ion Des Baremes de Sterilisation

AVERTISSEMENT PREALABLE

Le prsent document a t ralis par des tudiants du Master Pro Qualimapa (USTL-Lille) dans le cadre de leur scolarit. Il na pas un caractre de publication scientifique au sens strict. En effet, il na pas t soumis un comit de lecture avant publication. Ce travail a t not, ainsi que la soutenance orale et lventuelle production multimdia auxquelles il a donn lieu. Ces valuations participent lvaluation globale des tudiants en vue de lobtention du diplme de Master ; elles ont un caractre priv et ne sont pas communiques ici. Le contenu de ce document est donc propos sous la seule responsabilit de leurs auteurs et doit tre utilis avec les prcautions d'usage. Cest pourquoi le lecteur est invit exercer son esprit critique. Sa reproduction, totale ou partielle, est autorise condition que son origine et ses auteurs soient explicitement cits. La liste des autres projets tudiants disponibles en ligne est disponible sur le site Internet du Master Qualimapa : http://qualimapa.univ-lille1.fr/rapp1.htm

Lquipe enseignante

Tuteur : Mr BOUNIE Reprsentant de lEntreprise : Mr PIERCHON

La Maison des Ptures

OPTIMISATION DE BAREMES DAPPERTISATION DE CUISSES DE CANARD CUISINEESProjet ralis dans le cadre du DESS QUALIMAPA

Projet ralis par : Maryline FOGEL Agns LAPOILE Sophie MORTREUX

Mars 2004

REMERCIEMENTS

Cest dans le cadre de nos tudes en DESS Qualimapa PolytechLille que nous avons effectu un projet. Ce dernier naurait se raliser sans laide et le soutien de plusieurs intervenants.

Cest pourquoi nous dsirons tout dabord remercier La Maison des Ptures davoir accept de collaborer avec nous, de nous avoir laiss libre arbitre dans notre dmarche et de nous avoir accord une grande confiance dans lutilisation de son matriel. Un remerciement particulier va Monsieur et Madame Pierchon pour nous avoir consacr du temps et nous avoir apport des informations prcieuses.

Nous adressons, par ailleurs, nos remerciements Messieurs Bounie, Liquet et Weynans pour lintrt quils ont port sur lvolution de notre travail et de leur soutien. Un remerciement tout particulier va Mr Bounie, qui a accept dtre notre tuteur.

Nous tenons remercier Melle Van Hecke et Mme Catte, professeurs en DESS Qualimapa, pour leurs aides, leurs soutiens et leurs prcieux conseils qui ont t important pour notre motivation.

Enfin, nous tenons exprimer notre profonde gratitude Mr Fertin, professeur lIUT de la cit scientifique de Villeneuve dAscq, pour nous avoir consacr de nombreuses heures et de nous avoir orient dans la bonne direction pour mener bien ce projet.

RESUME

La Maison des Ptures fabrique depuis 22 ans des produits artisanaux dans le respect de la tradition. Cette petite entreprise favorise la vente directe avec ses produits la ferme dans le but dtre lcoute des apprciations de ses clients. Cest ainsi que le dirigeant de cette entreprise sest rendu compte dun problme de surcuisson de la viande de ses conserves de cuisses de canard cuisines. Notre objectif est doptimiser les barmes dappertisation de ces produits pour les deux formats de botes de conserve (360g et 720g). Le but est de dterminer un couple tempstemprature adapt lappertisation de ces produits. Pour accomplir notre tche, nous effectuerons un premier essai afin denregistrer lvolution de la temprature au point le plus froid des botes. Nous dterminerons ensuite les caractristiques de transfert de chaleur dans chaque bote, en utilisant des modles mathmatiques (mthode de Ball et de Stumbo). Ces modles nous permettront par la suite de prdire les barmes appliquer.

Mots cls : : appertisation barmes conserve Maison des Ptures optimiser

SOMMAIRE

Introduction ............................................................................................................................... 1 1 2 Prsentation de lentreprise .............................................................................................. 2 Lappertisation................................................................................................................... 32.1 2.22.2.1 2.2.2 2.2.3

Historique ............................................................................................................................. 3 Quest-ce que la strilisation ? ............................................................................................ 3

Contraintes de la strilisation.......................................................................................................... 3 Dfinitions....................................................................................................................................... 7 Transfert de chaleur dans une bote............................................................................................... 11Le matriel ncessaire une strilisation ........................................................................ 15Lemballage................................................................................................................................... 15 Les autoclaves ............................................................................................................................... 19

2.32.3.1 2.3.2

2.42.4.1 2.4.2

Les organismes de validation ............................................................................................ 25Les centres techniques................................................................................................................... 25 Les interlocuteurs institutionnels................................................................................................... 26

3

Optimisation du barme dappertisation de lautoclave de La Maison des Ptures..... 293.1 3.23.2.1 3.2.2

Rappel du problme et de notre objectif.......................................................................... 29 Matriel notre disposition .............................................................................................. 30Le matriel danalyse .................................................................................................................... 30 Lautoclave de La Maison des Ptures.......................................................................................... 32

3.33.3.1 3.3.2

Dmarche experimentale................................................................................................... 33Produits analyss ........................................................................................................................... 33 Description de la dmarche ........................................................................................................... 33

3.43.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5

Analyse des rsultats.......................................................................................................... 35Etude du cycle de strilisation utilis ............................................................................................ 35 Dtermination des barmes prdictifs ........................................................................................... 56 Choix du barme ........................................................................................................................... 64 Vrification du barme propos .................................................................................................... 64 Interprtation des rsultats ............................................................................................................ 71

3.5 3.6

Analyse de la dgustation .................................................................................................. 72 Perspectives ........................................................................................................................ 74

Conclusion ............................................................................................................................... 75 Bibliographie ........................................................................................................................... 76 Annexes.................................................................................................................................... 77

Optimisation de barmes dappertisation

INTRODUCTION

Suite aux volutions des modes de vie telles que lurbanisation, la fminisation, la restructuration des mnages, etc, les consommateurs sont de plus en plus la recherche de produits faciles transporter, conserver, et prparer. Cest dans ce contexte que se sont dvelopps les produits surgels et les produits en conserve. Cependant, suite des crises alimentaires, sinstalle un climat de mfiance, de nostalgie et danxit. La qualit des produits alimentaires devient par consquent un rel critre de slection pour les consommateurs. En effet, ces derniers sont dornavant lafft de produits authentiques, labors dans la tradition dun savoir-faire matris. Cest ainsi que travaille La Maison des Ptures depuis 22 ans. Cette petite entreprise fabrique, dans le respect de la tradition, des produits appertiss et sous-vide de qualit. Dans un souci permanent damliorer la qualit des produits et de satisfaire les clients, toutes les remarques sur les produits sont les bienvenues. A plusieurs reprises des clients de La Maison des Ptures ont signal Mr Pierchon, dirigeant de lentreprise, que les cuisses de canard se dmlaient trop de los lorsquils rchauffaient leur plat. Bien que cela naltre en rien les qualits organoleptiques et sanitaires du produit, cela peut engendrer quelques dsagrments. En effet, les cuisses de canard, quelque soit leur recette ( lorange, aux cpes, aux raisins,), sont cuisines dans une sauce. Par consquent en se dtachant de los, la viande est plus facilement et plus rapidement imbibe, ce qui la rend moins prsentable. Au cours dun entretien avec Mr Pierchon, nous en avons mutuellement dduit que ce dsagrment provenait dun problme de surcuisson. En effet, la production tant insuffisante pour effectuer un autoclavage pour chaque type de produit et chaque type de bocal, Mr Pierchon applique un barme de strilisation lourd, commun toutes ses conserves. Ce barme est de 116C pendant 80 minutes. Or, tous les produits tant diffrents, ceux-ci ne ncessitent pas le mme temps de cuisson. Par ailleurs, il faut not que le problme de surcuisson rencontr est encore plus prononc dans les petites botes, appertises en mme temps que les grandes. Ainsi, nous lui avons propos de calculer un nouveau barme dappertisation dans le but damliorer la texture des cuisses de canard cuisines. Pour mener bien ce projet, nous dfinirons dans une premire partie le principe de lappertisation et le matriel ncessaire cette technique de conservation. Puis dans une seconde partie, nous expliquerons la dmarche exprimentale que nous avons suivie ainsi que les rsultats que nous avons obtenu grce au nouveau barme propos.

1


1 PRESENTATION DE LENTREPRISEEn 1980, Monsieur Pierchon et sa femme dcident de sinstaller dans la rgion du Nord-PasDe-Calais Saint-Amand-Les-Eaux afin de se lancer dans une nouvelle aventure : la production et la vente de produits alimentaires base de canards et doies. A cette poque, lentreprise nomme La Maison des Ptures a une activit plutt modeste avec un abattage de 10 oies et 20 canards par an. Puis danne en anne, grce une demande accrue de la part des consommateurs, la production augmente pour atteindre aujourdhui un abattage de 2000 canards et 200 oies par an. Les oies sont peu exploites pour deux raisons : dune part, elles demandent au producteur une charge de travail suprieure celle des canards, et dautre part elles attirent de moins en moins la clientle. Pour assurer cette production croissante, La Maison des Ptures a achet en 1987 une nouvelle exploitation Hem. Aujourdhui le regroupement de ces deux sites reprsente une superficie de 10 hectares. Sur le site dHem, lensemble des activits de lentreprise y est reprsent savoir la production (levage, abattage, transformation) et la commercialisation. Le site de Saint-Amand-Les-Eaux est rserv llevage des animaux, qui ont entre une et huit semaines, et la commercialisation des produits finis. La Maison des Ptures emploie une personne temps plein sur le site dHem, une personne temps partiel sur le site de Saint-Amand-Les-Eaux ainsi que des stagiaires tout au long de lanne (6 ou 7 par an). Par ailleurs, lapproche des ftes de fin danne, du personnel supplmentaire est embauch. Il sagit souvent de la famille ou des amis. La Maison des Ptures vend deux gammes de produits : des produits sous vides (tels que les magrets, les terrines de foies gras, feuillets de magret fum, etc) et des produits appertiss (tels que des confits de canard, des cuisses de canard lorange, des pts de canard, etc). Cependant bien que chaque anne, un nouveau produit soit commercialis, lentreprise ne souhaite ni tendre sa gamme de produit ni sintroduire sur de nouveaux circuits de distribution. En effet, il existe aujourdhui un rel quilibre entre loffre et la demande. 100% du chiffre daffaire se fait en vente directe aux consommateurs sur les deux sites. Les clients sont pour la plupart des clients fidles depuis 15-20 ans. En ce qui concerne les clients jeunes, ce sont des passionns de bons produits qui prennent le temps de sarrter la ferme pour en acheter quelque uns. Les deux matres mots de lentreprise sont la Qualit et la Tradition. En effet, La Maison des Ptures a dcid de soccuper de toutes les activits de la production la commercialisation parce que pour les dirigeants la meilleure faon dobtenir des matires premires de qualit est de les faire soi-mme . Le type dlevage des canards utilis nexiste pratiquement plus, il sagit dun levage long o les animaux ds lge de 8-9 semaines sont nourris aux crales entires et levs jour et nuit sur des parcours extrieurs en ptures. De plus, ils sont abattus vers le 110me-120me jour, ce qui est exceptionnel en volaille (les Labels Rouges sont abattus au bout de 77-88 jours).

