s
milieux de cu lture appropriés pour les recherches
(r evo ir le cours de microbiologie) .
• Nécessité d e con di tions resp iratoir es a da ptées

Ils permettent de fabriq uer des produits alimentaires ou des substances ut iles. Ces micro -organ ismes
appartiennent a u vas te dom ain e des « biotechnologies ».

On distingue trois types re spir atoires :
• A érobie strict : l'oxygène est indi spen sab le à la
re spiration.

Exemples : bactéries lactiques permettant deprod uiredu yaourt
ou de la choucroute. la levure de bière produisant de l'alcool.
bactéries modifiées pour produire des additi fs (ex. : xanthane) .

• Ana érobie strict: l' oxygèn e ne d oit p as être
prése nt da ns le milieu.
Exemple : Clostridium botulinum.
• Aéro-anaérobie facultatif ou micro-aéroph iles :
l'oxygène es t utilisé s' il es t pr ésent. Sinon, l'o rga nisme se place en anaé ro bie.
Exemples : bactéries pat hogènes comme les Salmonelles.

• D'altér ation
Leur mu ltiplication entraîne un e modifica tion
indésir able d'u n produit ali mentaire et le rend

Exemple : levures. moisissures.

7

Les altérations des aliments

Conditions appropriées de température
Nom du groupe

Tem pé rat ure
(moyennef] minimum

Plage de te mpérature opti mu m

Temp érature
maximum

Exem ples

Psychrophiles ou
cryophiles

- 10 -c

+4 °Cà +l0 °C

+ 20 "C

Pseudomonas
levures, moisissures

Psychotrophes

+3

-c

+ 20 °C à +30 °C

+ 35 "C

Yersinia enterocotmcez.
Usteria2, Erwinia

Mésophiles

+ 15 -c

+ 30 "C à + 37 "C

+ 50

-c

Escherichia coli

Thermophiles

+ 30 "C

+ 45 °C à+55 °C

+ 65

-c

Bacillus stearo thermophiJus

oc.

t a température est don née en
1. Moyenne réalisée à l'aide de plus ieurs sources.
2. Bactéries responsa bles d'in toxications alimentaires sur des denrées réfrigérées .

• Nécessité de conditions appropriées de température

nombre de
bactéries
phase stationnaire

On distingue là encore des group es différenciés
(voir tableau ci-dessus).
Exe rci ce 4 : étudier la compositi on des différents mi lieux
de culture utilisés en trovau x protiqoes de microbio logie
et en déduire les ex igences des microbes recherches.
Étudier les conditions de mi lieux app liqu ées (pH, température d'incubation , ens eme nceme nt de surface ou de
profondeur) pou r en déd ui re les cond itions de vie de ces
microbes.

croissance

latence

2h

1-22 Co ur bes de croissance des bactéries
Les bactéries ont don né lieu à de nombreu ses
études. Mais, les mod èles et calculs évoqués sont
transposables à d'autres micro-organismes.
Méthode d'étud e : mise en cultu re sur un milieu
approprié, dans des conditions optimum de croissance, un nombre connu d'une bactér ie connue. On
pré lève e t on dénombre les échantillons au fil du
temps. On peut ensuite construire des courbes
N = f(t) où N = nombre de bactéries et t = te mps
en minutes ou en heure s,
• Aspect des courbes de croissa nce en milie u non
renouvelé
Sur un milieu non renouvelé, les courbes ont
toujours cet aspect (cf. courbe qui suit):
Chacune des phases peut s'expliquer aisément :
• Phase de latence : il y a mise en condition des
bactéries.
• Phase de croissance : cette phase est de nature
exponentielle, correspondant à la mu ltiplication
intense des bactéries. C'est au cours de cette période
que l'on effectue les calculs de croissance car on a
une relation linéaire entre log N (logarithm e en base
10 de N) et t.
• Phase stationnaire: le nombre de bactéries est
maximum dans le milieu non reno uvelé. Les nutri 8

déclin

6h

12h

temps en
heures

Évolution du nombre de bactéries
en fonction du temps
ments manquent et les déchets s'accumulent, ce qui
explique la dern ière phase.
• Phase de déclin : les bactéries meurent sur un
milieu épuisé de ses ressources.
Sur le plan de la destruction des micro-organismes,
les attaques doivent se faire sur la phase de latence
en priorit é et au début de la phase de croissance.
Ap rès, le nombre devient trop important pour un
assainissement technologiquement efficace.
La pen te de la phase de croissance, la longueur de
celle-ci, ainsi que la durée de la phase stationnaire,
sont des éléments de caractérisation des différen tes
populat ions microbiennes.
• Éléments de calcu l
Pour étudier la croissance des micro-organismes,
on étudie :
- la vitesse de doubl ement de la population ,
appelée temps de génération ou temp s de doub lement, notée td en minutes ou en heur e.
td, qui a une valeur constante, caractérise l'espèce.
Exemple : une bactérie sediviseet donne 2 bactéries au bout
de la min ee td = 10 min.

Dégradations microbiologiques

- J.L le taux de croi ssance ho raire, correspondant
au no mbre de division par heu res.
On a la relation : J.L = 60 1 td si td est donné en
minute et
J.L = 11 td si td est do nné en fraction d'heure .
Da ns l'exemple, J.L = 6.
E n phase de cro issan ce, l'é quation de cette exponentielle sera :
N = Nox2 . '
avec N = nombre de bactéries au temp s t (nombre
entier) et No = nombre initial de bactérie s,
t = temps choisi, exprimé en heure.
Exemple: Dans le cas étudié, J.L = 6,
à t = 1 h, pour No = 1, N = 64 ;

àt

= 2 h, N = 4096 ; à t = 8 h, N = 2,8,1014

Remarque : il existe des temps de doub lement très
lo ngs, de plusieu rs jou rs pour de s micro-o rganismes
à croissance lente.

l rercice 5 : don ner la population ou bout de 3 h pour un
milieu place dani de bennes co nditio ns de tern peruture et
d'oxygène, con tenant au départ 1, la et 100 germes de
[u herichia coli. On donn e td = 3 min. [endure quant
au fad eur No (nombre de germe in itial).
Mêm e ques tion avec Yibrio p, dont on sait que J.l = 3 et
avec une popula tion de départ de 100 germes. Co ncl ure
qu ant au fad eur typ e de ge rme.

a

1·23 La sporulation
La production de spores par les organi smes est un
moyen de survivre qua nd les conditions de viennent
défavorables. Aussi, o n trouve des spores en phase
stationnaire et sur tout, en phase de déclin des population s.
• Pour les levures et les mo isissures, la production de spores es t un processu s no rma l de reproduct ion, qui correspo nd là enco re à un e form e de
résistance et de propagati on de l'espèce dan s de s
conditio ns hostiles.
• Dans le cas des bact éries, uniqu ement qu elques
espèces spo rulent: ce so nt en gén ér al des bactéries
classée s « thermorésistantes » ca r la for mation des
spores se produ it au ssi à haut e tempér ature. On
connaît deu x espè ces en agroali ment aire : les genres
Bacillus (do nt B.Steardhennophilus ou Cboudinum v
et Clostridium (dont C.perfingens ), qui so nt des bactéries pathogènes.

• Résista nces : ces spores sont très résista ntes à
de nombreux agents d'attaque classique de destruction des microbes :
- au vieillissement: les spo res ont une durée de
vie presque illimitée si elles so nt stoc kées dan s un
milieu sec.
- aux fortes températures : elles survivent toutes
à des températu res supérieures à 100 oc.
Exemple de dest ruction : les spores de Clostridium botulinum
nécessitent une température au moinségale à 120 "C pendant
20 min, en milieu hydraté pour être détruites alors qu'il suffirait de 1S min à 9S "C pour détruire la forme végétative.

- au fro id : pas de destruction par la surgé lation,
la congélation ou la lyophilisation.
- aux agents désinfectants : l'alcool est peu efficace, et les désinfectants chimiques ont une activité
moind re sur les spores q ue sur les formes végé tatives.
Les dé sinfectants physiques, tels que les ultr aviolets (les rayons solaires n'altèrent pas les spores), les
hautes pre ssions et les ha ute s fréque nces sont d'un e
po rtée limitée,
Exemple: les anti fongiques. pour tuer les « champignons ».
ont une efficacité réduite de 40 % sur les spores. Il y a obligation d'augmenter les temps de contact.

• Conséquenc es prat ique s en agroalime ntaire
De ces observa tions découlent plusieurs contraintes :
• Néce ssité d'éviter les formes sporulées da ns un
milieu :
- pa ssage par une « mise e n cond ition » de s
alim en ts avant d'appliquer le processus de traitement. Ceci permet aux spores d'éclore et de se tran sformer en forme s végétatives.
Exemple: réhydratation des poudres ava nt de faire un traitement thermique.

• Laisser des phases d'attente da ns un processus
de stérilisation: le mécanisme s'appelle la « tyndal lisation » et il très efficace sur Clostridium botulinum ,
• Néce ssité de limiter les mouvements d'a ir dan s
les at eliers de transformations, En effet , les spo res,
légères, se propagent dan s l'ai r.
• Nécessité de revoir les bar èm es de traitement
thermique à la hausse da ns le ca s de spo res.
Cependant il restera toujours des spores, mêm e en
haute stérilisation. Ceci constitue le « risque » toléré
lors d'un traitement thermi que (o n verra plus lo in la
destruction ther mique) .

• Caractéristiques des spo res

• Mise en évidence des spores au plan pratique

• Structure : ce sont de petites unités enca psulées
co nte na nt un o rganisme en éta t late nt. L'activité
physiologique de la spore est quasiment nulle (observation aisée sur un état frais).

Par la colora tion double au vert de malachite à
chaud et à la fuchsine de Ziel , les spo res apparaissent en vert et les bactéries vivantes actives (dites
sous forme « végétative »] se colore nt en rose, Par
9

Les altérations des aliments

la co loration à la fuch sin e à ch au d et au ble u de
mét hylène (co lorant de co ntraste) , les spo res so nt
alors rose s sur fond bleu .

1-3 Origine des contaminations
1-31 Contaminations originelles
Les aliments bruts ne sont pas stériles : ils con tien nent tou s des micro-organ ismes d ivers et adaptés.
Suiva nt les grou pes d 'a lime nt s, on trouvera des
germes spé cifiques (voir tableau ci-desso us).

1-32 Contaminations secondaires
Ce sont les co ntamina tion s q ui su rvienne n t pa r
d iffusion de s ger mes du milieu ambi an t ou d 'agents
exte rne s vers l'a lime nt. Les agents sont :
• le sol et les plantes apportent presque tous de s
microbes, en qua ntité très importante : o n es time
que la masse de bactéries représente 10 t/ha ; celle
des moisissures, 1 t/ha, Seu les les levures sont en très
faible quan tité dans le sol.
• l' eau naturelle , no n traitée, de so urce ou de
rivière, apporte éga leme nt de très nom breux germes,
qui provi en nent souvent du sol. Mais, on pe ut aussi
trouver des germes de pollution, issus des rui ssellem ent s : entérobactéries (iss ue s des fèces des

animaux), Clostridium, dont certa ins germes path ogènes comme Salmonella typhi.
• l'a ir et la poussière sont surtout des agents de
tra nsport. Ils sont esse ntiellement vecteurs de spores
et de bact éri es exogè nes gram + (Microcoq ues,
Baeil/us, Stap hylocoques).
• les instruments véhiculent des germes des ea ux
so uillées ou d 'a utres aliments en cas de mauva ises
pratiques de nettoyage et de dé sinfect ion.
• les déc he ts féca ux (fèce s) des anima ux appor te nt de nomb reuses bact éri es spé cifiq ues qui so nt
so uvent pa thogè nes (E.Coli, Klebsiella, Strep tocoques
fécau x...).
• les pe tits nui sibl es app or tent divers mic rob es
spécifiques, dont des virus de con ta mina tion.
• l'homme est un agent très contaminant par :
- ses ma ins : la pea u con tient des ge rmes pe rmanents, comme certains Stap hylocoques, et des germes
de tra nsition. Si les pre miers ne peuvent pas être tota lem ent élim inés par le nettoyage ou la désinfection
(un lavage des main s, même trè s bien fait, n'a pas
un e efficac ité de 100 % ), les seco nd prése nten t
souvent de réels risques sur le plan de la santé, car
so nt souvent pa thog èn es (Staphylococcus auréeus,
Streptococcus pyogenes, Pseudomonas...). Les main s
peuvent apporter des entéro bactéries d'origine fécale.

Germes spécifiques
Produit brut

M icro·organismes présents
B : bactérie; M : moisissure ; L : levures

Actions des microbes

LAIT

B : bactéries lactiques (Streptocoques, lactobacilles)
B : Bactéries protéolytiques (Alcafigenes visco/actis)
B : Pseudomonas

fermentation lactique
lait visqueux
goût de po isson

VIANDE FRAÎCHE

B : Lactobacille, Leuconostoc, Pseudomonas , Protéus

goût et odeur avariés

VOLAILLE

B : Achromobacter, F/avobacteriu m, Micrococcus,
Afcaligenes

détérioration de la peau et
mauvaise odeur

ŒUFS

M : Penicillium, Sporatrichum
B : Salmonelfes

Moisissures bleues-vertes , rosées
Production de toxines

LÉGU MES

M : Penicillium,
Botrydis,
Rhizop us,
Trichoderma
B : Pseudomonas, Erwinia,
B : CelfuJomonas, C/adosporium,

Moisissures bleues-vertes
Moisissures grises
Moisissures cotonneuses
Moisissures vertes
Goût douceâtre de cham pignon,
pourriture
Destruct ion de la cellulose

FRUITS

M : Penicillium digitatum (agrumes)
M : Dip/odia, fusarium
L : Saccharomy ces cerevisiae

Diverses moisissures de surface
et dans la pulpe
Fermentat ion alcoolique

GRAINS

Diverses moisissures, levures et bactéries

Moisissures des grains,
hydrolyse de l'amidon
Fermentations

B : acétiques et alcoo liques
FARINE

10

Diverses moisissures et levures
B---""-"
: Aceto
bacter
-

Fermentation acide

Dégradations microbiofogiques

- ses sécrétions nasales ou buccal es : Staphyloccoccus au reus.
- ses vêtements porteurs de pou ssières et donc de
moisissures et de spores.
Tout ceci montre la vulné ra bilité de tous les
aliments au contact du milieu ambiant. D 'où l'importance de re specter une hygiène rigoureu se en
fabrication , au plan de l'ambiance , du matériel et du
personnel.
Ex ercice 6 : dans le cadre de la fabrication artisanale d'un
paté de campagne (foie de porc + gras de porc + viande
de porc + sel + poivre), citer lei clt érutiom de type secondaire penibles. Quelles conditions de temp érature
conse illez-vous pou r la fabrication ?

1

2- Facteurs d'évolution
de la flore
Les micro -organismes sont pré sent s dans tou s les
aliments. Mais, les populations ne restent pas fixes.
Elle s évoluent sous la dépendance de s fact eurs
internes et extern es présent s.

2-1 Les com posants internes de
l'eliment
Les éléments con stitutifs de l'aliment, so ur ces
d'alt ération, seront principalement les facteurs de
croi ssan ce des micro-organi smes vus au chapitre
précédent :
• Les nu tri me nts
En rappel, on peut dire que les microbes se développeront sur des milieux qui comportent :
• des sources d'énergie: des glucides surto ut, des
lipides éventuellement,
• des sources d'azote assimilable, nécessaire à la
fabrication des pro téine s et des facteurs génétiqu es :
acides aminés, peptides simples,
• des facteurs de croissance : vitamines, certains
minéraux.
Suivant l'aliment con sidéré et son co nte nu, une
flore préfér entielle se développera.
Exem ple: sur du lait. on t rouvera surtout des bactéries
lactiques. car elles savent utiliser le lactose. Sur des fruits. ce
seront surtout les levu res et les moisissures.

• L'eau
Elle est à la fois vecteur de germes et élément indispensable à la vie.
Elle est fondamentale po ur la mu ltiplicat ion des
germes et la germination des spores .
Sur le plan alimenta ire, ce qui est important, ce
n'est pa s la quantité d'eau contenue, mai s c'est

surto ut sa disponibilité . En effet, un aliment peut
être re lativement riche en ea u, mais si cett e ea u est
combinée, les microbes ne sauront pas l'utiliser. C'est
pourquoi, on s'intéressera à un paramètre plus important que le tau x de matiè re sèche (extrait sec tot al :
EST) : c'est l'activity of water (aw), ou activité de
l'eau (voir chapitre II).

aw minimum pour la croissance
des micro-organismes
Bactéries

0,91

sauf halophiles à 0,75
et Staphylococcus aureus à

0,86
Levures

0.88

sauf osmophiles à 0,65

Moisissures

0.80

sauf xérophiles à 0,60

Quelques aw alimentaires:
0,9 : mie de pain ; 0,9 : jambon cru ou Saint Paulin ;
0,8 : confiture ; 0,5 : pâtes alimentaires et biscuits secs ;
0,2 : lait en poudre.

Exe rc ice 7 : rec herc her le sens de Cl haloph iles J\
» et lC xérop hiles ».

1philes

Cl

osrno-

• le pH
Les aliments acides sont naturellement préservés
des attaques microbiennes.
En revanche les aliments neutres sont des lieux
privilégiés de développ ements microbiens.
Les microb es qui ont un optimum de croi ssance
en zone acide sont dits acidophiles.
Les microbes qui ont un optimum de croi ssance
en zone basique sont dits basophiles.
Les plages de croissan ce re ten ues en moy en ne
sont:
- pour les moisissur es : pH entre 1,5-2 et 11 ;
optimum: ?
- pour les levures : pH entre 2,5 et 8,5;
optimum : 6,5
- po ur les bactéries : pH entr e 3,8 et 9 ; optimum : ?

Exemples pour les bactéries
Org anisme s

pH min.

pH m ax.

Lactobacillus

3,8 - 4,4

7.2

Strep tocaccus lactis

4,3 - 4,8

7

E.Gofi

1

4,4

9

Salmonella Typhi

1

4.5

8

Ain si, chaque catégor ie d'a liment aura ses agents
de dégradation, simplement sur le plan du pH.

bercke B:
fruits de pH < 5 ==> attaqués par
légumes de pH < 6 ==> attaqués par
vi ande de pH proch e de 6 ==> attaquée par
lait de pH 6,7 => attaqué par
,', ,

1

.
.
.
,..
Il

Les altérations des aliments

• Potentiel redox
Les aliments contiennent des ions, donc des
charges. Tous les aliments présent ent un potenti el
redox (qui se mesure uniquement en laboratoire de
recherche, car "opération est délicate, puisqu'il faut
éliminer l'influence de l'oxygène de l'air et du pH
interne).
Cette donnée indique la disponibilité de l'oxygène
intern e de l'aliment . Les micro-organismes aérobies
tolèrent des potenti els E > 200 mV Tandis que les
micro-organismes anaérobies tolèrent des potentiels
E <-200mY.
• Les facteurs an ti-microbiens nature ls
Il existe, au sein de certains aliments, des produit s
inhibiteurs de germes.
Exemple : le Iysosyme du lait qui bloque certaines bactéries.

2-2 Les composants externes
de l'aliment
On retrouve les composants qui affectent la croissance des micro-organismes : la temp érature, l'humidité de l'air, et la compo sition de cet air.
En modifiant ces param ètres, on pourra agir sur
les micro-organismes présents (c'est ce qui se passe
en emballage « sous atmosphère modifiée » que nous
verrons dans la troisième partie).
Ces trois facteurs seront plus largement étudiés
au chapitre suivant.

3- l es principales altérations
microbiennes
Les alté ra tions provoquées vont rend re les
aliments inconsomm ables, soit par leur aspect, leur
odeur ou leur textu re, soit par leur contenu devenu
toxique (aliments conduisant à une intoxicati on
alimentaire).

