Lexique : stérilisation alimentaire en autoclave

Appertisation

L’appertisation est une technique de préservation des aliments dont le nom provient de son inventeur, Nicolas APPERT. En fait, il s’agit des principes fondamentaux la stérilisation agro-alimentaire telle qu’on la connaît aujourd’hui. A savoir, un traitement thermique appliqué à des denrées alimentaires enfermées dans un emballage étanche au gaz et aux micro-organismes.
Nicolas APPERT était fils d’aubergiste, épicier grossiste, cuisinier de métier et chercheur. Il a eu cette idée lumineuse de conservation permettant d’éviter la perte de ses préparations excédentaires. Son invention est antérieure à la découverte de la pasteurisation par Louis PASTEUR !
Le terme « appertisation » tombe progressivement en désuétude au profit de la stérilisation.

Audit autoclave

F.C.A. propose un service d’audit autoclave pour vous assister à la compréhension de phénomènes inhabituels observés sur :

– un stérilisateur continu

– un autoclave

– une batterie d’autoclaves

– un tunnel de pasteurisation

– un emballage

– une recette

Depuis cet audit autoclave, nous appliquons une solution si cela est directement possible sinon nous vous indiquons les axes d’amélioration et vous assistons dans leurs mises en place.

Autoclave agroalimentaire

Les autoclaves et les stérilisateurs agroalimentaires sont des machines thermiques pressurisées qui permettent d’appliquer un traitement homogène de pasteurisation ou de stérilisation à leur charge. Grâce à leur automate de pilotage, ils gèrent température et pression en fonction du barème choisi.

Le terme « stérilisateur » s’utilise pour tous les équipements existants alors que le terme « autoclave » n’est employé que pour les appareils ne comportant qu’un seul compartiment. Ainsi, pour les appareils continus qui présentent plusieurs chambres nous ne parlerons que de « stérilisateurs continus ».

Les autoclaves de petites ou moyennes capacités sont généralement verticaux et nécessitent un chargement manuel ou avec un palan. Pour des capacités plus élevés, les autoclaves sont horizontaux avec un chargement latéral par paniers montés sur roulettes.

Différentes sources de chaleur sont possibles :
– par thermoplongeur électrique
– par brûleur au gaz
– par injection directe de vapeur
– par eau surchauffée au travers d’un échangeur eau/vapeur
Plusieurs modes de refroidissement sont également possibles :
– par injection directe d’eau froide
– par circulation d’eau refroidie au travers d’un échangeur eau/eau

Différents fluides peuvent être utilisés dans l’enceinte :
– vapeur saturée
– vapeur saturée + air comprimé
– immersion d’eau + air comprimé
– aspersion d’eau + air comprimé + vapeur d’eau
– brumisation d’eau + air comprimé + vapeur d’eau

Fonctions complémentaires pour accélérer les échanges thermiques avec le produit :
– agitation par rotation (complète)
– agitation par balancier (rotation incomplète)
– agitation par translations rapides (système Shaka, …)
Ainsi, il existe une grande variété d’équipements qui demanderont tous des barèmes spécifiques au traitement de leur charge.

Le point fort d’un autoclave est sa capacité à gérer un grand nombre de barèmes.

Les stérilisateurs continus présentent la particularité de faire défiler les emballages dans leur différents compartiments grâce à un système de convoyage (tapis, chaîne, rotor, …). La vitesse du convoyage définit alors le temps de transit dans chaque compartiment. Chaque compartiment connaît une ambiance différente (chauffage, refroidissement, …). Ces appareils sont capables de traiter de grandes quantités de conserve (plusieurs centaines de boîtes/minute). Chaque stérilisateur continu est unique est répond à un cahier des charges spécifique (format de l’emballage et produit).

Le point fort d’un stérilisateur continu est sa capacité à stériliser/pasteuriser un grand volume de conserves selon un barème unique (ou presque). La quantité d’énergie nécessaire au traitement thermique d’un produit (emballage+ recette) est moindre que pour celle d’un autoclave.