2


2 LAPPERTISATION2.1 HISTORIQUEAu XIVe sicle, un marin hollandais plonge des filets de harengs dans la saumure, puis scelle le tout dans des barriques. Les anctres des conserves sont ns. Quatre sicles plus tard, un franais, Nicolas Appert, dcouvre la technique de strilisation des aliments par chauffage. Pendant la rvolution franaise en 1789 Nicolas Appert est arrt. C'est durant cette priode qu'il dcouvrit qu'en chauffant des aliments jusque 100C pendant un certain temps dans des rcipients hermtiquement ferms, ils pouvaient tre conservs sans dtrioration. Appert utilise un genre de bain marie, la marmite de Papin (du nom de son inventeur), dans lequel il dpose des bocaux hermtiquement clos. En chauffant ces derniers, il en strilise le contenu. Ce procd, appel appertisation est la premire forme connue de strilisation des aliments. En 1806 la dcouverte d'Appert fut applique avec succs par la marine franaise pour des aliments divers comme la viande, les lgumes, les fruits et plus tard le lait. Se basant sur la mthode de conservation d'Appert, l'Anglais Peter Durand fut le premier dposer un brevet relatif aux mthodes d'emballage des aliments en botes mtalliques couvertes d'tain et fermes hermtiquement.

2.2 QUEST-CE QUE LA STERILISATION ?Souvent les deux notions de strilisation et de pasteurisation sont mises en parallles. Ces deux traitements ont le mme but, savoir dtruire thermiquement les microorganismes, cependant ils se situent des niveaux diffrents au sein de cet objectif : La pasteurisation vise la diminution de cellules vgtatives des microorganismes susceptibles de se dvelopper dans laliment. Elle donne lieu des produits avec une DLC (Date Limite de Consommation) qui sexprime en jour, lorsque la germination des spores est possible. La strilisation quant elle, est utilise lorsque lon vise expressment linactivation des formes microbiennes les plus rsistantes, cest--dire les spores bactriennes. La bactrie pathogne la plus importante et la plus rsistante, est la Clostridium botulinum. Les produits striliss, condition dtre labri des recontaminations, sont stabiliss et se conservent la temprature ambiante. Un produit strile na pas de DLC mais une DLUO (Date Limite dUtilisation Optimale) qui sexprime en mois voire en annes.

2.2.1 Les contraintes de la strilisationAfin, dtablir des barmes adapts un aliment prcis, il faut se plier certaines contraintes. La premire et de loin la plus importante, est la contrainte microbiologique. Celle-ci est

3

Optimisation de barmes dappertisation primordiale pour la scurit du consommateur. A cela sajoute les contraintes organoleptiques et nutritionnelles.

2.2.1.1

Les contraintes microbiologiques

Lhygine revt une importance capitale dans les industries agroalimentaires. En effet, les aliments doivent tre dpourvus de microorganismes pathognes, dangereux pour le consommateur, et de microorganismes daltration rendant les aliments impropres la consommation. Les contaminations microbiennes proviennent de lenvironnement (air, eau, etc.), des quipements, des matriaux demballage, du personnel, des matires premires et du produit prpar. Dans notre cas, on sintressera la destruction des microorganismes contenus dans les aliments. Ceux-ci sont dtruits par la chaleur, qui est, la mthode utilise aujourdhui de faon quasi universelle.

Microorganismes et temprature Tous les microorganismes ne prsentent pas la mme sensibilit la chaleur. Il existe des espces trs rsistantes qui survivent plusieurs heures plus de 100C. Cette rsistance provient de la facult de certaines bactries se transformer en spore (cellule entoure dune enveloppe protectrice). On les appelle les thermo-rsistants. Ces microorganismes sont reprsents sur le schma ci-dessous.

4


Effet de la temprature

Nature des germes

Nom des germes

MORT de tous les VIRUS et SPORES BACTERIENNES 2.2.1.2

140C

138C

Virus de la fivre aphteuse

120C 100C MORT de certains microorganismes pathognes mais 2.2.1.3 RESISTANCE de THERMOPHILES 65C Multiplication et toxignse trs INTENSE 2.2.1.4 40C Microorganismes THERMOPHILES ( qui aiment la chaleur ) Zone de rsistance des spores des thermophiles

121C 100C

Clostridium botulinum type A Clostridium sporogenes PA 3679 Bacillus stearothermophilus Virus de cereus aphteuse Bacillus la fivre

85C 77C 64C 62C 60C

Clostridium botulinum type A Neosartoryasporogenes PA 3679 Clostridium (Aspergillus) fisheri Bacillus stearothermophilus Clostridium botulinum type E Bacillus cereus Mycobacterium tuberculosis Escherichia Coli Neosartorya (Aspergillus) fisheri Salmonella spp. Staphylococcus aureus type E Clostridium botulinum Streptococcus Groupe D Mycobacterium tuberculosis

Les professionnels ont choisi Clostridium botulinum comme rfrence pour la strilisation des denres peu acides (pH>4,4) en raison de son fort pouvoir pathogne et de sa rsistance la chaleur. Les barmes de strilisation sont donc calculs pour rduire le risque de survie de ses spores des niveaux infiniment faibles. En effet, les traitements de strilisation permettent une rduction dau moins mille milliard (1012) de fois la population initiale. Microorganismes et pH En milieu acide, seuls quelques types de microorganismes se dveloppent. Ceux-ci sont par ailleurs faciles dtruire par un chauffage modr (infrieur 100 C). Ainsi lacidit influe sur le barme que lon imposera. En effet, les aliments dont le pH est infrieur 4,5 (tomates, agrumes, ananas) ne prsenteront pas de dveloppement de bactries thermo-rsistantes. Les tempratures de strilisation ne dpassent alors pas les 100 C. Par contre, les aliments ayant un pH suprieur 4,5 (viande, produits carns, haricots verts) sont susceptibles dtre contamins par des microorganismes trs rsistants la chaleur. Les tempratures de strilisation des produits dpassent alors les 100C et on utilise un autoclave pour les traiter. On peut classer les aliments en trois grandes catgories suivant leur pH :

5


Produits striliser temprature < 100C

Produits striliser temprature > 100C Autoclave

pH 4,0 Aliments trs acides Agrumes, baies, choucroute Acides Tomates, aubergines, poires, ananas 4,5 Peu acides Viandes, charcuteries, gibiers, plats cuisins, potages, petits pois, haricot vert, asperges, carotte, champignons

Quelques mot sur le Clostridium botulinum Le mot latin " botulus " signifie "saucisse". On a assimil pendant longtemps cette maladie la saucisse non cuite. La neuro-toxine botulinique est le plus puissant poison connu. Un mg de cette toxine peut tuer plus de 33 milliards de souris. La dose minima mortelle est de l'ordre de 30 pg/kg. Il faut 10 fois plus de toxine ttanique et 40 000 000 de fois plus de cyanure pour atteindre une telle toxicit. Son poids molculaire est trs lev (150 000 940 000). Elle est de nature protique et thermolabile en produisant des endospores rsistantes la chaleur. C. botulinum sporule tant en milieux de culture que dans la nature (saprophyte des eaux stagnantes, sol) ou les aliments. Il s'agit d'une intoxication alimentaire senso-stricto, parfois dsigne intoxination. La toxine est thermolabile et rsistante aux acides et aux sucs digestifs.

2.2.1.5

Les contraintes organoleptiques et nutritionnelles

Si la chaleur dtruit les microorganismes, elle altre galement le got, la prsentation, la texture et la valeur nutritionnelle (destruction des vitamines) des aliments. Les principales ractions rsultantes de cette augmentation de temprature sont la raction de Maillard1, suivie dune ou plusieurs ractions dnolisations et de recombinaisons qui provoquent la formation darmes brls (pyrazines), caramel (maltol) ainsi que des pigments bruns (polymres) appels mlanodes. Ainsi le traitement thermique de strilisation idal est celui qui assure une bonne cuisson, la prservation des proprits organoleptiques, des protines et des vitamines tout en garantissant la qualit sanitaire de laliment. La figure 1 donne quelques exemples de ractions qui peuvent se produire en fonction des paramtres Z et dEnergies dactivation (Ea) associes.1

La raction de Maillard est une raction de brunissement non enzymatique. Elle rsulte de la raction entre un sucre rducteur et une protine ou un acide amin.

6


Raction Brunissement non enzymatique Hydrolyse Oxydation des graisses Dnaturation des protines Destruction de colorants : chlorophylle carotnodes Destruction de la lysine

Z(C) 17 39 25 50 30 75 5 10 38 80 19 21

Ea (kJ.mol-1) 100 250 60 110 40 100 250 800 30 90 140 108 125

Figure 1 : Valeurs de Z et de Ea pour quelques classes de ractions chimiques. Daprs Hallstrm et al. (1988) Avec Ea : Energie dactivation qui sexprime en fonction de la temprature par lquation : Ea = Avec : 2,3 R T 2 Z

R, la constante des gaz parfait (en J.mol-1.K-1) T, la temprature en K

Le paramtre Z caractrise lincidence dune variation de temprature sur la cintique dune raction ou dun phnomne induit par la chaleur, alors quun phnomne au Z plus grand sera peu ou pas affect par cette variation. Or on remarque (au vu de la figure 1) que les ractions ont une valeur de Z (autour de 20-30C) nettement plus leve que celles correspondant la destruction thermique des microorganismes (de lordre de 10C). On peut donc par un choix judicieux de la temprature obtenir les effets souhaits dun traitement thermique tout en limitant les contraintes de dgradation organoleptiques et nutritives.