3-1 Altérations de la valeur d'usage
Elles affectent la texture, la saveur, la couleur des
aliments.
On distingue trois grand s modes de modification
de l'alim ent :

3-11 les fermentations
• Par les bac téries
En utilisant les substances carbonées, les bactéries se proc urent l'énergi e vitale néce ssaire à leur
croissance et à leur multiplication.
12

Les bactér ies aérobies dégrad ent complètement
le substrat par respiration alors que pour les anaérobi es, la dégradation reste incompl èt e: c'es t le
mécanisme prop re de la fermentation.
L'ét ape commune au deu x mécanismes est la
glycolyse.
Exercice 9 : donn er le rn écunisme détaillé de la glycolyse.

1Rappe ler ion importa nce sur le plon biologique.

Citons quelques exemples très courants de fenn entation s alimentaires :
• la ferm entation lactique : elle a pour base le
glucose, présent directement dan s le milieu, ou le
plus souvent, ob tenu par hydrolyse d'un oside ou
d'un polyoside (lactose ou cellulose). Elle est anaérobie. Suivant le type de bactéries, le mécanisme est:
• homofermentaire : il ne conduit qu'à un composé
majoritaire.
Les bactéries Streptococcus thennop hilus et
Lactobacillus bulgaricus fermentent le lactose pour
produire de l'acide lactique en quantité prédominante
(plus quelques substances aromatiques). Ces bactéries sont responsables de la fabrication du yaourt.
La fermentation lactique se rencontre aussi pour
produire la choucroute (qui présente le même mécanisme que l'ensilage).
• hétérofennentaire : il conduit à plusieurs composés.
Les Leuconostoc, les diacéthyllactis donnent un
mélange composé d'acide lactiq ue, d'a cide éthanoïque, de dioxyde de carbone et d'autr es composés
de flaveur.
• les autres fermentations
• Les bactéries Clostridium butyricum prat iquent
la ferme ntation butyrique qui conduit à la production
d'acide butyrique, d'hydrogène, de butanol, d'acétone,
de dioxyde de carbon e... Le processus est anaérobie.
• Clos tridium propionicum (dans les meu les de
fromages à pâte pressée cuite comme l'emme nta l)
fermen te le glucose en ana érobi e en donnant des
acides propio nique, acétique et succinique, ainsi que
du CO z qui explique les « trous » observés.
• Les bactérie s du ge nre acétique utilisent, en
aérobie, l'alcool, pour donner de l'acide acétique.
C' est le proce ssus de fabrication du vinaigre.
Tout es ces fermentations condui sent à des modifications fortes du substra t, auta nt e n term e de
texture (caillage du lait par acidification par exemple
pour le yaourt), qu'en terme de saveur (modification
du goût et de l'odeur des chou x pour la choucroute)
ou de couleur.
• Par les levu res
La plus connue est la fermenta tion alcoo lique
pratiquée en anaérobie par les levures du genre

Dégradations microbiologiques

Sac charomyces cerevisiae : à partir du glucose, les
levures produisent de l'éthanol (et d'autres alcools)
et du dio xyde de ca rbone . C'est un e dégradation
incomplète, qui fournit l'énergie vitale aux levures
(2 ATP par molécule de glucose).
Ce processus est largem ent utilisé en alimentaire :
il conduit à la fabrica tion du vin et de s alcools (c'e st
alors l'ét hanol qui est valori sé) et du pa in (c'est le
dioxyde de carbone qui devient intéressant pour faire
lever la pâte) .

3-12 l 'h ydrolyse
Les micro-organismes produisent de s en zymes qui
von t le ur permettre de dégrader les subs trats en
molécules plu s simp les pour obteni r leur propre
matériau de construction : des acides aminés essen tiels à la synthèse de leur s propres substances
protéiques, de s acides gra s simples, qu i recombinés,
permettront aux ba ctéries de fabriquer leur ca psule
et leurs propres substances lipidiques. La décomposition des acides nucléiques permettra aux ba ctéries
de régénérer leur matériel gén éti que.
Les conséquences sero n t des modifications de
texture et de flaveur de l'al iment.
Les dé gradations sero nt par exemple :
• protéolyse : par les moi sissures du genre
Penicillium ou Geomcum, des levures ou de s bactéries comme A cetobacter.
• lipolyse: par diverses moisissures ou de s staphylocoques.
• nucl éase (coupure de s acid es nucléiqu es) : par
diverses moi sissures et les levures.

3-13 l a multiplication
La croissance de s champignons co ndu it à des
modificat ion s visuelles de s aliments car ces population s gén èrent de s colonie s importantes. Certaines
de ces production s sont d'ailleurs rech erchées sur le
plan de l'a spect de s produ its.
Exemple: duvet du camembert.
Les modifications ob servées par multiplication
sont :
• aspect poi sseu x et colo ra tion noire, jaune ou
bru ne pour les levures.
• aspect duveteux, avec diver s coloris, co mme le
ver t, le bleu, le noir, le jaune pour les mo isissu re s
(dus au développement des hyph es et aux spores).
Cette deu xième cat égorie de micro-organism es
conduit do nc à des modifications importantes, mai s
en gé né ra l, sans danger su r le pl an de la sa nt é
humain e. Et même, souve nt, les produits obtenus
par dégradation du substrat peuvent être bénéfiqu es :
en effet, les moi sissures prod uisent des substances

utiles, comme de s vitamines du groupe B ou des antibiotiques (p énicilline).
Globalement, on no tera q u'en fonct ion de l'ali ment, de sa cha rge microbienne de départ , des réaction s et de s dégradations spécifiques auront lieu.

Ixercice 10 : donn er des exe mples d.e dégradations observees spon tanéme nt sur: des fruits, des légu mes, de la
viande, du lait, des graines de céréales.

1

3-2 Cas particulier des toxi-in îections
3-21 Définition des TlA (Toxi-infect ions
alimentaires)
Elles regroupent un ensemb le de mal adi es et de
pathologies contrac tées par l'ingestion d 'un aliment
contaminé, contenant un ou plusieurs germes responsables des symptomes (germes pathogènes).
On considère qu 'il y a toxi-infection alimenta ire
co lle ctive (TIAC) quand tout un groupe de
personnes, ayan t consommé les mêmes produits,
présente les mêmes symptô mes.
Le s co nséque nces cliniques so n t gén éral em ent
d'ordre gastro-int estinal, mais aussi neurologiqu es.

3-22 l e processus infectieux
Il faut savo ir que l'organisme humain côto ie en
permanence de s germes divers. Il en héberge même
au niveau de l'intestin pour favoriser la digestion. En
présence de co rps étra nge rs , l'organisme sait se
défendre et réagi r. Et souvent, les en vahi sseurs so nt
maîtrisés. Mai s si l'attaque est plus fort e (micro-organism es p lus nombreux) ou plus viru lente (tox ines
plu s violentes ), le corps ne fait plu s face et l'infection se déclare (cf. cours d' immunologie) .
Un mi cro -organism e pathogène peut se développer si ce rtaines conditions sont remplies :
• pou r lui-même :
- en vironnement nutritif et conditions de milieu
(eau, pH) favorab les,
- aptitude à se multiplier rapidement,
- capacité à déjouer les défenses immu nitaires de
l'hôte ou à neutraliser les médi caments éventue ls,
- capacité à produire des substances ac t ives
(toxines).
• pour l'hôte :
- état ph ysiologique : les enfants en ba s âge, les
femmes enceintes et les per sonnes agées, ain si que
les immunodéprimés (sidéen s) sero nt plus fragiles,
- apt itude à mobiliser ra pide me n t les d éfenses
immunitaire s,
- qu antité d'aliment (et donc de germ es pathogèn es) ingérée .
13

Les altérations des aliments
Ainsi, l'étude des TIA nécessite de con naître les
agents infectieux, mais en tenant également compte
des conditions de milieu de l'hôte.

Les bactéries sont les plus souvent impliqu ée s.
Parmi les plus courantes, on tro uve :
• des prod uctrices de toxines :
- Clostridium perfingens et Salmonella (typhis ou
enteritidis) qui produisent une endotoxine.
- Clostridium botulinu m et Listeria monocytogenes
qui produi sent une neurotoxine.
- Staphylococcus aureus (ou doré) qui produit une
entérotoxine.
• des germes infectieux par le nombre :
- Salm onelles
- Shigelles
- Esch érichia coli
- Yersinia

Ex ercic e 11 : recherch er le sens des termes cites endotoxin e, neurotoxin e et entérotoxine ''.
(1

3·24 Développement de la TlA et
remèdes
• Facteurs de développement
Certains facteurs favorisent la multiplication des
agents infectieux. On peut citer en particulier :
• la durée: le temps écoulé entre réception et traitement technologique, entre cuisson et refroidissement, entre cuisson et consommation est un facteur
de risque.
• la température: la plupart des pathogènes sont
mésophiles (sauf Yersinia ou Listeria ). Aussi, un maintien des aliment à 30 - 40 "C sera un facteur de multiplication. Des ruptu res de chaîne du froid ou une
conservation à températur e ambiante sont également
défavorables à la qualité hygiéniqu e de l'aliment.
• l'atmosphère autour de l'aliment : une atmo sphère contaminée, un voisinage de produits pollués,
un stockage au sol... sont aussi préjudiciables.

14

1

Donn er alors les règles d'hygi ène de base à resp ecter.

3-23 Les agents responsables

1

Exe rci ce Il : lister, dons le ccdre d'une [obricotion de
co nse rves de horicots verts, tous les facteurs qui peuvent
provoqu er la prol ifé ration des germ es indésirables.

• Prévention
Par des consignes d'hygiène de base, les T IA
devraient être maitrisées. Il s'agit de :

• la marche en avant,
• le nettoyage et la désinfection des locaux,
• le traitement rap ide des matières premières,
• le respect des con tra intes de fab rication :
barèmes de tra itement, refroidi ssemen t, suivi des
matières...
Exemple : en plat cuisiné frais. latempéra ture doit baisser sous
la barre des l a oc en moins de 2 heures après la cuisson.

• le respect des règles d'hygiène au niveau des
personnes.
La préven tion passe par des exigences forte s sur
la matière prem ièr e (fraîcheur et traitement sans
délai) pour minimiser le nombre de gènes au départ,
sur l'hygiène générale des personnes, des locaux et
du mat ériel et e nfin, sur un suivi méthodique des
processus de fabrication (mét hode HACC P par
exemple).
Pour compléments, voir le document n° 1 : Les
taxi-i nfections.
Exercice 1 ~ : donn er la sig nification de HA((p' Donner les
fondements de cette méthode.
Citer les étapes du nettoyage et de la désinfection dans
le cadre général.
Qu els produits utilise -t-on et pourqu oi ? (Conseil : foi re
une élude documentaire ou utiliser un expose de cours
co mplémentaire).
Exerci ce 14 : unclyser le tabl eau et le texte du doc um ent
nOl en donnant :
- les lieux des TlAC les plus élevées en nomb re el les
erreurs co mmises,
- les agenh les plus impliqués.

Expliquer l'c uqmentcfion des

( Dl

de 1984

ô

1997.

Dégradations microbiologiques

Document n° 1 : Les taxi-infections

l e système de déclaration permet d'identifi er
le no mbre de cas chaq ue année, il co nvie nt de
noter qu 'e ntre 1984 et 1990, ce système s'es t
mont ré de plus en plus fi able et que l'a ugmentatio n du no mbre de foyers est avant to ut due à

l'amélio ratio n de s décla rations. Le tableau et le
graphique ci-de ssou s montrent l'inciden ce
annue lle des TIAC e n terme de no mb re de foyers
et de no mbre de malades.

r
I

Années

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

Foyers
Malades

45
1 697

29
3 400

63
3 731

129
5986

164
5622

330

10085

326
7968

384
7192

446
10967

369
8643

553
9 532

395
7349

414
7858

478
7817

Principales causes de T1AC

Germes invasifs :
Salmonella non typhiques : esse ntiellement Enteri-

l e rôle de l'aliment co mme vecteur d'un e
TIAC peut être :
- Actif : l'aliment est le siège d'un e mu ltiplication
de so uches patho gène s o u d'une prod uction de
toxines :
Ge rme s toxino gènes :
Slaphylococcus aureus : e nviron 15 % de la totalité des intoxications ali me ntaires ; les alime nts mis
le plus souvent en cause sont les produ its laitiers,
les pâtisseries et les ali me nts co mposés (co nta mination par le ma nipulateur).
Clostridium perfringens : essentie lleme nt le s plats
en sauce, viandes en bo uillon, langues... (co nd ition s d'an aérobi ose)
Clostridium botuJinum : la plus grave des into xications, due à la toxine bo tullnlque. poison le plus
violent co nnu. Clostridium botulinum est trè s
résistan t à la cha leur (dest ruc tion à te mpé rature
> 121 "C pe ndant un temps suffisant). l es produ its
à risque son t do nc le plus so uvent les co nse rves
et les salaisons « familiales »(te mpéra tu re de sté rilisation insuffi sante ou salaison mal co nd uite).
Chaq ue année, q uelqu e s foyers de 2 à 5 person nes e nviron son t recensés.
Bacilfus cereus (riz cuit, flans, pudd ings...).

tidis qu i reste le germe le plus fréq uem ment mis
en ca use lors de TIAC. Le s œufs et ovo produits
(mayo nnaise s e n particulier) sont les principau x
aliments re spon sables de ces intoxications, avec
les viandes de volailles et de bouche rie.
Shigella
CampyJobacter jejuni (volailles, viandes de po rc et

de mouton, co q uillages...)
Yersinia enterocotitice.

Germ es cyto toxiques :
Vibrio parahaemolilicus (fruits de mer ).
f . coli.
- Pass if :
Agen ts chimique s : gluta ma te (re stauratio n asiatiqu e), méta ux lourds, résidus de médicame nts
vété rinaires (a ntibiotiq ue s, clembut érol dans des
foie s de veaux...), pesticides, histamine (tho n)
Para sites : trichine (viande de po rc ou de cheval),
anisekis (harengs, maqu ereaux) .
Virus : hé pa tite, rotavirus (eau) .
Toxines des d ino flage llés dans les produits de la
mer : DSP (syndro me d iarrhé ique ) dans le s
co q uillages des cô tes de France ; synd rome paralysant et synd rome ciguatériq ue sur les produ its
importés.

IS

Les altérations des aliments

Document n° 1 : Les taxi-infections (suite)

l e tableau 1 de l'annexe montre la répartition
du nombre de foye rs et du nombre de malades
par ca use e t par lieu d'intoxication . Il importe de
noter que près d'un tiers des foyers a lieu en
milieu familial mais qu'ils ne comportent que
13 % des cas. la première cause d'intoxication alimen taire collective est re prése ntée par les salmonelles.
Conse ils de prévention
Les TIAC en milieu collectif touchent un
nombre de personnes très impo rtant. En milieu
familial. elles génère nt re lative me nt peu de
malades mais sont parfois graves (principale
cau se des TIAC familiales : Salmonella Enreritldls).
l 'étude des facteurs ayant contribué à la su rvenue d'une T1AC fait appa raître dans la majorité
des ca s des erreurs d'hygiène (processus de préparation et non-respect des chaines du chaud ou
du froid) au se ns large associées à la contamination initiale des matiè res premières. Par ailleu rs, la
répartition du nombre de foyers d'intoxications
par age nt e t par type de produi ts consommés est
po rtée dans le tableau 2 de l'annexe. Ce dernier
montre notamment que l'aliment mis en cause
dans les intoxications dues a ux salmone lles est
essentiellement l'œuf et les produit s à base
d'œufs.
C'est pourquoi l'effort de prévention doit porter sur :
- En milieu collectif :
le respect des bonnes pratiqu es de tran sport ,
stoc kage (notamme nt respect des températures),
prép arat ion des repas (respec t des co nditions
d'hygiè ne des équipement s, des man ipulations ;
attention aux lésions infectieuses sur les mains :
panar is, aux expectorations infectieuses : bronchites, rhumes...).
le respect de la chaî ne du fro id ou de la chaine
du cha ud, dans la mesure où les conséque nces

16

d'une erreur peuvent être très importantes.
On reco mmandera l' utilisatio n de mayonnaises
industrielles, de pré parations .il base d'œ ufs pasteuri sés el de poudres d'œufs.
- En milieu familial :
Atte ntion a u respect des dates limites de
consommation et des temp ératures de stockage
indiquées sur les é tiquetages .
Respecter scrupuleuseme nt les températures
depui s l'achat jusqu 'à la co nso mmation (ranger
rapidement les produits dans le réfrigéra teur ou le
co ngélateur selon les cas).
Ne jama is recon geler un produ il décongelé.
Jeter toute bo îte de co nserve bo mbée ou dont le
co ntena nt présente un as pect ou une ode ur
anormal.
Respecte r les températures de cuisson (atte ntion
à la cuisson en four à micro-ondes).
lors de la co nfection de co nse rves ménagères,
res pecter scrupu le useme nt les barèmes de st érilisation (temps-température).
Il faut éga lement rappeler les risques liés à la
consommation d'œufs crus ou peu cuits. l es
recomm andations simples ci-dessous vise nt à
réduire ce risque :
Conse rver les œ ufs da ns le réfrigérateur (4 "Cl:
Pour les personnes les plus vulnérables telles que
les personn es âgées, les malades, les bébés et les
fem mes e nceintes, il est reco mma ndé de ne pas
consommer d'œ ufs crus ou peu cuits (une cuisson complète do it rendre fe rmes le blanc et le
jaune );
l es prépara tion s à base d'œufs sa ns cuisson
(mayonnaises, crèmes, mousses au chocolat,
pâtisseries...) doivent ê tre fabriq uées le plus près
possible du mom ent de la co nso mmation et
ma inten ues a u fro id.

Tableau 1 : Nombre de foyers de T1AC et nom bre de malades selon le lie u et l'age nt rn ponsable en 1997

!
RESTAURANT
D'ENTREPRISE

SCOLAIRE

Salmonella

1

INSTITUT
MÉDICO-SOCIAL

RESTAURANT
COMMERCIAL

AUTRE
COllECTIVITÉ

Foyers

Malades

Foyers

Malades

,.,...

Mal;i1.des

Foyers

Malades

Foyers

Malades

9

220

28

249

28

885

132

739

2

64

21 7

3040

250
319
316
254
100
11 5
15
160
271

436
154
149
11
0

1
1
0
0
0
0
0
2
0

8
56
0
0
0
0
0
12
0

118
40
59
43
7
78
14
38
80

1260

6
12
7
1
12
1
3
16

76
26
30
3
0
22
1
19

12

20
3
5
3
2
22
9
4
11

la

155

78
40
102
196
0
3
0
145
164

202
6
41
38
5
218

13

5
2
2
7
0
1
0
5

34

728

79

690

68

1 800

4

76

477

7814

Malades

Foyers

Malades

15

809

3

74

4
1
10
11
3
19
1
4
20

286
88
509
831
79
660
43
93
440

2
1

42
32

dostridium perfringens

Baal/us cereus
Staphylococcus aureus
H istamine
Autres
Non déterminé

TOTAL

73

2955

a

i
1

12

1

1
2
2
1
8

1
1
1

1

a

186
25
29
76

1 Foyers

,
!
1

33

100
47
1

,
29

TOTAL

Mal ades

Fo~rs

dont :

Enteritidis
Typhimurium
Autres s érotvoes

DiffUS

fAMILIAL

558

1

117

13

4
94
42

190

1007

663
111 7
151 6

209
1142

171
617
1119

1

1

i

Tableau 2 : Alime nts suspectés et age nts res pon sables de T1AC en 1997

T

SALMONELLA

ALIMENT

Entf!ritidis

~

"'3

Nombre



CLOSTRJDIUM

STAPHYLOCOCCUS

PfRFRIN GENS

AURfUS

AGENTS
INOtTERMINÉS

AUTRES
AGENTS

TOTAL

Autres

%

Nomb re

%

Nombre

1,7

4
49
14
13
4
5

4
49
14

0
1
14
7
2

lt

lt

100

100

%

Nombre

%

Nombre

%

Nombre

%

Nombre

a

17,9

3,4
5,1
1,7
1,7

33

24,4
23,1

14
5

55,9
23,7

8,5

3
2
13
2
8
5
47

3.7
2.5

6,4
6,4

2
3
1
1

58.8

25
160
58
30
54
59
92

100

59

100

80

100

478

%

c;.

