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Applications des gaz alimentaires
Découvrez les applications polyvalentes de nos gaz alimentaires dans l'industrie alimentaire.
Les gaz de la gamme Protadur®, à l’état pur ou sous la forme d’un mélange produit avec soin, couvrent toutes les applications de l’agro-alimentaire : surgélation, croûtage et conditionnement, carbonatation et mise sous pression, hydrogénation, foisonnement et gestion des processus de mûrissement des fruits et légumes…
Protadur® propose pour chaque application le gaz alimentaire parfait.
Auparavant, on optait souvent pour l’éthéphon. Toutefois, les règlements relatifs à cet agent chimique toxique ont été durcis en raison de ses caractéristiques peu respectueuses de l’environnement. Ce gaz laisse un résidu sur les plantes. En 2007, l’ARfD (dose aiguë de référence) a abaissé la LMR (limite maximale de résidu) à 1 ppm au lieu de 3 ppm jusque-là. En 2011, elle a été de nouveau abaissée si bien qu’actuellement la LMR est fixée à 0,8 ppm. Or, il n’est pas toujours possible de répondre à ces exigences. Certains détaillants choisissent dès lors de ne pas utiliser cette substance chimique.
Dans des pays où la Belgique exporte beaucoup, comme l’Allemagne, l’usage de l’éthéphon n’est plus autorisé. C’est pourquoi il est judicieux d’employer l’éthylène en Belgique afin de ne pas nuire aux relations mutuelles et au transport entre ces deux pays. De plus, le marché est de plus en plus demandeur de plantes produites de façon naturelle.
L’éthylène est aussi appelé gaz à bananes. Cela tient surtout au fait que le secteur agricole l’utilise régulièrement. Ce gaz s’emploie entre autres pour contribuer au processus de maturation des légumes, des fruits et des fleurs. L’éthylène a l’effet exactement inverse sur les pommes de terre et les oignons. Ces denrées ne germeront pas grâce à l’usage du gaz à bananes.
L’éthylène est un gaz incolore et inodore qui est explosif à des concentrations supérieures à 27.000 ppm. Il ne persiste pas plus d’une journée dans l’air extérieur. Son point d’ébullition se situe à -103,71 °C et son point d’inflammation est de -100 °C. Par ailleurs, le point de fusion de l’éthylène est égal à -169,16 °C.
Sous quelles formes l’éthylène est-il livré ?
L’éthylène peut être livré en bouteilles de différents formats. Vous avez le choix entre des bouteilles d’une capacité de 10, 30 ou 50 litres. L’éthylène gazeux peut aussi être livré dans de grands réservoirs fixes.
L’éthylène est un gaz produit par voie naturelle ou synthétique (chimique). Sous l’effet de températures très élevées, des réactions se déclenchent qui entraînent la formation d’alcènes insaturés, dont l’éthane. On appelle ce processus vapocraquage. Le gaz est incolore et inodore, mais peut être explosif à des concentrations supérieures à 27.000 ppm. Sous l’action des rayons UV, il ne persiste pas plus d’une journée dans l’air extérieur. Le gaz éthylène est aussi connu sous le nom de gaz à bananes.
Les bananes se cueillent alors qu’elles sont encore vertes. Elles sont ensuite transportées chez des grossistes où leur maturation se poursuit dans un entrepôt. Cela coûte toutefois beaucoup de temps et d’argent d’attendre que ce processus s’achève de façon naturelle.
C’est pourquoi on choisit souvent de lui donner un petit coup de fouet au moyen de l’éthylène. Comme on n’a souvent besoin que d’un faible pourcentage de ce gaz, on le mélange avec de l’azote. Celui-ci étant presque inerte du fait de ses propriétés, il constitue un excellent gaz de base pour cette application.
Les tomates de serre ne dédaignent pas non plus un petit coup de pouce. En automne plus spécialement, elles ne produisent pas elles-mêmes assez d’éthylène pour pouvoir mûrir. En les soumettant à un « gazage » à l’éthène, on pourra accélérer leur maturation avant de les mettre en vente. Le gaz a un effet positif sur ces plantes. Il en accroît la teneur en lycopène et en sucres naturels, conférant aux tomates leur couleur rouge et la saveur appropriée. La chair des tomates prend également une belle couleur rouge. Ce procédé écologique est un excellent remède contre les tomates non mûres. De plus, il assure la réussite de la production des « descendants » et les serres peuvent ainsi se préparer à la saison suivante.
Par ailleurs, l’éthylène exerce l’effet inverse sur les pommes de terre et les oignons. En y exposant ces légumes, on les empêche de germer.