F.C.A. est spécialisée dans la gestion des autoclaves et stérilisateurs agroalimentaires et leur programmation (= construction de barème).

Barème stérilisation Barème pasteurisation

Le barème de stérilisation comme le barème de pasteurisation correspondent à un programme destiné à l’automate qui pilote l’appareil de traitement thermique. Par extension, il est possible de parler de barème de température ou de barème de pression.

L’objectif du barème est de garantir à minima le niveau de traitement thermique souhaité sur l’ensemble des produits constituant la charge tout en respectant les performances des emballages (si utilisés).

En fonction des performances de l’automate et de l’appareil, le barème peut se présenter sous une forme simple (ex : 1 consigne de température et de durée de traitement) ou plus complexe pour décrire des phases évolutives de température et de pression avec un cadencement déterminé.

Plus l’automate sera performant, plus le traitement thermique pourra être ajusté aux besoins du produit et donc à la qualité finale recherchée. Toutefois, cet avantage n’est réel que si l’écriture du barème permet la répétabilité du traitement en accord avec les exigences du produit, de son emballage, des caractéristiques de l’appareil ainsi que celles des réseaux d’énergie.

Un même barème appliqué sur plusieurs appareils à priori identiques induit des variations de résultat inhérentes aux particularismes de chaque équipement (paramétrages internes, usures mécaniques, encrassement, position par rapport aux arrivées d’énergie, …).

Ainsi, pour toute mise en place d’un barème de stérilisation ou de pasteurisation concernant un produit de type nouveau, il est important de réaliser une Validation de barème sur l’ensemble des équipements concernés, ou du moins sur l’équipement le plus critique, avant toute exploitation industrielle.

AVERTISSEMENT : la modification d’un paramètre de température comme de pression peut impacter les transferts de chaleur entre ambiance/emballage et emballage/produit notamment pour les emballages plastiques qui présentent une forte capacité de déformation. Il est donc souhaitable de vérifier que la VS, VP ou VC du produit n’a pas évoluée après une telle modification.

F.C.A. vous accompagne dans la mise en place de vos barèmes de pasteurisation et de stérilisation, de la conception à la validation.

Cartographie thermique autoclave

La cartographie thermique autoclave est une étude qui permet d’identifier la distribution des températures dans l’ambiance (= enceinte fermée ou ouverte de l’appareil) où apparaît la charge.
L’objectif de la cartographie thermique est de fournir la garantie que l’équipement étudié est adapté à la production industrielle souhaitée selon les critères établis par le Service Qualité (dispersions maximales autour de la consigne de température, durée maximale d’homogénéisation en début de palier, …).

Elle sert également à localiser le point froid de l’appareil (endroit* où le traitement thermique est le moins efficace) ainsi que le point chaud (endroit où les effets de cuisson sont les plus prononcés). Si la cartographie thermique autoclave porte sur plusieurs appareils, elle permet également d’identifier l’équipement dit « critique ».

La cartographie thermique est le reflet de l’équilibre thermique survenant dans l’ambiance pour des conditions d’utilisation données à savoir, l’appareil, le barème et la charge. Le changement d’appareil, de barème ou de charge est susceptible de modifier cet équilibre thermique.
Dans certaine configuration, il est possible de jouer sur le barème pour fixer le point froid de l’appareil à l’endroit désiré (ex : haut de panier = facilité de prélèvement des produits « critiques » pour le contrôle de stabilité).

IMPORTANT : les points froid/chaud de l’appareil peuvent évoluer en localisation et en amplitude entre une charge complète et une charge partielle. Si c’est le cas, il faut imposer à la production de compléter la charge partielle avec du ballast de manière à garantir que la charge est toujours complète.

Pour des barèmes de construction proche, il est considérer que l’identification de l’équipement « critique » avec l’emplacement de ses points froid et point chaud reste vrai pour l’ensemble de ces barèmes.