2.2.2 Dfinitions 2.2.2.1 Origine des concepts Z, D, valeur strilisatrice et valeur cuisatriceZ et D Les deux concepts Z et D sont issus de la cintique de destruction des microorganismes. Voici quelques notions sur ce phnomne : Soit N0 le nombre de microorganismes initialement prsents dans un aliment. Au cours dun traitement thermique on a observ que le logarithme du nombre de microorganismes survivants en fonction du temps tait linaire. De plus, on a constat que si on change le nombre initial de microorganismes, on obtient une droite parallle la premire. Ainsi, il suffit simplement de savoir la pente de la droite log (N)=f(t) pour dcrire la cintique de

7

Optimisation de barmes dappertisation destruction dune souche tudie. Conventionnellement, cest linverse de la pente qui est utilise et on la nomme temps de rduction dcimale (symbole D). En effet, ce temps correspond la destruction de 90% de la population, cest--dire la division par 10 de son effectif. On obtient donc lquation suivante : Log(N0/N) = t/D =n Avec N0 N t D N : : : : : (1)

nombre de microorganismes initial nombre de microorganismes survivants temps temps de rduction dcimale nombre de rduction dcimale

Ainsi, au cours de la destruction dune population, il faut autant de temps pour passer de 1 000 000 100 000 microorganismes que pour passer de 10 1. La vitesse de destruction diminue donc avec le nombre de microorganismes survivants, car on met autant de temps liminer 900 000 ( 106-105 ) qu liminer 9 microorganismes ( la fin du traitement).D 0 Log N0 x x-1 Temps

logN

Figure 2 : Courbe de survie Pour tudier linfluence de la temprature sur le temps de rduction dcimal D, on trace le logarithme (base 10) de D en fonction de la temprature (log D = f(t)). Les points obtenus forment une droite que lon appelle courbe fantme TDT (TDT = Temps de Destruction Thermique) caractrise par linverse de sa pente (symbole Z).

8


logD x x-1

Temprature Z

Figure 3 : Influence de la temprature sur la rsistance Z correspond llvation de temprature ncessaire pour rduire 1/10 la dure du traitement thermique standard en obtenant le mme taux de destruction. Cest un paramtre de thermorsistance caractristique de chaque espce de microorganisme. Ses valeurs sont moins fluctuantes que D et sont gnralement de lordre de 4 7C pour les formes vgtatives et de lordre de 10C pour les spores. (Z = 10C pour Clostridium botulinum). On a donc log (D) = T Z Soit log ( DT1 ) = T2 T1 DT2 ZDT1 = 10 Z DT1 = DT2 10 Z DT2 Ainsi, avec T1 = T et T2 = Trf on peut exprimer D selon lquation suivante :Trf T zT 2 T 1 T 2 T 1

D = DTrf 10valeur strilisatrice et cuisatrice

(2)

Des quations (1) et (2), on exprime n de la faon suivante :

n=

t10 z t T Trf = DTrf DTrf 10 z

T Trf

Le numrateur pourrait tre not trf dont la signification serait : temps de traitement quivalent celui pour lequel la temprature Trf provoquerait n rductions dcimales Ce temps quivalent est appel communment : Valeur strilisatrice ( Fz121,1 ) si lon utilise Z=10C et Trf=121,1C Valeur pasteurisatrice ( Pz121,1 ) si lon utilise Z=7C et Trf=70C9

Optimisation de barmes dappertisation Valeur cuisatrice ( C121,1 ) si lon utilise Z=30C et Trf=100C z

Dans notre cas, ce qui nous intresse cest uniquement les Fz121,1 et C121,1 . z

Un traitement thermique peut tre caractris par : la valeur de destruction biologique ou la ltalit (L) son effet de cuisson dun aliment, laide dune valeur cuisatrice ( CZ ), par son effet sur la destruction des microorganismes prsents dans cet aliment, laide121,1C Trf

dune valeur strilisatrice ( FZ

).

2.2.2.2

La dfinition de la ltalit

La ltalit est la valeur strilisatrice obtenue la temprature T pendant une minute. On la nomme galement la valeur de destruction biologique (VDB) affecte la temprature T. On la note L. Elle est dfinie par :

L=10

T Trf Z

Avec Trf , la temprature de rfrence Z, cart de temprature permettant de rduire la dure du traitement thermique dun facteur 10 pour la mme efficacit T, les tempratures releves des intervalles de temps t dans le produit

2.2.2.3

La dfinition de la valeur cuisatriceTrf

La valeur cuisatrice ( CZ ) permet de quantifier l'effet du traitement sur la qualit du produit. Elle se dfinit par :

C

Trf Z

= Li . tii

o L est le facteur de ltalit dfini comme tant :

L=10

T Trf Z

Avec Trf = 100C Z = 30C T les tempratures releves des intervalles de temps t dans le produit

10


2.2.2.4

La dfinition de la valeur strilisatrice

La valeur strilisatrice

F

121,1C

Z

permet de quantifier l'efficacit d'un traitement thermique surTrf Z

la destruction des microorganismes :

F

= Li . tii

o L est le facteur de ltalit dfini comme tant : L=10

T Trf Z

Avec Trf = 121,1C Z = 10C T les tempratures releves des intervalles de temps t dans le produit

2.2.2.5

La dfinition du barme de strilisation

Le barme de strilisation est dfini par une temprature T1 et un temps de palier tp, ncessaires lobtention de la stabilit biologique du produit. Pour dterminer ce barme il faut connatre les variations de temprature dans le produit au cours du temps. Dans la pratique, on suit la temprature au point le plus froid du produit appel point critique . Le barme stablit galement en fonction de : La nature du produit, Lemballage, Le nombre initial de microorganismes, contenus dans le produit avant strilisation, Du type dautoclave employ, du fluide chauffant (eau ou vapeur deau) et du dlai de mise en rgime de lautoclave.

2.2.3 Transfert de chaleur dans une boteLe traitement thermique appliqu un aliment en conserve consiste mettre ce dernier en prsence dun fluide chaud pendant un certain temps puis la refroidir par la mise en prsence dun fluide froid. Dans ces deux cas, on ralisera un change de chaleur entre le fluide et le produit travers la paroi les sparant, du plus chaud vers le plus froid. Cette chaleur devra galement migrer au sein du produit. Lvolution thermique dans le produit rsulte de ces deux phnomnes.

11


2.2.3.1

La migration de la chaleur travers une paroi

La diffrence de temprature entre le fluide et le produit : elle sera llment moteur de lchange. En effet, sil ny a pas de diffrence de temprature, il ny aura pas dchange de chaleur. La paroi : Lchange de chaleur sera dautant meilleur que la paroi est fine et conductrice de la chaleur : il est plus facile de chauffer un produit conditionn dans une boite mtallique que dans un bocal en verre, car ce dernier est plus pais et moins conducteur. Le fluide : Il change dautant plus de chaleur avec la paroi quil est bon conducteur et bien agit. Pour comprendre cela, il faut imaginer la formation, au contact de la paroi, dune mince couche de fluide parfaitement immobile. On appelle cette couche, une couche limite. Elle se comporte comme une paroi supplmentaire, et donc un obstacle supplmentaire pour le transfert de chaleur. Lagitation du fluide aura pour effet den diminuer lpaisseur. La nature du fluide, quant elle, jouera deux niveaux : de conductivit leve, elle amliorera les changes, de viscosit leve, elle les ralentira par laccroissement de lpaisseur de la couche limite.

2.2.3.2

La migration de la chaleur dans le produit

La chaleur peut migrer dans le produit pour deux raisons : Le produit est anim de mouvements ou de dplacements de matire qui vhiculent aussi la chaleur. On appelle ce mode de migration des transferts par convection ; Le produit nest pas temprature uniforme : sil est conducteur de chaleur (mme trs peu), il est le lieu dchanges entre les parties les plus chaudes et les plus froides qui sont appeles transferts par conduction .

2.2.3.2.1 La convectionOn rencontre des transferts par convection dans les produits fluides (soupes), ou dans la partie fluide de produits constitus dun jus et de morceaux de solides. Leur ampleur dpend de celle des mouvements de matire qui trouvent leur origine dans : Des diffrences de densit au sein de la partie fluide du produit, parfois elles-mmes lies des diffrences de tempratures : cest la convection naturelle ; Une action mcanique telle que lagitation (rotations, chocs) du rcipient contenant le produit : cest la convection force. Ceci permet de rduire lpaisseur de la couche limite et par consquent de favoriser le transfert de chaleur.

12


2.2.3.2.2 La conductionLes transferts par conduction se rencontrent dans : les produits solides ou pteux trs pais (exemple : pures vgtales concentres, pts), les produits associant un jus et des solides entravant compltement les mouvements du jus (exemples : pinards), la partie solide des mlanges jus + particules solides. La propagation de la chaleur s'effectue d'atome en atome, de proche en proche, par transmission d'nergie d'agitation thermique. En milieu solide les atomes, dont les positions d'quilibre sont fixes dans l'espace, transfrent de la chaleur sans transfert de matire.

2.2.3.2.3 Les deux modes coexistent toujoursDans le cas des cuisses de canard cuisines, on a des transferts par convection dans la sauce et par conduction dans les morceaux de viande. En fait, mme au sein dun produit, les deux modes de transferts coexistent et participent luniformisation de la temprature par migration de la chaleur. Ainsi, dans les cas de pures fluides, de soupes, les mouvements de matire sont parfois insuffisants pour assurer luniformit de la temprature. Par consquent, des transferts de chaleur par conduction naissent obligatoirement. On peut donc dire que ces modes de transfert coexistent toujours dans la ralit, simplement il y a des situations o lun ou lautre mode de transfert assure lessentiel de la tche. Cest ainsi que dans une bote de

13

Optimisation de barmes dappertisation soupe soumise une agitation, cest la convection qui lemporte. A loppos, pour un pt en bote, cest la conduction qui domine largement mme si lon agite la bote. Labsence de partie trs mobile dans la bote rend alors laction mcanique peu efficace, voire parfaitement inutile.

2.2.3.3

Les facteurs lis lvolution thermique dans la bote

Lvolution de la temprature dans la bote sera dautant plus rapide que : Les changes travers la paroi et lemballage seront importants : bon coefficient de transfert de chaleur, surface de la paroi importante et diffrence de temprature de part et dautre de la paroi importante, La migration de la chaleur lintrieur du produit sera aise : existence de mouvements de convection naturelle ou force, ou bien conductivit thermique leve, Le contenu de la bote aura une faible inertie thermique : masse et capacit thermique massiques faibles.

2.2.3.3.1 Effet de la viscosit du fluide sur les transferts de chaleurLa viscosit du fluide n'a d'effet que sur la transmission de chaleur par convection. L'augmentation de viscosit en ralentissant le mouvement du liquide au voisinage de la paroi, augmente la couche limite et ralentit le transfert de chaleur.