'"

;;

e,
~

~~
;";

lai t et produits laitiers
Oeu fs el ovo prod uits
V iandes
Volailles
Poissons et fruits de mer
Autres aliments
Aliments non retrouvés

2
100
4
2
2
1
7

84,7

3,5
1,7
1,7
0,8
5,9

13

4
5

15

34,8

4

9,3

14
5
12
5
5
19
18

43

100

78

2,3
32,6
16,3

4.7

6,4
15,4

16.3

2.5
10
6.2

5,4
33,4
12,1

6,3
11,3
12,3
19,2

~

c,

"'
S
~

~

"
"'

".

TOTAL

118

100

1

1

100

Chapitre" : Dégradations non microbiennes
1- Dégradation enzymatique
1-1 Notion d'enzyme
1·11 Définition
Les en zymes sont des protéines particulières, de
poids moléculaire élevé, en structure spatiale tertiaire
ou quat ernaire (revo ir le cours de biochimie).
L'organisation moléculaire de ces protéin es
ménage un site actif qui est le siège de la réaction
e nzymatique : il co rrespond à une configuration
donnée d'une parti e de la molécule.
Le s enzymes sont con sidé rées com me des cata lyseurs biologique s : elles activent des réact ions qui
seraient infinime nt lentes sans elles (ce rtaines actions
n'a ura ient d 'a illeurs pas lieu en leur absence).

1-12 Propriétés
• Spéclflê.üé
Cha que en zyme es t-sp écialisée dan s un e tâch e
précise. Par son « site actif », elle-sait-reconnaître
un e molécul e et saire. rrier » les composés qui lui
conviennent. Le composé qiii réagit spécifiquement
avec l'enzyme s'appelle le substrat. Il y a deux mode sde spécificité:
• de substrat : une enzyme réagit avec un composé
chimique ou un 'groupe chimique identifié.
Exemple: sur les glucides, il y a des enzymes spécifiques de
chaque composé (glucase sur le glucose, saccharase sur le
saccharose...). Mai s, en plus, laspécifici té est si fo rteque l'enzyme est capable de reconnaître les conformères (fo rmes de
même formule brute, de même arrangement moléculaire, mais
présentant une symétriedroite -gauche). l 'enzyme spécia liste
attaquera une des deux formes et ne touchera pas à l'autre
(lactose, par ex.).
• D'action : certaines enzymes sont spécialisées
dans un type d'action.
Exemple : catalyseur des hyd rolyses seulement.
Aussi, pour utiliser un e nom encl atu re simplifiée
et explicite , de nombreu ses enzymes portent un nom
formé avec le préfixe du substra t att aq ué ou de la
réactio n et le suffixe « ASE » ,
Exemples:
- lactase : catalyse ladégradation du lactose (lact + ase) .
- hydrolase : catalyse l'hyd rolyse (hydrol + ase).

• Vitesse d'action
L'activité enzymatique est inten se avec un e très
faible do se d'enzyme.
Exemple: 1g d'amylase (enzyme de lasalive) peuttransformer
3 tonnes d'amidon.

• Reste intacte après réaction
Les enzymes, comme-taus-les catalyseurs, ne sont
pas modifiées par la réactio n etrte modifient pas
l'état final. Aussi, elles pe uvent agir de"nombreuses
fois. La lim ite' d 'act ion est la dénaturation
les
~onditio ns de m ilieu x o u l'act ivité prolongée ct~
mten se.

Pàr

• Dénaturation
Comme les enzymes sont des pro téines, les causes
de dén aturation sont celles de ce gro upe chimique
(tempé rat ures, conditio ns de pH, teneur en ea u du
milieu...).
Les dénatu ratio ns peuven t être réversibles, si le
site actif est bloqu é, sans être détruit,
Exemple : une variation de pH mod ifie seulement la polarité
du sue actif :i1 sera inactif dans les conditions modifiées. et
redeviendra actif avec le,retour du pHoptimum .
ou irréversibles : le site actif de l'en zyme es t détruit
q,u -l'enzyme est tot alem ent endommagée.
Exemple: traitement à haute température (> 100 oc le pl us
souvent).

1-2 Mode d'action
1-21 Mécanisme simplifié
Le mécani sme peut être illu str é pa r les étapes
suivantes (codifi cati on E pou r l'enzyme, S pour le
substrat et P pour le produit for mé) :
• For mation du complexe E - S.

@
E+ S --> E - S
• Activation du co mplexe E - S : la réactio n de
catalyse démarre,

Mais attention, il y a des exceptions à cette nomenclature , comme la pepsine, la chymosine ...
19

Les altérations des aliments
• Product ion des prod uits de réaction. L'enzyme
se dissocie du substrat.
E
et
P

-

,

La réaction simplifiée s'écrira :
E +S -> E -S e t E - S ->E+ P

1-22 Facteurs de l'activité
Les facteurs de milieu ont une for te impo rta nce
sur la vitesse de la réaction et sur les modifications
éventuelles du site actif. Les facteurs importa nts sont :

• La température
Chaque enzyme a une température optimale d'activité et cette temp érature est logiquemen t celle du
milieu habituel de la réaction enzymatique.
La zone d'activité favorable se situe dans une fourchette de S à 10 "C par rapport à la température opt imale.
Exemple : l'amylase. contenue dans la salive. a une activité
optimale à 37 "C. température interne du corps huma in.

• Le pH
Il existe un pH optimum, qui est aussi celui du
milieu réactionne l norma l. Le pH donne la polarité
du site actif en modifiant l'état ionique (amphot ère
négat if ou posit if par exemple, revoir le co urs de
biochimie sur les protéines) . Or, la relation enzymesubstrat demande une interaction électrochimique.
Si le site est mal chargé, il n'y aura pas reconn aissance et do nc pas réaction . Le pH doit se situe r dans
une zone de ± 1 par rapport à l'optimum.

• La concentra tio n en substrat:
C'est un facte ur essentiel de la cinétique enzymatique : il existe une valeur optimale de concentra tion
en substrat de façon à avoir la vitesse maximum de
réaction pour une enzyme donn ée, à une con cen tration connue don née : c'est l'usage de la constante
de Michaelis qui le montre (revoir le cours relatif à
la ciné tique enzymatiqu e).
Remar que : su r le plan de l'étude des dégrad ations enzyma tiques alime nta ires, ce sont surtout les
facteurs de température et de pH qui sont importan ts : grâce à eux, on pourra maîtriser des réactions
enzymatiques indésirables.
Exemple : cuisson sous forme de • blanchiment lt pourinhiber
les enzymes avant surgélation.

Exercice 15 : donner les substrats et lei conditions optimums
de tem pérature et de pH pou r les enzymes suivantei : la
lipase du poisson ; la protéase de l'ananas ; la lactase
in testin ale de l'homme.
Rechercher les notions de : coe nzyme (avec dei exemp les
en coemymes mételliques. organo-métalliques ou vitaminiques ) ; enzymei cllcstériqoes ; inhibition compétitive ;
inhibition non-comp etitive.

1-3 Exemples de dégradations
enzymatiques
1-31 Brunissement des fruits et légumes
• Mé canisme du brunissem ent
On connaît un certain nombre de fruits (pommes,
bananes) et de légumes (pomme s de terre, fenouil)
qui noircissent dès qu'ils sont coupés et mis au contact
de l'air, alors que la chair était bien claire auparavant .
Le phénomène est extrême ment rapide (de l'o rdre
de quelques minutes). Il est enzymatique et oxydatif.
Le mécanisme enzymatique qui a lieu met en jeu
les phén oloxydases, qui catalysent la réaction dans
laquelle les dérivés polyph énoliques ! incolor es
contenus sont oxydés en ortho-quinones. Ces molécules sont instab les : elles se réarrangen t, subissent
une autre oxydat ion et se polymérisent pour donner
des mélan ines colorées (pigment bru n).
Le fait de couper le fruit ou le légume endommage
les cellul es conte nant les e nzymes naturelleme nt
présentes dans les végétaux : elles sont libérées dans
le milieu et agissent immédia tement.
• Inhibiteurs du brunissem ent
Les agrumes coup és, oranges, citro ns, ne brunissent pas. Ceci s'explique par deux choses :
l. les agrumes sont acides. Or, l'acidit é ret arde la
réaction. Les phénoloxydases ont un pH optimum
de 7, et sont do nc dans de mauvaises conditions en
pH bas.
2. Les agrumes contiennent de l'acid e ascorbique
(ou vitamine C) qui est un puissant antioxydant (voir
partie sur les adjuvant s de conservation, p. 63-64).
D'autres facteurs inhiben t le brunissement:
3. le refroidi ssemen t : une dim inu tion de 10 "C
diminu e de SO % la vitesse de réaction.
4. L'ébullition peut annuler le processus : en effet,
les enzymes, de nature pro téique, sont dé nat urées
(procédé de blanchimen t bien connu, voir p. 50).
S. Le sel bloqu e les enzymes : il agit sur l'état d'ionisation du site actif.

1. Les composés phé nolique s sont des molécules cycliques. ayant f atomes de carbone cn cycle hexagonal. dont un de ces carbones port e un groupeme nt fonctionnel -Ol t

20

Dégradations non microbiennes
6. Une atmosp hère sans oxygène empêche évidemmen t ce phé nomène oxydatif.
Exerc ice 16 : jU1 tifie r la techn ologie de fabrication des
cornic hons et des câpres.
Rechercher des emballoges de j l puree de pommes de
terre en flocons el dec ouvrir les inhibite urs de brun isse me nt ajoutes.
Justifier le foit que le1 pommes de terre crues cou pees
brun issent et p01 les kiwis cou pes.
J)

Remarque : au niveau des légumes, o n tro uve le
cas particulie r du chou -fleur avec une man ifestat ion
particulière de la catalyse enzymatique, qui n'es t pas
un brunisseme nt, mais qui obéit a u même mécanism e : les crucif ères- co ntie nne nt des co mposés
soufrés, qu i, liés à des glucides, res te nt inodores sur
le végé tal intégral, no n découpé. En revanche , si les
tissus so nt brisés, une enzyme est libérée et vient
détacher les glucides fixés : des composés isothiocynates se libèr ent. Ils se dissocient ensuite en composants malodo rants (le sulfure d'h ydrogèn e e t le
sulfure de méthyle). Dans ce cas part iculier, la réaction de production des dé rivés aromatiqu es soufrés
est accélé rée par la chaleur élevée : plus le temps de
cuisson est lon g, plus l'odeur est forte.

1-32 Dégradation enzymatique par les
lipases
• Mécanisme
Les lipases sont les enzymes de dégrad ation des
lipid es. Elles attaque nt de façon préfér entielle les
lipides insatu rés. La réaction s'appelle la lipolyse. Il
se forme par décomposition suivant le processus d'hydrolyse , un acide gras et deux mono-glycérides. Les
produits de la réact ion vont évoluer pour donn er des
com posés co mplexes odo ra nts (flaveur qualifiée de
« rance »).

• Exemples
La dégrad ation par les lipases s'observe sur:
• Les produ its laitiers : en effet , le lait contient
nat urellement des lipases actives au pH du lait, c'està-dire vers 6,8, ce qui explique que le beurre peut
rancir. De plus, dans le cas des fromages, lors de l'affinageê.Ies moisissures et les microcoques impliq ués
produisent des lipases qu i prennent le relais de celles
du lait. Celles-cidégradent la matière grasse présen te

et contribu ent à don ner le goû t et la texture souple
recherchés.
• Le po isso n: riche en acides gras très polyinsatur és, il est sensible à la lipolyse : ce la expl ique la
co nse rvat ion dans la glace fondante pou r évite r le
phén omène.
• La viande : lo rs de la maturat io n", la saveur
acqu ise est liée en partie à la lipolyse.
• Inh ibiteurs
Les lipases so nt très rés ista ntes et peu d'inhibiteurs sont efficaces : elles ne so nt pas stoppées par
le fro id (actives à - 20 "C), ni par la chaleur de la
cuisson (il faut des barèmes élevés pour les inact iver),
ni par le sel (qui aurait plutôt tendance à les activer).
Seul , le facteu r pH peu t avoir un effe t et peu d'addit ifs existent pour les inhiber.

1-33 Dégradation enzymatique par les
protéases
Les prot éases atta que nt les prot éines en donnant
des co mposés plus simples, des peptides d'abord et
des composés ammon iaqués volatiles lo rs de la
décomposition termina le.
Plusieu rs exemples peu vent être don nés:
• Les prot éases et peptidases des fro mages : elles
so nt produ ites par les micro-o rgan ismes d'a ffinage
(bactéries lactiques et moisissures) . Dan s les
fromages à pât e molle co mme le ca membert, qui
présente des mo isissur es exte rn es, l'azote libre
so lub le passe de 6 % dan s le la it à 30 % dan s le
fro mage et l'azote ammo niaca le de 0 à 24 %. Ces
dégradations sont voulues pou r ces fro mages: elles
con tribuent à donner le goût (les lipases don nant la
texture).
• La protéase des fru its exotiques: l'ananas et la
papaye contienne nt des prot éases (appelées respectivemen t bro méline et papaïne). Des expériences ont
démontré l'efficacité particu lièr e de ces enzymes sur
l'attend rissement de la viande : en mettant en contact
du jus d'an anas avec des fibres de viande , celles-ci
sont « digérées » par le jus (expér iences de Nicolas
Kurti en 1969). L'applica tion est culinai re (po rc à
l'a nanas) et diété tique (rég ime à base d'ananas, mais
n'agissant pas sur les lipides comme be aucoup le
pen sent) . Et, si on ne souhai te pas une protéolyse, il
faudra évite r de mett re ces fruits au con tac t de
milieux pro tidiques.

2. crucifères: famille composées des chou x, navets. moutarde...
3. Affinage : évolution termin ale des fromages pou r .. affiner .. le goût et ta textur e.
4. Maturation de la viande : procédé qui consiste à laisser évolue r les activités hydro lyliques sur le muscle, pour attendr ir la viande et la re ndre co nsommable (surtout pour le bœuf},

21

Les altérationsdes aliments

Ixercice 17 : donner toutes les deg radation s enzymatiques possibles sur un fromage blcn c cl la pulpe de pommes,
contenont 20 00 de matières grasses et maintenu 1Bjours
à 1 'C
Même question pour un avocat coupe (rechercher JO
composition hioc himique) laisse li 20 o( pend ant 2 jours.
Même qu estion pour de la viande [rckhement decoup ee
mite en maturation B jours li S oc.

La réaction conduit donc à divers composés interméd iaires, tous à vertu aro ma tique (e t souvent colora nte).
En fa it, le mécani sme est ext rêmeme ment
comp lexe: une revue de chimie a consacré , en 1990,
20 pages à cett e réaction pour y décrire toutes les
molécul es renco ntrées...

2-12 Facteurs de la réaction
(d onnées fourn ies par C. A lais - 1987)

2- Dégradations non enzymatiques
2-1 Principe de la réaction de
Maillard
Décrite pour la première fois par Maillard en 1912,
cette réa ction est en fait un ensemble comple xe de
plusieu rs réactions qui survienne nt quand on chauffe
u n aldé hyde ou une cétone avec un acide amin é. Et
plus généralem ent, sur le plan alimenta ire , qu and on
cha uffe des glucides avec des protides ou des acides
aminés.

2-11 Mécanisme
On a do nc tro is facteurs obligatoires pour un développem ent imm édi at de la réaction :
• une température supé rieure à 100 "C,
• un groupement NH 2 (protéine ou acide aminé),
• un glucide (ose de préfére nce ) ou oside.
La réaction suit les étapes suivantes :
Glucide + acide aminé + chaleur

~

Glycosylamine N substitué

~

Pyruvaldéhydes
Diacétyle

~

Forte
déshydratation

Moyenne
déshydratation

Furfurals
déhydrofurfural

Réductones
Déhydroréductone

~/

Substances aromatiques

~

Polymérisation et insolubitisation
(mélanoïdines)

22

Les températures supé rie ures à 100 "C so nt très
efficaces sur le plan de l'intensité de la réactio n.
La températ ure co nditionne les types de produits
formés.
• Le pH
L'alcalinisation favo rise la réaction (p H optimum
de 6 à 8) alors que les p H acides so nt défavorabl es.
L'int ensité de la réact ion est linéairement croissante entre 3 et 10 de pH.
• La nature du glucid e
Elle agit sur l'intensité de la réac tion avec que lques
tendan ces :
• La réac tion est d'autant plus in tense qu e la
chaîne ca rbonée est court e,
On peut do nner : glucose < fruc tose < mannose
< arabinose < xylose < ribose,
Exemple : les pentoses provoquentla disparition de 66 % des
acides aminés alorsque les hexoses n'en réduisent que 42 %.
• La configu ra tion chim iqu e serait égaleme nt
importante .
Exemple : la réactivité du gl ucoseest inférieure à celle du fructose.
• La nature d es a cides aminés
Les acides aminés basiq ues, notamment la lysine,
présente nt une plus forte réactivité.

Réarrangement d'Amado ri
donnant un 1 - amino-1 désoxy -2- cétose

Scission

• La température

• L'eau
Elle joue un rôle inhi biteur car elle dilue le milieu
et elle est un de s constitua nts produit par la réactio n
(lors de s déshydratat ions). La présence de 30 à 70 %
d'eau est favo rable.
• Les m étaux
On a des cata lyseurs : l'ion cuivre, Cu H , et l'ion
fer III, Fe 3 + , et des inh ibiteurs : ions mangan èse ,
Mn 2 + , et l'ion étain, SnH .

2-13 Conséquences en agroalimentaire
Out re les prod uits formés e n phase te rm ina le
(rn élanoïdin es), colorés et odo ra nts, il y a produ c-

Dégradations non microbiennes

tion de d ivers composés à effets spé cifique s, comme
les effe ts antioxydan ts vis-à-vis des lipides o u enco re
les effets réducteurs de s co mposés d'Amado ri.
Ces nombreux effets sont observ ables (et utilisés)
dan s des filières tr ès variées :
• Brunissem ent de la viande à la cuisso n : combinaiso n des glucides de la viand e (ribose, glucose du
mu scle) avec les acides aminés de s proté ines.
Exemple ; une viande .. bouillie >1 reste blanche.

• Co uleur des biscuits et pât isseri es diver ses par
réaction entre le sucre ajouté (saccharose), le lactose,
l'amidon et les p rot éines de la fari ne (gluten et gliadine).
• Couleu r e t flave ur du lait très cuit o u de la
poudre de lai t.
• Arôme et couleur de la cro ûte du pain.
Remarque : ne pas co nfond re la réaction de
Ma illard et la cara mélisatio n, qui résu lte d'un autre
p roc essu s : ces deux réaction s peuvent avoi r lieu
co njo inte me nt comme dans la confiture de lait.

b erc ice 18 : au regard de leur composi tion, justifier la
formation des animes et de 'a couleur par réaction de
Mailla rd dans les produ its suivants : arachides grillées. lait
UHI. biscu it sec.
Just ifier : le Il canard laqué " présente une couleur brune
ain si que 10 béchamel.
Justifier la co uleur et l'odeur de la I l confiture de lait Il
hue-e (.a« harale) + lait + <ha uflage pendan t l à
5 heu res à ébullitio n].

2-2 Oxydation
O n étud iera p lus part iculièrem ent une oxydation
très répandue, celle des lipides.
L'oxydat ion de s lipi de s co ndu it à l'appa riti o n
d'o de urs indésirables. Les lipides insa tu rés sont les
plus touchés. D'aut res substances de constitution
proche de celles des lipides, comme les carot énoïdes
ou vitamines A et E peuvent être oxydées.

2-21 Mécanisme
Il est radicalaire avec troi s phases caract éristiques :

1. Initiati on de la réaction: les acides gra s de type
insatu rés donn ent des radicaux libres o u des
péroxydes lipi diques. Ce tte première parti e est
act ivée par un ensemble de fac teurs favorables
(lum ière surtout).

RH ----> R . + H ou RH + 0 , ----> ROO . + H
2. Propagat ion : les radicau x libres inst abl es se
réarrangent pour forme r d es péro xyd es de type
« ROOH » , L'oxygène gazeux intervient.

