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 ;
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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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Conclusion
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6. Technologies alternatives
Il existe de nombreuses alternatives techniques pour améliorer la stabilité et l'homogénéité d'une dispersion : mixers, broyeurs colloïdaux, homogénéisateurs à meules et à microbilles, homogénéisateurs ultrasoniques, homogénéisateurs à obturateurs. Cependant, la taille particulaire qu'on peut atteindre avec un homogénéisateur à haute pression est bien plus faible qu'avec des moulins colloïdaux ou des mélangeurs puissants. Il faut également faire référence à d'autres facteurs de choix comme le débit, la continuité ou la discontinuité du procédé (tableau 3). Ces alternatives permettent de choisir un matériel moins coûteux et consommant moins d'énergie si des tailles particulaires supérieures à 5 micromètres suffisent.
6.1 Broyeurs colloïdaux
Ces équipements sont utilisés pour le broyage fin de matières solides, la réalisation de dispersion liquide-liquide ou solide-liquide et l'homogénéisation de produits en continu. La finesse des éléments dispersés peut aller jusqu'à 1 micromètre. La partie active au regard de la réduction de la taille est composée généralement de meules en corindon frittées : une meule rotor tournant à grande vitesse contre une meule stator fixe. Le produit traité subit entre les deux meules d'importants effets de cisaillement, de frottement et de choc. Les broyeurs colloïdaux peuvent être équipés de double paroi afin de refroidir ou chauffer le produit (figure 16).
HAUT DE PAGE6.2 Homogénéisateur à obturateur
Une pompe à haute pression permet d'apporter le produit sous pression constante au travers des filets d'un obturateur vissé dans le bloc d'homogénéisation (figure 17). C'est au passage dans les rainures réalisées sur le filetage de l'obturateur que le produit s'homogénéise, puis ressort de l'appareil. L'intensité de vissage de l'obturateur dans son logement donne la plage de pression...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(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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