2.2.3.3.2 Effet de la conductibilit thermique sur les transferts de chaleurLa conductibilit thermique d'un fluide ou d'un matriau a un effet direct sur la transmission de chaleur par conduction. Dans ce cas, la transmission de chaleur est proportionnelle la valeur de la conductibilit thermique. Remarque : Le transfert de chaleur lors de la strilisation de produits htrognes (comme les cuisses de canard cuisines en sauce) ne peut pas sidentifier des modles : la phase liquide doit subir un sur-traitement notable afin de striliser correctement cur les morceaux. Ceci diminue la qualit finale, organoleptique ou physico-chimique, du produit.

14


2.3 LE MATERIEL NECESSAIRE A UNE STERILISATION2.3.1 Lemballage 2.3.1.1 Les bocaux en verre

2.3.1.1.1 Dfinition et propritsLes industries de la conserve utilisent des bocaux avec des capsules mtalliques appels pots industriels. Par dfinition, on entend par pot industriel (annexe 1), un rcipient en verre de large ouverture comportant une bague conue pour lapplication dun bouchage tanche, lensemble permettant dassurer le conditionnement de produits alimentaires et leur conservation2. Trs souvent les produits alimentaires connotation terroir, tradition, autrefois sont emballs dans ce type de bocal dans la mesure o il confre aux produits une image traditionnelle, artisanale, ou rustique. Les proprits physico-chimiques des bocaux en verre : Neutralit et inertie chimique : tous les produits alimentaires, quils soient liquides, solides, pteux ou pulvrulentes peuvent tre emballs dans les bocaux en verre grce linertie du verre demballage silico-sodo-calcique, Inertie bactriologique : le verre ne peut ni fixer ni favoriser le dveloppement de bactries ou de microorganismes actifs sa surface, Inertie organoleptique : le verre tant impermable aux changes avec le milieu extrieur, que ce soit les gaz, les liquides, les bactries ou les odeurs, assure une inertie organoleptique du produit. Les proprits mcaniques des bocaux en verre : Rsistance aux chocs thermiques : les bocaux en verre supportent des chocs thermiques modrs. De manire gnrale, lcart thermique admis est de 45C dans le sens chaud-froid. Cependant sous certaines conditions, il est possible dappliquer des carts plus importants, Rsistance aux chocs mcaniques, Rsistance lcrasement vertical : les bocaux en verre ont une paroi dont lpaisseur varie entre 1 et 2 mm afin de pouvoir rsister aux chocs pendant diverses phases telles que le remplissage ou lempilage dans lautoclave ou lors du stockage. Bien que les bocaux en verre offrent de nombreux avantages, ils comportent quelques inconvnients savoir :2

LAROUSSE J., La conserve appertise, , Edition Lavoisier Tec&Doc, 1991

15

Optimisation de barmes dappertisation ce sont des emballages lourds, fragiles, ce sont des emballages qui ont une mauvaise conductibilit compar aux bocaux mtalliques, le contenu est plus facilement dgrad si le produit est photosensible : le verre ntant pas un matriel opaque, il laisse par consquent passer la lumire, ce sont des emballages qui cotent chers

2.3.1.1.2 Systmes de fermeture des bocaux en verreLes fabricants ont leur disposition plusieurs catgories de capsules pour fermer les bocaux en verre. Par dfinition, une capsule est un couvercle comportant un joint dtanchit, adapt aux diffrentes bagues de verrerie, permettant dassurer ltanchit du rcipient ncessaire au conditionnement et la conservation des produits emballs . Les capsules les plus couramment utiliss par les conserveurs sont les capsules suivantes : les capsules TWIST-OFF, les capsules PRY-OFF, les capsules PRESS-TWIST, les capsules DEEP-PRESS (annexe 2), les capsules EUROCAP. Nous dvelopperons les caractristiques que de ces capsules dans la mesure o ce sont celles-ci qui sont utilises par La Maison des Ptures.Mtal : fer-blanc verni lintrieur Nature et emplacement du joint : PVC coul en contact avec le buvant du pot Principe dtanchit : horizontale Tenue de la capsule : par accrochage mcanique et par dpression interne3 Fermeture : verticale par sertissage, une infection de vapeur est recommande Rsistance la pression interne : existante Ouverture : par levage laide dun dcapsuleur

Aspect du bocal aprs la fermeture : ds la fermeture et aprs le traitement thermique, la capsule doit avoir une bonne concavit ou une bonne planit Avantages : haut degr de scurit pendant le traitement thermique.

La dpression interne a pour but de : permettre lopration de capsulage , garantir une bonne tenue de la capsule et de ltanchit du bocal, limiter la pression interne dans lemballage lors du traitement thermique, limiter la quantit doxygne lintrieur de lemballage (ce gaz peut en grande quantit dgrader les proprits organoleptiques et nutritionnelles du produit et favoriser un processus de corrosion des capsules). Elle peut tre obtenue soir un injection de vapeur soit par vide mcanique.

3

16


Inconvnients : ouverture difficile et oxydation possible de la capsule, pas dtanchit aprs louverture.

2.3.1.2

Les botes en mtal

2.3.1.2.1 Les diffrents types de mtalLes mtaux utiliss par les industries pour former des botes de conserve sont de deux types : lacier, laluminium. Lacier Lacier est une base pour former deux types de botes mtalliques les botes en fer-blanc et les botes en fer chrom. Le fer-blanc est form partir de llectrolyse dune couche dtain (variant de 1 15 g/m) sur les deux faces de lacier de base. Le dpt dtain appel taux dtamage peut tre soit identique soit diffrent sur les deux faces de lacier. Lorsque le fer-blanc est directement au contact avec des produits alimentaires, il peut tre soit nu soit verni. Le fer chrom est form partir de llectrolyse de couches de chrome mtallique ou doxydes de chrome sur la face interne de lacier de base.

Laluminium Pour fabriquer des botes de conserve, le fabricant peut utiliser des alliages daluminium. Ces alliages sont obtenus grce lajout de composants, en particulier le magnsium et le manganse, laluminium. Lutilisation dalliages daluminium et non daluminium simple apporte des proprits pour la fabrication des botes de conserve telles quune rsistance mcanique et une rsistance la corrosion plus importante.

2.3.1.2.2 Les diffrents types de botesLes industriels ont leur disposition deux techniques pour la fabrication des botes de conserve. En effet, les botes sont composes soit de trois lments botes 3 pices soit de deux lments botes 2 pices ou botes embouties .

17


Les botes 3 pices Ce type de botes est le principal type demballage mtallique utilis pour les conserves appertises. Ces botes tel que le nom lindique sont constitues de trois lments : un flanc (de forme cylindrique, rectangulaire, ) constitu de fer-blanc nu ou verni et de deux fonds. Un fond est serti sur le flanc par le fabricant de la bote et lautre fond, dit de fermeture, serti par le conserveur aprs remplissage de la bote. Les deux fonds sont soit en fer-blanc soit en fer chrom.

Les botes 2 pices Ces botes telles que le nom lindique sont composes de deux lments : le fond et le flanc. Le fond, dit de fermeture, est serti par les conserveur lors de la fermeture de la bote.

2.3.1.2.3 Systmes de fermeture des botes mtalliquesOn distingue les couvercles classiques et les couvercles ouverture facile. Les premiers sont base dacier (fer-blanc ou fer chrom) revtu sur les deux faces de verni sachant. Les seconds sont base dalliage daluminium ou dacier possdant sur ses deux faces une couche de verni. De plus, quelque soit le type de couvercle la face extrieure peut tre imprime.

2.3.1.2.4 Choix des botes mtalliquesIl existe de nombreuses formes gomtriques diffrentes pour les botes mtalliques telles que les botes cylindriques, les botes coniques, les botes rectangulaires, etc. Mais dun point de vue sanitaire et nutritionnel, ce qui importe est la compatibilit entre le contenu de la bote et le contenant (cest--dire la matire du mtal utilis). Le revtement intrieur des flancs, il peut tre en fer-blanc nu riche en tain ou en fer-blanc vernis. Cependant, tous les produits alimentaires ne ragissent pas de la mme manire lorsquils sont en contact avec un matriau. En effet, selon la nature du matriau, les denres alimentaires peuvent aller de la neutralit lagressivit , ce qui entrane des ractions de corrosion plus ou moins rapides. A titre dexemple, les plats cuisins ou les confitures ne montrent relativement aucune raction au contact demballage en acier, tandis que les nitrates des lgumes et des fruits sont des constituants qui interviennent dans le dveloppement de la corrosion du fer-blanc.

18


2.3.1.3

Les botes en plastiques

Les matires plastiques utilises pour la fabrication des botes sont des thermoplastiques4 telles que les polyamides, les polycarbonates, les polyesters saturs, Les botes en plastiques sont formes partir dune structure multicouche qui comprend : lextrieur des matriaux dits support (tels que le polypropylne ou le polystyrne) qui ont la particularit dtre impermables aux gaz et, lintrieur des matriaux dit barrire (tels que thylne-alcool polyvinylique ou le chlorure de polyvinylidne) qui ont la particularit dtre impermables la vapeur deau, rsistants au traitement thermique et mcanique, Concernant ce type demballage, il existe deux systmes de fermeture soit par sertissage avec un couvercle mtallique soit par thermoscellage avec un film barrire base de mtal ou non. A limage des bocaux en verre, tous les autoclaves munis dun systme de contre-pression sont aptes striliser des botes en plastique. De plus, ces autoclaves doivent fonctionner en discontinu et tre quips dun systme rotatif.

2.3.2 Les autoclavesPar dfinition les autoclaves sont des enceintes fermes hermtiquement pour fonctionner sous des pressions relatives de 2 4 bars5 . Il existe actuellement sur le march deux types dautoclaves : les autoclaves discontinus et les autoclaves continus. Cependant quelque soit le type dautoclave utilis par lindustriel, des donnes leur sont communes :la contre-pression lair comprim : cet lment est devenu essentiel dans la mesure o elle permet dliminer les risques de dcapsulages et des dformations compromettant ltanchit, voire la destruction, des emballages pendant le cycle de traitement thermique. les fluides caloporteurs : ce sont des fluides qui permettent la transmission de la chaleur du milieu ambiant de lappareil au cur du produit enferm dans son emballage . Les fluides gnralement utiliss dans les autoclaves sont leau, la vapeur et le mlange dair et de vapeur. la disposition de la coque : de manire schmatique, les autoclaves sont forms dune coque cylindrique en acier, forme particulirement adapte rsister aux fortes pressions internes. Lorsque la coque est dispose verticalement sur le sol, on parle dautoclave vertical et inversement lorsque la coque est dispose horizontalement sur le sol, on parle dautoclave horizontal.: Par dfinition des matires thermoplastiques sont des matires qui selon la temprature prsentent rversiblement ltat rigide, plasto-lastique ou caoutchoutique . 5 Bimbenet J.J., Duquenoy A., Trystram G., Gnie des procds alimentaires, des bases aux applications, Dunod, 20024

19

Optimisation de barmes dappertisationle systme de traitement : ces deux types dautoclaves peuvent tre statiques ou rotatifs. Les autoclaves statiques sont des autoclaves dans lesquels les emballages ne subissent aucun mouvement lors des phases de chauffage et de refroidissement. Quant aux autoclaves rotatifs, ce sont des appareils dans lesquels les botes subissent des mouvements dagitation. Autoclave statique ou rotatif, comment lindustriel fait son choix ? Lappareil utiliser dpend des produits. En effet, les autoclaves statiques sont particulirement adapts la strilisation des produits alimentaires liquides et visqueux, o la chaleur se propage par conduction. Tandis que les autoclaves rotatifs sont spcialiss dans la strilisation des crmes dessert, des sauces tomates, etc, produits o la chaleur se propage par convection.