La cartographie thermique autoclave se pratique avec à nombre important de capteurs de température étalonnés, répartis de façon appropriée entre les produits de la charge.
On prendra soin que ces capteurs ne soient jamais en contact avec un emballage, un intercalaire ou toute autre pièce qui pourrait perturber la mesure.
Cette dernière est réalisée 2 fois pour identifier la répétabilité de chaque appareil étudié.

Avertissements :
– un aménagement de barème, de la charge ou du rangement de la charge peuvent modifier l’emplacement des points froid et chaud dans un même équipement.
– il est erroné de dire que la cartographie thermique décrit le comportement d’un appareil. Elle décrit uniquement l’équilibre entre appareil, barème et charge.
– en l’absence de charge, la cartographie thermique n’a d’intérêt que pour vérifier l’absence de défaut majeur d’un équipement. Une conclusion favorable ne peut en aucun cas être extrapolée à un traitement avec charge.

* : avec une charge constituée d’emballages flexibles, il peut arriver que le point froid de l’équipement ne corresponde pas exactement à l’endroit où la VS, VP ou VC sera la plus faible. Seule l’étude de Distribution de Chaleur permet de localiser précisément cet emplacement.

Remarque : si, dans une batterie d’autoclaves, la cartographie thermique d’un autoclave n’est pas acceptable alors que ce dernier ne présente pas de défaut majeur, il est possible d’atteindre les performances recherchées par adaptation des paramètres internes. L’aménagement du barème est une autre possibilité de correction à condition qu’aucune validation de barème n’ait été effectuée auparavant.

Cartographie thermique autoclave

Certification FDA

La certification FDA est un processus visant à garantir que les productions d’un conserveur souhaitant exporter aux USA répondent aux exigences sanitaires américaines. Ce processus élaboré par l’IFTPS ou Institut For Thermal Processing Specialists est imposé par la FDA ou Food and Drug Administration étasunienne depuis de nombreuses années. Il a le mérite incontestable d’apporter une trame universelle dans la construction des barèmes de pasteurisation et de stérilisation. Toutefois, cette trame nous paraît dépassée et même inadaptée au vue des performances proposées par les automates modernes en charge des autoclaves et des stérilisateurs. Il est à espérer qu’une prochaine version de cette certification FDA intègre l’évolution de ces automates.

La plupart des matériels utilisés en France intègre déjà ces automates modernes qui permettent d’ajuster le comportement des régulations de température et de pression. Ce paramétrage des régulations, quand il n’est pas bloqué par le fabricant, permet de définir la réactivité de l’automate pour atteindre sa consigne (il suffit du code Maintenance pour opérer).
Bien géré, ce paramétrage permet d’harmoniser le fonctionnement d’autoclaves différents (différence de génération, de taille, d’emplacement par rapport aux réseaux d’énergie, …). A contrario, mal géré, il peut provoquer des dispersions exagérées et disqualifiantes.

Ainsi, le résultat d’une cartographie thermique autoclave peut être bouleversé sans changement de la charge ou du barème, par simple modification des paramètres internes de l’automate ; paramètres internes qui n’apparaissent nulle part dans le processus de qualification.

En d’autres termes, en l’absence de gestion des paramètres internes des automates, les études de cartographies thermiques, distributions de température, pénétrations de chaleur et validations de barème n’apportent aucune certitude de résultat dans le temps.

F.C.A. ne gère pas de certification FDA pour la raison pré-citée mais aussi parce que cette certification ne vise que l’aspect sanitaire du produit à l’exclusion de toute autre chose.

Les qualités organoleptiques et nutritionnelles des recettes ou les problématiques des consommations d’énergie sont purement ignorées alors qu’il existe des méthodes d’élaboration de barème réunissant tous ces éléments. F.C.A. a fait le choix de privilégier ces méthodes parce qu’elles sont plus sûres, plus efficaces et de surcroît, s’accompagnent d’un gain de productivité.

