Fiche de révision : Opérations unitaires alimentaires

📋 Plan du Cours

1. Traitements thermiques et conservation
2. Choix des équipements thermiques
3. Réfrigération des aliments
4. Congélation et surgélation
5. Déshydratation et séchage
6. Techniques de séchage industriel
7. Lyophilisation et qualité des produits

📖 1. Traitements thermiques et conservation

★ À maîtriser

📌 La pasteurisation détruit les germes pathogènes et inactive partiellement les enzymes, tandis que la stérilisation vise la destruction de toutes les formes de vie et l’inhibition des toxines.

• La pasteurisation longue s’effectue à 60 °C pendant 30 min, le traitement HTST à 75 °C pendant 15 s et le traitement flash à 92 °C pendant 1 à 2 s.

• Le lait stérilisé est traité à 120 °C pendant 10 minutes, tandis que le lait UHT est traité entre 135 et 145 °C pendant 1 à 10 secondes.

Compléments

• La pasteurisation donne aux aliments une durée de vie de quelques jours et exige une conservation à froid, tandis que la stérilisation stabilise le lait pendant plusieurs mois à température ambiante.

💡 Astuce mémo

Pasteuriser réduit les pathogènes ; stériliser vise toutes les formes de vie.

📖 2. Choix des équipements thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Autoclave : Un conteneur, de quelques litres à plusieurs mètres cubes, dans lequel des conditions particulières de pression et de température peuvent être établies.

★ À maîtriser

📌 Pour les aliments emballés, l’aliment est emballé avant le traitement thermique ; pour les aliments non emballés, il est traité puis emballé en conditions stériles.

Compléments

• Les aliments emballés comprennent :

  • les conserves
  • les bouteilles de bière
  • les aliments solides à très visqueux

• Les aliments non emballés comprennent :

  • le lait
  • les jus de fruits
  • les aliments liquides à peu visqueux

• Les aliments emballés sont traités notamment dans un autoclave, par lots, ou dans un tunnel de pasteurisation continu utilisant de l’eau chaude.

• Les aliments liquides non emballés sont traités dans des échangeurs de chaleur à plaques ou tubulaires.

• 🔄 Le cycle thermique d’un autoclave comprend :

  1. le chauffage
  2. le maintien à température
  3. le refroidissement

📖 3. Réfrigération des aliments

🔑 Notions clés & Définitions

• Réfrigération : Une opération unitaire qui abaisse la température d’un aliment entre −1 °C et 8 °C afin de ralentir les détériorations microbiennes et enzymatiques, sans inactivation.

★ À maîtriser

• La durée de conservation au froid dépend : du type d’aliment et du procédé antérieur à la réfrigération, de la durée et de la température de réfrigération, des caractéristiques de l’emballage, de la température pendant la distribution et le stockage, c’est-à-dire de la chaîne du froid

• Les températures de stockage indiquées sont de −1 à +1 °C pour la viande et le poisson frais, les saucisses et les viandes ou poissons fumés, de 0 à +5 °C pour le lait pasteurisé, la crème, les sandwichs, les salades, les pizzas et les pâtes non cuites, et de 0 à 8 °C pour le beurre, les fromages à pâte dure, les viandes cuites et les viandes séchées.

Compléments

• La réfrigération augmente la durée de conservation des aliments frais et transformés tout en entraînant des changements sensoriels et nutritionnels minimes.

📖 4. Congélation et surgélation

🔑 Notions clés & Définitions

• Congélation : Une opération qui abaisse la température des aliments en dessous de leur point de congélation, à −18 °C ou moins, provoquant le changement d’état de l’eau.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le taux de congélation est défini par $r_F = \frac{T_i - T_f}{t}$, où $T_i - T_f$ est la différence entre les températures initiale et finale et $t$ le temps de congélation.

• La congélation rapide produit généralement des aliments de meilleure qualité que la congélation lente, car elle limite la formation de gros cristaux de glace.

• La surgélation refroidit rapidement les aliments, en quelques minutes, jusqu’à ce que leur température à cœur atteigne −18 °C, au moyen de températures ambiantes de −30 à −50 °C.