Ce gaz inhibe la croissance cellulaire des pommes de terre qui n’ont dès lors pas la possibilité de germer. Il arrive souvent qu’elles émettent ces drageons dès le printemps. Les températures étant souvent élevées pour elles à cette époque de l’année, elles en formeront de nouveaux. Pour inhiber ce processus, on les entrepose en cellule froide sous atmosphère enrichie en éthylène.
Les aliments qui doivent avoir une apparence de fraîcheur pour être mis sur le marché, par exemple, les fruits et légumes frais, les poissons et crustacés frais, la viande crue, les pâtes non cuites, les gâteaux à la crème, etc., ne se prêtent pas à un mode de conservation faisant appel au chauffage. Pour bien d’autres aliments, la garantie de la qualité après un traitement thermique qui leur est spécifique (cuisson, blanchiment, rôtissage, friture), dépend de la rapidité avec laquelle le produit peut être refroidi jusqu’à sa température d’expédition ou de conservation. Liquéfiés à très basse température, le Protadur® E290 (dioxyde de carbone) et le Protadur® E941 (azote) permettent de raccourcir sensiblement ces processus de refroidissement et de les réguler avec précision.
Croûtage
Le Protadur® E941 constitue un moyen simple de durcir la surface des viandes fraîches, du jambon, des pâtés et des rôtis de façon à en faciliter le tranchage à la machine. Il en résulte une hausse de la capacité de découpe, puisque le produit arrive à la machine à découper en ayant exactement la consistance désirée. Qui plus est, le croûtage à l’azote liquéfié à très basse température de la gamme Protadur® procure les avantages suivants :
Réfrigération cryogénique
Les variations de température qui surviennent pendant la phase de réfrigération du processus de production, sont une source de problèmes. La réfrigération cryogénique au Protadur® E941 neutralise les conséquences négatives de ces variations.
L’azote liquide se prête à un dosage précis et à une application flexible, permet d’atteindre des cadences de production élevées, voire de les accélérer. La qualité du produit s’améliore parce que le processus raccourcit la contrainte thermique à laquelle il est exposé, et qu’il l’empêche de se dessécher. De surcroît, grâce à la rapidité de la réfrigération réalisée avec du Protadur® E941, la plage des températures critiques (de 45 à 15 °C) est traversée si vite que la croissance de micro-organismes est quasiment exclue.
En fonction du produit, ce procédé offre également d’autres avantages tels qu’une rétention d’eau améliorée grâce à une dégradation optimale des protéines, une meilleure préservation des couleurs et une stabilité gustative améliorée par refoulement de l’oxygène.
Surgélation et surgélation mécaniques
Les aliments qui doivent être surgelés, se caractérisent normalement par une teneur en eau relativement élevée. Celle-ci a une influence importante sur l’énergie nécessaire aux processus de réfrigération et de surgélation, car l’eau est un agent caloporteur.
Lors de la surgélation, l’eau se cristallise lorsqu’elle se trouve à l’état dit libre entre les cellules ou qu’elle est présente sous la forme de sève cellulaire. En revanche, l’eau liée directement à la substance sèche (principalement des protéines) ne peut pas être surgelée.
L’eau libérée après la décongélation conduit inévitablement à une perte d’arômes et de qualité. C’est ce que l’on appelle les pertes Tripp. Il s’agit d’effets négatifs dus à une extraction de chaleur trop lente dans les installations classiques de surgélation.
Par conséquent, les surgelés industriels sont généralement soumis à une surgélation rapide dont le rythme peut atteindre jusqu’à cinq centimètres par heure. Il se forme à cette occasion de nombreux petits cristaux de glace qui excluent presque tout endommagement de la paroi des cellules. Nous tenons à souligner que la surgélation rapide des produits est un procédé dont les caractéristiques préservent la qualité en réduisant la perte de jus lors de la décongélation.
Les installations de surgélation cryogénique utilisent comme fluide réfrigérant des gaz liquéfiés à très basse température tels que le Protadur® E290 ou le Protadur® E941. Au contraire des installations traditionnelles où un refroidissement indirect a généralement lieu avec l’air, les fluides cryogéniques opèrent par contact direct avec le produit à surgeler.
Tunnels de surgélation
La vitesse élevée de réfrigération ou de surgélation des installations cryogéniques résulte, d’une part, du grand écart de température entre le fluide réfrigérant et le produit, et, d’autre part, de l’effet positif qu’a le très bon transfert de chaleur lors du contact direct entre le fluide réfrigérant et le produit. Pour réaliser la réfrigération et la surgélation cryogéniques avec du Protadur® E290 et du Protadur® E941, nous disposons pour chaque application d’installations complètes dont la capacité se situe entre 100 et 4.000 kg par heure.
Diverses espèces de fruits, en l’occurrence les bananes, les pommes et les poires, produisent également de l’éthylène dans le cadre de leur mûrissement.