2.3.2.1

Les autoclaves discontinus

Les autoclaves discontinus sont des appareils qui ncessitent laction du conserveur dans la mesure o il doit ouvrir et fermer lenceinte de strilisation pour mettre et enlever les produits alimentaires. Tous les autoclaves discontinus fonctionnent de la mme manire savoir : les produits alimentaires emballs sont disposs dans des paniers, cylindriques pour les autoclaves verticaux, et paralllpipdiques pour les autoclaves horizontaux, qui sont placs dans la coque. Selon le type demballage, la disposition dans les paniers varie. Lorsque les emballages sont des bocaux en verre ou des botes mtalliques, des intercalaires sont placs entre eux pour que les fluides caloporteurs puissent correctement circuler. Lorsque les emballages sont souples, par exemple en plastique, ils sont poss plat sur des clayettes. Le nombre de paniers introduits dans la coque peut varier entre 1 et 5. Actuellement grce au progrs et linnovation, il existe sur le march de nombreux types dautoclaves discontinus. Les plus typiques sont : lautoclave horizontal statique ou rotatif Rotomat , lautoclave statique horizontal Steriflow , lautoclave statique horizontal Lagarde (annexe 3). Cependant, il semble plus intressant de dvelopper le fonctionnement de lautoclave de La Maison des Ptures que lensemble des autoclaves discontinus cits ci-dessus. Cette description sera dtaille dans la seconde partie de ce rapport.

20


Quels sont les avantages et les inconvnients des autoclaves discontinus ?Avantages ils permettent la strilisation de toutes sortes demballages : tous les formats, toutes les formes gomtriques, tous les types de matriaux demballage. ils offrent offre une trs bonne fiabilit ils sont faciles nettoyer. Inconvnients A chaque nouvelle strilisation, le conserveur doit auparavant effectuer une purge et faire chauffer lautoclave.

2.3.2.2

Les autoclaves continus

A limage des autoclaves discontinus, les autoclaves continus ont tous le mme mode de fonctionnement dcrit de la manire suivante : les emballages, disposs les uns ct des autres (ici il nest pas possible de les superposer) dans des containers cylindriques et percs (afin de laisser les fluides caloporteurs circuls) voyagent de zone en zone. Chaque zone correspond une tape du traitement thermique. Par ailleurs, lorsque les emballages passent dune zone une autre qui na pas la mme pression, ils doivent obligatoirement passer par un sas qui est install entre ces deux zones. Actuellement, deux types de sas existent : les sas mcaniques et les sas liquides. Actuellement, il existe sur le march de nombreux types dautoclaves discontinus. Les plus typiques sont lautoclave vertical statique Carvallo , lautoclave rotatif horizontal Sterilmatic ou lautoclave rotatif horizontal Striflamme (annexe 4). Cependant tel quil la t prcis auparavant, il semble plus intressant de dvelopper le fonctionnement de lautoclave de La Maison des Ptures que lensemble des autoclaves continus prcdemment cits. Cette description est dtaille dans la seconde partie de ce rapport.

21


Quels sont les avantages et les inconvnients des autoclaves discontinus ?Avantages ils demandent une faible main duvre ils consomment moins dnergie que les autoclaves discontinus parce quils sont thermiquement en tat stationnaire, donc il ny a pas besoin de les chauffer avant chaque strilisation Inconvnients ils peuvent occuper une place importante au sol (autoclave horizontal) ou en hauteur (autoclave vertical). Par exemple, lautoclave Carvallo mesure 15 m de haut. ils ne peuvent pas striliser des produits alimentaire emballs dans des botes en plastique souples ou fragiles parce quelles ne rsisteraient pas face aux chocs lors des changements de zone. Par exemple, lautoclave Striflamme peut striliser que des produits alimentaires emballs dans des botes en mtal rondes fonds renfoncs.

Comment choisir entre un autoclave continu et un autoclave discontinu ? Lautoclave continu est plus adapt aux grandes industries de la conserve qui fabriquent en grande quantit une gamme limite de produits. En effet, cet autoclave a t conu pour striliser beaucoup de produits en peu de temps (environ 200 600 emballages par minute). Lautoclave discontinu convient mieux des petites entreprises qui strilisent plusieurs types demballages diffrents.

2.3.2.3

Le fonctionnement dun autoclave

La strilisation de produits alimentaires laide dun autoclave se droule en 4 tapes (cf. figure 4) savoir : la purge, la monte en temprature, le palier de strilisation, le refroidissement et la dtente de la pression.

22


Figure 4 : Cycle dun autoclave

La purge La purge consiste enlever lair prsent initialement dans lautoclave en introduisant de la vapeur tout en laissant ouverte une des purges. Cette dmarche est obligatoire lorsque le conserveur utilise un autoclave discontinu. Si cette dmarche nest pas effectue, elle peut engendr des consquences ngatives. En effet : - si lautoclave fonctionne avec de la vapeur comme fluide caloporteur, la prsence dair peut dune part diminuer la rapidit du transfert de chaleur et dautre part augmenter la valeur strilisatrice des botes situes en haut de lautoclave par rapport aux botes situes au fond. En effet, leau tant plus lourde que la vapeur saccumule au fond de lautoclave ce qui entrane une diffrence de traitement thermique entre les botes. - si lautoclave fonctionne avec de leau comme fluide caloporteur, la prsence dair peut dformer laspect des botes de conserve. En effet, lair entrane une pression suprieure celle qui rgne en prsence de vapeur saturante pure. De ce fait il existe un dsquilibre entre la pression lintrieur et lextrieur des botes et celles-ci risquent ainsi scraser cause de la surpression externe.

La monte en temprature A partir de cette tape, toutes les enceintes de lautoclave sont compltement fermes. La temprature est contrle par une vanne rgule de vapeur. Lobjectif est davoir une monte en temprature la plus rapide possible pour limiter la cuisson du produit. Pour cela, il est conseill aux conserveurs de mettre des produits chauds dans lautoclave plutt que des produits froids. Les schmas ci-dessous montre la diffrence entre une monte en temprature au cur du produit avec des produits chauds et des produits froids. 23


Figure 5 : Empotage des produits chaud

Figure 6 : Empotage des produits froid

Daprs la figure 4 , on remarque que la temprature au cur du produit monte moins rapidement que la temprature dans lautoclave. Cette situation sexplique par les transferts de chaleur qui sont progressifs. En effet, tel quil la t nonc auparavant, le transfert de chaleur se droule en deux tapes. Tout dabord, il y a une migration de chaleur travers la paroi de lemballage puis une migration de la chaleur dans le produit.

Le palier de strilisation Le palier de strilisation se dfinit comme le maintien dune temprature dfinie pendant un temps dfini. Cette tape a pour but de dtruire lensemble des formes vgtatives et sporules des microorganismes. Pour viter les risques dexplosion des emballages fragiles tels que les botes en polythylne, il est ncessaire que la pression interne de lautoclave soit lgrement suprieure la pression vapeur saturante de lautoclave. Par ailleurs, plus la temprature de strilisation est leve, plus la pression interne de lautoclave lest aussi. Cette surpression assure une bonne tanchit des bocaux dans la mesure o elle plaque la capsule sur le bocal. A limage de la situation pendant de la monte en temprature, lors de cette tape, la monte en temprature de lautoclave est plus rapide que la monte en temprature au cur du produit cause des transferts de chaleur qui ncessitent plus de temps.

Le refroidissement et la dtente de la pression Lobjectif est de refroidir le produit le plus rapidement possible pour stopper la cuisson. Les transferts de chaleur tant toujours progressifs, il existe une diffrence entre la temprature dans lautoclave et la temprature au cur du produit. Cependant, au refroidissement, la temprature dans lautoclave diminue plus rapidement que celle au cur du produit.

24

Optimisation de barmes dappertisation Par ailleurs, cette tape, ds larrive deau froide, la pression de lautoclave chute et devient infrieure la pression dans la bote tel quon peut le constater dans la figure 7 cidessous. Ceci peut entraner des consquences nfastes sur lintgrit des emballages. Les capsules peuvent se dtacher des bocaux, les botes mtalliques peuvent se bomber et les bocaux en verre peuvent exploser. Pour matriser le refroidissement et la dtente de la pression, une contre-pression dair comprim est administre dans lautoclave avant larrive deau froide. Celle-ci fait contrepoids au dficit de la pression de lautoclave.