Charge autoclave

On parle de la charge autoclave pour représenter la quantité maximale de produits traités dans un appareil. Elle est dite totale ou partielle selon les besoins de la production ou du temps d’attente maximum pour la recette.
La disposition de la charge est fixée lors de la validation de barème et il ne faut pas y déroger. Cette disposition correspond au plan de chargement (paniers, cagettes, tapis, …). Elle peut être constituée d’éléments en vrac ou rangés avec des intercalaires de séparation, en couches superposées ou alternées, avec des emballages posés sur le fond, le couvercle ou le champ (= côté).

Si une charge autoclave partielle génère un Point Froid différent de la charge totale, on veillera à systématiquement compléter la charge partielle d’un ballast pour rester dans le cadre de la validation de barème. Cette méthode permet d’éviter la mise en place de barèmes spécifiques aux variations de la charge traitée.

Charge microbienne

On parle de charge microbienne pour décrire en nature et en nombre la flore présente dans le produit à traiter.

Cette charge microbienne traduit la ‘contamination’ initiale des divers ingrédients de la recette, du procédé de fabrication, du niveau de propreté des convoyeurs, de la fréquence des arrêts de ligne et du temps d’attente nécessaire au remplissage d’un appareil.

Le barème de température est dimensionné de manière à garantir que le niveau de destruction atteint conviendra au niveau de stabilité recherché.

Conserve alimentaire

La conserve alimentaire désigne autant le procédé de conservation utilisé que le produit traité. Ici, ne seront abordés que la conserve appertisée et la conserve pasteurisée des produits humides et emballés.
Les traitements thermiques appliqués peuvent être :
– la stérilisation (température généralement supérieure à 110°C)
– la pasteurisation (température généralement inférieure à 100°C)
Ces procédés imposent que l’emballage reste fermé de façon étanche aux gaz et micro-organismes pendant toute la période de traitement (palier de température + refroidissement) et jusqu’à sa consommation ; ceci pour éviter toute recontamination du produit traité.

Pour la plupart des conserves pasteurisées, il est nécessaire de refroidir rapidement le produit et de le maintenir entre 4 à 8°C jusqu’à sa consommation. De plus, sa période de conservation est limitée dans le temps (ex : 1 à 8 semaines pour des plats cuisinés).

Pour les conserves stérilisées, le maintien au froid devient inutile et la période de conservation peut atteindre plusieurs années à température ambiante.

Bien que plus pratique d’usage, la conserve stérilisée dénature d’avantage le goût, les couleurs et la texture du produit que la conserve pasteurisée du fait du fort traitement thermique employé. Les qualités organoleptiques et nutritives d’une conserve alimentaire stérilisée seront d’autant mieux préservées que le barème appliqué sera spécialisé à la recette.

Remarques :
– la Fo est calculée en unité anglaise donc en degré Fahrenheit (°F) ; toutefois, les résultats restent égaux à ceux de la VS.
– pour comparer des VS, bien vérifier qu’elles ont été calculées avec le même référentiel (méthode européenne ou FDA)
– la VS est parfois utilisée pour les cartographies thermiques (donc hors produit) pour faciliter l’identification du point froid d’un appareil. Ici, l’usage de la VS n’a plus de sens bactériologique mais est le « reflet » d’un calcul d’énergie.
– la VS est extrêmement pratique pour les services Qualité et R&D ; toutefois, elle ne peut remplacer le contrôle bactériologique. En effet, la mesure de température est délicate à mener (impact du capteur, de son support, position du point froid, …) et conduit toujours à une surestimation de la VS alors qu’une sous-estimation est impossible (sauf si le capteur est défectueux).

Couple Temps/Température

Le couple Temps/Température permet de décrire de façon simplifiée la construction d’un barème en ne mentionnant que le segment du palier de température.
Ex : barème 24 minutes/121°C pour des boîtes 1/4 de thon à l’huile

La définition du couple Temps/Température est l’étape nécessaire à l’établissement d’un nouveau barème.
En première approche, le niveau de température représente la température acceptable tant pour le produit (voir cuisson) que pour l’emballage (voir déformation). Le Temps représente la durée de maintien pour atteindre le niveau de destruction microbienne souhaité à la Température précédemment définie.

En seconde approche, le couple Temps/Température est affiné en intégrant l’influence des phases de montée en température et de refroidissement sur la destruction microbienne.

