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Le secteur agroalimentaire doit opérer une profonde mutation.

Le secteur alimentaire doit opérer une profonde mutation pour remettre le citoyen au cœur du système et retrouver sa confiance, pour assurer une alimentation favorable à la santé de l’homme mais aussi de l’environnement. Des innovations techniques mais aussi organisationnelles sont nécessaires pour accentuer la collaboration et le partage de la valeur.

Génie des Procédés et Perception Sensorielle

Dans cet article, nous proposons une illustration de l’étude des perceptions sensorielles du point de vue des sciences de l’ingénieur. Certes, la neurobiologie des sens du goût, de l’odorat et du toucher sont désormais relativement bien connues au niveau du système nerveux périphérique et central, cependant l’analyse des phénomènes de transport qui conduisent les stimuli de l’aliment à ces structures biologiques est encore mal comprise. De ce constat, en appliquant les résolutions d’équations des transports de matière et de chaleur, nous développons des exemples d’applications de retro-conception d’architecture alimentaires modulant les perceptions sensorielles. Ces exemples démontrent que l’impact de la structure des aliments via le procédé et la formulation n’est pas simplement dévolu à la modulation de la texture et de la stabilité des produits, mais présente aussi des opportunités d’en moduler arômes et goûts.

Développement de formulations diététiques adaptées aux intolérants au lactose

Actuellement, 70 % de la population mondiale est concernée par la baisse génétiquement programmée de l’activité de la lactase à l’âge adulte. Pour ces sujets, la consommation de lactose peut entrainer de sévères troubles digestifs. Les produits diététiques étudiés, réhydratés dans le lait par le consommateur, sont donc potentiellement sources d’inconfort. Ce projet s’est par conséquent attaché à développer des moyens permettant l’obtention de produits convenant à la majorité de la population intolérante au lactose.

La conserve métallique Un bel exemple d’économie circulaire

La boîte de conserve métallique a su, au cours des années, s’adapter pour répondre à l’évolution des besoins de consommation. Plus de 80 milliards de boîtes sont produites chaque année dans le monde et attestent ainsi du formidable succès de cette méthode de conservation des aliments, découverte il y plus de 200 ans par le Français Nicolas Appert.

Innovations, ruptures technologiques et avancées scientifiques dans les poudres laitières : I. Peut-on préparer de la poudre sans tour de séchage ?

La production de poudres de lactosérum et de perméat comporte deux étapes essentielles d’élimination d’eau : la concentration par évaporation sous vide suivie du séchage par atomisation/pulvérisation. Ces deux opérations technologiques représentent à elles seules 25 % de l’énergie consommée dans l’industrie laitière française, la contribution prépondérante étant due à l’étape de séchage. Pour réduire le coût énergétique de la production des poudres, un nouvel itinéraire technologique a été développé. Il consiste à remplacer la tour de séchage par trois évaporateurs rotatifs à couche mince. Ainsi pour ce nouveau procédé, la consommation énergétique d’élimination d’eau est réduite de 11 à 24 % (en coût global, soit jusqu’à 32% en ne considérant que l’étape de séchage) pour l’obtention de poudres de lactosérum ou perméat de qualité au moins comparable à celle d’une poudre industrielle issue de la technologie conventionnelle.

Innovations, ruptures technologiques et avancées scientifiques dans les poudres laitières : II. Peut-on accroitre la survie des probiotiques au séchage par pulvérisation/atomisation en stimulant leur adaptation aux stress ?

Les scientifiques du laboratoire « Science et Technologie du Lait et de l’Oeuf » (STLO) ont imaginé un procédé simplifié et peu coûteux de séchage par atomisation, maintenant un niveau de viabilité proche de celui obtenu par lyophilisation. Contrairement au procédé classique qui nécessite une première étape de culture du micro-organisme sur milieu optimisé (souvent non alimentaire), suivie d’un rinçage et d’une remise en suspension dans un nouveau milieu avant séchage par atomisation, le procédé mis au point consiste en un séchage effectué directement sur milieu de culture préconcentré. Les résultats obtenus ont montré que ces conditions de milieu de culture induisent une osmoadaptation des bactéries, conduisant à leur résistance accrue et à une viabilité post séchage de l’ordre de 100%. Outre le gain de viabilité et de productivité, cette simplification du procédé élimine en outre tout risque de contamination aux étapes intermédiaires.