RI + 0 , ----> R,OO.
RIOO + R,H ----> RIOOH + R, .
3. A rr êt : associatio n des radicaux libres en
compo sés tr ès divers, resp on sables de la fl aveur :
cétone, alcoo l, éther, hyd ro ca rbu res po lymé risés,
peroxyde int ern e . L'act ivité vita minique dev ient
mo indre et la valeur globale nutritive est diminuée
(p erte de ce rtains acides gra s d its « essen tiels- »] ,

2-22 Les facteurs de réaction
• Age nts pro-oxyda nts
Métau x, oxygène dissou s, lumi ère.
• Inhibiteurs
R éductio n de la pression de l'oxygène, antioxydant s nat ure ls (tocophérol, acide ascorbique) ou arti ficiels (BHA. BHT), complexant des métaux, certains
acides aminés...

• Cas part iculi er de l'activité de l'eau (a w)
L'effet est complexe pui squ'on observe deux zones
d'activité élevée : aw < O,l-O,2et aw > 0,5 (voir parti e
suivante).
G lob alement, l'oxydation es t u n méca nism e
complexe ma is puissant. Sou vent, l'agro al imentaire
aura recours aux antioxyd ants (voir p. 64) .

5. Acides gra s essent iels : ce ux q u'on ne sail pas fabriquer. acide linolé ique el linoléiniqu e.

23

De ux i è me partie

Techniques de stabilisation
Chapitre 1: Stabilisation par élimination de l'eau
1· Étude de l'activity of water (aw)
L'eau est so uve nt l'é lé me nt majoritaire des
aliments fra is (80 à 90 % d'eau da ns les légu mes, le
lait, la viande). C'est un éléme nt vital pour les organismes vivants et pour les réact io ns bioc himiq ues .
Auss i, l'ea u constituera un facteur important de
dégradation.

L'aw est défi nie par l'abaisse ment de pr essio n
part ielle de vapeur créé par l'aliment.
• Mi se en éviden ce
L'humidit é relat ive de l'air et l'aw sont deux grande urs liées.
TOC

1·1 Définitions
On d istingue deux fo rmes d'eau.

• L'eau libre
Elle cor respo nd à l'eau solvante qui circule et qui
a un rôle esse ntiel de transport. C'est l'ea u que l'o n
ret rou ve dans le sang, la lymphe, la sève de s végétaux. Cette ea u est disponible .
L'ea u liée

E lle correspond à l'eau qui est prisonnière de la
structure moléculaire (glucides, protides) , celle inclue
au sein même des macromolécules. Cette cau liée
est indispensable à la struct ure des éléments qui la
contiennent. Son d épart provoque la destruction de
cette structure . Cette eau n'e st pas congelable.
% eau/matière sèche
eau

eau

fortement
liée

partiellement
liée

0,2

Saturation
100% d'hygrométrie

Aliment

Eau pure

Cellule non saturée

1·11 l es états de l'eau

1 •

HRE

P = pression parti elle de vape ur d'eau dan s l'air
avec l'aliment,
Po = pression partielle de vapeur d' eau pure à la
même température (dite pression de vapeur saturante).
Ces schémas mont ren t que les aliments modifient
l'environnem ent da ns lequel ils se tro uvent. De
ma nièr e inverse, on peu t mod ifier les alime nts en
cha ngeant la co mposition en eau , de l'air q ui les
ento ure . En effet, par la loi des équilibres, il y aura
une tendance à l'égalisation entre l'h umidité relat ive
de l'a ir exté rieur et le taux d'aw de l'alime nt.
En utilisant ce schéma, on peut écrire deux relations:
1. HRE = H umid ité Relative d'Équilibre
HRE = P/Po x 100
2. aw = P/Po 6
l'aw- _--::H=Rc::
Er/:::
\ 00
C:-1

1-2 Échelle et exemples

eau
libre
0,7

1 Aw

1·12 l 'aw

1-21 Échelle d'aw (vo ir aussi p. 11)
Limites de croissance des micro-organismes :
QI

L'aw ind ique la dispo nibilité de l'ea u d'un milieu
par rapp ort à des réactio ns chim iques, biologiques,
un changement d'é tat ou un tra nsfert. L'aw corre spond à la force de retenue de l'eau dans un prod uit.
L'aw est comprise entre 0 et 1 (1 = aw de l'eau
pure).
6. Dé monstration par l'expéri ence de Dutrochet • p. 30.

Cellulesaturée

0,

0)

0,6

0,9

1
19J1e Mdlé

ürtIe cie t.aI SEC Gae!1e Ca:!

'""""
__
te :B.

Pa:e

....

: 11J: Ms ~ : IO,

_ _ : 1I\ """':~ Ms: l ' '''''

Techniques de stabilisation
Ces valeurs sont à corréler avec les aptitudes à la
conservation des différe nts prod uits.

Exercice ID : on di spose de raw de certains alim ents. En
utilisant les données du chapitre 1 conc ernant le lien

ow inicro-o rgoni.mes (p. Il) el l'ec helle du !ohleou p. 15,

Exe rcice 19 : cette echelle perm et deja de comprendre
certains phenomenes : explique z le developpement des
moisiss ure s sur certains produih (mie de pain d'aw 0,90 ;
confiture d'a w;;;; O,81) alors qu'il n'y a que quelques bacte-

aliments

ries (Quelles sent-elles ' ).

Lait

JU ltifiez le ccructère vivant et evolutif d'un fromage affi ne
lt à moisiss ures ex temes » et à levure. (aw = 0,90).
Commentez le gra phe ci-dessous en donnant vos remarques
quant aux differentes degradations en fonction de revolution de l'aw. Oonnez les deg radations possibles sur des
fruih secs (amandes ou noisettes) oyant une aw de 0.6.

lomb on blcnc

Vitesse de détérioration / aw

,/

,-/{;
/'
" f.

"

i l ':

.r....
;/

"

___ oxyd. lipides
brun. non enz.
_ hydro~se
enzymes
_ moisissures
_._. levures

clonez lei produits en troil [emi lles : tres alterable, ché-

roble. •Ioble.

Cake aux fruits
Glaces

ow
0.99
0.91
0.78
0.65

Alti robilile

On utilise un psych rom etre à cheveu pour év alu er l'humidité relative dans une cell ul e contenant différen h
produits alim entaires :
Po in : HRE = 89 e : [romcge offini : HRI = 95 ',: loil
concentré suc r é : HRE ;;;; 83 °0.
Oonner l'aw de ces produits. Évoq uer les ccticm à mener
pour garantir une ccmervction plus longu e,
Rech ercher les techniq ues de mesures sur raw.

..... bactéries

) ' ....'

0.2

0.4

0,6

aw

0.8

1-22 Exemples
Voici des exemples d'aw d'alim ents (selon Food

marketing and technology, march 1989) :
miel :
0,585
anchois salé :
0,780
choco lat de couverture :
0,817
porc cuit:
0,821
lait co ncen tré sucré:
0,83
saucisson sec :
0,841
jambon cru :
0,870
pat isserie fraiche :
0,890
saucisses cuites :
0,93
Remarqu e : selo n les no mbreu x o uvrages et
auteurs, des valeurs sensibleme nt différente s existent. Elles dépendent des méth odes de mesures utilisées.
G râce à ces valeurs, on constate qu e la compositio n des aliments est importante.
En effet, ce sont les aliments riches en prot éines
et e n glucides. ainsi que ceux salés qui ont les aw les
plus basses (e t ce sont eux aussi qui retiennent le plus
d'eau), tandis que les produits gras o u contenant des
substances cristallines (confiture) ont des aw supérieures à 0.8.
Tous les produits ayant une aw infér ieure à 0,62
se conserven t à tempéra ture ambiante sans
problèm es bactériologiques (ma is ils sont soumis à
des dégra dations physico-chimiques).

26

2- Maîtrise de l'aw
Afin d'illustrer les techniques possibles pour diminuer l'aw, il est intéressant de prendr e des exemples
dan s les différent es filières de l'agro alimenta ire : les
produi ts laitiers (conce ntrat io n. séchage d u lait), les
produ its ca rnés (salage ), les fruit s ou légumes
(sucrage, confisage).
On no te alors deux grands types d'action s :
• Élimination réelle de l'eau (libre et faiblement
liée) en força nt cett e ea u à so rtir du pro duit. L'aw
diminue en corrélation avec la teneur globale en eau
du produi t.
Les techniques son t de type « physiques » :
- par action mécanique : centrifugation. filtration.
pressage, essorage. ou
- par action thenniq ue : concentration et séchage
(0 à 0,6 pour l'aw ; 0 à 20 % d'eau) .
Pour illustrer ces techniqu es, nous évoquerons le
cas du lait concentré et sec,
Remarqu e : Noul ne verro nt pas le i actions mecan iqu es :
faites clcrs dei rec herc hes en groupe su r des exemples
« entrifugation ou filtration de jus, pressage de fro mage
ou de pommes..)

1

• Passage de l'eau libre en eau liée par des « pièges
à ea u » : c'es t l'action de s « dépresseur s d'aw »
donnant les a lime nts dits « à humidité inte rmé diaire » : en effet, une part ie de l'eau est complexée
avec des agents hygrophiles, mais l'aliment reste assez
humide (20 à 50 % d'eau) . L'eau n'est pas réellement
éliminée, Cett e deuxièm e solutio n s'a ccompa gne
tout efois d'actions therm iques pour assurer une plus
grande conservation.

Stabilisation par élimination de l'eau

2-1 Cas du lait: élimination de l'eau
par voie thermique

un échangeur. La vapeur cède sa chaleur laten te et
se conde nse; elle devient le conde nsa t. Celui-ci est
encore chaud et peut être recyclé,

2-11 Concentration

Le concentrateur est form é de plusieurs blocs associés :
a Un réchauffeur form é de tubes minces (3 à 8 cm
de diamèt re). La vapeur de chauffe se tro uve auto ur
des tub es dans lesquels circule le produit à concen trer en cou che mince. Il se for me alo rs des bu ées
(l'eau évaporée du produit) qui descendent dans le
tube en mêm e te mps que le con centré. Les buées et
le produit se retrouvent en bas du dispositif pour être
sé parés. Une partie du conce ntré est dir ectem ent
évacuée pa r l'effet de de nsité.
a Le deu xième élément important de l'appareil
est le cyclone ou sé para teur: c'es t un caisson dans
lequ el a rrive la bu ée , chargée de go uttes de
concentré . Le liqui de s'écoule par le fond alors que
les bu ées so nt expulsées par le haut. L'e nsemble
réchauffeur + séparateur con stitue un effet (documen t n" 2).
a Le condense ur : c'est un échangeur de chaleur
qu i permet de condenser les buées ; o n obti ent ainsi
une dép ression da ns l'ensemble de l'effet et une diminution de la tempéra ture d'ébullition.

• Objectifs
L'opérat ion con siste à ret ire r une pa rtie de l'ea u
conte nue da ns le lait afin de concentre r les matièr es
intéressantes qu e sont les lipides, les prot ides et les
glucides.
Cette opératio n a pou r but :
a d'augme nter la du rée de co nservation d u
produit: en diminuant la teneu r en eau, o n limite la
mult iplication des germes .
a de réd uire les volumes transportés et la masse.
a de conserver le plus possible les qualités du lait
de départ.

• Méthodes de concentration
... Cas de {'osmose inverse
On ba laye de façon tangen tielle un e membrane
de très fa ible porosité (3 à 20 angstr ôm) so us un e
pression élevée (40 à 80 bars) qui ne laisse passer
qu e l'eau. La pressio n appliquée permet de vaincre
les forces de la pression osmo tique no rma le".
Ce pro cédé consomm e peu d'éne rgie, mais ne
per met pas d'atteindre les objectifs pour le lait. On
le place souvent en amo nt, pour une pr é-concen tratia n.
... Cas des concentrateurs tubulaires
La cha leur d'un flu ide cha ud, en gé né ra l de la
vapeur, per met l'éb ullition de l'eau du produit dans

Pou r un fonctionn emen t optimal, il faut plusieurs
passages dans un effet pou r concentrer , o u associer
plusieu rs effets en série.
La tempéra tur e du produit varie de 45 à 70 "C.
Pour économiser de l'én ergie , o n peut reco mpresser les condensats et les buées (si on augme nte

7. La force qui s'oppose au passage de l'eau du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concen tré est la pression osmotique. Elle s'exerce
normalement sur des me mbranes semi-perméables.

Document n° 2

... -.
CON DIINSBlJR

.......GE
PCItPE A VI DE
Inc on den""blee

r---<lr~

SEPARATEUR

Vapeur d ' e .. u
Pr oduit

Bu'.. - Vape u r ...11 ..

_ • ••

Kftu rr"lebe

Sch ém. 7: un effer
son conden seur

e vec

Sch éme 8 : concentr.teur .
un effet elltJc condenseur
.t pompe • vide

Sch ém. 6 : récheu ffeur e t sé p. r.
reur un effer

27

Techniques de stabilisation

la pre ssion. on augmente aussi la température) qui
son t recyclés pour serv ir à nouveau au dépa rt du
circuit en chauffe.

• Calculs th éoriques
On peut facileme nt faire des calculs de flux sur
du lait concentré en utilisant l'exemple suivant : on
veut concent rer un lait à 12 % de matière sèche (MS)
avec un débit de 900 kg/h pour obte nir un lait cont enant 66 % d 'eau. On cherche : la quan tité d'ea u
évaporée par heure, le débit horaire en lait concentré
et D, le degré d'évapora tion cor res po nda nt à la
for mule :
D = % de Matière Sèche du produ it concentré (MSc)
% de Mat ière Sèche du produit initial (MSi)
Soit les résultats suivant s par heure :
Débit : 900 kg/h

(2) Eau évaporée = 582 kg

~ =Dx~ 12

M~=1œ_0 )

soit 108 kg

lAIT

• Limites du procédé :
- Fort goût de cuit (qui peut être recherch é dan s
la chocolaterie par exemp le).
- Moins bonn e solubilité des poudres de lait obtenues.
- Couleur bru ne marq uée : la tempé rat ure élevée
du rouleau provoque de fortes réact ions de Maillard .
Une amélioration est possible en mettant les rouleaux
sous vide. Ccci permet alors de trait er le lait à 110 "C
au lieu de 140 oc.
Arrivéedu lait
Couteaux
racleurs



~ Il ËVAPDRATEURIllAIT CONCENTRË ~

Eau=900 - 108
Eau=210 kg
soit 792kg
Total laitconcentré= 318 kg (3)
Délail ducalcul:
(1) : lamatière sèche reste constante, caron élimine l'eau seulement.
L'eau représente 66 %, donc MS = 34 %, d'oùtotai = 10810,34 (3),
avec 108 kg de MS, reste 318 -1 08 = 21 0 kgd'eau dans lelait
(2) : pardifférence, on a 582 kg d'eau évaporée.
=:) (3) Débit horairedelait concentré = 318 kglh.
Par lerapport des pourcentages deMS, D = 34/12 =:) D = 2,83.
Ixercice 20 : faire let mêmes calcuis pour : lait de depa rt
à 90 00 d'eau ; lait conce ntre à ~O 00 d'ni rait sec lotal
(III), ll ébit = 800 kg /h,
.

1

2-12 Séchage
Le séchage est un phénomène d'évaporat ion de
l'humidité superficielle. Il est sous la dépendance de
mécanismes thermiques.
Ainsi le lait en poudre est issu de lait pasteuri sé
qui a été concentré au préalable (à 30 ou 50 %). Les
laits en poudr e se conservent sans au tre traitemen t
(dans la mesure où ils so nt stockés à l'abri de l'h umidité) : leur tene ur en eau est si faible que les microo rganismes de con ta minat ion ne savent pas se
multiplier. Les pathogè nes peuven t exister dan s.du
lait sec. mais sous forme de spores.
Deux techn ologies existent majorit airement :
• P rocé dé sur cylindre (Hatmaker)
• Principe : on provoqu e l'ébullition de l'eau du
lait par la mise en contact de celui-ci avec une surface
très chaude (140 "C),

28

• Procéd é : le traite ment nécessite deux rouleaux
chauffants to urnan t en sens inverse, qui sont
alimentés par du lait concentré qui se plaque sur eux
en couche mince. Le lait est insta nta néme nt séché
par la cha leur des rouleaux.

Bac delait concentré
Poudre

lait

2 cylindreschauffants
(140 ' c)

2 cylindresen tangence
(140 'c)

• Procédé par a tomisa tio n
C'est celui qui est le plus utilisé pour les laits d'alimentation courante.
• Principe : un courant d'air chaud et sec ent raîne
l'humidité du produit. O n sépa re en suite la partie
sèche de la vapeur humidifiée.
• Procédé : on ut ilise de s tours de très grande
ca pac ité (10 à 15 m de haut ) da ns lesquelles sont
pulvérisées les gouttes de lait concentré. U n courant
d'air chaud et sec emporte chaque goutte lette qui
tran smet son humidit é à ce cou rant vec te ur. La
poudre tomhe ra en tourbillon dans le bas de la tour .
Des dispositifs annexes permettent d'augmenter
le rendement (cyclone) ct d'avoir des poudres de
meilleure solubilisation (instantanéi sation) :
- le cyclone pe rmet de sépa rer la poudre restant e
de l'air humide sorta nt des tours,
- l'instantanéisation se fait par un passage sur un
tap is d it à lit « fluidisé » qui est un tapis pe rforé
chaud: la poudre, enco re humide, s'agglomère en
bas du cylindre avant d'entrer sur le tapis. O n injecte
de l'air chaud et sec par les perforations de ce tapis
et Ies « grappes » de poudre sont finalement complètement séchées et agglomé rées. Ceci explique que la
poudre de lait de consommation humaine se présente
en gra nulé (voir tableau p. 30).

Stabilisation par élimination de l'eau

3

16

1

,.

6

" 'T ""

a
fluide chauffant
ouvapeur

-

~

13

10

2

15

,.

11



air filtre

'7

jJ.

produit ou e::::::t>
laitconcentré

poudrevers

nstentanrésaton
ouensachage

jJ.

~

restede
poooœ

2-2 Autres m éthodes
2-21 La lyophil isation
• Princi pe
L'eau est éliminée par sublimation : il faut donc
passer par une étape de congélation. L'eau devenue
glace se transforme en vapeur da ns des conditions
précises de temp érat ure et de pression (en gén éral,
sous vide ) suivant le diagramme de change ment
d'état de l'ea u (re voir les données physiques su r
l'eau) .
• Les étapes
(s'aider de documents de fourni sseurs de lyophilisateurs pour illustrer cette partie)
l . Congélation du produit : on travaille en général
sur de s produits pré-concentré s afin de rédu ire la
ten eur en eau à éliminer, car le coût du traitement
est proportionnel à la quantité d'eau éliminée.
Exemple : cryoconcent ratio n sur le café ou les jus de fruit s.

2, Mise sous vide du lyophilisateur,
3. Sublimation: la vapeur d'eau est éliminée au
fur et à mesure. On parle de « dessiccation primaire »
qui se produit vers - 30 oc.
4. Désorption : l'évaporation sous vide se poursuit
pour élimine r ce qui reste en eau fortement liée. On
parle de « dessiccation secondaire ». La temp érature
remonte à + 30 - 40 oc.
5. Cassage du vide pour revenir aux conditions
ambiantes.

• Intérêts 1 lim ites
• On obtient une trè s bonn e qualité gustative des
produits car il n'y a que l'eau qui est partie : ceci est

1. pompe d'alimentation
tuyau d'alimentation
pulvérisateur
entrée d'ai r
réchauffeur d'air
canalisation d'a ir chaud
disperseur
chambre de séchage
9. canalisation
10. conduite
11. cyclone
12 . décharge
13. co nduite
14. soufflante
15. tuyau d'évacuation
16. auvent
17. tableau de commandes
18. recyclage de fines optionnel

2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

marqué sur le café, si on compare du « café soluble »
avec du «café lyophilisé » ,
• Le coût est très élevé car le procédé nécessite
bea ucoup d'énergie et est très long.
C'est pourquoi son usage est réservé aux produits
« chers » , comme le café ou les plats préparés cuisinés
« de l'extrême » pour les sportifs de haut s niveaux
(montagne, désert ou bateau).