L’excès nuit en tout. Ainsi, un taux excessif d’éthylène fera dépérir prématurément les fleurs et les plantes et accélérera les processus de pourriture des fruits.
Ces inconvénients peuvent toutefois être convertis en avantages s’il faut justement hâter la maturation d’un fruit. C’est notamment le cas des bananes, mais aussi s’il faut faire mûrir en accéléré la dernière récolte de tomates de serre de la saison. Par ailleurs, on emploie aussi l’éthylène comme antigerminatif pour stocker les pommes de terre et les oignons.
On cueille les bananes encore vertes parce qu’elles ont souvent un long chemin à parcourir pour parvenir au consommateur dans les pays où il n’est pas possible d’en cultiver. Bref, quand elles arrivent chez nous, elles ne sont pas encore mûres (et n’ont pas un bon goût).
Les stocker jusqu’à ce qu’elles jaunissent sous l’effet de leur production propre d’éthylène, est coûteux en temps et en location d’entrepôt. Pour ramener ce délai et ces frais à un minimum, on les expose à un mélange contenant 4-5 % d’éthylène dans de l’azote dans des chambres dites de mûrissement.
La culture de tomates sous serre compte plusieurs récoltes par an. Mais en octobre-novembre, la dernière récolte a besoin d’un peu d’aide parce que sa maturation ne se déroule plus aussi rapidement. Qui plus est, les serres doivent être préparées pour accueillir les nouveaux plants de tomates de la saison suivante.
Avant, on utilisait un produit chimique, l’éthéphon, pour accélérer la maturation des tomates. Mais, les règles sur leur traitement au moyen d’agents chimiques ont été durcies dans divers pays. L’éthéphon n’y est plus autorisé à cause du résidu qu’il laisse sur les tomates.
La demande d’éthylène gazeux comme agent de maturation est donc en hausse depuis environ quatre ans dans ce secteur.
Outre Westfalen, fournisseur de gaz en bouteilles, il existe des entreprises qui ont mis au point des générateurs qui synthétisent de l’éthylène gazeux à partir d’éthanol. Ces appareils peuvent obtenir un résultat identique pour tous les buts mentionnés plus haut.
Le choix d’un mélange Protadur® à base d’éthylène en bouteilles ou d’un générateur d’éthylène est donc de nature économique et nécessite de mettre en balance les coûts d’un générateur, de son entretien et de sa consommation de courant, et le coût de l’éthylène gazeux en bouteilles.
Garder les aliments en bon état le plus longtemps possible a été un enjeu essentiel dès la naissance de l’humanité. Sécher, fumer, saumurer, confire, conserver au frais… Tout le monde connaît ces méthodes et, comme pour tout, la technique en a amélioré et étendu les possibilités.
Outre les anciennes techniques, il en existe désormais qui s’emploient isolément ou en complément des anciennes ou, parfois, en remplacement de celles-ci.
Le consommateur moderne exige des aliments sûrs, se conservant longtemps et de bonne qualité. Ce faisant, il met la pression sur les fabricants d’aliments pour qu’il réalise ces objectifs. Le regard de plus en plus critique que suscite l’abus d’agents conservateurs synthétiques, est un aspect qui joue également. L’adaptation de l’atmosphère de conservation dans le conditionnement répond à ces deux souhaits pour une part importante. L’emballage protège l’aliment et l’air ambiant est remplacé par un mélange de gaz naturels et inoffensifs que nous inhalons tous les jours. Appelée conditionnement sous atmosphère modifiée (Modified Air Packaging, MAP), cette méthode est appliquée à grande échelle.
Il en résulte :
Le changement d’atmosphère gazeuse peut se faire de deux manières :
Conditionnement de la viande
La viande est, dans une mesure plus ou moins grande, un ingrédient important du menu quotidien dans le monde entier. Elle tend toutefois fortement à s’avarier. Par ailleurs, elle se caractérise par une grande variété de types/d’animaux, de transformation et de structure.
Dans tous les cas, les éléments les plus importants pour la sécurité du produit sont l’hygiène et la température, tant lors de la transformation que de la conservation. Si quelque chose va de travers à ce stade, le gaz d’emballage ne pourra pas y changer grand-chose. Le conditionnement sous atmosphère protectrice (M.A.P.) est un moyen supplémentaire pour allonger la conservation avec, comme avantage additionnel, de permettre souvent de réduire fortement l’ajout d’agents conservateurs synthétiques.
Au vu de la grande diversité des variétés de viandes, il est nécessaire de rechercher la meilleure proportion des gaz mis en œuvre. Les transformations appliquées à la viande peuvent avoir une grande influence.