Innovations, ruptures technologiques et avancées scientifiques dans les poudres laitières : III. Comment vieillit une poudre protéique laitière ?

Lors du stockage, les propriétés structurales et fonctionnelles des poudres d’isolats de protéines solubles (WPI) et de caséines micellaires (PPCN) peuvent évoluer, au point d’affecter leur usage. Des évolutions de structure secondaire, impliquant agrégation protéique et brunissement, ont pu être mises en évidence lors du stockage. Si les poudres de WPI présentent des propriétés fonctionnelles globalement robustes, la solubilité des poudres de PPCN est en revanche fortement diminuée par ces évolutions. Cette étude permettra d’étayer des tests rapides et fiables pour prédire ces évolutions.

Aptitude à l’écoulement de poudres alimentaires : impact des propriétés physicochimiques des particules

La détermination des principaux facteurs influençant l’aptitude à l’écoulement de poudres alimentaires est primordiale pour la bonne mise en œuvre de ces dernières lors de procédés de fabrication, transport ou stockage. L’utilisation d’un rhéomètre à poudre permet de caractériser l’écoulement des poudres dans différentes conditions environnementales et de procédé et de lier l’aptitude à l’écoulement aux propriétés physicochimiques des particules. Cet article s’attache à décrire l’influence des principales propriétés physiques (distribution de taille, forme des particules…) et chimiques (composition globale et de surface) sur les propriétés d’écoulement (énergie d’écoulement, compressibilité, cohésion, facteur d’écoulement…) à travers des exemples de poudres alimentaires plus ou moins complexes (sucres glace et cristal, laits en poudre, cacao, produits alimentaires amylacés). Cette description phénoménologique de l’écoulement de poudres alimentaires constitue une première étape vers la modélisation de la rhéologie des poudres, qui est actuellement au cœur de projets de recherche pluridisciplinaires.

La microscopie à force atomique : un outil pour caractériser la surface des poudres laitières

Lors du stockage et du transport de poudres laitières à température et/ou humidité élevée élevées durant des périodes plus ou moins longues, leur apparence peut être modifiée (brunissement) et leurs fonctionnalités fortement affectées (propriétés moussantes et émulsifiantes, aptitude à la réhydratation, etc.). Les propriétés physicochimiques des particules influencent le comportement de l’ensemble de la poudre. En particulier, la surface des particules joue un rôle majeur dans les phénomènes de vieillissement car elle se retrouve en contact direct avec l’environnement. Il apparait donc primordial de bien caractériser ces surfaces pour mieux comprendre les phénomènes responsables de la perte de fonctionnalités des poudres. Deux poudres laitières d’intérêt industriel ont été étudiées dans cette optique : les isolats de protéines sériques (poudres WPI pour whey protein isolate) et les caséines micellaires (poudres de PPCN pour phosphocaseinate natif). Après des essais préliminaires sur les poudres de WPI, l’accent a été mis sur la caractérisation de l’hydrophobicité de surface. Pour les poudres de PPCN, l’objectif était de caractériser la densification de surface lors du vieillissement qui semble affecter négativement la réhydratation de ces poudres. La caractérisation de la surface des particules a été possible grâce à l’utilisation de la microscopie à force atomique (AFM), un équipement hautement résolutif, plus fréquemment utilisé pour caractériser des poudres pharmaceutiques ou pour le développement de nouveaux matériaux. Dans le domaine des poudres alimentaires, les études par AFM sont totalement novatrices.

Séchage par atomisation d’émulsions pour l’encapsulation de composés lipophiles

L’encapsulation des composés lipophiles par séchage par atomisation résulte de plusieurs étapes au cours desquelles se construit la structure de l’émulsion sèche obtenue. Ces étapes sont susceptibles d’avoir une influence sur l’efficacité d’encapsulation et la protection de l’huile vis-à-vis de l’oxydation.
L’étude expérimentale réalisée met en évidence l’influence de la formulation et des paramètres de pulvérisation et de séchage sur la structure externe et interne des émulsions sèches en relation avec l’efficacité d’encapsulation. En particulier, le choix de conditions de pulvérisation correspondant à une valeur du nombre capillaire inférieure à la valeur critique déterminée au cours de l’étude (0,7 et 1,3 pour la turbine et la buse bi-fluide respectivement) permet de conserver la microstructure de l’émulsion initiale et d’avoir une meilleure efficacité d’encapsulation. Une cinétique de séchage plus lente semble également préférable pour une meilleure protection de l’huile.