truefood avancees dans le domaine de...
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Georges CORRIEU
Directeur de recherches
INRA - UMR Génie et microbiologiedes procédés alimentairesF- 78850 Thiverval Grignon
Responsable du pilier scientifique
TRUEFOODAVANCEES DANS LE DOMAINE DE L’AFFINAGE
DES FROMAGES
Laitstandardisé
gel
Caillé brassésérum + grains
coagulationraffermissement
affinage
action des levains
Aptitude àcoaguler
Temps de prisetemps découpe
Perte de poids
pH et Ca/ESD
Égouttage encuve
Taille et proportionsdes grains
Pré fromageen moule
Fromageaffinage
environnementgazeux
(composition,aéraulique)
Égouttage en
moule
PROCESS
Standardisationautomatique
SGT
Sonde optique
Sonde optique
Modèlesneuronauxprédictifs
Sondes CO2, O2,NH3, H R, pertepoids
Modèlesaérauliques
1
2
3
4
Schéma général de fabrication fromagère
Présentation de résultats et innovationsobtenus dans le cadre de Truefood
1. Comment les consortia microbiens peuventcontribuer à améliorer la sécurité des fromagesaffinés2. Une nouvelle approche de la gestion des hâloirsd’affinage des fromages3. Connaissances nouvelles sur l’affinage desfromages emballés
- L’élaboration d’un grand nombre de produits alimentairestraditionnels (pain, bière, fromages, saucisson, légumes…)fait appel à des cultures microbiennes (procédés defermentation).- Les cultures microbiennes sont responsables de la qualitéde ces produits (couleur, texture, goût… sécurité)- De très nombreux microorganismes sont impliqués(exemple du camembert) au sein de consortia trèsspécifiques.- Ces consortia, d’origine naturelle, interagissent avec lesmatrices alimentaires, présentent des équilibres et unedynamique propres rendant difficile leur maîtrise et leurimplantation
1. Les consortia microbiens,pourquoi, comment ?
Exemple: la flore d’affinage du Camembert
Levures Penicillium Geotrichum
Caillé
Fromage affiné
Penicillium sporulé bactéries + levures bactéries + Penicillium
Test des consortia simplifiés surdes fromages expérimentaux
Screening sur laits crus etfromages traditionnels
(surface)
Caractérisation de l’activitéinhibitrice des consortia
Identification de lacomposition des consortia.Simplification des consortia
Test des meilleurs consortia à échelleindustrielle (affinage)
Sélection d’un consortium microbienprésentant une activité anti-listeria
TR15 : consortium sélectionné dansl’aire du Saint Nectaire
B
A
C
D
Micrococcaceae/ Corynebacteriaceae(7 species)
Inoculum (log/cm²): 2Arthobacter nicotianae / Arthrobacter bergeriStaph. pulvereri / Staph. xylosus Brevibacteriumlinens or casei / Brevibacterium antiquum /Brachybacterium sp.
Bactéries Gramnégative (3 species)
Inoculum (log/cm²): 1Proteus vulgaris SerratiaproteomaculansPseudomonasfluorescens or syrinqae
Levures (4 species)
Inoculum (log/cm²): 2
Candida sakeYarrowia lipolyticaDebaryomyces hanseniiGeotrichum sp.
Bactéries lactiques(6 species)
Inoculum (log/cm²): 2Lb casei / Lb curvatusLn mesenteroidesCarnobacterium mobileMarinilactibacillus psychrotolerans E.faecalis
D
A
C
B
Selection of20 species
TR15 a été sélectionné pour ses effets anti L.monocytogenes.
Effet inhibiteur du consortia TR15envers Listeria monocytogenes
- Évolution moyenne de 6 cultures of L. monocytogenes (Lm) réalisées avec etsans (Con) TR15 à la surface de Saint Nectaire.