AVERTISSEMENT :
Le couple Temps/Température ignore complètement le rôle du barème de pression sur la qualité des transferts de chaleur entre ambiance/emballage et emballage/produit. L’efficacité de destruction d’un couple Temps/Température est donc à même de varier en fonction du barème de pression associé.

Cuisson agroalimentaire

La Cuisson agroalimentaire décrit l’ensemble des transformations physico-chimiques d’une recette consécutives du traitement thermique reçu (voir Valeur Cuisatrice). Elle définit les qualités organoleptiques de la recette et influe sur ses valeurs nutritionnelles.

En pasteurisation, la cuisson est une résultante éventuellement souhaitée pour améliorer la couleur, la texture ou la digestibilité des recettes. Elle peut même conditionner la durée du barème alors que le niveau recherché de la destruction bactérienne est déjà atteint.

En stérilisation, la cuisson de la recette est toujours excessive du fait des fortes températures employées. Certains ingrédients supportent bien la surcuisson, c’est à dire que les dégradations induites ne nous sont pas perceptibles. Cependant, pour une majorité d’ingrédients la surcuisson implique des dégradations perceptibles voire inacceptables. On prendra donc un soin tout particulier à la construction d’un barème de stérilisation pour limiter l’apparition de surcuisson.

F.C.A. vous assiste à la mise en place de barèmes limitants la cuisson agroalimentaire.

Delta P emballage

Le Delta P emballage, noté ΔP, représente la contrainte de pression supportée mécaniquement par les parois d’un emballage lors d’un traitement thermique.
Son calcul répond à la formule :
ΔP = Pression dans l’emballage – Pression dans l’autoclave
ou ΔP = Pression Interne – Pression Externe
La variation du Delta P provient de plusieurs paramètres, notamment :
• la variation de la pression externe (barème de Pression)
• la fluctuation de la température du produit (chauffage, refroidissement, harmonisation)
• l’évolution des propriétés mécaniques de l’emballage (expansion réversible, fatigue mécanique, transition vitreuse pour les plastiques)

Remarques sur le Delta P emballage :
• Comportement dit « boîte haute » = pour un emballage rigide (bocal ou boîte métallique de petit diamètre par rapport à sa hauteur), la diminution de la quantité de gaz initialement enfermée dans l’emballage va accroître la valeur finale du Delta P lors de l’échauffement.
• Comportement dit « boîte basse » = pour un emballage semi-rigide ou souple (boîte métallique de grand diamètre par rapport à sa hauteur ou emballage plastique), la diminution de la quantité de gaz initialement enfermée dans l’emballage va diminuer la valeur finale du Delta P lors de l’échauffement.

AVERTISSEMENT : pour un emballage souple (emballage plastique), le Delta P perd de sa pertinence. En effet, il faut une déformation très importante de l’emballage échauffé pour développer un ΔP mesurable. L’emballage est alors dénaturé avant d’afficher une variation de ΔP. Dans ce cas, on préférera la mesure de la Déformation de l’emballage (DELTA D emballage ou ΔD) qui offre une parfaite représentation des contraintes subies même dans le domaine élastique du matériau.

Distribution de chaleur

La distribution de chaleur est une étude visant à identifier la dispersion des températures au cœur (Point Froid) des produits traités dans de la charge et par voie de conséquence, la dispersion de l’efficacité du traitement thermique (Valeur Stérilisatrice, Valeur Pasteurisatrice) de l’équipement.

Cette étude reprend la méthodologie de la cartographie thermique mais cette fois-ci, les capteurs de température sont implantés dans le produit et plus précisément au « point froid produit ».
Elle nécessite donc une première étape de détermination du « point froid produit » avec la définition du support de capteur adapté.
Un nombre important de produits instrumentés est alors disposé de façon appropriée pour couvrir l’ensemble de la charge. Si une cartographie thermique est déjà disponible, il faut également implanter des produits instrumentés aux points froid/chaud identifiés de l’équipement.