Compléments

• La congélation réduit la disponibilité de l’eau (aw) pour les micro-organismes par la formation de cristaux de glace et peut préserver les propriétés organoleptiques et nutritionnelles.

• Le processus de congélation comprend :

  • la pré-congélation par refroidissement
  • la congélation
  • la réduction de la température de stockage

• La congélation classique est graduelle et dure de 3 à 72 heures, tandis que la surgélation est un procédé éclair de 5 à 10 minutes.

• Les gros cristaux formés lors d’une congélation lente peuvent perforer les parois cellulaires, entraîner une perte d’eau et d’arômes volatils, altérer texture et saveur et provoquer une exsudation à la décongélation.

💡 Astuce mémo

Gros cristaux en congélation lente ; petits cristaux en surgélation rapide.

📖 5. Déshydratation et séchage

🔑 Notions clés & Définitions

• Déshydratation : Une opération qui applique une chaleur contrôlée pour éliminer par évaporation la majeure partie de l’eau contenue dans un aliment.

★ À maîtriser

• La déshydratation prolonge la conservation en réduisant la disponibilité de l’eau, diminue les coûts de stockage et de distribution par la réduction du poids et du volume, facilite certains traitements ultérieurs et peut apporter commodité et valeur ajoutée au consommateur.

• Avec de l’air chaud soufflé sur un aliment humide, la chaleur provoque l’évaporation de l’eau de surface, l’humidité migre de l’intérieur vers la surface, puis s’évapore à nouveau.

• Pour un séchage à l’air chaud efficace, l’air doit être chaud, sec et en mouvement.

Compléments

• Les applications de la déshydratation comprennent :

  • les fruits
  • le café
  • les céréales pour petit-déjeuner
  • les épices
  • le lait en poudre
  • les flocons de pommes de terre

• La capacité de l’air à retirer l’eau des aliments augmente lorsque sa température augmente et que son humidité diminue.

💡 Astuce mémo

Air chaud, sec et mobile → meilleure élimination de l’eau.

📖 6. Techniques de séchage industriel

★ À maîtriser

• Dans le séchage par atomisation, un aliment liquide préconcentré est transformé en gouttelettes, pulvérisées dans un courant d’air à 150–300 °C ; le séchage dure moins de 10 secondes.

• Dans un séchoir à lit fluidisé, les particules reposent sur une base perforée formant un lit d’environ 15 cm ; de l’air chaud traverse le lit et agite les particules, leur transmettant de la chaleur et provoquant l’évaporation.

• Dans un séchoir à tambours, deux tambours rotatifs chauffés intérieurement à la vapeur sèchent en film les aliments liquides ou les boues déposés sur leur surface ; des couteaux retirent ensuite le produit sous forme de flocons.

Compléments

• Le séchage par atomisation s’applique notamment :
  • au lait et aux fromages en poudre
  • aux ovoproduits
  • au café, au cacao et au thé
  • aux mélanges pour crèmes glacées

📌 Le séchage par atomisation est simple et préserve les aliments, mais il est coûteux et réservé aux aliments liquides.

• Le séchage à lit fluidisé s’applique notamment :

  • aux pois
  • aux tranches de légumes
  • aux graines

• Le séchage par tambours s’applique notamment à la levure en poudre et aux flocons de pommes de terre.

📖 7. Lyophilisation et qualité des produits

★ À maîtriser

• La lyophilisation élimine l’eau par sublimation des cristaux de glace d’une matière congelée, en passant directement de l’état solide à l’état gazeux.

• La lyophilisation congèle les aliments puis les soumet au vide, ce qui permet aux cristaux de glace de se sublimer.

Compléments

• La lyophilisation préserve les qualités nutritionnelles et organoleptiques et permet de conserver le produit avec un faible taux d’humidité.

• Un produit lyophilisé retrouve rapidement son état d’origine après ajout d’eau froide ou chaude.

• Le procédé de lyophilisation dure de 9 à 24 heures et comprend une congélation à −30 °C.

📌 Le café séché par atomisation forme des particules fines et arrondies, tandis que le café lyophilisé forme des particules granuleuses, plus chères et de meilleure qualité que celles du séchage traditionnel.