Fiche de révision : Génie alimentaire et filières

📋 Plan du Cours

1. Industrie agroalimentaire et technologie alimentaire
2. Familles et rôles des aliments
3. Apports nutritionnels par famille
4. Gammes et conservation des aliments
5. Classifications et aliments fonctionnels
6. Processus et opérations unitaires
7. Diagramme de fabrication
8. Qualités et filières agroalimentaires
9. Fabrication du jus de pommes clarifié
10. Fabrication de la margarine
11. Fabrication du yaourt ferme
12. Bilan matière du jus

📖 1. Industrie agroalimentaire et technologie alimentaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mission de l’IAA : Transformer les matières premières agricoles en produits alimentaires simples ou élaborés afin de satisfaire les besoins et les goûts des consommateurs.
• Technologie alimentaire : Fait le lien entre la biochimie alimentaire, les bioproduits et le génie des procédés.

★ À maîtriser

• L’industrie agroalimentaire est la première industrie en France, transforme 70 % de la production agricole nationale et réalise 180 milliards d’euros de chiffre d’affaires.

Compléments

• Les industries agroalimentaires recherchent des personnels plus qualifiés en raison de l’automatisation croissante, de la complexification des produits et du développement de normes strictes d’hygiène, de traçabilité et de transition écologique.

💡 Astuce mémo

Automatisation et complexification → qualification accrue des métiers

📖 2. Familles et rôles des aliments

🔑 Notions clés & Définitions

• Famille d’aliments : Regroupe des aliments proches par leur nature biochimique, leurs teneurs en nutriments, minéraux et vitamines, ainsi que leurs modalités de production.

📝 Points essentiels

📌 Les aliments fonctionnels apportent fibres, minéraux et vitamines, les aliments bâtisseurs participent à la formation de l’ossature et de la masse musculaire, les aliments énergétiques fournissent de l’énergie et des substances de réserve, tandis que l’eau constitue l’élément vital.

• Les sept familles d’aliments sont:
  • les produits laitiers
  • les viandes, poissons et œufs
  • les céréales et dérivés, ainsi que les légumineuses
  • les fruits et légumes
  • les matières grasses
  • les boissons
  • les sucres et produits sucrés

💡 Astuce mémo

Protecteurs, bâtisseurs, énergétiques, eau : P-B-E-E

📖 3. Apports nutritionnels par famille

★ À maîtriser

• Les produits laitiers apportent notamment des protéines, du calcium, du potassium, des vitamines B2, A et D dans les produits non écrémés, des lipides et du lactose, dont la teneur est d’environ 45 g/L dans le lait.

• Les viandes, poissons et œufs apportent environ 20 % de protéines dans la viande et le poisson, contre 12 % dans l’œuf, tandis que leur teneur en lipides varie selon l’animal et le morceau.

• Les céréales, dérivés et légumineuses contiennent principalement de l’amidon, environ 85 % de glucides, 5 à 15 % de protéines et 7 à 15 % de fibres, ce qui en fait la première source d’énergie.

• Les fruits et légumes contiennent 80 à 95 % d’eau, 2 à 5 % de fibres, peu de lipides, moins de 1 %, et jouent principalement un rôle fonctionnel et peu énergétique.

• Les matières grasses fournissent 9 kcal par gramme, apportent des acides gras essentiels et des vitamines liposolubles, mais aucun élément minéral.

• Les besoins hydriques minimaux sont de 1,2 à 2,5 litres par jour selon l’activité physique et les conditions climatiques, tandis que l’organisme est constitué d’environ 70 % d’eau.

Compléments

📌 Les sucres et produits sucrés doivent être consommés avec modération, car une consommation importante peut provoquer un déséquilibre alimentaire.

💡 Astuce mémo

Fruits et légumes : protecteurs et peu énergétiques ; matières grasses : énergétiques et concentrées

📖 4. Gammes et conservation des aliments

🔑 Notions clés & Définitions

• Gammes d’aliments : Classent les produits selon leur conditionnement, leur état de transformation et le procédé de conservation employé, sans être une classification normalisée ni réglementée.

★ À maîtriser

• La première gamme regroupe les produits frais et bruts non transformés, éventuellement lavés et parés, conservés à température ambiante ou réfrigérés et soumis à une date limite de consommation.

• La troisième gamme regroupe les produits congelés ou surgelés conservés sous −18 °C pour les produits surgelés, tandis que la congélation est réalisée sous −12 °C.