2-22 Baisse de l'aw par

«

piège à eau»

Cette partie ne sera pas déve loppée ici, car les
techniques utilisées sont nombreuses et toujours
couplées à d'autres procédés de stabilisation.
On citera seu lement pou r mémoi re les agen ts
« dépresseurs de l'aw . (selon J. Hardy, 1989) qui
sont:
• Les sels: NaCl, KCl, pho sphates, polyphosphates, carbonates...
• Les glucides: sucre, polysaccharid es (am idon,
pectine, alginates)...
- Polyalcools: sorbitol (dans les chewin g-gum
« sans sucre »), glycérol.. .
Beau coup de produits utilisent ces dépresseurs,
citons pour exemple les plu s connus et les plus
répandus : les charcuteries sèches, les confitures et
les fruits confits.
Exerc ice 21 : retrouver les étapes de fabrication et les
techniq ues spéc ifi ques de conserv ation pour la fabrication de :
- confiture de fraises CI ménagère li et CI industrielle Il ,
- jambon sec (cru) et saucisson sec,
- mo rue salée,
- sou pes désh yd ratées en sachet,

- ,ofé ..lubie et lyophilisé.
29

Techniques de stabilisation

Composition comparée des laits issus de divers procédés
%

Lait cru

Lait concentré Lait concentré Lait concentré
sucré
entier
écrémé

Lait poudre
entier

lait poudre
écrémé

Eau

87,5

26

66

68,5

4

5

Lipides

3,8

9

10

0,5

26

1,5

Protides

3,2

9

9

12

27

34

Lacto se

5

12

13

16

37

50

Sucre

a

41

a

a

a

a

Extrait sec
dégraissé (ESO)

9

65

24

31

70

93,5

évite r qu e le niveau ne mont e (l'eau ayant tendance
à aller vers la solution pour la diluer).
Cette pression p à exercer en A peut être évaluée
pa r l'équation suivante:

Expérien ce de Dutrochet
A

PV =
Eau

-t- --+-

Solution

Membrane
semi-perméable

Une solutio n de sulfate de cuivre contenue dan s
un entonnoir renversé, est séparée de l'eau pure par
une membrane semi-pe rméable. On constat e qu e
pour évite r le passage de l'eau, il faut exercer une
pression p en A, égale à la pression osmotique , pour

30

fi

RT

o ù fi = log (P/Po)
P = pression partielle de vapeur d'ea u dans la solution,
Po = pressio n partielle de vapeur d'eau pure à la
même température en "C,
V = volume pa rtiel de "eau dans la solution,
R = co nstante.

Si la con cent ration de la solutio n aug mente, P
diminue (ily a moins d'eau dans la solution) et donc,
le rapport PlPo diminue.
Ce qui est int éressant dans la relati on, c'est ce
rapport PlPo, car il correspond à l'aw :
aw = P/Po

Chapitre" : Stabilisation parle froid
1- Le froid, un besoin en
agroalimentaire
\ 1-1 Généralités sur le froid
Le froid correspond à un abaissement de la tem péra ture d'un cor ps de faço n à ré d uire considérablement son évolution.
L'usage de so urces de froid existe depuis toujours :
la collecte et le stoc kage de la glace des lacs o u des
rivières en hiver, pour refroidir les poisson s ou les
viandes , l'évapo ration de l'eau de jarre d'a rgile pour
maintenir la nou rritu re au frais, so nt qu elqu es
exe mples a nciens. Aujourd' hui, en France , on estime
que 50 % au moins de notre nourriture a subi un traite ment frigor ifique . Le froid es t do nc un co mp osa nt
esse ntie l de l'indu stri e agroalime ntaire : en stockage
des mat ières premières (lait cru maintenu en tank
réfrigéré à 3 - 4 OC), lors de la fabrication des produits
(blocage du processus d'acidification par le froid vers
3 "C pour la fabrica tion des yao ur ts), pour la conse rvation (st ockage des denrées fraîches en cha mbres
fro ides), le tra nsp ort (véh icules frigo rifiques) et la
distribution (me ub les de réfrigératio n ou de congélat ion ).
'/ Quand on parl e de « fro id » en agroalime ntaire,
on parl e de deux nivea ux de temp ératures '' :
• Au -dessous du po int de cha nge ment d 'ét at de
solidification (mo me nt ou le comp osé passe de l'état
liqu ide à l'é ta t so lide , so it de l' état fra is à l' ét at
« congelé ») : on parle de réfrigération et les produ its
se situent en moyenne e ntre 0 "C et 10 oc.
• Au-dessus de ce point : on parl e de congélation
ou de surgélation, su ivant la vitesse de descente de
la tem pérature. Les produits se situent entre - 28 "C
et - 18 oc.

basses. On e mp loie globale me nt deux types d e
flu ide s :
• Les frigorigènes obtenus par transformation s
chimiques (halogé na tio n, chloration)
Deux gé nérations de pro du its o nt vu le jour :
• Les frigori gèn es se compos ant de la lettre « R »
(po ur réfrigérant) suivie de de ux ou tro is chiffres :
R - xyz. Ce sont les hydroca rbures halog én és", com me
le R 22, couramme nt utili sé, o u le R 115. Ce s frigor igènes relèvent d'une nomenclature spécifiq ue que
nou s n'évoqu erons past''.
• Les frigorigènes se composant de la lettre « C »
qui so nt des composés conte na nt du chlore, comm e
les CFC (ch lorofluorocarbures) ou les HCHC (un
atome d 'h ydrogèn e à la p lace d'u n chlore). Ces
composés so nt fortem e nt impliqués dans la de struction de la couche d 'ozon e. Aussi, sur le plan réglementaire, la CEE a établi un protoco le de dispa rition
progressive des CFC et HC HC, avec un plafo nne ment des consommations dès aujo ur d'hu i, un e réductio n mas sive à partir de 2004 et une disparition e n
203 0.
Cela explique les reche rches e n cours sur des mo lécules de substitution (voir document n" 3, p. 37 - E DF
Industri e - « re mplacement du R2 2 »] .
• Des frigorigènes naturels, appelés « gaz cryogéniques »

Ce sont l'azote et le gaz car bon ique qui ont la particularité de changer d'ét at à pr ession normal e e t à
des te mp é ratures très basses (vo ir p. 32) .
Exercice 22 : lisier les differentes utilisation du froid en
agroalim entaire, les materi els utili ses et les differents
flu ides (utiliser par exemp le des fiche s techn iqu es de
machines spe ci fiques).
Recherch er le processus d'impact des (f( sur la couc he
d'ozon e.

1-2 Sources de froid
On utilise des fluid es frigo rigèn es, c'e st-à -dire des
fluides aux caracté ristiques particuliè res, comme la
facilité de changer d'é tat (liquide vers solide et inverse ment) à des pr ession s basses et des te mpératures

1-3 Techniques mises en œuvre
Deux techniques son t po ssibles: la tech nique de
froi d dite « mécanique ) qu i me t e n œuvre une
machine fri gorifique (type réfrigérateu r) e t la

R. Températur e : niveau auquel se situe la chaleur d'un corps. Le repérage sc fait au moyen d'un thermomèt re. Il y a trois échelles: le degré Kelvin
CK) qui est la référence ; le degré Celsius Cc) qui est le plus coura mment utilisé ; le degré Fahrenheit CF) qui est une grandeu r anglaise ; pour
les compléme nts, voir les cours de physique sur ce sujet.

9. Hydrocarbures halog énés : ils ont pou r formule chimique générale ; Cx+ 1 H y-I F z CI 2x+ 5-y-l .
10. Pour plus de déta ils, se procurer par ED F-Industr ie, Les cahiersdes industries alimentaires, n' 30 · Sept. 1993.

31

Techniques de stabilisation
tech nique de froid dite « cryogé nique » qu i met en
œ uvre d irectem ent l'azot e ou le gaz car boni que.

1-31 Le froid mécanique

5chéma et données chiffrées (utilisation du CF2 C12)

®p--

-- -

--- ----- -- ---- ---'1
CA

Le concept de la machine frigorifique remon te au
milieu du X IXe siècle grâce à Lo rd Kelvin.

• Principe
U n fluide particulier circule en bou cle fermé e et
il change d'état facilement sous l'influence de la pression, O n utilise le fait qu e to ut changeme nt d'ét at
entraîne un e consomma tio n o u un e libération
d'é nergie.
En parti culier :
• le passage de l' ét at liqu ide à l'état gazeux
demande de l'énergie extérieure (0+),
• le passage de l'état gazeux à l'état liquide dégage
de l'énergie (0-).
En effet, il fau t de l'é nergie pour désorganiser la
matièr e et écarte r les molécules ( Li qui de~ Gaz)
alors qu e le rapprochement de ce lles-ci libèr e de
l'énergie.

-,

• Cas du réfrigérateur
Le réfrigér at eur comp rend un circu it fermé de
circulation d'un fluid e : du fréo n (gaz rare) o u des
liquid es frigorifiqu es de synthèse.
L'installati on compre nd :
li"

L'évaporateur
Il renferme le fluide frigorigène à 20 "C: sous pres-

sion atmosp hér ique normale Pl , le liquide se vaporise (passage de l'état liquide à l'état gazeu x) : il y a
do nc besoin d'én ergie. Celle-ci est pri se da ns l'air
qui se trouve dans le comparti me nt intérieur du réfrigérateu r (l'enceinte). L'air et les aliments qui s'y trouvent sont refroidi s.
L'évaporateur est l'organe principal de fabrication
du froid ,

.. Le compresseur
Dans le compresseu r, la pression devient P2 > Pl.
Le fluid e est toujo urs gaze ux et sa température
augme nte à TI > Tl.

.. Le condenseur
Dans le condense ur , le gaz se refroidit au contact
de l'air ambian t ce qui provoqu e le liquéfaction du
gaz (passage de l'état gazeux à l'état liquide): il y a
alors libérati on de ca lo ries, don c de cha leur (ce la
explique que le dos du réfrigérateur soit chaud).

Armoire
froide

©

n

Phase
liquide
Phase

Aliments

n

n

gaz

n

® Évaporateur, Pl =2 bars, Tl =- 10 "C
® Compresseur. passage à P2 = 8 à 10 bars, T2 = 65 "C
© Condenseur, passage à T2
T2 = 30 à 35 ' C, P2 = 8 à 10 bars
® Détendeur, P2 passe à P1 avec P1 = 2 bars
etT2 passe à -1 0 "O

1-32 Froid cryogénique
• Principe
La vaporisation de certai ns gaz liquéfiés, au contact
direct d' alim ents, abso rbe la cha leur de ce ux-ci
(én erg ie) et permet de les refroi dir trè s vite .
En alimentaire, on utilise de ux gaz liquides intéressa nts pour leur tr ès basse température de changement d'ét at à basse pression :
• le CO z liqu ide qui dev ient gazeu x à - 78,5 "C
sous l atm,
• le Nz liqu ide qu i devient gaze ux à - 196 "C sous
1 atm.
• Fonctionnement
Le matériel utilisé est simple : une cuve de réserve
po ur le gaz liquide so us forte press ion (20 bars à
20 OC) + un détende ur pour produire le changemen t
d'état du gaz à pression normale.
Cas du CO z : à - 78 "C, 1 bar, on trouve 53 % de
gaz + 47 % de solide (neige carbo nique) qui va rapidem ent se sublimer en gaz.
Citerne
d'approvisionnement

Cuve destockage
duC02

Tunnel

Cellulede
réfrigération

.. Détendeur ou régleur

• Générateur deneige

Il permet de restituer la pression Pl au liquide. La
te mpérat ure ch ute alors.

• Matériel spécifique:
malaxeur, cutter,pétrin

32

Stabilisation par le froid

Le brutal changement d'é tat va entraîner une
chute rapide de la température, car il y aura un fort
beso in d'éne rgie.
Cas de N z : le cha ngeme nt se fait directement de
l'état liquide fi l'état gazeux. à - 196"C so us une pression de 1 atm.
• Exem ples d'utilisa t ion

.... Spécialement du CO ]
• Usage de la for me « neige carbonique » pour le
tr anspo rt de produits réfr igérés o u co nge lés sur de
Faible distance ou po ur des petits colis spécifiq ues.
• Usage pour refroid ir la bière (+ act ion de rcgazéification) dans le cas des « pressions ».
... Spécialement du N]
Il est le plus largement utilisé dan s les appareils,
on peut l'ut iliser en con tact di rect , par immersio n
des prod uits.
Exem ples : croutage ra pide des billes de produits (melons) :
surgélation des boules de glace individuelles ; fabrication de
granulés individuels.

2- Action du froid
2-1 Sur les micro-organism es
Le fro id ne tue pas tou s les micro-organismes : il
ne fait que ralentir les réactions. Et, il faut se rappeler
qu'il y a des microbes résista nts au froid: ce sont les
psyehotrophes, psychrophiles et cryop hiles (voir p. 8).
Les levures et les moisissures en particulie r se
com plaisent da ns des ambiances froides et humides.
Ce rta ines bactéries, co mme Yersinia o u Listéria
a iment le fro id positif.
Il fau t retenir to utefo is tro is températu res clés :
• 3 "C : fin des risqu es du s aux bactéri es pathogènes et toxinogè nes,
• - 10 "C : arrêt de toute mult iplicatio n bactérienne,
• - 18 "C : arrê t de to ute mu ltiplicat ion micro bien ne (y co mpris levures ct mo isissures).

... Indifféremment CO] ou N]
• Dans les mélangeurs de produ its fluides (mixtes
de glaces) .
• Pour les appa reils de surgélation de prod uits
individuels.

Les modifications vont dépend re du traitemen t et
de la de nrée .

1-33 Autre production de froid

2-21 En réfrigérati on

On utilise parfois le « froid » électronique : c'est le
cas dans lcs réfrigéra te urs de voiture. Il n'y a ni
compresse ur, ni fluide, ni radiate ur. Le phénomène
utilisé est l'effet Peltier : on utilise des sem i-eonducteurs alternativement de type n et p (revoir les cours
de thermodynamique) montés en série. Ils constituent
un modu le thermoélectrique qui génère une différence
de température quand ils so nt mis sous tension (de
l'ordre de 60 "C entre les deux faces de jo nction des
semi-conducteurs). Ainsi. on peut avoir un caisson froid
avec une température extérieure élevée.

Les modificatio ns sont minimes, mais observables
(vo ir tableau page suivante).

Exercice 2 ~ : en utilisant lel graphes de changement d'dot
des composés a zote el gaz carbonique, donner les pressions de ltackage del gaz SOU l form e liqu ide.
Commen ter les phrores Jouli gnées de cet extrait de la fiche
technique de ( crbcglcce lM par Ïcrbcxyde. leader fra ncois de la neige carbonique : « la glace carboniq ue est à
- 80 oc. En dégageant du froid. elle ne laisse aucun resid u,
puisq u'elle le tra nsforme en gaz ccr bcniqu e. le meme gaz
que les bulleJ d'ecu gazeuse ou de sodas. Il n'y a donc paJ
de liquide et tout reste propre. Hle dégage plus de trois
fois plul de froid que le meme volume d'eau, et a une
températ ure beaucoup pluJ baHe 1>.
Comparer les deux procédés, rn éconiques et uyogéniques ,
sur les aspects de coûts. de vitess e de traitement. de température moyenne ambiante atteinte, de qualite globale...

2-2 Sur les caractéristiques de
l'aliment

2-22 En congé lation
Les modificat ions vont être plus import an tes da ns
la mesure où il y a un changement d'ét at (passage de
l'eau liqu ide à l'eau so lide ). Les conséque nces d u
froid négati f ne sc verro nt q ue plus tard, en décon gélation.
Les mod ificatio ns observées sont :
• Augmentation du volume, qui sera fonctio n de
la qua ntité d'eau présen te. Il se produit un déchirement des cellules et des tissus et une exsudation à la
décongélation.
• Détér io ration de s ce llules : il se forme des cristaux au cœ ur des cellules, mais leur taille, leur répartiti on et leur pot enti a lité de destruct io n so nt
d ifférentes suivant la vitesse de congélatio n comm e
on le verra plu s lo in.
• Dessiccat ion de la surface: le fro id dessèche
d'où l'obligation de bien emballer les produits stockés
au froid. La dess iccation peut aussi être une réactio n
vive de sublima tion de la glace fo rmée e n sur face
(passage de l'cau solide en vapeur, sa ns passer par
l'ét at liquide) .
33

Techniques de stabilisation

Modifications en réfrigération
Biologiques et biochimiques

Sur produits brutes végétaux :
- fléchissement,
- maturation :
variation importante suivant :
• les espèces : fruits exotiques plus
sensibles aux basses températures,
• le stade de maturation : les emba llages et
l'atmos phère utilisés : on modifie l'atmosphère pour éviter le flétrissement et le
mûrissement trop rapide.
Sur fa viande :
- raccourcissement des musc les appelé
1
.. rigidité cadavérique » qui do it être résolue
par une maturation pour gagner en tendreté
(1 à 2 semaines à 4 "O ou 0 oC),
- perte en masse à la contractio n des
muscles mais on peut pratiquer, sous
contrôle, une .. brurnisation » par fines gout\.. telettes froides pulvérisées.
Sur le lait :
altération des caséines d' où une diminution
des aptitudes fromagères,
- solubilisaticn du Ca et du P d'où une inaptitude fromagère ,
- écrémage plus diffic ile

11

Sur produits transformés:
- action sur la texture qui se .. fige .. dans le
cas des yaourts, flans, crèmes, sauces ...
- tenue des produits cuits .

Enzymatiques

Mi crobio logiques

- Oxydation des pigmen ts
sensibles,
ex. : brunissement des
bananes.
- Rancissement des lipides,
ex. : rancissement des fruits

Yersinia, pseudomonas sont
psychot rophes.
11 y a nécessité d 'utiliser des atmosphères contrôlées pour conserver
les fruits et les légumes.

secs.

- Rancissement des graisses. Mêmes bactéries qui subsistent à
4 -c.
- Protéolyse.

- Lipolyse.
- Protéolyse.

Effet sélecti f du froid sur les diffèrentes bactéries lactiques.

Variable : faible à nulle si
blanchiment , forte sino n.

Variable suivant le traitement thermique préalable ou non.

Cela a lieu lors d' un passage rapid e da ns une
enceinte très froid e (vers - 20 OC) : il y a a lors
« brûlure par le froid » ,
Exemple : couleu r brune des viandes congelées sans emballage adapté.

• Var iation sensible du pH interne pa r conce ntration du soluté. L'cau congelée, immobi lisée, ne
jo ue alors plus son rôle de solvant. Les pro téines en
par ticulier vont génére r cette acidification sensible
(0,1 à 0,5 de gré de pH), ainsi que les acide s des fruit s
ou des légumes.
• Détériorations biochimiqu es :
Ce sont en majorité les enzymes thermorésitantes
qui vont être impliquées .
En effet, le froid ne dégrade pas tout es les
enzymes. On observe :
- le rancisse ment de s matières grasses sous l'action des lipases, actives aux basses températ ures et
basses aw. Ccci explique la fragilité des poissonsgras,
des viandes (surtout hachées car les lipases sont alors
en contact avec le substrat), et des produits laitiers
gras (beurre et fromages) ;
- la dégradation des pigments colorés par prot éolyse: on conseille donc le blanchim ent (ébu llition

34



rapide pour détruire les enzymes) sur les légumes
sensibles (légumes verts en général) ;
- l'apparition de saveurs désagréab les par oxydation, comme le goût de « foin » remarq uable sur les
légumes verts. O n consei lle alors l'ajo ut d'a ruioxyda nt te l que l'acide ascorbique (vitamine C) pour
limiter le ph én omène. Ce tte réaction est sous le
contrôle d'e nzymes oxydatives ou par réaction spontanée avec l'oxygène dissous.

1
u

o

3· Les techniques utilisées
(

3-1 - Règles d'application du froid
O n parle de trép ied frigor ifique : il se rep résente
pa r un triangle :
1

2

Produit Froid
sain précoce

3
Froid con tinu

Stabilisation par le froid

Ce schéma simple signifie que la conservation par
le froid exige:
1. Des matières premières de qualité optimum,
irré proch ables sur le plan micro biologique e t bioc himiq ue .
2. Un traitement par le froid appliqué rap ideme nt.
En particul ier en congélation, le produit ne doit pas
atte ndre pour être traité (a u niveau du consommate ur, il est aberrant de co nge ler un produi t le jour de
la dat e limite de consommation : le froid n'améliorera pas le prod uit. bien au contraire .
3. Il ne doit pas y avoir de rupture de la chaine du
fro id. Ceci est très impo rtant, car chaque microrupture aur a des cons équences irréversibles sur la
qualité globale du prod uit.
De plus, la régle mentati o n fixe les règles et
con trô le leur application.