Figure 7 : Evolution des pressions dans lautoclave et le produit au refroidissement

2.4 LES ORGANISMES DE VALIDATIONAfin de contrler les barmes de strilisation et dinformer les conserveurs sur leurs droits et leurs devoirs, deux organismes ont t mis en place. En voici une description :

2.4.1 Les centres techniquesLe Centre Technique de la Conservation des produits Agricoles (C.T.C.P.A) Le C.T.C.P.A est un organisme technique au service des professionnels de lagroalimentaire. Il a t cre en 1950 par les fabricants des produits appertiss de : Fruits, lgumes et champignons appertiss Plats cuisins appertiss, Foie gras appertiss et pasteuriss, Produits agricoles dshydrats et lyophiliss. Le C.T.C.P.A effectue de nombreuses missions, qui se dcomposent en des recherches menes sur des sujets dutilit commune, la mise en place de la rglementation et de la normalisation , la disponibilit pour renseigner toutes entreprises ayant besoin dinformation et la mises en place dactions qualit en partenariat avec des acteurs locaux, rgionaux,

25

Optimisation de barmes dappertisation nationaux et europens. A cela sajoute des activits contractuelles ( recherches prives pour les entreprises, analyses des produits et analyses sensorielle Pour bnficier de laide du C.T.C.P.A, les conserveurs doivent payer une cotisation. Le C.T.C.P.A propose : Des analyses de stabilit et de strilit, Une assistance technologique : audit de conserverie avec risque hyginique et validation de barmes dappertisation, La mise au point ou ladaptation de barmes vus au cas par cas, Des formations techniques sur lautoclave, les barmes dappertisation et la mthode HACCP. Le Centre Technique de la Salaison, de la Charcuterie et des conserves de Viandes (C.T.S.C.C.V) Tout comme le C.T.C.P.A, le C.T.S.C.C.V est un organisme technique au service des professionnels de lagroalimentaire. Cr en 1954, le C.T.S.C.C.V intervient sur les produits de charcuterie, salaisons, conserves de viandes et dabat ( lexclusion des foies gras, gibiers et plats cuisins .) Tout comme le C.T.C.P.A, le C.T.S.C.C.V conduit des travaux dintrt collectif de recherche et dveloppement. Il apporte galement son appui technique aux organisations professionnelles, notamment en matire de normalisation et de rglementation. Il est le rdacteur et le garant du Code des usages de la Charcuterie qui dfinit les produits, leur composition et leur moyen de contrle. Il rpond par ailleurs, titre individuel, aux besoins des entreprises. Pour bnficier de laide du C.T.S.C.C.V, les conserveurs doivent payer une cotisation. Le C.T.S.C.C.V propose : Des conseils et informations techniques gratuites ou rglementaires. Tout type danalyses Assistance technologique Mise au point ou adaptation de barmes de strilisation au cas par cas. Formation la carte (technologie, hygine, HACCP,) A ct de ces centres techniques, des interlocuteurs institutionnels ont t conus afin de contrler le respect du consommateur (hygine, appareils utiliss) ainsi que le respect des lois (de la fabrication la vente).

2.4.2 Les interlocuteurs institutionnelsLes Directions des services Vtrinaires (D.S.V) Sous lautorit de la Direction gnrale de lalimentation (sous direction de lhygine alimentaire), les D.S.V sont charges dappliquer la politique de lalimentation protgeant les 26

Optimisation de barmes dappertisation consommateurs. Elles soccupent des problmes hyginiques et sanitaires tous stades : depuis le cheptel jusquaux points de vente.

La Direction Gnrale de la Consommation, de la Concurrence et de la Rpression des Fraudes (D.G.C.C.R.F) La DGCCRF a pour mission gnrale de veiller au bon fonctionnement du march. Elle assure la scurit du consommateur par des contrles des produits et veille au respect des transactions et de linformation des consommateurs (utilisation dadditifs, auxiliaires technologiques, vrification de la composition par rapport aux dnominations des produits, etc.) Elle contrle les rglementations tous les stades de la production jusqu la commercialisation. Elle contrle la bonne utilisation des signes de qualit et surveille les pratiques commerciales. Les contrles mettre en place sur le produit fini servent vrifier que le produit aux spcifications spcifies au pralable. Celles-ci pouvant tre soit des exigences rglementaires, soit contractuelles comme par exemple le contrle des caractristiques de la qualit.

Les contrles de stabilit Parmi les contrles effectus par les organismes (C.T.C.P.A et C.T.S.C.C.V) sont effectus les tests de stabilit. La mthode de rfrence rglementaire6 pour les produits de pH suprieur 4,5 fixe une incubation 32C 1 pendant 20 jours et 55C pendant 7 jours. Cependant des contrles peuvent tre effectus par le fabricant lui-mme. Dans ce cas, il doit appliquer un tuvage de ses produits pendant sept jours 32C 1 et pendant sept jours 55C 2. Le dfaut de stabilit biologique la temprature de 37C doit entraner la consignation du lot correspondant. Quant au dfaut de stabilit 55C doit conduire le responsable de la fabrication prendre les mesures ncessaires afin damliorer les conditions hyginiques de fabrication. A lissu de ces deux contrles, aucun bombage ou fuite ne doit tre constat sur la conserve. De plus la variation de pH entre les produits tuvs et les produits non tuvs tmoins (laisss la temprature ambiante du laboratoire infrieure 25C) doit tre en dessous de 0,5 units. Si un cart est observ, un examen microscopique de la flore microbienne est effectu.

6

Arrt du 26 Septembre 1985 modifi relatif au contrle de la stabilit des conserves (JORF du 4 octobre 1985) contrle de la stabilit biologique des conserves de pH 4,5 AFNOR NF V 08-401-1976. contrle de la stabilit biologique des conserves de pH 4,5 AFNOR NF V 08-402-1977.

27

Optimisation de barmes dappertisation Il existe cependant dautres contrles qui sont mis en place dans des cas spcifiques (recherche de la relation barme de strilisation qualit organoleptique du produit par exemple). Parmi ceux-ci il y a : Mesure du pH pour les produits non acides-acidifis, Mesure de la viscosit, Mesure du rapport solide-liquide, Mesure de la matire sche soluble. Tout autre paramtre susceptible de rvler un risque non matris fera lobjet des contrles ncessaires.

28


3 OPTIMISATION DU BAREME DAPPERTISATION DE LAUTOCLAVE DE LA MAISON DES PATURES3.1 RAPPEL DU PROBLEME ET DE NOTRE OBJECTIFAvant de dterminer le barme temps/temprature que nous avons retenu, rappelons en quelques mots le problme de La Maison des Ptures ainsi que notre objectif. A quelques reprises des clients de La Maison des Ptures ont signal que les cuisses de canard cuisines se dmlaient trop lorsquils faisaient rchauffer leur plat, cest--dire que la viande se dtachait de los. Bien que cela naltre en rien les qualits organoleptiques et sanitaires du produit, cela engendre quelques dsagrments. En effet, les cuisses de canard baignent dans une sauce, de ce fait en se dtachant de los en plusieurs petits morceaux, la viande simbibe plus facilement et plus rapidement de sauce. Par consquent, elle devient moins prsentable. La Maison des Ptures conditionne ses produits appertiss dans des bocaux en verre sous deux types de formats savoir 360g et 720g. Ces bocaux en verre sont ferms par des bagues EUROCAP (les caractristiques de ces bagues se trouvent la page 17). Cependant pour des raisons de cots et de production, lentreprise ne peut pas se permettre de faire un autoclave pour chaque type de format ce qui signifie que les deux formats subissent le mme barme de strilisation. Ainsi, le problme que nous venons de citer est dautant plus important que le format du bocal est petit. Comment expliquer ce problme ? La Maison des Ptures applique un barme de strilisation lourd savoir de 115C pendant 80 minutes, les produits sont donc surcuits. Notre objectif vise proposer un nouveau barme de strilisation qui amliorerait la texture du produit, cest--dire obtenir un produit cuit mais o la viande reste attache los. Pour cela, il nous faut jouer sur les deux donnes qui sont notre disposition : la temprature et le temps. Par ailleurs, daprs une note de la DGAL (annexe 5) parue le 1er Avril 2003, le fabricant a le choix entre deux options pour tablir le barme de strilisation quil souhaite adapter son autoclave soit il se rfre aux barmes issus du recueil du C.T.C.P.A soit il adopte son propre barme quil fera valider par des experts du C.T.S.C.C.V. En effet, depuis la directive 95/68/CEE du conseil du 22 dcembre 1995, lobligation datteindre au cur du produit une valeur strilisatrice minimale de 3 minutes 121,1C fut abroge. Ainsi, le fabricant nest plus soumis une obligation de moyen mais une obligation de rsultat. Cette loi applique La Maison des Ptures signifie quelle est entirement responsable de son mode de strilisation. Cest pourquoi, il est vivement recommand deffectuer des autocontrles, des tests de stabilit et des tests microbiologiques parce que ce sont les seuls documents qui font 29

Optimisation de barmes dappertisation office de preuve en cas de litige. Cependant, lheure actuelle, la valeur strilisatrice de 3 minutes reste tout de mme une donne de rfrence pour les conserveurs. Ainsi, en ce qui nous concerne, nous avons le libre arbitre pour optimiser le barme dappertisation des cuisses de canard dans la mesure o nous commercialisons un produit sans aucun danger pour les consommateurs.

3.2 MATERIEL A NOTRE DISPOSITION3.2.1 Le matriel danalysePour mener bien notre objectif, nous avons besoin de matriel. Plusieurs possibilits soffraient nous : Tout dabord, nous avons pris contact avec le C.T.C.P.A pour optimiser les barmes de strilisation appliqus aux cuisses de canard cuisines. Or, tant donn que cet organisme mettait notre disposition un expert ainsi que du matriel informatique danalyse, nous naurions pas pu entreprendre les dmarches doptimisation nous-mmes. Ainsi nous avons dcid dun commun accord avec La Maison des Ptures de ne pas travailler en collaboration avec cet organisme parce quil travaille seul. Ensuite, nous avons pris contact avec Mr Fertin, professeur en Gnie Industriel Alimentaire lIUT de la cit scientifique de Villeneuve dAscq. LIUT disposant dun autoclave, deux techniques de travail soffraient nous : nous aurions pu travailler lIUT : il aurait fallu ramener des bocaux de La Maison des Ptures et les analyser lIUT, nous aurions dplacer le matriel, soit lautoclave, les sondes, le systme dacquisition des donnes, etc., afin de linstaller La Maison des Ptures. La proposition semblait intressante, cependant La Maison des Ptures refusa cette option pour deux raisons : Le dirigeant prfre optimiser le barme dappertisation partir de son autoclave parce que nous naurions pas pu reproduire lidentique les conditions exprimentales de lautoclave de La Maison des Ptures dans lautoclave de lIUT. En effet, dans lautoclave de La Maison des Ptures, la phase de la monte en temprature seffectue de 1C par minute tandis que dans lautoclave de lIUT nous naurions pu obtenir au minimum 3C par minute. Par ailleurs, il est plus intressant de travailler directement avec lautoclave de La Maison des Ptures parce que nous sommes en condition relle. De plus, cette option est plus avantageuse pour notre artisan parce que sil souhaite un jour nouveau changer son barme dappertisation, il aura acquis le savoir-faire ncessaire pour effectuer cette dmarche. Enfin, nous avons pris contact avec la socit ELLAB, socit spcialise dans la vente et la location de sondes embarques ou logger . Ces sondes sont conues pour travailler dans