• La quatrième gamme regroupe des produits crus prêts à l’emploi conditionnés sous vide ou sous atmosphère modifiée et conservés par réfrigération, avec une conservation possible de 5 à 10 jours si la chaîne du froid est respectée.

Compléments

• La sixième gamme regroupe des produits déshydratés ou lyophilisés, secs et généralement conservés plusieurs mois à température ambiante, à l’abri de la lumière et de l’humidité.

💡 Astuce mémo

Frais, conserves, surgelés, crus prêts, cuits prêts, séchés

📖 5. Classifications et aliments fonctionnels

🔑 Notions clés & Définitions

• Alicament : Aliment conçu dans une visée préventive, dont le terme associe alimentation et médicament, sans objectif curatif.
• Nutraceutique : Substance extraite d’un aliment et vendue sous forme de supplément afin d’offrir des avantages médicaux.
• Cosmetofood : Concept marketing qui exploite les qualités d’aliments pour leurs propriétés cosmétiques, comme l’hydratation ou l’antioxydation.

📝 Points essentiels

• La classification distingue:
  • les denrées alimentaires classiques
  • les denrées alimentaires particulières
  • les ingrédients alimentaires

💡 Astuce mémo

Alicament prévient ; nutraceutique extrait ; cosmetofood embellit

📖 6. Processus et opérations unitaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Processus technologique : Enchaînement d’actions appliquées à des matières premières pour obtenir des produits alimentaires intermédiaires ou des produits finis, en intégrant les contrôles associés.

📝 Points essentiels

• 🔄 L’élaboration d’un aliment suit généralement les étapes suivantes:

  1. production agricole ou aquacole
  2. agréage
  3. réception et stockage des matières premières
  4. préparation
  5. séparation
  6. mélange ou mise en forme
  7. stabilisation
  8. conditionnement
  9. stockage

• Les opérations unitaires de stabilisation comprennent notamment: le blanchiment, la cuisson, la pasteurisation, la stérilisation, l’appertisation, l’évaporation, le séchage, la lyophilisation, la réfrigération, la congélation et la surgélation, le fumage, le salage et la fermentation

💡 Astuce mémo

Préparer → transformer → stabiliser → conditionner

📖 7. Diagramme de fabrication

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de fabrication : Représente par une succession de blocs les étapes d’un procédé et les flux de matière, depuis les matières premières jusqu’au produit fini.

📝 Points essentiels

• Un diagramme de fabrication identifie: les entrants, les sortants, les interventions sur les produits, les flux de matière, d’énergie et d’informations

📌 Dans un diagramme de fabrication, chaque opération unitaire est encadrée dans un bloc, les blocs sont ordonnés, les flux matière sont représentés par des flèches et les matières sont indiquées près du bloc concerné sans être encadrées.

💡 Astuce mémo

Entrants → opérations unitaires → sortants, avec flux entre les blocs

📖 8. Qualités et filières agroalimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Qualité alimentaire : L’aptitude d’une denrée, d’un aliment ou d’une boisson à nourrir par les nutriments et l’énergie qu’elle contient dans des conditions de sécurité sanitaire garanties.
• Qualité sanitaire : Garantit l’innocuité d’une denrée et protège le consommateur contre les dangers physiques, chimiques et microbiologiques, qu’ils soient immédiats ou retardés.

★ À maîtriser

• La qualité perçue comprend six composantes:

  • la qualité nutritionnelle
  • la qualité hygiénique ou sanitaire
  • la qualité sensorielle ou organoleptique
  • la qualité psychosociale
  • la qualité d’usage ou de service
  • la qualité technologique

• 100 kg de fruits donnent environ:

  • 75 L de jus de raisin
  • 65 L de jus de pomme
  • 70 L de jus de tomate
  • 50 L de jus d’ananas
  • 40 L de jus d’agrumes

Compléments

• La perception sensorielle mobilise:
  • la vue
  • l’ouïe
  • l’odorat
  • le toucher
  • le goût

💡 Astuce mémo

Nutritionnelle, hygiénique, sensorielle, psychosociale, usage, technologique : NHS-PUT

📖 9. Fabrication du jus de pommes clarifié

★ À maîtriser

• 🔄 La fabrication suit les étapes suivantes:
  1. Lavage
  2. Triage
  3. Broyage
  4. Extraction par pression
  5. Clarification
  6. Filtration
  7. Pasteurisation
  8. Mise en bouteille

📌 La clarification du jus comprend la dépectinisation par hydrolyse de la pectine, le collage à la gélatine ou à la bentonite avec formation d’un floculat, puis la filtration des particules en suspension.