- Inhibition (ufc/cm²) : ΔLog Lm = Log (Lm TR15) - Log (Lm Con)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Jours d 'a ffina ge
Lo
g(
Lis
teri
a
mo
no
cyto
ge
nes)
cfu
/cm
2
TR15
Controle
Ripening time (day)
2 Log
Stabilité de l’effet inhibiteur du consortiumTR15 envers Listeria monocytogenes
Effet inhibiteur observé sur 24 moisΔLog Lm = Log (Lm TR15) - Log (Lm contrôle) (en ufc/cm²)
-3 ,5 0
-3 ,0 0
-2 ,5 0
-2 ,0 0
-1 ,5 0
-1 ,0 0
-0 ,5 0
0 ,0 0
0 3 4 9 1 4 1 6 2 4
T em p s de co n serv at io n en m o is
Del
taL
og
[L.m
on
ocy
tog
enes
]
CF
U/c
m2
Temps (mois)
ΔL
og
Lm
(ufc
/cm
²)
Moyenne de ΔLog Lm = 2.2
Effet d’un consortium simplifié (CAB)sur la croissance de L. monocytogenes
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 5 10 15 20 25 30
REF
Consortiumsimplifié
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20 25 30
Pâte Croûteref
Efficacité du consortium CAB plus forte dans la pâte que sur la croûteo plus faible pH de la pâteo plus forte production d’acides dans la pâteo dominance de Lactobacillus (9 Log max), Leuconostoc (8 Log max)o sous dominance de bactéries d’affinage (6 Log max) et de levures(<2 Log) tout au long de l’affinage en pâte
CAB
LogN/gLogN/g
ref
CAB
Effet de l’humidité relative (HR)durant l’affinage: analyse des croûtes
A 9°C ou 13°C, une diminution de HR de 98% à 93% induit:Plus faible croissance de L. monocytogenes surtout sur la croûteAugmentation extrait sec et pH des croûtes après18j mais à 8jpas de différence et cependant inhibition de L. monocytogenesInhibition des Gram- mais peu de conséquences sur la florelactique
51
53
55
57
59
61
63
65
0 5 10 15 20 25 30
Extrait sec
5
5,2
5,4
5,6
5,8
6
6,2
6,4
6,6
6,8
7
0 5 10 15 20 25
pH
2
2,5
3,5
4,5
0 5 10 15 20 25 30
HR 98%
HR 93%
L. monocytogenes
Jours
2- Avancées dans la conduiteautomatique des hâloirs
Objectifs:
1. Valider une nouvelle stratégie de pilotage deshâloirs basée sur la ventilation séquentielle
2. Obtenir une réduction de la consommationélectrique dans une démarche dedéveloppement durable
3. Accroître les connaissances sur lefonctionnement des hâloirs
Cave industrielle d’affinage de Saint Nectaire(Les Fromageries Occitanes (LFO) Lanobre)
Volume cave ~ 1290 m3
Nombre fromages~ 20 000225 fromages/plateau
Affinage defromages Saint
Nectaire
3 étapes de l’affinage:- semaine 1- semaine 2- semaine 3
Capteurs et interfaceélectronique
Local Computer
CO2/O2
Pump
RH/T
(i) Température et humidité relative de la cave(contrôle automatique)
(ii) Activité respiratoire des fromages
(iii) Perte de masse des fromages
(iv) Consommation électrique
- Acquisition des données et pilotage automatique- Développement du logiciel CRIC
Mesures et contrôles
Essais effectués
6 essais complets (28 jours) ont été réalisés :
- Ref1 + Ref2 : 2 essais de référence avec ventilationcontinue
- SV1-50 + SV2-60 : 2 essais avec ventilationséquentielle temporelle (50 et 60 % du temps)
- SVRT1 + SVRT2 : 2 essais avec ventilationséquentielle + contrôle de la température
Activité respiratoire – suivi du CO2
SV2- 60
SVRT1Ref1
- L’activité respiratoire mesurée estimportante- Si l’air est renouvelé le taux deCO2 est inférieur à 0.5%- Sans renouvellement d’air, le tauxde CO2 peut atteindre 3 à 4%pendant le week end)
Évolution thermique en fonction de laventilation (SVRT)
SVRT1 : 23/09 au 21/10/09Ventilation moyenne ~ 30%
10.5 < T <11.5 °C - Écart = 1°C
SVRT2 : 29/10 au 25/11/09Ventilation moyenne ~ 35 %
11.4< T <12 °C – Écarts : 0.4 et 0.7 °C