3-2 La réfrigération
3·21 Généralités
• Définition
La réfrigération est un tra itement par le froid qui
permet d'allo nge r la durée de co nservation des
aliments sans en modifier l'état initial (ou très peu).
Le fro id est dit « positif » ca r la te mpérature appliquée est au-de ssus du poin t de co ngélation déb utant e. Seules les act ivités biologiques, chimiques et
microb iologiques sont ralentie s.
• Applications
Très larg es:
• Pour les mat ières premièr es, afin de les
con server dans le meilleur éta t possible .
Exemple : lait. viande. fruits et légumes. poissons.

• Pour des prod uits ayant subi un a utre traite men t
préalable.
Exemple : après pasteurisation. semi-conserve. fermentation...
• Pour de s produits élaborés , qui ont beso in d'être
maintenus dans un bo n éta t sanita ire

3-23 La conservatio n des produ its
réfrigérés
• Les paramètres de consenration :
.. La température
À cha que produit , il y a une te mpé rature de
conserva tion rég leme nta ire (art. du 18-06-1980,
modifié) . Pour l'illustrer , voici quelques do nnées :
• filiè re fru its et légu mes : les tem pératures de
stockage sont les plus variée s,
• prod uits laitiers : il faut distinguer les produ its
ultra-frais, pour lesquels la consigne est de 4 "C et
les fromages où les con signes so nt tr ès vari ables
suivant le type de from age ct surtout, suivant l'affinage (les produits à pâte d ure toléra nt des températures plus élevées),
• produits camés et poissons : 0 "C (glace fondante
pour les poissons) à 4 oc.
.. L'humidité de l'air
En général, 85 à 90 % d'hygrométrie est souhaitable, sauf po ur les produits secs non emb allés où
l'humidité relative (HR) doit être inférieure à 70 %.
Si l' H R est trop élevée, il y a développement des
bactéries et des moisissures ; si l'humidité relati ve
est trop faible, il y a perte en eau et déshydratation
des produits.
.. Circulation et composition de l'air ambiant
Il fa ut un a ir sain et prop re, surto ut pou r des
produits non emballés.
Cet air sera de composition adaptée au produits
stockés.
Exemple : atmosphère modili ée sur Oz pour les fruits et légumes
ou en Nz sur les fromages.

La circulation de l'air se mesure par les paramètres
de vitesse de brassage (le brassage doit assurer t'homogén éité du froid) , par le renouvellement de l'air
pour éviter l'accumulation d'odeurs, par le sens de
circulat ion de l'air : la position, le nomb re de ventilateurs déterminent le flux de l'air dans la chambre
(voir les schémas suivants) :

Brassage hétérogène : soufflage longitudinal

Exemple : plats préparés, légumes 4e gamme...

• À retenir:
• Le fro id ne fait qu e ralentir les réactions.
• Le froid ne fait qu 'assainir les produits.
• Le froid nécessite une logistique pa rfaite .

Ventilateur
Évaporateur

i
Déplacement d 'air

3-22 Les modifications observées
La réfrigération modifie assez peu le produit (voir
ci-co ntre).

Produits

35

Techniques de stabilisation
Brassage plus homogène : soufflage transversal
Évaporateur et ventilateurs

Évaporateur

i
Sens de circulation des produits

Brassage de bonne qualité : soufflageen tonneau
Ventilateurs en vis -à-vis

1\

Évaporateurs
en vis -à-vis

c:=J



4

Technique du double rideau :
exemple. meuble vertical

1

...

CD
Ventilateu r

Air circ ulant

• 1

J~~
1

Ventilateur
Étagères
du meuble

Dans les cha mbre s froid es, on con seille de
surveiller la composition globale de l'a ir en entrée
et en sor tie afin de noter les évolutions.
Cas par ticulier : meub les réfrigérants ouvert s (en
grand es et moyenne s surfaces).
O n parle de double rideau car on crée des courants
d'air qui vont constituer une barrière en ridea u au
meuble.

• Les conditions de tra nsport:
Pour le transport, on a trois types de matériels.

Isothermes
Les caissons sont formés de parois isolant es
perm ett ant de limiter les échanges vers l'extérieur,
mais sans avoir de dispositif de production du fro id.

Il-

36

La du rée de con servati on est a lors courte à très
courte. Ces dispositifs sont le plus souvent réservés
aux livraisons urbaines ou aux transports de produits
fermiers.
~

Réfrigérants
Ces engins isoth erm es sont munis d'un dispositif
de production de froid qui n'est pas un gro upe frigorigèn e mécaniq ue (il n'y a pas de moteur, ct donc
pas de mise sous tension électrique).
La conservat ion est assurée par des sources de
froid autonomes, tels que la glace carbonique (gaz
carbonique sous forme de « ne ige »), l'azote liquide
ou des plaques eutectiques (action d'u n contact entre
semi-conducteurs). Ces systèmes sont silencieux, non
polluants, mais la durée de vie des fluides source de

Stab ilisation par le froid

fro id es t courte, a ussi. ils so nt réservés aux tr an sports
urbains e t pé riurbains.

am biance d'essai normali sée à 30 "C, l' inté rieur du
caisson à un e températ ure de (décre t du 11-01-1977) :

.... Frigorifiques
Ce sont desengins isothermescomportant un dispo-

• C lasse A : + 7 "C (réfrig é ra nt) o u 0 "C (frigorifiqu e ) : produ its réfrigérés.

sitif de production de froid mécan ique, équivalen t a u
réfrigérateur, et branché sur le mo teur. La produc-

• Classe B : jusqu'à - 10"C,
• Classe C: jusqu 'à - 20

tion du froid est continue et peut se fairesur des durées

oc.

Ixerdce 24 : rappels de therm od ynamiqu e : quell e quantite de chaleur faut-il extraire de 1. 5 kg de mu scle pour
cbniuer 1a temperature de 20 oC à 2 oc. On donn e :
chaleur maniq ue de la via nde = 2,93 kl i kg.

très lon gues. C'est le système ut ilisé par les véhicules
ro ulants de tran spo rt sur longues dista nces. Ils assure nt aussi le tran sport des produits congelés.
Les vé hicul es réfri gérants e t frigorifiqu es se voient
a ttribue r des classes, sc io n que Icur dispositif de froid
est ca pab le de maint en ir pendant 12 he ures, da ns une

Recherch er ce qu'est le " zero absolu " et pourq uoi il 0
cette voleur.

Document n° 3 : Le froid dans les industries agroalimentaires

Situation pour le remplacement du R22
,

IISTAllATlOIIS NEUVES

IIISTALl.ATlOtlS DISTANns

MELANGES TfPn "ft l OPOS -Dl '

-

A407C

R <I07C . - : corn-

........

. .... t s'. '1

R <4.()4

....c c:ompres-

seu ~ '

a:œtanls etIou
fIIl'UfsauR2201.l

....

oompoB BSBlIlll spécifi-

_........

AYllO huiles PO E"
otiIga1oI_ lI1 procédu-

-

R <I07C 8YllC

........

R4101 DIR4108

ft C84A n R507

---"

corn-

R410AouR41OB

~&enCOUtS

• • ~(appIteations wiCSl ...... i6
menl dGrait et
flllngMDlion ~
lem potralure)

d'éluOEAl (appIic;.Ilioos
lIOfI- dilfinie&)

AVfK) hui... P:O.E"·

AvoolluilesP.O,E,··

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• e. ~ ln ÇOfJlpnt$5eUrS centrifuges

37

Techniques de stabilisation

3-3 Congélation et surgélation
3-31 Mécanisme
• Gé né ra lit és
L'eau de s tissus pa sse de l'é tat liq uid e à l'état
solide. Ce changement d 'état se fait de façon pro gressive dans un aliment co mplexe car l'eau est combinée
avec de s substances dissou tes.
On not e deux étapes impo rta ntes dan s ce phén omène:
III>

La nucléation

For mat ion du pr emi er crista l de glace. Il se ra le
déclencheur du processus : il va cat alyser la réaction
au tour de son centre.
III>

3-32 Modificat ions observées
Ce se ra la décongéla tion qui les révèlera.
Reprendre les données précédemment étudiée s,
p, 33,

3-33 Conservation des produits congelés
• No tion de

La croissance des cristaux

L'eau migre vers le crista l « initiateur » et les cristau x gra ndisse nt. La taille, le nombre de s crist aux
dép endra beaucoup de la vitesse de congélation (voir
schéma ci-dessous) .
À retenir
• Congél ati o n le nte :;:::) gros cri staux, pe u
nombreux, en aiguilles ee déchirem ent des structures
cellulaires ee- exsudation forte à la décongélation .
• Congélation rapide ~ petits cristaux, nom breux,
ronds =:) peu d'exsudat en décongélat ion .
III>

cellules

cristaux

Congélation lente :gros cristaux
forme: aiguille

o

00

cristaux

o

o

o

Congélation rapide : petits cristaux
forme: arrondie
• Cas particulier du givra ge
C'est un phénomène périodique de lyop hilisation
, qu i résulte des fluctu ations de températ ure s : quand
la tempéra ture extérieu re diminue, et de vient inférieure à la te mpérat ure à la surface du produit, il y
38

a migration de la vapeur d 'eau par sublima tio n sur
les parois de l'emballage (o u de la cha mbre froid e)
et dépôt sur la surface plus froide sous forme de givre.
Le phénomène peu t aussi se dérouler à l' inverse.
Ceci est important sur les produ its emba llés et est
un signe de fonctionne men t intermittent en cycles
lo ngs ou de rupture fort e de la chaîne du froid .

TIT ))

«

La législation a fixé un plafond de variati on de
tempé rature tolérée, à savoir :
• + ou - 3 "C au co urs du tr an sport,
• + o u - 4 oC au co urs de l' entreposage en
chambre froid e.
Mais, une q ualité optimale nécessite :
• une tempér ature la plus basse poss ible,
• une te mpérature la plus constante possible,
• une tem pé rature d'am biance de cha mbre froid e
la plus proche possible de celle du prod uit ; (- 30 à

- 35 oC) ,
• un maintie n à la te mpératu re le plus co ur t
possible.
La q ualité est do nc liée à to utes ces contraintes
que l'on exprime par la loi d u « TIT» soit la loi de
« To lérance au Temps e t à la Température » : les
p rod uit s tolèren t de s variations faibles de températures, sur un tem ps très cou rt (d urée de la manutentio n) et il faut évite r de les répét er .
Ex ercic e 15 : ces notions de H rn peuvent être vis uclisées sur le graphique ci-dessous .
Duree pratique de conservation en fonction de la temperoture de co nservation.
Determiner lei barêmes de durees pratiq ues de con se rvation pour les produ its ci tes.
Remorques et interprétcfions.
J)

Durées de conseruation1Températures OC
40 L-----;=~l----,
35
Fruits rouges
Pois
- ._. lé9umes verts
POIsson maigre

~ 30

.~ 25
~ 20
œ
.15 15

~.~

•••• Poissoo gras
",

".

~ l~~===~:;;~~J
Q~
-"

",

- 20
Températures en ·C

- 10

Stabilisa lion par le fro id

• Conception des entrepôts et des véhicu les
• Les e ntrepôts do ivent être des bât iments parfai-

tement isolés thermiquement, présentant des sas
d'entrée avec sécurités de fermeture, des portes
éta nches au froid et des systèmes de dégivrage automatiq ue.
• Les véhicules sont le plus so uve nt frigorifiq ues.

• Contrôles du respect des températures
• Thermomètre simple pour les chambres fro ides
e n intérieur ou da ns les magasins.

• Enregistreur intégrateur: appareil de suivi de
l'évolution de la température au fil du temps, co uplé
e n géné ra l avec de s alarm es.

• Mouchards: pastilles placées sur les produits
indiqua nt un dépasse me nt de zo ne de température:
o n a une variation de couleur ou un effet visuel irr éver sible (5 à 10 F/p ièce).

3·3 4 Matériel
• Para mètres import ants
Pour évoquer ces param èt res, il est intéressa nt de
revenir à la formule de calcul de la du rée de co ng élati on , appellée formule de Plan ck.

Exerc ice 26 : reporter 10 formule de Planck sur la ligne
ci-dessous :

1

.................................................................................................

Aussi, on voit que la durée de conservat ion dépend
des données suiva ntes.
• La différence de température produit - fluide :

plus cette différ ence est gra nde. plus la vitesse de
congé lation est co ur te . Cel a justifie l'u sage du fro id
cryogé nique pou r la surgélat ion.

• Les caractéristiques du fluide : l'eau, l'air. les
gaz cryogé nique s n'ont pas les mêmes coefficie nts
d'échange de cha leur.
• Les caract éristiques du produit : sa forme, sa
masse vo lum ique, sa conductibilité (liée à sa composition en nutrim ents et en eau), feront varier la durée
de congélation.
Au ssi, le fabricant de produit con gelés et surge lés
po u rra interve nir sur ces différents facte urs pour
o ptim ise r la qua lité fina le de so n prod ui t, en se
rappell ant qu 'un e vitesse élevé e est un facteur
primo rdial.

• La méthode de transfert de chaleur utilisée : par
contac t, ou par fluid e intermédiaire.
Sur le plan du matéri el, on va trouver les systè mes
suivants (vo ir page 40), adaptés à chaque ca tégo rie
de produ its:
... Surgéla teur par contact : schéma 1
Les plaqu es contie nne nt un fluide en circulat ion
(froid mécanique) qui es t à - 35 oc. Ce système est
adapté aux liquide s, purées, bandes de pièces homogènes comme de s steaks hach és, de s poissons en filets
ou de la pâte de poi sson appellée « surimi » ;

... Surgélateur en tunnel statique : schéma 2
C'est le procéd é le plu s classique et le plus ancien :
les alime nts emballés so nt placés da ns la cham bre
fro ide et so nt parcou rus par un air à-50 "C à un e
vitesse de 300 à 360 rn/min .
Ce systè me est essen tie llement utilisé pour les
grosses pièces e ntière s, co mme les ca rca sses et les
demi -carca sses de viande.

... Surgélateur continu à bande porteuse : schéma 3
On l'utili se surto ut po ur les petites pièces qu i sont
surge lées ind ividu ellement : ce rises, haricot s verts,
crêpes fourré es...

... Surgélateur continu à lit flu idisé : schéma4
Il est utili sé pour des pièces inféri eures à 35 mm
de d iamètre (pe tits poi s, myrtilles...). Les produits
passés da ns un air à - 40 "C ressor tent e n moins de
8 min , surgelés ind ividu ellem e nt.

... Surgélateur par immersion
O n utilise un liquide à très ba sse te mp érature. Ce
procéd é est adapté au x p roduits de taille moyenne
et de forme irré gu lière co mme la volaille e mballée
sous film plastique.

... Surgélateur en tunnel à l'azote ou à gaz carbonique :
schéma 5
La su rgé la tio n est qu asi-insta nt an ée, ma is le
systè me ne peut être util isé que pour des petit s
volumes et des produits très minces et à forte valeur
ajoutée : crevettes par exemple.

• Données concrè tes
~

Coefficients d'échanges
Type de matériel
dans l'air en tunnel classique

• Types de mat ériel
Le s frigo ristes proposen t une la rge gam me d e
mat é riel, diffé rant par :
• Le mode de fonctionn ement: continu ou d iscon tinu .
• Le nivea u de températ ur e ut ilisé (fro id mécaniqu e ou cryog éniq ue).

Coefficient d'échange
en kJIhIm 2f C

63 à 168

en lit fluidisé

293

congélation par contact

1880

en immer sion en saumure agitée

3000

da ns un gaz (R12) en ébullition

3550

dans l'azo te liquide

5400
~

39

Techniques de stabilisation

Document: Surgélateurs

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Surgélateur parcontact à plaques horizontales

Surgélateur en tunnelstatique

(schéma 1)

(schéma 2)

1- Air ftoid
2 , V~IiJo'_
3 - TopOs
4 , Bo He' ies
'ro jd el
ammonioc

,- COO'l\OO~ dei produit non COt!9"Ito
" ' BONefÎe>1 froid es S, Ve nlita!Nn

2, Avç e

3 , 5orli, dei pnxJvit conge/iii

Surgéla teur continu à bande porteuse

Surgélateur continu à fit fluidisé

(schéma 3)

(schéma 4)

7
1 - lk>ttde pot1"-W 2 .- VIfftfJQ'~ .3 ", Enlré. des prodv;1s ", Sorl;. des ptOduifJ
5 , ~ cloz~ Iiqvide 6 , JV...e,rso/ooll cloze" 7 , EVOCU(I/ÎOIl clo zo'e wou ...:r

Surgélateur en tunnel à l'azote ou à gaz carbonique
(schéma 5)

..... Dossier.scientifique de l'I fN n° 2. Les technologies de conservation des aliments.
40

Stabilisation par te froid

.... Durées de congélation pratiquées
(source : Institut technique des lIiandes)

0©8

• 3 à 15 minutes po ur surge ler des pe tits pois o u
des fleurettes de cho ux-fleurs.
• 6 à 12 heures pour des pièces de 5 à 10 kg.
• 18 à 24 heu res pour des q uartier s de viande nus
accrochés sur de s rails, en tun nel.
• 36 à 48 heures pour de s carton s de viandes de
25 il 30 kg.

30 min

20 min

4 min

Décongélation

o

... Conclusion
Le choix du ma têriel est for teme nt lié au pro dui t,
aux coû ts d'achat et de fonct ionnemen t ct aux objectifs de qual ité fina le. qui sont :

©G

4min

25 min

15min

Congélation

• des produits qui ont peu perdu en masse (la cryogénie est la plus efficace et l'a ir le moins bon ).

• un goût et une couleur les plus proches pos.s ibles
du produit fra is,
• un exsudat de déco ngélation limité.
Exercice 27 : qualifier choque mctériels uivcot so n fonc tionnement : froid mecanique ou cryogenique.
Ju stifier les produits possibles et conseilles. evoques precedemment ou regard du type de matériel utilit e. Exempl e :
pourquoi le tunnel est-il adapte oux grosses pièces ?
Vous developpe z un nouveau produit en froid négatif. Il
s'agit d'une recette de plot cuisi ne exotique. contenant du
riz. des œufs en [cmelles. du gros de conard et des pois.
Quelles altération s l a nt à crcindre ? Quel ma teriel
suggé rez-vous et pourq uoi?

.... À savoir

La zone - 5 "C à - 1 "C sera la zone la plus difficile à franchir et la plus longue : on est dans la zone
critique de cristallisation maximum à la congélation
ct dans la zone de plus for te résistance à la décongéla tion car le gradient therm ique ent re le fluide qui
réchauffe ct le produit devient très faible, comme le
pro uve le graphique ci-dessous,

Congélation/décongélation d'un poisson entier
P 10
~

s

0

1§-10
.~

3-4 Décongélation
Ce tte o pé ratio n co nsiste à faire fondre la glace
formée au cours de la congélat ion . C'est une opération très délicate et qui conditionne complètement
la qualité gusta tive et bactériologique du produ it
déco ngelé. Il faut donc un contrôle rigoureux de la
vitesse,

~

E-20

~

-30
-40

-,

10

20

30

/.
40

~

-

Décongélation
Congélation

Temps en heures

• Ca lcul théo r ique de la vitesse :
La loi de Planck s'a pplique aussi ici :
lav (vites., ") = aH/(<I>m - <l>c) x pIN x (1 /a + El4À)1

3-41 Cinétique
• Gé né rali tés
Au cours de la décongélation appa raît toujo urs un
gradient thermique entre le ce ntre et l'extérieur du
produi t : la zone pé riphérique se décongèle toujours
plus vite que le cœur. Aussi, outre les méthodes classiques de décongélat ion par réchauffem ent externe,
les méthodes par réchauffement interne sont de plus
en plus utilisées.
La déco ngé lat ion est une opérat ion quatre fois
plus lente que la congélat ion car la conductivité thermique de l'eau est quatre fois plus faible que celle
de la glace. Or il sc forme au déb ut de la décongélati on une co uche acque use qui va frein er le
proce ssus.

où 6 1-1 = variation d'enthalpie,
œm - <be = variation de température,
pIN = masse volumique/form e,
lia = coefficient d'échange du fluide,
E = épaisseur du produit ,
/.. = coefficient d'échange du produit.
O n note da ns cette loi l'importance de l'écart de
températ ure produit-fluide, de la form e du produit
et du fluide utilisé (coefficient d' échange).

