Le traitement HP : une alternative aux traitements thermiques

L’innovation dans le secteur agroalimentaire est fondée, principalement, sur l’élaboration de nouveaux produits et sur le développement de nouvelles techniques utilisées dans certaines étapes de production.

Dans ce secteur, les techniques de traitement, ayant comme but la préservation des produits alimentaires, ont toujours eu leur place en termes d’innovation. En effet, pour présenter un produit microbiologiquement sûr avec une meilleure conservation des propriétés organoleptiques et nutritionnelles, de nouvelles technologies ont été développées. Faisant partie de ces technologies, les traitements athermiques sont en large expansion comme ils permettent d’éviter l’effet indésirable de la chaleur sur les éléments nutritifs des aliments.    

Aujourd’hui, la qualité est un facteur clé pour les industriels du secteur agroalimentaire. Elle leur permet, en effet, de se positionner parmi les leaders du marché. Pourtant, utiliser les meilleurs ingrédients n’est pas suffisant. Le maintien des propriétés organoleptiques et nutritionnelles du produit fini, son aspect attractif et sa durée de conservation plus longue sont, aussi, des paramètres à prendre en compte.

Plusieurs traitements ont été développés pour répondre à ces besoins.On distingue deux grandes catégories qui sont utilisées, le traitement thermique et athermique. La première catégorie qui consiste en un traitement par la chaleur dans le but de stériliser ou de pasteuriser, garantit la durée de conservation souhaitée, mais souvent au détriment des propriétés organoleptiques et nutritionnelles. La deuxième catégorie est basée, quant à elle, sur un traitement athermique du produit alimentaire. Elle englobe plusieurs technologies innovantes à savoir : le traitement par hautes pressions HP, le traitement par lumière pulsée, le traitement par irradiation, etc.

L’innovation dans le secteur agroalimentaire est fondée, principalement, sur l’élaboration de nouveaux produits et sur le développement de nouvelles techniques utilisées dans certaines étapes de production.

Dans ce secteur, les techniques de traitement, ayant comme but la préservation des produits alimentaires, ont toujours eu leur place en termes d’innovation. En effet, pour présenter un produit microbiologiquement sûr avec une meilleure conservation des propriétés organoleptiques et nutritionnelles, de nouvelles technologies ont été développées. Faisant partie de ces technologies, les traitements athermiques sont en large expansion comme ils permettent d’éviter l’effet indésirable de la chaleur sur les éléments nutritifs des aliments.    

Aujourd’hui, la qualité est un facteur clé pour les industriels du secteur agroalimentaire. Elle leur permet, en effet, de se positionner parmi les leaders du marché. Pourtant, utiliser les meilleurs ingrédients n’est pas suffisant. Le maintien des propriétés organoleptiques et nutritionnelles du produit fini, son aspect attractif et sa durée de conservation plus longue sont, aussi, des paramètres à prendre en compte.

Plusieurs traitements ont été développés pour répondre à ces besoins.On distingue deux grandes catégories qui sont utilisées, le traitement thermique et athermique. La première catégorie qui consiste en un traitement par la chaleur dans le but de stériliser ou de pasteuriser, garantit la durée de conservation souhaitée, mais souvent au détriment des propriétés organoleptiques et nutritionnelles. La deuxième catégorie est basée, quant à elle, sur un traitement athermique du produit alimentaire. Elle englobe plusieurs technologies innovantes à savoir : le traitement par hautes pressions HP, le traitement par lumière pulsée, le traitement par irradiation, etc.

Les HP

Les hautes pressions ?

Appelé, également, pascalisation ou pasteurisation à froid, le traitement par hautes pressions est un procédé qui consiste à appliquer une pression sur un liquide en contact, direct ou indirect (produits emballés), avec le produit. Cette pression peut atteindre 6000 fois la pression atmosphérique. Cette technique est utilisée, principalement, pour prolonger la durée de conservation des aliments tout en conservant leurs propriétés nutritionnelles et organoleptiques essentielles.

C’est au japon, en 1990, où les premiers produits ont été pascalisés. En 2001, suite à l’autorisation de la Commission Européenne de la mise sur le marché des préparations pasteurisées par HP, plusieurs pays ont commencé à utiliser cette technique. En France, la société Ulti-Fruit a lancé un jus d’orange et en Espagne des jambons cuit tranchés pressurisés ont été mis sur le marché par la société Espuña. Plusieurs produits pressurisés ont vu le jour, également, en Amérique, tels que le guacamole commercialisé par Avomex et les huitres crues de Motivatit. Actuellement, cette technique a réellement sa place dans l’industrie agroalimentaire.