SVRT1 (Sept - Oct 09) 10.5 < T <11.5 °C - Écart = 1°C20 % < Ventilation < 70%
Nuit = 1 cycle/60min; jour = 1 cycle/80min - Fort effet de la températurecouloir et de l’activité humaine
Évolution thermiquedétaillée (SVRT1 J6 à J8)
Exemple de consommation électrique enfonction des conditions de ventilation
Es s ai ON OFF V e n tila tio n
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
18/3/09 8:24 18/3/09 10:48 18/3 /09 13:12 18/3/09 15:36 18/3 /09 18:00
T e m p s (d ate h e u r e )
VA
et
W
Somme Phas es V A
Somme phas es en W
P
Ventilation ON = 8 500 WVentilation OFF = 0 WPompe seule = 800 WChauffage (pics) = 17 000 W
Analyse des consommationsélectriques et des coûts
10 5003 40060161274185SV ΔT=0.3°CSVRT2
10 3003 40059161254187SV ΔT=0.7°CSVRT2
10 7003 40061161294183SV ΔT=1°CSVRT1
10 5003 40060161274185SVSV60
8 5003 400491610341109SVSV50
03 400016041212CVRef2
000000253CV+HRef1
Euros%%%kWhkWh
SVHSVHSVH
Économies annuelles(€)
Gains enpourcentage
Économiesjournalières
ConsommationÉlectrique
(kW/d)
Conditionsopératoires
Essais
Conclusion et bilan énergétique
1- La ventilation séquentielle préconisée est basée sur lecontrôle de la température de la cave plutôt que sur unebase temporelle; intervalle de variation de la températureproposé = 0,6 à 0,8 °C
2- L’économie réalisée grâce à la ventilation séquentiellecorrespond à 0,43 % de la productivité de la cave
3- L’arrêt du chauffage de la cave (seule est compensée lachaleur dégagée par les fromages) induit un gain deproductivité supplémentaire de l’ordre de 0,12 %; soit untotal possible de 0,55 %.
Évolution de la flore desurface en fonction du
temps d’affinage
Lactic acid bacteria
2
4
6
8
10
0 7 14 21 28 35Ripening time d
log
10
(CF
U.g
-1)
Ref1
SV50
SV60
Ref2
SVRT1
SRVT2
Lactobacillus
2
4
6
8
10
0 7 14 21 28 35Ripening time d
log
10
(CF
U.g
-1) Ref1
SV50
SV60
Ref2
SVRT1
SRVT2
Enterococcus
2
4
6
8
10
0 7 14 21 28 35Ripening time d
log
10
(CF
U.g
-1)
Ref1
SV50
SV60
Ref2
SRVT1
SRVT2
En règle générale, lesévolutions
microbiologiquesobservées sont
indépendantes du modede ventilation de la cave
Sensory evaluation REF1
0
2
4
6
8
10
Penicillium
density
mycelium high Crust thickness FirmnessRipening time (d)
No
tati
on D5
D12
D17
D28
D38
Sensory evaluation SVRT1
0
2
4
6
8
10
Penecillium
density
mycelium high Crust
thickness
FirmnessRipening time (d)
No
tati
on
D0
D6
D13
D20
D28
Sensory evaluation SVRT2
0
2
4
6
8
10
Penecillium
density
mycelium high Crust thickness Firmness
Ripening time (d)
No
tati
on
D0
D7
D14
D21
D28
Diagrammes sensoriels
- Faible évolution,croissante,des indicateurs« hauteur mycélium » et« épaisseur croûte »
- Évolution croissante plussensible de l’indicateur« densité Penicillium »
- Niveau élevé de l’indicateur« fermeté du fromage » quiest plus marqué pour laventilation séquentielle(basée sur la température)
ConclusionLes évolutions microbiennes,
biochimiques et sensorielles desfromages de Saint Nectaire ne sont pasinfluencées de façon significative par le
mode de ventilation
3- Nouvelle connaissances sur l’affinagedes fromages emballés
Contraintes
1- Souhait des fromagers d’emballer leursfromages au plus tôt
2- Faibles connaissances sur l’affinage aprèsemballage
3- Conditions opératoires spécifiques(température, humidité relative, rôle desfilms)
28
Entréed’air
Sortie d’air
325
270
120
230
90
180
CO2
O2 HR/T
Filtre
Sécheur (silicagel)
Circuit decontrôle del’humidité
relative
Circuitde
contrôledu CO2
Température de la chambre froide
Outil d’étude: cellule respiratoire d’affinage
Mesures :HR, T, CO2, O2, W.
