La chaîne du froid dans l’agroalimentaire

 La chaîne du froid dans l’agroalimentaire

Généralités

L’utilisation du froid est une pratique courante qui permet d’assurer la conservation de la qualité nutritionnelle et sanitaire des aliments. Dans les pays développés, plus de la moitié des achats alimentaires est présentée à la vente sous régime du froid (Billiard and Viard 2002). En France par exemple, 45 % des aliments sont mis en vente sous régime du froid (Rosset et al. 2002) et 120 millions de tonnes de produits réfrigérés sont transportés chaque année (Guilpart and Leducq 2009). Le froid permet aussi bien le ralentissement des phénomènes d’altération que la multiplication des microorganismes dans les aliments, notamment les microorganismes pathogènes. Cette pratique est bénéfique pour tous les acteurs, du fabricant au consommateur final, dans la mesure où elle assure la conservation de la qualité des produits, tout en prolongeant la durée de leur conservation.

Pour une bonne maîtrise de la chaîne de froid, les premières règles à respecter sont (1) l’utilisation de produits sains, (2) l’application du froid le plus tôt possible et (3) le maintien du produit à la température recommandée tout au long de sa durée de vie, tout en limitant les fluctuations de cette dernière (Commère and Billiard 1999). Ces règles ont été définies par Alexandre Monvoisin (1928), sous le vocable de « trépied frigorifique de MONVOISIN » (Rosset et al. 2002). Toutefois, selon le type d’aliments, ces principes généraux peuvent être aménagés ou complétés par d’autres précautions. Dans le cas de la viande et après l’abattage, une étape de maturation est nécessaire afin de permettre le développement des propriétés organoleptiques attendues par le consommateur. Au cours de cette étape, qui peut atteindre une semaine, un ensemble de réactions biochimiques et enzymatiques ont lieu et donnent à la viande sa tendreté, sa succulence et sa couleur rouge (Savell et al. 2005). Toutefois, il est indispensable de ralentir en même temps les réactions microbiologiques, qui peuvent altérer le produit ou encore le rendre insalubre. Pour cela, l’application du froid dans le cas de la viande est indispensable pour sa conservation. Dans le cas des carcasses de porc, l’application d’un froid intense (la température de l’air allant jusqu’à -8 °C) juste après l’abattage ne présente aucun effet indésirable sur les propriétés organoleptiques de la viande (Savell et al. 2005). Concernant les carcasses bovines et ovines, ces mêmes paramètres peuvent entraîner le durcissement irréversible de la viande ainsi que la perte de la couleur rouge. Un froid plus modéré, aux alentours de 0°C, est appliqué pour ce type de carcasse (Savell et al. 2005).

Le maintien du produit à la température recommandée pendant toute la durée de vie du produit n’est pas facile à réaliser tout le long d’une chaîne logistique. En effet, des enquêtes menées sur différents produits réfrigérés à travers la chaîne de froid en France ont révélé des hétérogénéités de température dans les meubles frigorifiques de vente et les réfrigérateurs ménagers dans lesquels on observe des zones chaudes et des zones froides (Derens-Bertheau et al. 2015). Dans les premiers maillons de la chaîne, correspondant généralement à l’entreposage des produits dans des chambres froides et sous forme de palettes, les études ont montré que la température du produit évolue différemment en fonction de son emplacement dans la palette. Par exemple, une étude menée par Redier et al. (2009) sur le refroidissement des endives a montré que celles entreposées au cœur et dans la partie basse d’une palette atteignent la température souhaitée bien après celles situées en haut de la palette (après 2,5 heures et 1 heure respectivement). L’hétérogénéité des conditions de stockage d’un produit conduit à une variabilité de l’évolution de sa qualité et de son niveau de risque sanitaire (Commère and Billiard 1999). Ce phénomène peut être expliqué par le réchauffement de l’air à travers la palette et par la variation du coefficient d’échange de chaleur entre l’air et le produit (Alvarez and Flick 1999).

Ces hétérogénéités sont également observées au cours du transport frigorifique dues à la variation du transfert convectif dans les camions frigorifiques. Les zones froides se situent à proximité des groupes frigorifiques et les zones chaudes correspondent aux zones où l’air est moins renouvelé ou aux zones soumises à d’autres sources de chaleur souvent observées près de la porte (Moureh and Flick 2004, Chourasia and Goswami 2007). L’hétérogénéité des températures dans la plupart des équipements frigorifiques est directement liée aux écoulements d’air dans l’équipement (Smale et al. 2006). D’autres sources d’hétérogénéité de la température ont été aussi identifiées, comme la respiration des produits (Hoang et al. 2012), le rayonnement des parois chaudes (Amara et al. 2004) ou encore l’ouverture des portes (Hoang et al. 2012). Au moment de la vente, les produits sont placés dans des meubles frigorifiques. Leurs températures varient en fonction de leurs positions et selon la conception du meuble. La température à l’arrière du meuble est généralement plus basse que celle à l’avant. Cette dernière est en effet soumise aux transferts de chaleur par convection due à l’infiltration de l’air ambiant du magasin et au rayonnement (Cortella 2007, Laguerre et al. 2012). L’emplacement du meuble frigorifique dans le magasin (en face d’un autre meuble ou non) peut aussi affecté la température des produits placés à l’avant (Laguerre et al. 2012).

L’enquête menée sous forme de questionnaire auprès de 116 consommateurs en Slovénie par Ovca et Jevšnik (2009) a montré que les consommateurs n’ont pas conscience de leur rôle et place la responsabilité sur les maillons situés en amont. Il a été estimé que plus de 44 % des consommateurs ne connaissent pas la température de conservation recommandée des denrées périssables (Jevšnik et al. 2008). Par ailleurs, une enquête en France a montré que 40 % des produits dans les réfrigérateurs domestiques ont une température > 6 °C, trop élevée pour garantir la sécurité des aliments (Derens et al. 2001).