 

L’effet des HP sur la conservation des aliments est dû à la modification de la structure des constituants cellulaires des microorganismes et des enzymes responsables de la détérioration des aliments. En effet, au delà d’une pression de 200 MPa, les protéines de ces microorganismes sont dénaturées et perdent par la suite leurs activités. Les HP induisent, également, des modifications des membranes cellulaires, causes principales de mortalité bactérienne.

Le traitement HP peut, aussi, être utilisé pour d’autres applications. Voir tableau 1

Tableau 1 : Effets des HP sur les produits alimentaires

Effets	Produits alimentaires
Pasteurisation à froid Augmentation de la durée de conservation	Jus de fruits Salades, coulis, compotes de fruits Fromages, yaourts Plats cuisinés, charcuterie Emulsions thermosensibles Produits encapsulés Herbes, aromates, épices
Dénaturation des protéines Inactivation d'enzymes	Emulsifiants Gélatinisation de l'amidon
Texturation des protéines	Viandes
Condensation de molécules	Produits pharmaceutiques
Gélification des polysaccharides et glucides	Desserts Confitures Sauces

Effets des HP

Effets des HP sur les micro-organismes

Les hautes pressions détruisent les microorganismes en modifiant la structure et les propriétés des membranes cellulaires. En effet, la pression entraîne une séparation de phase des lipides et inactive les enzymes présentes sur la membrane en provoquant l'altération des structures intramoléculaires. Mais, la sensibilité des micro-organismes aux hautes pressions est variable. Elle dépend, en effet, des conditions de traitement, du milieu et du type du micro-organisme.

Généralement, les bactéries végétatives sont sensibles à partir de 200 MPa. Les bactéries à Gram négatif sont plus sensibles que les Gram positif et les bacilles sont plus sensibles que les coques.

Quant aux levures et aux champignons (sous forme végétative ou sporulée), ils sont détruits dans la même plage de pression que les bactéries végétatives.

Les spores bactériennes sont capables de résister, à température ambiante, à des pressions supérieures à 1000 MPa. Leur destruction nécessite, ainsi, l'association d'un traitement thermique supérieur à 45 °C et des cycles de pression à plusieurs paliers.

Suite à la destruction de ces microorganismes, responsables de l’altération des denrées alimentaires, le produit alimentaire traité sera conservé plus longtemps. Pourtant, ce traitement a certains effets indésirables sur les éléments nutritifs des denrées alimentaires.

Les HP et les Aliments

Les aliments traités par les HP

Les produits traités par les hautes pressions sont d’origine diverse : les produits végétaux et les jus de fruits arrivent en premier lieu, suivi des produits carnés et enfin les produits de la mer. En industrie, les HP sont utilisées pour la conservation des fruits, confitures, gelées, sauces, etc. Pour les produits à base de poisson et les fruits de mer, le traitement par hautes pressions détruit les bactéries pathogènes comme Listeria, Escherichia coli, Campylobacter, Salmonella. La durée de conservation des fruits de mer crus et cuits est considérablement augmentée sans modification de leurs propriétés sensorielles. La quantité d'additifs ou de sel sera ainsi réduite.

Le tableau 2 présente certains produits traités par les HP ainsi que les paramètres de traitement.

Tableau 2 : les produits commercialisés traités par les HP

Produit	Traitement	Durée de conservation
Fruits : pomme, poire, fraise	3 à 5 min à 600 MPa et à 17°C	1 à 2 mois
Confitures, sauces, gelées de fruits	400 MPa pendant 10 à 30 min	2 à 3 mois à 4°C
Saumon fumé tranché	400 MPa pendant 10 min	3 semaines à 10°C
Huitres	240 MPa pendant 90 secondes	10 à 15 jours
Tranches jambons, produits à base de dinde et de poulet	500 MPa pendant 5 à 10 min à 10-8 °C	2 mois pour les produits cuits
Légumes prèts à consommer	500 MPa	1 mois
Jus de raisin	150 à 200 MPa pendant 15 à 20 minutes à 5°C	Quelques mois à température ambiante
Jus d’agrumes	400 MPa pendant 1 minute à température ambiante	18 jours à 4°C
Jus de pomme	450 MPa 20 à 90 secondes à 12°C	28 jours
Jus de fruits et jus à base de légumes	3 à 5 minutes à 600 MPa et 17°C	1 à 2 mois

Source : Ecole polytechnique de l’Université de Nantes

Les HP et les constituants des aliments

Lors de la pascalisation, la compressibilité de l’eau augmente avec la pression. La diminution du volume ne dépasse pas15% dans des conditions extrêmes (600MPa ; 20°C). Cette pressurisation provoque une dissociation des molécules d’eau ayant pour effet de diminuer le pH.