Viande rouge fraîcheDeux choses sont importantes pour la viande rouge fraîche telle que le bifteck, le rosbif, le hachis et la viande de certaines espèces de gibier : la croissance microbienne et la coloration dite brune ou grise consécutive à l’oxydation du pigment rouge. C’est pourquoi il faut aussi, en plus d’un inhibiteur microbien – l’acide carbonique –, un pourcentage élevé d’oxygène dans le gaz d’emballage pour retarder le brunissement. Composition du gaz de conditionnement: 70-80 % de O2 et 30-20 % de CO2
| Volaille et gibierCes types de viande sont emballés avec un mélange d’azote et d’acide carbonique, le CO2 servant à lutter contre la croissance microbienne et l’azote, à refouler l’oxygène, ainsi qu’à aider l’emballage à conserver sa forme. La proportion de CO2 doit être d’au moins 20 % et ne peut pas excéder 35%, sinon l’extraction d’humidité sera excessive. Composition du gaz de conditionnement: 70-80 % de N2 et 30-20 % de CO2
| Produits carnés transformés (cuits/fumés)Le traitement des produits carnés au moyen de la cuisson ou du fumage tue la plupart des bactéries et inactive les enzymes nocives. Donc, la contamination a lieu en règle générale après leur préparation, en raison d’une mauvaise hygiène. La présence d’oxygène dans l’air relancera le processus de décomposition. Par conséquent, ces produits carnés doivent être emballés hors oxygène. Le sel et les épices ajoutés ont aussi de l’importance pour leur durée de conservation.
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Les gaz propulseurs sont abondamment utilisés dans les bombes aérosols. Le liquide doit y être sous pression pour pouvoir être projeté sous forme d’aérosol (c’est le nuage qui sort de la bombe quand on s’en sert). Un gaz propulseur fait en sorte de maintenir ce liquide sous pression jusqu’à ce que la bombe soit vide. Seules les substances dont le point d’ébullition est inférieur à la température ambiante, conviennent à un usage comme gaz propulseur. Par ailleurs, il doit être aussi possible de liquéfier ces gaz ou de les dissoudre dans un solvant. Quand on appuie sur la valve, une petite partie du gaz propulseur liquide est vaporisée. De cette manière, la pression ne diminuera pas dans la bombe.
Il y a environ 40 substances et mélanges de gaz qui peuvent être employés comme gaz propulseurs suivant la réglementation belge. Cela dépend toutefois de la substance active pour laquelle vous allez utiliser le gaz. Le dioxyde de carbone, le propane, le monoxyde de diazote, l’isobutane et le diméthyléther sont des exemples de gaz propulseur.
Les gaz liquides peuvent servir de solvant, ce qui est un gros avantage. Pour leur part, les gaz comprimés exigent une pression de remplissage plus élevée pour pouvoir vider les bombes. Quant aux mélanges purifiés propane/butane, ils ont été mis au point de façon à permettre d’obtenir la bonne pression de vapeur (aussi appelée tension de vapeur). C’est la pression que la vapeur du contenu de la bombe exerce sur les parois de celle-ci.
Les gaz propulseurs que nous employons actuellement, ont un faible potentiel de réchauffement global et sont dépourvus d’effet nocif sur la fameuse couche d’ozone. Ce sont des propriétés très positives qui leur valent leur popularité parmi les produits pour aérosols. Mais, comme cela est mentionné sur chaque bombe, ces gaz sont facilement inflammables. C’est pourquoi il faut toujours respecter les mesures de précaution destinées à éviter les situations dangereuses.
Autrefois, les composés chlorofluorocarbonés paraissaient être de bons gaz propulseurs. Le chimiste Thomas Midgley les avait mis au point en vue de les utiliser comme gaz propulseur, dans les pompes à chaleur, comme réfrigérant dans les climatiseurs, les installations de réfrigération ou de surgélation ou dans des applications médicales. Aujourd’hui, on a cessé d’employer ces CFC parce qu’ils ont un effet négatif important sur la couche d’ozone, celle-ci retenant de plus en plus l’attention. L’usage de gaz doit être rendu plus écologique et plus sûr. C’est en partie pour cela que l’Union européenne a adopté le règlement sur les gaz fluorés. Ce texte fixe les conditions de mise sur le marché des chlorofluorocarbones. Il définit aussi les conditions à remplir pour travailler avec des équipements contenant des gaz à effet de serre fluorés. Diverses mesures sont prises pour enrayer la destruction de la couche d’ozone et le réchauffement de la planète. Il peut dès lors arriver que des entreprises doivent mettre en place une procédure de réduction progressive de l’utilisation d’un gaz déterminé, et ce jusqu’à son abandon complet (phasing-out). Pour ces entreprises, cela signifie qu’elles ne peuvent plus exploiter les installations fonctionnant avec ce gaz.