3-41 Aspects qualitatifs
Le problème est le passage lent de la ba nde - 5 "C
à - 1 "C : il y a alor s a ugme nta tion des r éactlcns :

biochimiques, microbiologiques et physlco-chim iques, les suivantes en part iculier.
41

Techniques de stabilisation
... Exsudat
Il est constitué d'eau et de substances dissout es
(sels minéra ux, vitamines, pigments colorés, sucres
solubles...).
Il est lié à l'histoire du produit et donc à la condu ite
technologique de la congélation, au stockage, aux
différe ntes manu tentions et enfin, à la décongélation .
L'exsuda t sera plus impor tant pour des prod uits
simplement congelés que pour des produits surgelés
(taille des cristaux et formes de ceux-ci).
L'exsudat pose de nombr eux problèmes:
• éco nomique : c'est une perte de matière;
• nutritionnel: c'est une perte de substa nces
dissoutes, donc de nutriments (vitamines en parti culier et minéraux) ;
• microbiologique : c'est un véritab le bouillon de
culture pour les micro-organismes car il contient tout
ce qui peut les faire vivre : eau, substances nutritives ;
• organo leptique : dans l'exsudat sont présentes
des substances aromatiques.
... Biochimie
La décongé lation perme t de révéler les méfaits de
la congélation, et surtout du stockage prolongé, voire
des ruptures de froid.
On observe alors le brunissem ent enzymatiqu e
(couleur brunâtre) . des flaveurs avariées et « rances »
dues aux lipases en particulier ou encore le développemen t des nitrites dans les légumes par action
de nitrification enzymatique à la décongélation (incidence de s enzymes bactériologiques qui devienn ent
très actives).
Exemple : Bacillusceteus peut libérer ces enzymes vers 0 ou
1"C. et la réaction enzymatique devient intense à 4 oc.
~

Physique

• Ramo llissement des tissus, surtout pour les fruits
et légumes par destructuration des cellules au cou rs
du processus de congélation.
• Décollement de la croû te du pain (prob lème de
la migrat ion et de la congélation différentielle de
l'eau entre la mie et la croûte).

... Bactériologique
Lors de la décongélation, les bactéries se réveillent
(on sait qu'à partir de -la "C, on retrouve des bect éries comme les psychro philes, en activité de multiplication). Elles sont d'au tant plus actives qu'elles
ont conn u une péri ode difficile de dormanc e. Le
nombre N peut être donné par la relation :
N = No x 2p,t
04J.L est le taux de multiplication et t le tem ps en
heure.
La multip licatio n se ra d'autant plus importante
que le terrain est propice (eau de l'exsudat), que le
temps de la band e - 5 "C à - 1 "C est long, que les

42

tissus sont détérior és et qu'il n'y a plus de bactéries
inhibitrices.
Pou r toutes ces ra ison s, il est impor ta nt de
respecter le trépied frigorifique (produit sain, froid
continu, froid précoce ). Et surtout, de ne jam ais
reconge le r un produit décongelé: la populati on
bactériologique a pu être multipliée par 100ou 1000.
Il y au ra un très grand danger surto ut en produits
carnés.

b ereice 28 : donn er le nom bre de bactéries optes l h et
après 3 h, en portant de 10" germes dons le produit
congelé. J.L = 4.

1

3-42 Les méthodes de décongélation
Il est impor tant que les méthodes soient rapid es.
On verra là encore, que le plus souvent, il vaut mieux
coupler différent es méth odes.

• Décongélati on par réchauffemen t exter ne
On utilise pour raisonner le traitement , la loi de
Planck. Aussi, il faudra avoir des prod uit de petit
forma t (ou en plaque mince).
Les meilleurs résult at s seront obtenus avec un
écart de température fluide-produit grand (mais la
législation interd it des fluides à plus de 4 OC), et une
humidité autour du produit importante (l'eau conduit
mieux les calories que l'air sec).
Les méthodes utilisées emploient le principe de
conduction thermiqu e ou de convection thermique.

... Airambiant
On utilise l'air à 4 "C ventilé autour du produit à
décongeler.
C'est une opération longue sur les grosses pièces
(3 à 5 jours sur des morce aux de 75 kg).
Cette méthod e est légaleme nt auto risé pour
certains produit s seulement.
Exemple de dècongèlation « externe . : caillé congelé de chèvre.
décongelé en une nuit à 3 - 4 "C pour être réi ncorporé pour
les fabrications de bûches blanches en général.

... Air pulsé
Transmission de la cha le ur par convection dan s
l'air humide. Cela se fait en tro is étape s de températ ures ( 14 "C, 10 "C et a "C avec des hygrométries
décro issant es). La méthode est ad ap tée aux gros
morceaux (carcasses), et à des produit s ayant obtenu
une déro gation pour une température de 4 oc.
... Eau
La chaleu r est transmise par l'eau à 10/12 "C au
produit, soit par contac t e n bain agité, soit pa r
douchage. Les produits do ivent êt re emballés (poissons, abats...).

Stabilisation par le froid
... Vapeur d'eau et sous vide (brevet APV)
De la vapeu r d'e a u es t e nvoyée dans une en ceinte
so us vide; par chauffage mod é ré, la va pe ur d 'e au se
conde nse sur le prod uit et lui tra nsmet de l'én e rgie
pa r ce changeme nt d'ét at : gaz ~ liquide conde nsé.
La décongé lation se fait par pallie r de 25 "C à 10 oc.
L'échange the rmiqu e est très bon et le temps de l'op ération court (4 h pour des cabillauds de 10 cm d'épaisse ur). Ce p ro cédé es t adapté a ux po isso ns et a ux
viandes.
... À retenir
Les mé thodes externes so nt les mo ins coûteuses
(sau f sous vide ), mais posent de gros pro blè me s de
qua lité. no tamment ba ctériologique.

• Décongélati on par méthodes inte rnes

... Par résistance
Le produ it co nge lé est mau vais conducte ur. O n
place deu x élec tro des sur les faces du pro duit . Il sc
crée u n (~ effet J ou le » da ns le prod uit au passage
d'u n courant électrique . Le produ it s'échauffe de l'inté rie ur. Cette mé thode est valable pour les blocs et
les purées.

... Par hautes fréquences
On applique des fréq uen ces de 13,5 MH z,
27,1 MHz o u 40,6 MHz sur des arma tures entou rant
le p rodu it : ce procé dé est rap ide, facile, mais très
coûteux (à l'ét at d'essai). (Voir le document 4: tempérage par hautes fréq ue nces. )
III>

Micro-ondes
Procéd é le plus utilisé e n ind ustrie.

Les mic ro- ondes so nt géné rées par des o ndes de
fr éque nces va riables . E n alim e ntaire , o n ret ient
960 MH z (2450 MHz par dérogatio n), voi r p. 58.
Le procéd é pose plusie urs problèmes :
• Difficile à mettre en œ uvre sur de gros morceaux
ca r on rencon tre des pro blèm es de pé nétrati on des
ondes.
• Hét érogénéit é d u tr aitement au fil du temps :
le produit est difficilement polarisabl e au départ, où
il y a peu d'ea u libre. Mais, p lus l'eau libre se forme,
plu s les réactions d 'agitation so nt inte nses e t donc
plu s le p roduit s'échauffe: on a le ph énomène
~~ d'emballem ent th erm ique » ,
La déco ngélation industri elle se fait e n géné ra l e n
tunne l, avec des cha mps d 'o nd es brassées, pour
essaye r de minimise r les effets de mo ntée ra pide e n
te mpérature. Elle se fait so uvent e n de ux ou plusieurs
é ta pe s, avec des phases d e repos inte rcal ées pour
permettre « l'égalisati on des o ndes ». On les utili se
en gé né ra l po ur un tr ait e ment pr éalable, jusqu 'à la
tempé ratur e de - 5 "C enviro n. Ensuite , le produit
se ra repris par un a ut re pr océd é.
Exemple pour comparer les méthodes :
Plaque de 65 mm d'épaisseur de caillé de chèvre :
Durée : aircalme 4 "C : 24 h : airpulsé 4 "C : 12 h ; eau 15 OC :
3 h 30 : eau 20 "C : 2 h : APV : 2 h 15 : air pulsé : 2 h 15 :

rnicro-ondes : 17 min à pleine puissance.

À retenir
Les mé tho des par réch a uffe ment inte rn e son t
ba sées sur des cou ran ts é lectriques ou ondes, ce qu i
les re nd tr ès co ûte uses. Pa r co ntre, elles so nt tr ès
rapides et donn en t de bons résultats gusta tifs et bactériologiques.

III>

43

Techniques de stabilisation

Document n° 4 : Tempérage de blocs de poisson
Caractérlstlque~

Les bl ocs de filets Icolin d 'Alaska , hokl. me rlu ...1cong elés à

bord des bateaux se présentent so us lo rme de plaques
parallép tpé dtques de dimensio ns sta nda rds 4RO mm ILl x
255 mm (1) x 62 mm tel e t ont un po id s unitair e d e 7,5 Kg
Pour mo uler les filets d ans la Iorm e use , une remonre ; ~ ..
tem pératu re rap id e , en tre O"C e t j sc , est indispensable
afin de façonn er rapidemen t le produit dan s les meme... e::>
cond itions
v

Les premiers essais de tempé-age par hautes rrequen ces
ont été réa lisés en avri l 1995 par SAIREM à la Directi on d b
Etudes et Recher che s d· t. LJ t .

Le fo ur tunn el hautes fréquences o pé ratio nne l depuis septem b re 1996 re p résen te la prem ière in stalla tion de tempé.
rage pa r ha utes fréquen ces 50 o hm s en France c t mê me e n
Europe ; ses caracté ris tiq ues son t les suivante.. ,
• te m pérature des bl ocs co nge lés : • 20 oc ;
• te m pé rature e n so rtie de tunnel : e ntr e 0 oc et - 5 "C ;
• fréque nce d 'utilisation : 27,12 MH z ;
• p uissance d u gé nérateur hautes fréquences : 70 kW .

tempérage par hautes
fréquences

• co nso m mat ion sp écifi q ue : e nv iron ')') kwn H~ par t(",,,t
d e p rodu it so i t 80 kWh réseau par tonne . co m p te ten u
d 'u n rendement moyen global de 0,7 ;
• capacité du tunnel : 1.2 u h ;

Principe

• te mps de passage : de l'ord re de 2 à 4 minutes pou r passer
de • 20 oc à la tem pérature souhai tée;
• largeur d u tapi s : 600 nuu ;

t.tn stallatto n est cons t i t u ée d 'un gé né rateur. d'un adaptareur d'Imp édance et d 'un applica te ur.

uatecnnotogre w o hms, initi ée par EDF et développée par
SAIIŒ M. utilise une nou velle génération d 'équipements
modulaires, d ont un générateur HF piloté aut omatiquemen t pa r quartz , pe rmettant de maîtriser tot ale me nt la
fr équen ce 27,12 MHz et d onc les no r m es.

• lo ngue ur ho rs to ut : ') 860 mm .

Les b lOCS oe poissons so nt pr esent es di rect emen t d ans le"
cart on s. Un sé lecteur d e pr oduits perme t de p rog ram mer
le tunnel e n fonct io n d es produi ts à tr ai te r suiva nt .. " e:
re cette : vitesse du tapi s, p uissance e t cham p hautes Ire q uences
Enlln, le t unnel a été co nçu pour ré pondre aux norm es
d 'h ygiè ne en vigue ur : absence de point d e ré te nti o n, chassis sur élevé pour faciliter le ne ttoyage. tnoxyd abtlhé. réststan ce aux p rod uit s chlorés d e lavage . éq uipe me nt éle...•
triq ue étanc he et réch auffé , gé né rate ur isol é d e l'am bian ce
de pr oduction [un avantage d e la te chnologie ";0 ohms...l ,
tapis en t éflon d é mon table en 1 m inute ..

Avantages
Les p rtnctcau x avant ages d e la te chn ologie HF ')0 ohm s
son t les suivants .
• rap id i té de tempé rage , res pect d es normes sanitaires.
conservation d es propriétés organole pt iq ues e t gustativ es [comparat i vement à un tempé -age à l'alr l ;
• ho mogé néi té de s tempé rature s, autorégula tion de la
température , sans risq ue de points de cuisso n ;
• inve st issement moins élevé pa r rapport à un tunne l
m icro-o ndes .

~

44

Docum ent EDf Industr ie.

Chapitre III : Stabilisation par la chaleur
1- Action de la chaleur
sur les aliments
1-1 Sur les composants biochimiques
1-11 Sur l'eau
• L'eau, à la pre ssion no rm ale, bou t à 100 oC : il
y a a lors évaporat ion supe rficielle sur les alime nts e n
« cuisson ouverte» d'où un e di minu tion des échanges
the rmique s et un e dessiccation.
• L'e au liée va passe r e n eau libre avec forma tio n
d 'exs udat.
Exemple : exsudation lors de lacuissonprolongée d'un bifteck.

1-12 Sur les lipides

surto u t e n m ilieu aci de , des composés b run s et
odorants ca racté ristiques . Cette réaction e ntraîne la
baisse de la biod ispo nib ilit é de l'acide aminé lysine.
• a u-dessus de 170 "C, avec des sucres simp les
(oses ou diholosides) et de l'eau , on a un e caramélisati on .
Plus généralem ent, les traitements thermiques à
ha ute tem pérature modifient les glucide s par hydrolyse partie lle (e n mili eu ac ide su rto u t). O n a un e
dissolution d 'une partie des substances pectid iques
des fruit s o u des légum es et un ram ollissemen t des
fibres ce llulosiques.
On re marq ue qu e les effets so nt liés aux a utre s
par am ètres du milieu : pH ct comp osition.
Sur le plan alime ntaire , le tra ite me nt thermique
amé liore la digestibilité des produ its.

1-14 Sur les protéines

L'actio n des tempé ratu res élevées es t variable
suivant le niveau de ce lles-ci:
• de 35 à 40 "C : fonte des graisses de type sat ur é
(ma tières grasses anima les o u « v égétaline »].

• de 40 à 70 "C : début de dégradati on enzy ma tique par les lipases et oxydation non e nzyma tique.
La cha leur mod é rée ca talyse ces réaction s.
• au-dessus du « point de fumée » (point maximal
d'ébullition des mati ères grasses), il y a pyro lyse : les
lipides se coupent et se réarrangent e n fo rm a nt des
co mposé s toxiqu es appe lés acrol éïn es.

TOC
de fumée

T ee max.
conseillée

Beu rre

130 °C

110 -c

Végéta line

180

-c

170 -c

Huile de palme

230 -c

Huile de tournesol

200

-c

200

-c

170 °C

1-13 Sur les glucides
Suivant le niveau des températures et les éléments
conte nus, on pe ut observer:
• de 60 à 85 "C : gé la tin isa tion des ami do ns e n
milie u acque ux. O n observe un épaississe ment plu s
ou moin s tô t su ivant le type d'amido n et des modifica tions éve ntuelles (cas d es « am ido ns d e maïs
modifiés » ch imiq uement q ui gé latinisent e ntre 50
et 90 ' c).
• a u-dessu s de 100 "C et avec des acides am inés ,
amines ou peptides : réaction de Maillard. Il se for me,

Toutes le protéines sont modifiées par un cha uffage excessif, au-de ssus de 80 oc. Toutefois, on peut
sépa re r les différentes pro téin es p résentes.

• Cas général
Pa r la cha leur, on observe :
• l'am élior ati on de la save ur par combinaison des
acides aminés et des nucl éotides.
• su r les via ndes , la fragmen ta tion des tissus
musculaires par hydrolyse du collagèn e (protéine de
liaison dans les mu scles).
• sur le lait , par dén atura tion des p rot éin es
solubles, développe men t d'u ri « go ût de cu it )) tr ès
perceptible sur du lait UH'f, dû à l'apparit ion de gro upement -SH libre s.

• Cas des enzymes
Norma leme nt, e lles so nt dé na turées, mais on
obse rve des résistances concerna nt certaines enzymes
(catal ase , xanthine, oxydase, p ro téase , ribo nucléase...). Les e nzymes les plu s coura ntes, comme les
lipa ses, protéases ou oxydases sont détruites respectivem e nt à 80 "C e n 20 s, 70 "C en quelques minutes
et 70 "C e n 4 à 5 min.
Certa ine s rés ista nces son t m ises à profit po ur
évalue r Je trai te me nt th ermiqu e.
Exemple : pour juger si un lait est " bien

»

pasteuri sé, deux

tests sont réalisés : sur la peroxydase. qui doit être détrui te
et sur la phosphataseacide qui doit encore être présente. Ainsi.
on sait que le traitement t hermique est suffisant par rapport
aux micro -o rganis mes, mais non excessif par rapport aux
const itu ants internes

45

Techniques de stabilisation
.. La flore thermorésistante

1-1 5 Sur les vitamines

Elle survit aux traitements précédents et nécessite
un traitement à haute tem pé ratur e. On tro uve:
• Les formes végé ta tives des microcoq ues, des
streptocoq ues lactiques et des microb actéries lactobacilles. Il y en a peu .
• Les formes spor ulées de s baci lles du genre
Clostridium (dont Cbotulinum donnant le botu lisme)
ou du genre Bacillus (subtilis, cereus...). Les formes
végétatives issues de ces spo res peuvent être pathogènes.

Les enne mis des vitamine s so nt la chaleu r, la
lum ière et l'oxygène. E t lorsqu e ses facteurs sont
combinés, il est évident que les pertes vont être fortes.
Des études sur les légumes donn ent les résu ltat s
suivants (tablea u ci-dessous).
Ex erci ce 29 : in terpréter ce tabl eau. Noter les vitami nes
les pl us affectées. Eval uer la part qui revi ent au traitement thermique par rapport li celle qui revient aUI autres
manipu lations préalables. (e ndure sur les vitami nes thermasensib les.

1

.. À retenir
• Zon e 4 "C - 45 "C : zone de croissance rapide
des micro-organismes.
• Zone 18 "C - 38 "C : zo ne de mult iplicati on
maximum, donc zo ne critique et à risque élevé.
• Au-dessus de 60 "C : arrêt des multiplications et
début des destructions ther miques.

1-2 Sur les micro-organismes
1-21 Données générales
Le traitem ent thermique peut détruire les populatio ns de micro-or ganisme s. Ce tt e de struction
débute en gén érale vers 60 oc. Elle est progressive
et irréve rsible.
Les différentes popu lat ions ne réagissent pas de
la même manière au traitement thermique (revoir le
prem ier chapitre de la prem ière partie à ce sujet) .

1-22 Conditions de destruction
Les micro-organismes n'ont pas la même résistance aux tra iteme nts the rmiques dan s tous les
milieux. Aussi, il faut savoir que quatre facteurs au
moins interviennen t :

l xercice l O : rappeler les notions de mésophiles. thermophiles, plych otrophes.

1

• L'aw
Si l'aw est ba sse, la résista nce des microbes
augmente : aussi, l'assainissement tot al est impossible en milieu sec. Ceci justifie qu'il faut utiliser très
vite une préparat ion recon stitu ée à partir de poudre
et non chauffée.
Exemple : poudre de lait. fla n reconstitué à froid. mousse au
chocolat reconstituée...

Aux not ions évoqu ées, l'étude de la destruction
des microbes par la chaleur met en évidence deux
groupes :
~

La flore thermosensible

Elle est détruite à 63 oc en 30 min ou à 73 "C en
15 s. Dans ce groupe. o n trouve :
• la flo re pathogène en gé né ra l so us sa forme
végétative;
• la plupart des ferme nts lact iques;
• des levures et des moisissures.