Cette technique a, aussi, un impact sur les protéines. En effet, les hautes pressions agissent principalement sur les interactions hydrophobes et électrostatiques dans les macromolécules.

Par ailleurs, l’effet sur les lipides se traduit par un accroissement réversible de la température pouvant engendrer leur cristallisation. En outre, l’oxydation des lipides s’accentue sous l’effet de la pression.

Concernant les glucides, l’effet des HP dépend de la complexité de ces molécules. Les sucres simples subissent peu d’effets tandis que les sucres complexes, comme les polysacharides, subissent une dissociation de leur liaison.

Enfin, les vitamines, constituants essentiels, résistent bien aux hautes pressions.

Les emballages utilisés pour le conditionnement des aliments conservés par les HP doivent comporter au moins une partie flexible pour éviter la déformation ou la rupture. L’emballage devra être, ainsi, imperméable et flexible. Les films plastiques et les matériaux utilisés en agroalimentaire peuvent être envisagés grâce à leurs propriétés protectrices jusqu’à des pressions de l’ordre de 600 MPa. D’autres emballages peuvent être utilisés comme ceux de l’EVOH (copolymère éthylène-alcool vinylique) ou du PVOH (polyvinyle alcool).

 

Technologie

Technologie et équipement

Deux modes de traitement existent aujourd'hui : en discontinu (batch) ou en semi-continu.

Les installations utilisées en agroalimentaire se composent d'une enceinte très résistante à la pression, fermée par des obturateurs (vissés ou maintenus par une maille), d'un circuit haute pression, d'une pompe externe de compression de fluide ou d'un piston à l'intérieur de l'enceinte (selon le mode de traitement), d'une unité de commande et de contrôle et, éventuellement, d'un dispositif de chauffage ou de refroidissement. Voir schéma 1

Schéma 1 : Principe du pressage

Source : www.trs-online.com

Le système Batch utilise une pompe haute pression qui envoie un fluide de pressurisation (généralement de l'eau) dans une enceinte close. La vitesse de montée en pression est de l'ordre de 200 MPa/min. Pour empêcher le contact avec le fluide de compression, le produit est obligatoirement traité dans son emballage hermétiquement clos. C'est pour cette raison que le procédé est discontinu. Il faut charger ou décharger les aliments emballés dans l'enceinte, dont le volume utile est réduit à environ 75 % du volume interne.

Dans le cas des produits liquides ou pâteux, le procédé semi-continu peut être envisagé. La pression est générée par un piston au contact du milieu à pressuriser qui réduit le volume de l'enceinte. La vitesse de pressurisation est plus élevée (1500 MPa/min) mais ce système peut poser des problèmes d'étanchéité.

De nos jours, des procédés continus sont en cours de développement. La mise sur le marché de tels appareils constitue un véritable challenge dont dépend en grande partie l'avenir des hautes pressions.

 

Certains facteurs peuvent influencer l'efficacité du traitement par hautes pressions. Ils sont appelés points critiques. Ces points critiques sont : Composition, pH et l’activité de l’eau de l'aliment ; Température initiale du produit ; Durée de mise sous pression ; Pression de l'enceinte pendant le process ; Durée de maintien sous pression ; Température du process ; Durée de décompression.

 

Risques et limites

Risques et limites

Le traitement HP permet d’agir sur les protéines et les enzymes. En outre, les propriétés organoleptiques et nutritionnelles sont, presque maintenues. Jusqu’à présent, il n ya pas eu d’études qui montrent la toxicité des produits alimentaires traités par HP.

Par ailleurs, la technologie des hautes pressions est réputée coûteuse. Ainsi, elle est généralement appliquée pour les produits à forte valeur ajoutée. Cependant, l’expansion de cette technologie, essentiellement en semi continu, a permis de réduire le coût de production des produits traités.

Pour en savoir plus

www.reseauhp.org

www.techniques-ingenieur.fr

www.alimentaire-pro.com

www.ctcpa.org

http://www.fresherunderpressure.com/

http://www.nchyperbaric.com/