Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les produits alimentaires liquides ou pâteux sont souvent des « dispersions », c'est-à-dire des produits composés d'une ou plusieurs phases dispersées (phases dites discontinues) au sein d'une phase dispersante (phase dite continue). L'homogénéisation à haute pression, qui consiste à projeter un produit liquide ou pâteux sous forte pression (30 à 1 000 bar), permet de stabiliser le résultat de la dispersion afin de limiter le phénomène de séparation. L'article présente en détail les principes de cette méthode, ainsi que les éléments constitutifs d'un homogénéisateur. D'autres aspects, comme les incidences du traitement sur la qualité du produit ou les technologies alternatives sont également abordés.
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Sébastien ROUSTEL : Ingénieur du Génie Rural, des Eaux et de la Forêt – Ministère de l'agriculture
INTRODUCTION
Présentée pour la première fois en 1900 à l'exposition Universelle de Paris par Auguste Gaulin, l'homogénéisation à haute pression était alors décrite comme une opération permettant de « fixer la composition des liquides », avec des applications notamment dans le secteur de l'industrie laitière. La machine était alors centrée autour d'un clapet de détente fabriqué en agate où le produit était laminé sous une pression de l'ordre de 100 bar. L'homogénéisation à haute pression permet entre autres, par la réduction de la taille des éléments dispersés de réduire le phénomène de crémage mais aussi, selon les conditions opératoires, de limiter le phénomène de coalescence.
Depuis, l'opération d'homogénéisation est devenue une étape de process très fréquente dans le secteur des produits liquides ou pâteux alimentaires. Sa principale fonction est de participer à la stabilisation des émulsions grasses afin de limiter le phénomène de séparation. Elle permet en effet d'obtenir de faibles granulométries au sein d'une émulsion ou d'une dispersion de solides dans une phase liquide.
Actuellement, il se vend environ 50 homogénéisateurs à haute pression en France par an pour le marché local et l'implantation à l'export par des assembleurs. Les secteurs applicatifs sont approximativement :
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applications laitières : 15 ;
-
autres applications alimentaires : 15 ;
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applications cosmétiques : 5 ;
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applications pharmaceutiques : 5 ;
-
applications biotechnologiques : 5 ;
-
applications dans le secteur de la chimie : 5.
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Technologies alternatives
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5. Étude d'applications
5.1 Fruits, légumes
Au sein de cette filière, l'homogénéisation à haute pression est principalement utilisée au sein de la fabrication de jus et sauces (ketchup, sauce tomates), où elle permet une réduction de taille et une dispersion très fine de la cellulose afin de stabiliser la pulpe. L'opération disperse et stabilise également les huiles essentielles insolubles pour prévenir la formation d'un col huileux dans la bouteille.
L'homogénéisation facilite l'éclatement des fibres de cellulose en fibrilles, ce qui accroît l'hydratation. À titre d'exemple, dans le ketchup (dispersion de fibres végétales dont la cellulose), l'homogénéisation vise à structurer le produit de manière à augmenter la viscosité et à accroître la quantité d'eau absorbée. Pour cela, l'homogénéisation cherche à former des fibrilles aux extrémités des fibres de cellulose sans réduire leur longueur (effet de mèches). Par ailleurs, l'homogénéisation facilite la solubilisation de la pectine. Généralement, l'opération d'homogénéisation ne nécessite qu'un seul étage. Les pressions pratiquées sont comprises entre 100 et 210 bar à 60 à 80 oC. Au-delà, on constate généralement que la texture devient râpeuse ainsi qu'une synérèse et un appauvrissement de la couleur.
HAUT DE PAGE5.2 Produits laitiers
Les globules gras du lait dont le diamètre initial oscille entre 1 et 20 μm (moyenne de 2,4 à 3 μm), ont une dimension variant de 0,3 à 0,8 μm après homogénéisation, selon les conditions opératoires (figures 7 et 8). La réduction de taille renforce la stabilité de l'émulsion en limitant le crémage (loi de Stokes), mais aussi la coalescence, malgré la diminution du potentiel...
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Étude d'applications
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DE ROECK (A.), SILA (D.N.), DUVETTER (T.), VAN LOEY (A.), HENDRICKX (M.) - Effect of high pressure/high temperature processing on cell wall pectic substances in relation to firmness of carrot tissue. - Fodd Chem., 107, p. 1225-1235 (2008).
-
(2) - GEKKO (K.) - Effects of pressure on the sol-gel transition of food macromolecules. - Dans High Pressure and Biotechnology, INSERM/John Libbey Eurotexte Ltd., 224, p. 105-114, (1992).
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(3) - GRAVLUND (K.) - Homogenization. - North European Dairy Journal, no 9/84, p. 212-220.
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(4) - HARTMANN (M.), SOMMER (K.) - A new chamber for the in situ observation of size, shape and structure of microscopic particles, cell materials and microorganisms under high pressure. - Conférence présentée à ICEF 9, Montpellier (2004).
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(5) - KOLAKOWSKI (P.), DUMAY (E.), CHEFTEL (J.C.) - Effects of high pressure and low temperature on β-lactoglobuline unfolding and aggregation. - Food hydrocolloids, 15, p. 215-232 (2001).
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• Alfa Laval (BERTOLI)
• APV (RANNIE)
• GEA – SOAVI
• TETRA PAK
• BOSCH (Licence GAULIN avec essentiellement du service après vente sur base installée)
• FBF (Italie). Comme Bertoli société créée par des transfuges de SOAVI (pas d'usinage uniquement assemblage de composants)
HAUT DE PAGE
• Tetra Pak, Dairy Processing Handbook
• Documentation technique d'Alfa Laval
• Documentation technique d'APV : Homogénéisateurs APV Gaulin
• Documentation technique GEA
• Documentation technique Fryma
• Documentation technique Pierre Guérin
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