30

Optimisation de barmes dappertisation des conditions extrmes. Chaque sonde est quipe de canaux multiples ayant une capacit de stockage de 30 000 points denregistrement. Bien que dans un avenir proche, La Maison des Ptures ne souhaite pas faire un autoclave pour chaque type de format, nous avons pris linitiative de dterminer le barme de strilisation appliquer pour amliorer la texture des cuisses de canard cuisines pour chaque type de format. Nous avons dcid deffectuer ce travail supplmentaire afin dvaluer la diffrence de cuisson entre un bocal de grand format et celui de petit format. Cependant, lors de notre dmarche exprimentale dans lautoclave, nous nappliquerons que le barme calcul pour la grande bote. De ce fait, nous sommes conscientes que ce barme ne sera pas adapt aux bocaux de petit format : les petits bocaux seront encore surcuits par rapport aux grands bocaux. Travailler avec la socit ELLAB tait de loin la solution la plus adapte notre cas, cest pourquoi nous avons dcid de lui louer deux types de sondes embarques savoir : une sonde de petite taille destine tre empote dans un bocal de 360 g. Cette sonde enregistre la temprature au cur du produit durant tout le cycle de lautoclave. une sonde de grande taille deux capteurs destine tre empote dans un bocal de 720 g. Cette sonde enregistre deux paramtres soit : Un capteur qui enregistre la temprature au cur du produit Un capteur qui enregistre la temprature de lautoclave Les caractristiques de ces deux sondes sont dcrites ci-dessous :

Grande sonde

Petite sonde

Gamme de mesure : 0C 140C Prcision : 0,1C Echantillonnage : de 1 sec 24 heures Dmarrage : manuel ou automatique

Le fait que ces sondes embarques peuvent tre programmes distance pour leur dmarrage et leur arrt est intressant et pratique, dans la mesure o cela vite un expert de la socit de se dplacer pour les mettre en marche. 31


3.2.2 Lautoclave de La Maison des PturesLautoclave de La Maison des Ptures est un autoclave discontinu statique vertical (cf. schma 8 ci-contre). Les fluides caloporteurs sont leau et la vapeur. Seul Monsieur Pierchon, dirigeant de lentreprise, qui a suivi une formation chez la socit Auriol (fabricant de cet autoclave) est habilit faire fonctionner lautoclave. Ainsi pour chaque autoclavage, Mr Pierchon suit la dmarche suivante :1re Etape : afin de gagner du temps, pendant le capsulage des bocaux, Mr Pierchon met lautoclave en marche ce qui signifie quil remplit le fond de la cuve deau, met le brleur en marche et rgle le barme de strilisation quil souhaite adopter. La temprature de leau est toujours entre 50C et 60C. Monsieur Pierchon prend garde ce quelle ne soit pas plus leve parce que les bocaux pourraient se casser lorsquils seraient introduit dans lautoclave. Ceci cause du choc thermique soit une trop grande diffrence entre la temprature des bocaux et la temprature de leau dans lautoclave. 2nde Etape : au fur et mesure que Mr Pierchon met les bocaux dans la cuve de lautoclave, il fait monter progressivement le niveau deau afin davoir une temprature deau constante. Normalement tel que nous lavons dcrit la page 21, dans les autoclaves discontinus, les produits alimentaires emballs sont disposs dans des paniers qui sont placs dans lautoclave. Cependant lautoclave de La Maison des Ptures ne possde pas de paniers, les bocaux sont directement placs dans la cuve. Seuls des intercalaires trous sont placs entre chaque range de bocaux afin de laisser placer les fluides caloporteurs. 3me Etape : Mr Pierchon recouvre les bocaux deau (le niveau deau est dau moins 5 cm au-dessus de la plus haute range de bocaux), ferme lautoclave, les purgeurs et rgle la contre-pression. La dcharge pour la contre-pression rgler est gale la pression obtenue lors de la temprature de strilisation plus 0,500 bar. Ainsi sachant qu la temprature de strilisation soit 116C, la pression est de 0,750 bar, Mr Pierchon rgle la dcharge 1,250 bar (0,500+0,750).

4me Etape : lautoclave fait son cycle en deux tapes savoir : Lorsque la temprature de consigne est atteinte, la minuterie se dclenche et dcompte le temps. La flamme se met priodiquement au ralenti et se rallume. Lorsque la minuterie atteint zro, le voyant de strilisation steint. 5me Etape : cette tape est celle du refroidissement. Leau froide est introduite par le haut de lautoclave avec un dflecteur pour viter les chocs thermiques sur les bocaux. Lautoclave se refroidit progressivement, la pression interne de lautoclave reste la mme. Ds que la temprature de lautoclave est en dessous de 30C, Mr Pierchon effectue une premire vidange. Puis il ouvre le couvercle de lautoclave et remet aussitt de leau froide

32

Optimisation de barmes dappertisation pour terminer le refroidissement total. Enfin il fait une vidange totale de lautoclave et sort les bocaux.

3.3 DEMARCHE EXPERIMENTALE3.3.1 Produits analyssLors de notre premier essai nous avons analys des cuisses de canard cuisines lorange. Cette recette est tablie de la faon suivante : les cuisses de canard sont dgraisses et braises (3h00 4h00 100C dans le chaudron) la veille de lautoclavage et introduites dans une chambre froide 4C pendant une journe. Le fond cuisin est ralis le jour mme de la strilisation. Il est ralis par lintermdiaire de carcasses ainsi que de divers lgumes. La sauce est ensuite porte pendant une heure bullition puis filtre. On lassemble avec les fruits (ici des oranges) que lon cuit. Le tout est mix et paissi avec de lamidon modifi ajout avant jutage sur les cuisses de canard et les fruits. Lors de cette dernire tape, la sauce doit tre la plus chaude possible. La prparation est ensuite capsule et strilise. Mr Pierchon a fabriqu les produits utiliss lors de notre essai dans des conditions extrmes. En effet, il est important dappliquer des barmes srs qui puissent tre utilisables dans toutes les situations. Ainsi, les canards utiliss pour la prparation de notre recette ont t abattus 10 jours auparavant, alors que habituellement les canards sont abattus 4-5 jours avant. Notre premier essai t effectu le 28 Janvier 2004 Temprature initiale de la grande bote : 14,52C Temprature initiale de la petite bote : 19,46C pH= 4,4 Variabilit de contenance : 20% Contenance dune grande bote (poids brut) : environ 1 200g Contenance dune petite bote (poids brut) : environ 600 g Poids moyen dune cuisse de canard : 200 g

3.3.2 Description de la dmarcheLoptimisation des barmes dappertisation passent tout dabord par ltude du cycle de strilisation utilis habituellement. Ensuite, aprs avoir dtermin toutes les caractristiques ncessaires du produit, nous envisagerons loptimisation travers des modles prdictifs. Un essai en autoclave sera enfin ralis afin de valider les barmes prvisionnels.

33

Optimisation de barmes dappertisation Pour mener bien notre objectif, nous avons adopt une dmarche qui se droule en plusieurs tapes dcrites ci-dessous :1re ETAPE : nous avons effectu un premier autoclavage de cuisses de canard cuisines conditionnes dans des bocaux en verre de 360 g et de 720 g avec le barme de strilisation que La Maison des Ptures utilise depuis 20 ans. Pour chacun des formats, il y a un bocal tmoin cest--dire un de 360 g qui contient la petite sonde et un de 720 g qui contient la grande sonde. Pour tre sr dobtenir la temprature au cur du produit, nous avons plant la sonde au centre de la cuisse soit le point le plus froid de la bote. Lors de cette premire tape, un expert de la socit ELLAB est venu installer les sondes embarques. Elles ont donc commenc enregistrer les donnes quand nous les avons mises dans lautoclave. 2me ETAPE : la fin du cycle de lautoclave, nous avons envoy les sondes embarques la socit ELLAB pour quelle nous renvoie les rsultats. Nous avons reu un fichier reprsentant de manire graphique et crite, lvolution de la temprature en fonction du temps ainsi que la valeur strilisatrice (annexe 6). Nous avons programm les sondes pour quelles enregistrent lvolution toutes les 30 secondes. Grce ces donnes, nous avons pu effectuer les calculs ncessaires pour dterminer la valeur strilisatrice et les caractristiques de transferts de chaleur travers le produit. Nous en avons alors dduit le nouveau barme dappertisation laide dun calcul prdictif. 3me ETAPE : nous avons effectu un second autoclavage de cuisses de canard cuisines conditionnes dans des bocaux en verre de 360 g et de 720 g avec le barme de strilisation que nous avons obtenu suite nos calculs prdictifs. Lors de cette tape, nous avons aussi deux bocaux tmoins : un de 360 g qui contenait la petite sonde et un de 720 g qui contenait la grande sonde. Au cours de cet autoclavage , les sondes embarques ont t prprogrammes pour leur dmarrage et leur arrt distance. 4me ETAPE : la fin de lautoclavage , nous avons envoy les sondes embarques la socit ELLAB pour quelle nous transmette les rsultats (annexe 7) avec le barme obtenu grce aux calcul prdictifs. Nous avons limage de la premire fois reu un fichier avec un graphe et un fichier crit dcrivant lvolution de la temprature en fonction du temps pour chacune des bocaux tmoins.

5me ETAPE : la rception de ces fichiers, nous avons effectu des calculs pour dterminer la nouvelle valeur strilisatrice, la valeur cuisatrice du produit. De plus nous voulions vrifier que les transferts de chaleur seffectuaient bien de la mme manire par rapport au premier autoclavage. 6me ETAPE : La Maison des Ptures a envoy quelques bocaux de deux formats au C.T.C.P.A afin deffectuer des tests de stabilit. A lheure actuelle, nous navons toujours pas reu les rsultats cest pourquoi nous ne pouvons pas les mettre dans le prsent rapport. 34


7me ETAPE : pour savoir si nous avons atteint notre objectif savoir amliorer la texture des cuisses de canard cuisines, il aurait fallu effectuer un test danalyse sensorielle suite nos essais. Ces tests auraient pu tre de deux formes soit un test triangulaire soit un test duo-trio en comparant un chantillon des cuisses de canard cuisines issu du second autoclavage avec un chantillon de cuisses de canard cuisines issu dun autoclavage prcdent. Le critre que nous aurions pu comparer aurait t celui de la tendret. A cette analyse sensorielle, il aurait pu tre effectuer des mesures physiques sur ce mme critre laide dun pntromtre. Cependant, il existe un cart entre ce quil est possible de faire et ce quil tait conseill de faire. Ainsi Mr Pierchon ntait pas intress pour effectuer des tests danalyse sensorielle parce quil prfre estimer lui-mme la qualit organoleptique de ses produits. Au niveau des mesures physiques, il nous tait impossible de les effectuer principalement par manque de temps. Cependant La Maison des Ptures nous a propos de comparer les cuisses de canards cuisines provenant du premier autoclavage avec celles issues du second autoclavage .