Interface électronique
CO2 O2 RH T
Principales fonctions du logiciel● Acquisition des données● Régulation de l’HR et du CO2
● Détermination de l’activité respiratoire● Présentation des résultats et courbes
Cellules respiratoires pourl’affinage de fromages
Perte d’eau de fromage typecamembert après emballage
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20 25
Time (days)
Mass
loss
(%)
INVOS VFC VFB1 Unwrapped VFB2
Selon le film utilisé les pertes d’eau vontvarier de 0.5 à 12 %, et 15 % sans film
Évolution du pH du fromage(surface et cœur)
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
0 5 10 15 20 25
Time under wrapping (d)
pH
(un
its
)
INVOSVFB2VFCVFB1unwrapped
a = Surface
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
0 5 10 15 20 25
Time under wrapping (d)p
H(u
nit
s)
INVOSVFB2VFCVFB1unwrapped
b = Core
Faible évolution
Films avec faiblespertes d’eau
Fortespertesd’eau
Évolution de l’épaisseur de lacroûte crémeuse
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20 25
Time under ripening (d)
Underr
ind
thic
kness
(mm
)
INVOS
VFB2
VFC
VFB1
Unwrapped
Relation entre perméabilité des filmset descripteurs d’affinage
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 100 200 300 400 500 600
Film wate r pe rme ability (g/m2.d)
Un
de
rin
dth
ick
ne
ss
(mm
)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Co
rep
Hin
cre
as
e(p
Hu
.)
UNWV FB2
INV OS
V FC
V FB1
Une faible perméabilité à l’eau des films active l’affinagepH à coeur (♦) – Epaisseur sous coûche crémeuse (■)
Emballage de fromages. La perte
d’eau à travers le film affecte l’affinage ducamembert (photos à D0 et D23)
D0
VFBD23
InvosD23VFC
D23
Emballage au 12e jour
Perte d’eau du film trop faible (0.5%)Perte d’eau du film optimale (4%)
Zones liquides en sous coucheBonne texture, affinage à coeur
Perte d’eau du film trop élevée (12%)
Fromage trop sec, peu affiné, coeur crayeux
Évolution de fromages Saint Nectairesous différents emballages
Fromage affiné (D28) avant emballage D28 Film cellophane
D28 Film étanche D28 film « respirant »
Conclusions principales surl’emballage de fromages
Pour un grand nombre de fromages (pâtesmolles, pâtes pressées non cuites, pâtespersillées) l’affinage se poursuit aprèsemballage
L’affinage sous emballage, mal connu, estfortement influencé par la nature des matériaux(perméabilité à l’eau et aux gaz)
Les choix de matériaux sont actuellementempiriques; il en résulte un axe de rechercheessentiel pour adapter les besoins d’affinage etle choix des matériaux
Conclusions générales
Beaucoup de progrès restent à faire dans ledomaine de l’affinages des fromages
Ils touchent à la microbiologie (consortia), à latechnologie (matrices fromagères) et auprocédé (mesures et contrôle, démarche dedéveloppement durable)
Ils nécessitent une approche intégrée alliantces différentes disciplines
Merci beaucoup de votreattention