Filière viande 

La température des carcasses de porc après l’étape d’abattage est de 38-40 °C à cœur et environ 30 °C à la surface. Après environ 1 à 2 heures, ces valeurs atteignent un maximum avec une augmentation de 3 °C due aux activités métaboliques post mortem (Coulter et al. 1995). L’application des procédés frigorifiques pour le refroidissement des carcasses à cette étape a donc pour objectifs d’assurer la sécurité sanitaire, l’optimisation de la durée de conservation et la réduction de la perte de poids tout en gardant la tendreté et la couleur du produit fini. Les coûts associés à la réfrigération ont un impact significatif sur le prix du produit fini (Létang and Frencia 2008). En outre, la variabilité biologique inévitable au sein des produits (carcasses) et la variabilité des conditions de la chaîne du froid (flux d’air, température, débit de chargement, durée de livraison, fréquence d’ouverture des portes…), rendent la gestion de cette phase encore plus complexe (Dabbene et al. 2008a, Dabbene et al. 2008b). Ainsi, il est d’une grande importance de bien comprendre et d’analyser les procédés de réfrigération et de distribution afin d’assurer la qualité des produits.

A l’échelle industrielle, la technique la plus utilisée pour réduire les temps de réfrigération et diminuer les pertes de poids est le refroidissement rapide. Il s’agit de diminuer rapidement la température de l’air de refroidissement en dessous de 0 °C pour abaisser le plus vite possible la température de la surface des carcasses. La cinétique d’abaissement de température dépend de l’intensité d’échanges thermiques et de l’évaporation d’eau en surface du produit (Kuitche et al. 1995). Une autre technique moins utilisée est la pulvérisation des carcasses avec de l’eau par intermittence (Létang 1990, Savell et al., 2005). Dans ce cas, la maîtrise du flux d’eau évaporée est essentielle pour optimiser la fréquence des pulvérisations. En plus de la température de l’air, l’épaisseur du gras joue un rôle important dans la vitesse de refroidissement et la perte de poids des carcasses. La présence de gras sous cutané permet la diminution des échanges thermique et hydrique, d’où l’allongement du temps de refroidissement. Néanmoins, cette limitation des échanges favorise l’activité enzymatique et donc améliore la tendreté de la viande (Savell et al. 2005). Pour la viande maigre, les échanges thermique et hydrique sont plus importants d’où une perte d’eau plus accentuée. Cette perte peut atteindre 2 % du poids initial (carcasse chaude) après 24 heures de refroidissement mais diminue toutefois au cours du temps (sur une durée totale de 72 heures de refroidissement, 92 % du poids est perdu dans les premières 36 heures) (Savell et al. 2005). La réglementation européenne exige une température à cœur de 7 °C dans les carcasses avant toute manutention et avant de les sortir des cellules de refroidissement. Ainsi, la phase de transport n’est pas sensée abaisser la température des carcasses mais la maintenir constante au cours du déplacement. Toutefois, certains pays européens, comme l’Italie, ont des lois nationales (DL n°286/1994) stipulant que les carcasses peuvent être transportées avant d’atteindre la température de 7 °C pour des déplacements de courtes distances (Kuffi et al. 2013).

La température à cœur n’est pas forcément le meilleur critère de suivi pour définir les temps de réfrigération des carcasses de viande. Il est donc plus judicieux d’optimiser la durée du refroidissement intense et atteindre la température recommandée suite à l’équilibre thermique (Kuitche et al. 1995).

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Table des matières

Table des matières
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction
1. Introduction générale
2. Le contexte réglementaire
3. Objectif
4. Démarche
5. Valorisation de la thèse
Chapitre 1 : Synthèse bibliographique
1. La chaîne du froid dans l’agroalimentaire
1.1. Généralités
1.2. Filière viande
2. Etat de l’art des transports frigorifiques des carcasses de porc en France
2.1. Répartition géographique
2.2. Durée des transports
2.3. Caractérisation des températures pendant le transport des abattoirs vers les ateliers de découpe
2.4. Chargement et typologie de transport
3. Ecoulements et transferts (chaleur/matière) au niveau des carcasses de viande
4. Ecoulements et transferts dans les véhicules frigorifiques
4.1. Modélisation des écoulements et des transferts
4.2. Equations de transfert dans les carcasses
4.3. Conditions aux limites
5. Evolution de la qualité des aliments dans une enceinte réfrigérée
5.1. Généralités
5.2. Microbiologie prévisionnelle
6. Conclusions
Chapitre 2 : Caractérisation des écoulements d’air dans un camion frigorifique chargé de carcasses de porc
1. Introduction
2. Principaux résultats
3. Perspectives
4. Article 1
Chapitre 3 : Caractérisation des transferts convectifs dans un camion frigorifique chargé de carcasses de porc
1. Introduction
2. Principaux résultats et perspectives
3. Article 2
Chapitre 4 : Modélisation des transferts thermique et hydrique et de la croissance microbienne au cours du transport frigorifique des carcasses de porc
1. Introduction
2. Principaux résultats
3. Perspectives
4. Article 3
Chapitre 5 : Caractérisation expérimentale et modélisation du refroidissement des carcasses de porc au cours d’un transport frigorifique dans les conditions réelles
1. Introduction
2. Principaux résultats
3. Article 4
Chapitre 6 : Conclusions

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