📌 La pasteurisation du jus, appliquée à pH inférieur à 4,5, détruit la flore pathogène et réduit la flore microbienne, mais peut provoquer une réaction de Maillard et la caramélisation des hexoses.

Compléments

• L’extraction par pression expulse le jus des cellules végétales après broyage, mais peut s’accompagner d’un brunissement enzymatique des particules en suspension.

• Les substances à préserver sont:

  • Les substances aromatiques
  • Les sucres
  • Les pigments
  • Les vitamines
  • Les pectines

📌 La pasteurisation peut être réalisée avant ou après le conditionnement, soit par pasteurisation en tunnel de bouteilles conditionnées, soit par remplissage à chaud suivi d’une autopasteurisation.

💡 Astuce mémo

Laver, trier, broyer, presser, clarifier, filtrer, pasteuriser, conditionner

📖 10. Fabrication de la margarine

🔑 Notions clés & Définitions

• Margarine : Émulsion eau dans l’huile composée de 80 % de phase grasse continue, d’origine animale ou végétale, et de 20 % de phase aqueuse dispersée.

★ À maîtriser

• La fabrication de la margarine consiste à préparer et formuler la phase grasse, pasteuriser la phase aqueuse, émulsionner la phase aqueuse dans la phase grasse, refroidir et cristalliser la phase grasse, emballer le produit, puis le tempérer.

📌 La margarine doit être tartinable et solide à 20 °C, ce qui nécessite une cristallisation de la phase grasse à une température inférieure à 0 °C selon sa zone de fusion.

Compléments

• La phase grasse de la margarine peut être transformée par hydrogénation afin d’atteindre le point de fusion visé.

💡 Astuce mémo

Phase grasse continue, phase aqueuse dispersée

📖 11. Fabrication du yaourt ferme

🔑 Notions clés & Définitions

• Yaourt : Lait fermenté obtenu par le développement simultané de Lactobacillus Bulgaricus et de Streptococcus Thermophilus, qui restent vivants dans le produit fini à raison de 10^7 bactéries par gramme.

★ À maîtriser

• 🔄 La fabrication suit les étapes suivantes:
  1. Standardisation
  2. Homogénéisation
  3. Traitement thermique
  4. Conditionnement
  5. Fermentation
  6. Refroidissement

📌 Le traitement thermique détruit les germes pathogènes, élimine les bactéries concurrentes des ferments lactiques et dénature les protéines sériques pour augmenter la fermeté du gel.

• La fermentation lactique ensemence le lait avec les ferments, acidifie le milieu et forme un gel par déstabilisation des micelles de caséines.

Compléments

• La standardisation ajuste le taux de matière grasse et peut enrichir le lait en protéines par ajout de lait en poudre afin d’augmenter la fermeté du gel et de diminuer les risques de séparation de phase.

📌 Le refroidissement arrête la fermentation et limite le risque de contamination par les levures et les moisissures.

💡 Astuce mémo

Ferments lactiques → acidification → gel de caséines

📖 12. Bilan matière du jus

★ À maîtriser

📐 Formule — Le bilan global de l’extraction vérifie $M_0=M_1+M_2$, conformément à la conservation de la matière.

📐 Formule — Pour une extraction de 1000 kg de pommes contenant 35 % de jus pur, donnant un jus brut à 85 % de jus pur et des résidus contenant 2 % de jus pur, la masse de jus brut est $M_1=M_0\frac{X_0-X_2}{X_1-X_2}=397{,}59\ \mathrm{kg}$.

📐 Formule — La masse de résidus issue de l’extraction est $M_2=M_0-M_1=1000-397{,}59=602{,}41\ \mathrm{kg}$.

📐 Formule — Après filtration du jus brut, la masse de jus pur est $M_3=X_1M_1=0{,}85\times397{,}59=337{,}95\ \mathrm{kg}$ et la masse de particules solides est $M_4=M_1-M_3=59{,}64\ \mathrm{kg}$.

📐 Formule — Le rendement de production est $r=\frac{M_f}{X_iM_i}=\frac{337{,}95}{0{,}35\times1000}=0{,}96$, soit 96 %.

Compléments

📌 Un rendement de production supérieur à 90 % est considéré comme indiquant une bonne production et un procédé approprié.

💡 Astuce mémo

Conservation de la matière → calcul des flux et du rendement

📊 Tableaux de synthèse

Les six gammes alimentaires

Composition des émulsions et produits fermentés