La lyophilisation, une technique de conservation alimentaire

Résumé du document

La conservation des aliments est une problématique essentielle pour l'Homme qui a dû mettre au point des techniques de conservation pour aboutir à ses fins. Il a d'abord développé le fumage, le séchage ou encore la congélation permettant la longue conservation d'aliments tels que la viande, les fruits, etc... La lyophilisation est aussi une méthode de conservation des aliments qui permet de répondre pleinement aux nouvelles exigences de l'industrie :
- la diminution du volume pour le stockage
- la conservation de produits non alimentaires
- la conservation sans pertes de propriétés du produit
- une reconstitution du produit à l'identique (ou presque) lors de la consommation

À l'aube du XXIe siècle l'Homme a fait un grand pas en matière de conservation de denrées alimentaires avec l'invention française (A. d'Arsonval ; F. Bordas) du procédé de lyophilisation en 1906 et sa démocratisation en 1935. Le principe de base de la lyophilisation consiste à ôter l'eau d'un produit liquide, pâteux ou solide, à l'aide de la surgélation puis évaporation sous vide de la glace formée et cela sans la faire fondre. En effet l'eau passe de son état solide à son état gazeux sans passer par l'état liquide. On appelle cette étape la sublimation.

Il est intéressant de détailler précisément les étapes permettant d'obtenir un produit lyophilisé et ce, à l'aide d'un lyophilisateur moderne.

Extraits

[...] Ceux-ci, à cause de la longue période de séchage à la chaleur, voient leur valeur nutritive diminuer beaucoup plus que pour la lyophilisation. De plus, lors de la déshydratation, il y a une période de cuisson à la chaleur plus longue, ce qui détruit davantage de nutriments thermosensibles. Cette technique qui présente l'avantage de conserver les qualités organoleptiques ou même chimiques d'un produit, tout en réduisant les volumes et donc en facilitant le stockage, est également très utilisée dans les industries à forte valeur ajoutée comme les industries pharmaceutiques. [...]

[...] Pour cela, il faut donc baisser la pression qui agit dans l'enceinte du lyophilisateur où se trouve le produit. Nous partons de la pression atmosphérique pour passer en dessous du point triple, c'est-à-dire en dessous d'une pression de 0.006 atm (ou 6 mbar) La pression recherchée est en général entre 5 µbar à 500 µbar (soit de 5E-6 à 500E-6 atm ou 0.5 pascal) ce qui correspond à un vide moyen à 1E-3 mbar). Pour atteindre les pressions désirées, on utilise une machine appelée pompe à vide qui est un outil permettant d'extraire l'air ou tout autre gaz contenu dans une enceinte close, afin d'en diminuer la pression. [...]

[...] Supposons qu'à une température de 25°C on ait une humidité relative de 80% (point A sur le diagramme). Si l'on abaisse la température jusqu'à le taux d'humidité relative va augmenter et atteindre la limite de saturation, c'est-à-dire 100% d'humidité (point B dit point de rosée). Notons qu'entre A et B seule l'humidité relative varie, l'humidité absolue, c'est-à-dire la quantité massique de vapeur d'eau dans l'air, ne change pas. Si la température diminue encore, le phénomène de condensation apparaît: l'humidité relative reste à 100% et c'est l'humidité absolue qui diminue (variation de B vers C). [...]

[...] On peut procéder de différentes manières: - congeler le produit avant son introduction dans le lyophilisateur, éventuellement à l'aide d'un liquide cryogénique (azote liquide) ou plus simplement dans un congélateur. - congeler le produit dans le lyophilisateur (certains sont équipés de plateau dont on peut faire varier la température jusqu'à congeler le produit) Cette étape permet donc de solidifier idéalement toute l'eau présente dans le produit et de se situer dans les plages de températures souhaitées pour réaliser la dessiccation dans des conditions optimales La cinétique de congélation Elle est caractérisée par trois phases. Première phase : la vitesse du produit diminue rapidement. [...]

[...] Les capteurs d'humidité du type Lyot rack permettent de mesurer sous vide l'humidité présente dans l'atmosphère de la chambre du lyophilisateur qui est dégagée par les produits à lyophiliser grâce à une technologie plasma. Ainsi, la mesure d'humidité permet de suivre l'état d'avancement de la lyophilisation en temps réel. L'intérêt d'un tel processus Il s'agit ici de conserver un produit en le séchant , c'est à dire en supprimant l'eau qu'il contient sans affecter le produit qui nous intéresse. Il faut donc éviter que le produit intéressant soit sublimé avec l'eau. De même, le produit ne doit pas être dénaturé, idéalement il doit conserver toutes ses propriétés. [...]