3.4 ANALYSE DES RESULTATS3.4.1 Etude du cycle de strilisation utilisLe calcul de valeurs strilisatrices et du barme de strilisation ncessite la ralisation dun essai durant lequel on enregistre la temprature au point le plus froid, dans notre cas les cuisses de canard, pendant toute la dure du traitement thermique. Suite lessai ralis, on dispose de 3 mthodes. La mthode de Bigelow (1920) est base sur la courbe dvolution obtenue de la temprature en fonction du temps. Elle ne ncessite pas de connatre les facteurs f et j, caractristiques du transfert de chaleur dans le produit. La seconde est base sur ces facteurs et requiert lusage de tables calcules par Ball et Olson (1957) : cest la mthode de la formule ou mthode de Ball. La troisime est une variante de la mthode de Ball. Cette mthode est la mthode de Stumbo (1966) qui inclut des tables prenant en compte les diffrentes valeurs de jc. Que lon emploie lune ou lautre des mthodes, il faudra de toute faon valider lestimation du temps de barme par un nouvel essai, car ces mthodes sont bases sur des modles mathmatiques qui ne refltent pas 100% notre produit. Ces mthodes permettent donc de rduire le nombre dessai, mais pas de sen passer.

35


3.4.1.1

Calcul de la valeur cuisatrice

A titre de rappel, la valeur cuisatrice sexprime par :

C

Trf Z

= Li.ti L=10T Trf Z

o L est le facteur de ltalit dfini comme tant :

Avec Trf = 100C Z = 30C T les tempratures releves des intervalles de temps t dans le produit En pratique, cela revient tracer la courbe L(T) = f(t) et faire la somme des traitements lmentaires la temprature T pendant la dure t pour toute la monte en temprature, et le refroidissement. Application notre cas : Les tempratures ont t mesures avec une frquence de 30 secondes. Ainsi, notre t correspond 30 s, soit 0,5 minute. Aprs avoir calcul les Li correspondant aux tempratures, on applique la formule pour chaque prise de temprature ( t = 0,5 min). On en dduit les rsultats suivants :

L . ti i

C Pour la petite bote : CPour la grande bote :Z

Trf Z

= 154,20 min

Trf

= 335,74 min

3.4.1.2

Calcul de la valeur strilisatrice selon la mthode de Bigelow

3.4.1.2.1 DfinitionCette mthode doit tre considre comme la mthode de rfrence car elle sappuie sur la courbe exprimentale L(Temprature) = f(temps) et ne fait appel aucun modle mathmatique ni la moindre hypothse de dpart.

36

Optimisation de barmes dappertisation Elle consiste en la rsolution graphique (faite partir de lenregistrement de lvolution de la temprature cur du produit) de la somme :

FAvec :

Trf Z

=

Li.ti

i T1 Trf Z

o L est le facteur de ltalit dfini comme tant : L=10 T1, la temprature de palier Trf = 121,1C Z = 10C

Remarque : Il existe de nos jours des enregistreurs-intgrateurs qui calculent automatiquement laire dintgration pour nimporte quelle valeur de Z : cest le cas des sondes embarques Ellab. On peut noter que la Table de Bigelow nest quun outil puisque la temprature T et le facteur de ltalit L sont lis par la fonction mathmatique ci-dessus. Seules sont considres comme ltales les tempratures suprieures ou gales 100C (figure 9).

Figure 9 : Aire dintgration permettant de calculer une valeur strilisatrice selon la mthode de Bigelow

En pratique, cela revient tracer la courbe L(T) = f(t) et faire la somme des traitements lmentaires la temprature T pendant la dure t depuis 100C lors de la monte en temprature, et jusqu 100C lors du refroidissement.

37

Optimisation de barmes dappertisation Application notre cas : Les tempratures ont t mesures avec une frquence de 30 secondes. Ainsi, notre t correspond 30 s, soit 0,5 minute. Aprs avoir calcul les Li correspondant une temprature suprieure ou gale 100C, on applique la formule

L . ti i

pour chaque prise de temprature ( t = 0,5 min).

On en dduit les rsultats suivants :

F Pour la petite bote : FPour la grande bote :Z

121,1C

Z

= 3,42 min

121,1C

= 10,85 min

Le dtail des calculs peut tre vrifi dans le fichier Excel, associ notre rapport. Remarque : Bien que cette mthode soit la plus juste au niveau de la dtermination de la valeur strilisatrice, elle aura pour contre partie une absence totale dextrapolation. La mthode de Bigelow ne permet dorienter les essais que dans des conditions fixes : de temprature initiale, du milieu chauffant, de nature du produit, de gomtrie de format, etc. Ds que lun de ces facteurs varie, Bigelow nest plus valable. Cet inconvnient majeur explique pourquoi la mthode de Ball est prconise lorsque lon recherche un nouveau barme de strilisation.

3.4.1.3

Calcul de la valeur strilisatrice selon la mthode de Ball

Il sagit dune mthode semi-analytique qui consiste calculer suivante : log T1-T0 = 1 t log j T1-T fh Avec : T1, la temprature de palier (en C) T0, la temprature initiale du produit (en C) fh, le taux de chauffage (en minutes) j, le facteur de retard au chauffage (3)

F

121,1C

Z

laide de la formule

Cependant, le calcul de la valeur strilisatrice laide de la mthode de Ball ncessite la connaissance pralable de plusieurs paramtres : Le Coming Up Time (CUT), not tc (cf. page 39) Le temps de palier tp (cf. page 40) Le temps de barme modifi selon Ball tB(cf. page 40) fh et jh, fc et jc, paramtres intrinsques de chaque format de bote de conserve (cf. page 41) Le facteur de ltalit L (cf. page 48) 38


3.4.1.3.1 Dtermination du CUTLe CUT se dfinit par le temps de mise en rgime de lautoclave. En pratique, il est dtermin partir de la courbe Temprature autoclave = f (temps) . Il reprsente le temps de monte la temprature de barme de lautoclave et est symbolis par tc (figure 10).

0,58 . tc

tBFigure 10 : Dtermination graphique de tc et de tp

Application notre cas :

140 120 Temprature (C) 100 80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350

tB

tp

tc

Temps (min)

Figure 11 : Evolution de la temprature de lautoclave de La Maison des Ptures en fonction du temps

39

Optimisation de barmes dappertisation Lautoclave atteint sa temprature de palier (116C) au bout de 103,5 minutes. Ainsi, on trouve dans notre cas, tc = 103,5 min (cf. figure 11).

3.4.1.3.2 Dtermination du temps de palier tpDe la mme manire, le temps de palier est dtermin graphiquement. La temprature dambiance de lautoclave atteint la temprature consigne du barme au bout de t = 103,5 min. La phase de refroidissement dbute t = 182,5 min. Donc, dans notre cas, on trouve tp = 182,5-103,5 = 79 min

3.4.1.3.3 Calcul du temps de barme modifi selon Ball tBLes calculs utiliss par la mthode de Ball supposent que la temprature du palier de lautoclave soit atteinte ds le dbut de la phase de chauffage. Lorsque le dlai de mise en rgime, ou Coming Up Time (CUT) nest pas ngligeable, il convient dapporter une correction aux calculs futurs. Sappuyant sur un certain nombre dexpriences, Ball constate que la phase transitoire de mise en rgime quivaut un palier de temprature constant dont la dure serait gale 42% du CUT. Tout se passe comme si le chauffage efficace commenait zro + 0,58 CUT, cest--dire que lautoclave atteignait immdiatement la temprature de palier (116C) au bout de tB. Selon Ball, tB correspond au temps de chauffage efficace, cest--dire au temps de palier plus la dure gale 0,42% du CUT. tB = 0,42. tc + tp tB = 0,42.103,5+79 tB = 122,47min

3.4.1.3.4 Dtermination de fh et de jhLes valeurs de f et de j caractrisent les volutions de temprature dans nos deux types de bocaux. Ils vont nous permettre dans un premier temps de calculer la valeur strilisatrice dans notre produit, et dans un second temps, de faire des calculs prdictifs afin de prvoir le barme de temprature appliquer si lon change les conditions de traitement thermique (temprature initiale du produit, temprature de palier de lautoclave, valeur strilisatrice atteindre).

40

Optimisation de barmes dappertisation Afin de dterminer les facteurs f et j, les tempratures T1, T0, Ta, Tg et TC doivent tre dfinies (cf. figure 12) : T1 est la temprature de palier de lautoclave. Elle est exprime en C. T0 est la temprature initiale de chaque format de bote de conserve. Elle est exprime en C. Ta est la temprature des botes au temps correspondant 0,58 . tc. Elle correspond la temprature des botes de conserve au dbut du chauffage efficace. Elle peut tre nomme temprature pseudo-initiale. Elle est exprime en C. TC est la temprature de refroidissement, cest--dire celle de leau froide. Elle est exprime en C. Tg est la temprature cur des botes au moment o on arrte le chauffage, juste avant le dbut du refroidissement. Elle est exprime en C.

CHAUFFAGE

REFROIDISSEMENT Tg (petite bote)

140T1 120Tg (grande bote)

100T (C)

80 60Ta (petite bote)

T petite Tgrande T Autoclave

40Ta (grande bote)

T0

20 0 0 100 200Temps (min)

TC

300

400

Figure 12 : Evolution des tempratures au cours d'un traitement thermique

On observe quaprs un temps de latence, la temprature T du produit un instant t, volue dautant plus vite vers la temprature T1 (temprature de palier de lautoclave) quelle en est loigne. Ce type dvolution vers un quilibre est trs courant et est caractris par une rduction exponentielle de lcart lquilibre (T1-T) lorsque T1 est constante, comme pour notre palier de strilisation. Ainsi, si on reprsente log (T1-T) = f(t), on obtient une droite linaire. Si on trace log (T1-T) en fonction du temps, on obtient une courbe prsentant une allure linaire (figure 13, ci-aprs).

41


Log (T1-T)

Log (T1-Ta) Log (T1-T0)

Log (jh)

1

fh

Temps

Figure 13 : Evolution de log (T1-T) en fonction du temps

Il faut noter que la vritable origine de la courbe est log (T1-T0) et non pas log (T1-Ta). Ce dcalage not j, traduit le retard de lvolution linaire log (T1-T). Il est appel effet retard . Leffet de retard au chauffage se dfinit par :jh = T1Ta T1T0

Leffet de retard au refroidissement se dfinit par : jc= TTc T g T c Dtermination de fh

fh reprsente le temps ncessaire pour rduire lcart (T1-Ta) dun facteur 10. Il est donn par linverse de la pente de la rgression linaire faite sur la partie linai

Documents

ion Des Baremes de Sterilisation