• Le pH
La destruction des germes est forte ment facilitée
dans un milieu acide car les micro-organismes sont
alors fragilisés. Ceci explique que l'on puisse st éri-

Pertes vitaminiques en % après épluchage. lavage. blanchiment et appertisation
61

62

66

Thiamine

Ribofl avine

Pyrid oxine

Acid e
folique

PP : ac ide
nicotinique

Asperges

66,7

55

50

75

46,6

Harico t verts

62,5

64

50

57

Carottes

66,7

60

80

80

46

74,2

Épin ards
Tomates

PRODUIT

Champignons
Petits pois

C

A

54,5

43,3

40

79

51

59

33

75

9,1

-

84

52

33

-

64

69

59

69

66,7

29,7

80

50

75

35

50

72,5

32,1

16,7

25

-

54

0

26

0

Source : IFN (Institut français de la nut rition).

46

-

1

,

Stabilisation par la chaleur
liser des ju s de fruits à mo ins de 100 "C, alor s qu e
c'est impossible en milieu ne utre.
Exemple :
- pH d'une brique dejus defruits = 4 => stérilisation à 90 0(,
flash ;

2-12 Notion de D
On tran sforme la cour be ci-contre en une droite
en uti lisant la fonc tion « log » , La relat ion dev ient :
log (N/ No) = - kT t pou r un e température T. La
cour be de vien t :

- pH du lait UHT en brique = 6,8 => stérilisation à 140 "C.
log (N)

flash .

• Les constituants de J'aliment
• Les lip ides fon t écran à la destruct ion ca r ils
enrobe nt les germes et les pro tège nt. Il faudra don c
un tr ai tement th erm ique pl us rigou reux su r un
produ it très gras qu e sur un produ it sans lipid es.
• La taille des morceaux : de gros mor ceaux, durs
font obstacles au tra ite me nt th erm iqu e et rendent
hét érogèn e l'efficacité, Il faudra utiliser des dispositifs et des barèm es adaptés ou tra ite r sépa ré me nt les
morceau x et le liqu ide.

• La du rée
La donnée de la te mpé ra ture seule n'e st pas un
indicateur suffisant : la destruction est liée au temps
et à la tem pérature : on utilise la notio n de barème
the rmique ma térialisé par l'écriture : (T"; t) où T'
est la température en "C ou OK et t est le temps.

2- Raisonnement des traitements
thermiques
2-1 Lois de destruction
Pour étudier la de struc tion de s micro -orga nismes,
les courbes de diminution de la popul ation avec la
température sont nécessaires:

2-11 Destruction :
La lo i de destru cti on peu t être do nn ée par la
for mule:
N = Noe-Kt
où N = populat ion au temp s t,
No = po pulation initiale.
et su ivant la courbe :
Population N

Température'{?

o

2

3

4

567
Temps en minutes

Si la température T cha nge, le coefficie nt kT
change. Plus la te mpérature est fort e, plus la pen te
de la droite est élevée.
Exerci ce ~ 1 : appl ication : quelle est la temp érature la

1plus élevée entre Tl et 12 ?

Avec ces droites , on va définir une grandeu r qui
servira ensui te pou r tous les bar èm es : la valeur de
DT, qui est le temps de réd uction décimal de la population bactéri enne à la tempé ra ture 1: O n peu t aussi
dire que c'es t le te mps pour dim inuer la popul ation
d' un dixième ou encore , le temps nécessaire pou r
passer de No à No/ IO.
Si la température augmente , D d iminue.
Ce tte valeur est valable pour un micro-o rgani sme
et pour une température donnés.
La déterm inatio n de D est en généra l grap hique
(cf. courbe) .
Taux de survie 100 => log (100) = 2
log(N)

2

D1 = 2 min
D2 = 0,8 min

.'..,
o

No

-1

o

2

3

4

5

67

Temps en minutes (min)

Durée du traitement t à une température constanteT

Dans la relat ion précédente , on pe ut re mplacer k
pa r IID pour cha que te mpérature T
O n obtient alor s la re lation : N = No x 10- t/D

47

Techniques de stabilisation

Exe rcice 32 : donne r l'interpretation du tableau su iv ant.
Justifier les diffé rentes voleurs de 0 ri 6S oC ou regard
des populations bactériennes con cernées.
Justifier le choi x de donner 0 ri 35 oC pour les populations psyc hrophiles.
En utilisant les données de 10 courbe précédente et le
calcul. si on a une population de 100 000 qermes ou
déport. qu els era le nomb re ou bout de la min aux deux
tem perotures TI et n ?
Thermosensibilité des germes non sporulés
(0 en minutes)
65'C
1 Thennopl1iles

Mésophiles
ST.auréus

SILO
E.Coli
Salmonelles
Brucelles

6O 'C

55 'C

35'C

100

- On etudie [évcluticn au fil du temps d'une po pulation
de Streptoroque {œrofis. une bactérie pathogè ne par ticul ièrement résista nte au traitement thermi qu e.
Pour suiv re l'évolution de la destruction des bactéries. on
plac e une popula tion No = 10 5 germes de Streptoroque
{œro/il dans des tub es à eu eis contenant un mil ieu de
culture approprié (gélose + suc re + minéra ux + acid es
ami nés ). les tubes sont placés en bain-marie thermostale.
ci une tem pérature definie To. Taules les minutes. un tube
est extrait et on compte les germes survi vanh . On supercoit alors que le nombre diminue ou fil du temps.
l'expérience ert faite ci 2 tempé ratures différentes : 6S

et 70 oc.
0,2- 2
0,3 -3
0,2 - 0,3
0,02 -1
0,1 -0,2

0,7- 8

fa ites le schéma des tubes dans le bain-marie.
À l'aide des r ésultat s des expériences, donn er Dl li 6S oC
et 02 ci 70 o( (utilisez une courbe logarithm iq ue). Qu e
remorque-t-on sur ces valeurs? Ist-ce logique ?
Z peut se calc uler par la relotion :

5
0,4 - 11

Psychotrophes

Pseudomooas

log Dl - log Dl

1- 4

Psydlrophiles

1-3

• Notion de Z
Z es t une valeur complément aire à 0 qui va
permettre de convert ir les barèmes à des températures différen tes. Z est une température (alors que
D est un temps).
Z est défini com me l'écart de température pour
rédu ire 0 au dixième de sa valeur.
Pour trouver Z, il faut porter sur une co urbe,
log (0) en fonction de la tempér atu re.
log

(soit 20) dons les deux cos. (endure quant Cl la charge
initiale en germes.

-Il
=-Il z-

Oonner Z. Retrouver Z par une determinotion graphique.
Résultats
Durée enmin

NI
à55 °C

1

2,5.10'

10"

2

5.1Q3

1,6.103

3

2.11J3

199,5

4

398

25,1

5

126

log NI
à 55 "C

N2
à 70°C

log N2
à 70°C

IDI

2-2 Raisonnement des barèmes
2-21 les facteurs de choix
2

f--

---'''''r-..

z
O L----t-----+----4=--~
Tl
T2
T3
Tempéfature en "C

l xercice ~ ~ :
- cinétique de destruction des germes : l'é tude est faite
ri 6S oC pour la bactérie SIreploroque oureos.
On part de deux popula tions mères : courbe A,

No = 10 000 germesinl ;courbe B, No = 1 000 germes inl.

les conditions sont identiques et 0

= 2 min. Tracer les

deux co urbes (droites) de l'evolutio n de log (N) en fonction du temps. Donn er la population N restante ri 4 min

48

Pou r définir le meille ur bar ème, c'e st-à-dire le
meilleur co uple (te mpé ra ture /temps) plusie urs
facteurs vont entrer en ligne de compte : la résistance
et le nombre de germ es de contamination, la composition du milieu, l'épaisseu r du produit e t sa viscosité, les objectifs poursuivis, le matériel disponible ...

2-21 l e raisonn ement conc ret d'un
barème
Les étapes de ce raisonnement sont les suivantes.
• 1. Définition de l'obj ectif de conserva tion
• Cuisson => assainir le prod uit => OLe de 2 à 3
jours, à 4 oc.
• Pasteuriser => détru ire les microbes pathogènes
=> OLe : 7 à 24 jours (4-6 "C).

Stabilisation par la chaleur

• Stériliser ou « upe n ser » o u « ap ertiscr ):::::}
détruire tous les microbes et les spores:::::} DLUO en
mois à température ambiante.

• 2. Choix de l'exigence du traitement thermique
On parl e d'efficacité du tra itement.
On peut définir tro is valeurs : cuisatr ice, pasteurisatrice et stérilisatrice, codées respect ivement VC
ou Co , VP ou Po, VS ou Fo, et dé finies par la rclatian:
V= n xD
o ù n = no mbre de réduction décimale souhaitée,
n = 10glO (No/N) .
D = temps de réd uction décima le pour le ger me
le plus résistant au traitement évoqué.
• 3. Expression d'un barème minimum de base
Le barème de base est exp rimé po ur la température de référence du traitem en t, à savo ir:
• 100"C po ur la cu isson,
• 70 "C pour la pasteurisation,
• 121,l "C pour la stérilisation (250 ' F).
Le ba rèm e de bas e mimimum sera do nc exprimé
pa r : (Tr, V) où Tr est la températu re de référence et
V est la valeur d'efficacité d u traitement.
Exemple : on souhaite faire une pasteurisation. 0 est égal à
3 min (valeu r pour Streptocoque 0 le germe le plus résistant
à la pasteurisation).On souha ite n = 10 ~ barème minimum:
(70 ' Co30 min).

• 4. O ptim isa tion
Il faut raiso nner le cho ix d 'u ne te mpér at ur e
op timu m au regard de s aspects q ualitatifs (n utritionnels et organoleptiques) et convertir le barème
de base à la tem pérat ure optimum. Pour cela, il existe
des tables de conversion et des formules testées expérimentalement. C' est la ph ase d'optimisation.
Ces quatre étapes étant franc hies, il ne restera plus
qu 'à étudie r le mat éri el adé quat ou de vér ifier que
le matériel existant remplit les objectifs fixés.

3- Les techniques utilisées
3- 1 Les échanges et échangeurs
Quatre gra ndes mét hodes sont possibles.

• Pa r contact
C'est le p rocéd é le plus rapi de , ca r on met en
contact direct l'aliment avec la source de chaleur. Ce
proc édé est largement util isé dan s les cuisson s, telles
que celles des c pierres à griller » , La chaleur est alors
tra nsférée pa r cond uction car elle est conduite de
proche en proc he dan s l'aliment. Le fond de la casse-

role chauffée au ga z est l'objet d'u ne co nductio n
flamm e - métal - alime nt.

• Par con vection
Le transfert de chaleur se fait par l'interméd iaire
d' un fluide circulant et d 'un mou vement. Ce fluide
pe ut être: de l'air sec ou de la vapeur d 'ea u pour le
fo ur ou la cellule de cui sso n, de l'ea u da ns u ne
marmi te en ébullition, de l'h uile dans une friteu se.
• Par ra yonnemen t dire ct
C'est la méthode la plus rapide pour obt enir un e
cuisson de surface ou sur une fa ible épaisseur. O n
utilise les infra rou ges (grill).
• Par ondes
On peut ut iliser les micro-ond es o u hau tes
fréq uences po ur aller au cœur du produit.
Mais, à ces mét ho de s tradi tionnelles s'ajoutent
au jourd'hui de s méthodes plus mod ern es, tels que
le chauffage par ind uction ou pa r tube à effet d'ohm
(dérivant de la loi d'O hm) .

3-2 La pasteurisation
3-21 Données générales
La pasteurisation a pour object if de détruire to us
les microbe s pathogènes et le urs toxines, et donc
d 'a ugm enter la durée de conservatio n sans perdre
les qualités du produ it. La contrainte est l'obligation,
après pasteurisat ion, d u main tien de la chaîn e du
froid. Les D LC obten ues seront de 8 jou rs pour le
lait et certa ins plats cuisinés, et de 24 jours et plus
pour les autres produi ts.
Su r le plan pratique , o n définit un o bject if
en nombre de ré d uction s d écimales, n, avec
n = log (No/N) qu i condu it à la déf inition
d' un e va leur paste u risa trice mi nim ale : Po, avec
Po = n x D 70.
La température de référence est 70 "C (d'où l'indice « 70)) porté sur le D).
La valeur de D 70 la plus fréq uente est de 2,95 min
correspondant au D de Streptocoque.
Le ba rème minimum est donné suivant la relation
(Po, 70 OC) et correspond alors à une réductio n de
la flore m icrob ienne de 10 n.

3-22 Exemple de calcul à température
consta nte
Données : No = 105 germes/go
Objec tif : N = 1 germe/tonne, soit l(}-6 germes/go
Caleuls : n = log (10 11) = I l.
Si D = 2,95 min, Po = 2,95 x li = 32,45 min, soit
un harème de (70 ' C ; 32,45 min) signifiant qu'il faut

49

Techniques de stabilisation

32,45 minutes à 70 "C pour réduire la popu latio n
microb ienne de 10 11•

Pasteurisation d'une soupe de légumes

Ensuite, po ur traiter à une au tre tempér atu re, il
suffira d'utiliser un e tab le de co nversion valable sur
des produits liqu ides o u de très faible épaisseur, ou
de passer par des calculs tena nt co mpte de s données
de forme du produit (vo ir documen t n° 5, p. 5 1)
Pour simplifier, o n va s' attache r à des calculs de
co nversion simple sur des prod uits liqu ides.
En reprenant l'exemple, si o n sou haite faire une
pasteu risa tion haute » à 90 "C, le coefficient éta nt
éga l à 100, il fau dra appliquer 32,45 min/ IOU soit
0,3245 x 60 = 19,5 seco ndes à 90 oc.

5

10
Temps enmin

15

20

«

Exercice 34 : co nve rtir le barème minimum à 65

71 oc.
lu-ce que les durées obtenues son t cohérentes ?

-r et

1

3-23 Applications : cas réel à température
variable
Da ns le cas d'un trait ement thermique, la température fluctue jusqu'à attei ndre la tempér ature dit e
de consigne qui est celle du bar ème. Or, pendant les
mo ntées et d escentes d e te mpérature, à parti r de
55 "C, il y a un effet sur les microb es présents. Aussi,
on va passer par le calcul des valeurs pasteurisatrices
part ielles, à chaque minut es, q ui sero nt les coeffid en ts respectifs des températures atte intes. La valeur
pasteur isatrice globale sera la so mme des valeu rs.

1se me e li

:

- Colcule r la voleur posteu risotrice totale dans le cas du
traitement de légumes en uti lisant le graphe suivant.
- Sac hant que l'on souhaite huit réductions décim ales ,
calcule r la valeur pasteurisatrice de référence.
- Est -ce qu e le traitement réalisé est suffisant? Si non,
corrigez -le (on ne sou hai te pal monter à plus de 75 oC).
Temps en min
1

1

2
3
4

Température Tempsenmin
1

1

10

60

1

11

62

67
70

6
7

50

1

64

5

~.

55

8

1

9

1

72
73
75

Temséatuœ

12
13

75
75
73
70

14
15
16

65
62
59

17

55

3 -3 La cuisson

3-31 Donn ées générales
La cuisson est une tech nique de chauffage modéré,
infé rieur o u égal à 100 "C qu i vise à assainir les
produits, à attend rir les textures, à modi fier les go ûts
et à co mbiner de façon stable les éléments intern es
de l'a liment.
La température de référen ce est 100 "C et la valeur
d'efficacité s'a ppelle valeur cuisat rice et est not ée Co
ou CZ IOO' Ce tte valeur est essentielleme nt construite
sur la perte en qualité nut ritio nnell e.
Exemple : 0 pour la vita mine BI = 2 min : signifie Qu'il faut
2 min à 100 "C (température de référence) pour perdre le l oe
de la vitamine BI con tenue.

La valeur de Z es t donnée à deu x tempér atu res
(voir docum ent n" 5, p. 5 1) :
• Z à 38 "C po ur les mod ifications de go ût,
• Z à 40 "C pour les mod ificatio ns de cou leur.

3-32 Blanchim ent
C'est l'e xemple d'une pré-cuisson ind ispensab le
sur ce rta ins fruits et sur les légumes avant un autre
tra item en t (paste urisatio n, stérilisatio n ou surgélation).
L'obj ecti f du blan chim ent est de :
• réd uir e la population bacté rien ne po ur dim inuer le tem ps de traitement.
• dénaturer les enzymes de dégradation du goût
et de la couleur.
• dégazer : élimi ne r les arômes indésira bles e t
forts (chou , fenouiL .) et évacuer l'air des vacuoles
cellulaires po ur diminuer la pression intern e.
Le blanchime nt est une opération qui se fait en
bain d 'eau bou illante quelques minutes (de 2 à 5 min
maximum ). Il est inco ntournable pour la fabrication
des plats cuisinés avec de s légumes.

Stab ilisation pa r la chaleur

Document n° 5 : Tables de conversion des valeurs de traitement thermique
Table 1 : Valeurs pasteurisatrices et cuisatrices (selon Reicher -1980)
1

Température
en -c

PlO
70

55
55 ,5
56
56 ,S
57
57 ,S
58
58 ,S
59
59 ,S
60
60 ,S
61
6 1,S
62
62 ,S

0,032
0,036
0,040
0,045
0,050
0,056
0,083
0,071
0,079
0,089
0,100
0,112
0,126
0, 141
0,159
0,178
0,200
0,224
0,25 1
0,282
0,316
0,355
0,398
0,447
0,501
0,562
0,631
0,708
0,794
0,891
1,000
1,122
1,259
1,413
1,585
1,778

1

1

1

1

63
63,S
64
64 ,S
65
65,S
66
66,S
67
67,S
68
68,S
69
69,S
70
70,S
71
71,S
72
72,S

1

1
1

1
1

1

1
1
1

C 38
100

C 40
100

Température
en "C

Pl O
70

C 38
100

C 40
100

0,065

0,075

0,211

0,079

0,20 7

0,224

0,074

0,084

0,220

0,237

0,078

0,089

0,234

0,251

0,083

0,094

0,248

0,266

0,089

0,100

0,264

0,282

0,094

0,106

0,280

0,299

0,100

0,112

0,298

0,316

0,106

0,119

0,316

0,335

0,113

0,126

0,336

0,355

0,120

0,133

0,35 7

0,376

0,127

0,14 1

0,379

0,398

0,135

0,150

0, 144

0,158

0,153

0,168

0,162

0,178

0,173

0, 188

0,183

0,200

1,995
2,239
2,512
2,819
3,162
3,548
3,98 1
4,467
5,012
5,623
6,310
7,079
7,943
8,9 13
10,000
11,220
12,589
14,125
15,849
17,783
19,953
22,387
25,119
28 ,184
31 ,623
39,8 11
50,119
63,098
79,433
100 ,000
125 ,893
158,489
199 ,526
25 1,189
316,228

0,195

0,070

73
73,5
74
74,S
75
75,S
76
76,S
77
77 ,S
78
78 ,S
79
79,S
80
80,S
81
81,S
82
82,S
83
83,S
84
84,S
85
86
87
88
89
90
91
95
93
94
95

0,403
0,428
0,455
0,4 83
0,5 13
0,546
0,580
0,6 16
0,654
0,695
0,739

0,422
0,447
0,4 73
0,501
0,531
0,562
0,596
0,63 1
0,668
0,708
0,750

1
1

1

1

Table 2 : Valeurs stérilisatrices
1

T OC

1

f1 8
250

100
101
102
103
104
105
106
107
108

i

0,008
0,009
0,012
0,Q15
0,Q19
0,024
0,030
0,038
0,048

1

1

1

T"C

F18
250

T"C

f1 8
250

T"C

f18
250

109
110
111
112
113
114
115
116
117

0,061
0,077
0,097
0,122
0,154
0,194
0,245
0,308
0,388

118
119
120
121
122
123
124
125
126

0,488
0,615
0,774
0,974
1,227
1,544
1,944
2,448
3 ,082

127
128
129
130
131
132
133
134
135

3,880
4,885
6,150
7,745
9,746
12,269
15,456
19,455
24 ,509

51




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