Les dispersions relevées sont ainsi représentatives de l’équipement étudié, associé à un produit (emballage, poids, charge,…) et au barème utilisé.

AVERTISSEMENT : une adaptation du barème de température ou de pression peut modifier la dispersion des températures à cœur produit et donc des VS et VP.

Remarque : la distribution de chaleur permet de qualifier un équipement de façon plus sûre que la seule cartographie thermique car elle intègre les influences du produit et du barème. En effet, savoir que la température de l’enceinte est homogène n’est pas le garant absolu que l’échauffement des produits le sera.
Explication : Ce n’est pas la température qui chauffe mais la chaleur. La température décrit seulement le niveau d’excitation thermique atteint suite aux transferts de chaleur appliqués. Pour une température donnée, l’ambiance constituée d’air, de vapeur, d’eau ou d’un mix n’apportera pas la même quantité d’énergie (= chaleur) au produit. Dans la plupart des équipements, il existe conjointement plusieurs configurations d’ambiance selon l’emplacement dans la charge. Ainsi la VS d’un produit traité dans une « ambiance vapeur » à 120°C sera probablement plus élevée que la VS d’un produit obtenue dans une « ambiance eau » à 121°C.

F.C.A. assure le service de Distribution de Chaleur grâce à ses instrumentations spécialisées.

Delta D emballage

Tous les emballages utilisés pour les conserves alimentaires présentent des capacités de déformation élastique, soit la possibilité d’un retour à la géométrie initiale. Cette caractéristique est essentielle pour absorber les dilatations thermiques consécutives à la pasteurisation ou à la stérilisation.

Si pour une raison quelconque, la déformation élastique est dépassée, l’emballage mémorise tout ou partie de cette déformation excessive au risque de ne plus être commercialisable.
Voici une liste non exhaustive des défauts pouvant survenir :
– becquet et contre-becquet
– formation de facettes
– affaissement
– délaminage
– bombage
– flochage
– rupture d’étanchéité
– bris de verre
– fragilisation du cordon de scellage
– éclatement
– …

Tous ces phénomènes sont le résultat d’une inadéquation entre température et pression à un moment ou à endroit donné lors de la production :
– problème de remplissage
– problème de fermeture
– problème de rangement
– problème de reproductibilité du barème
– problème de conception du barème
Ces déséquilibres se révèlent lors du traitement thermique mais ce dernier n’en est pas toujours la cause.

Par identification du Delta P emballage ou du Delta D emballage, il devient possible de remonter à l’origine du problème et d’y apporter une solution.

F.C.A. est expert dans l’identification de ces déséquilibres et l’apport de solutions correctives.

Eau surchauffée

Certains autoclaves utilisent de l’eau à l’état liquide pour assurer toutes les phases de chauffage et de refroidissement du barème. Cette eau est mise en mouvement par une pompe de circulation. Pour éviter l’ébullition de l’eau à 100°C dans l’enceinte ou au-dessus de 80°C dans la pompe de circulation, il est impératif d’ajouter une pression d’air comprimé et ainsi de repousser la température d’ébullition. On parle alors d’Eau Surchauffée car celle-ci reste liquide malgré sa température supérieure à 100°C.
En pratique, la Pression Externe minimale à l’usage des autoclaves à eau surchauffée = Tension de Vapeur + 0,5 bar

Remarque : cette pression additionnelle d’air comprimé maintient la majeure partie de l’eau à l’état liquide mais une infime partie passe tout de même à l’état vapeur pour atteindre le niveau de la tension de vapeur. Il y a donc toujours présence de vapeur d’eau saturée dans les appareils à eau surchauffée.

Etalonnage autoclave

En agro-alimentaire, l’étalonnage des sondes de température d’un autoclave est une obligation légale pour prévenir de toute dérive qui conduirait à une sous-stérilisation ou sous-pasteurisation. Ainsi, une validation de barème reste vraie dans le temps.

Cette vérification annuelle correspond à la vitesse de dérive habituelle des sondes de température (PT100) ; toutefois, en cas de casse d’une sonde, celle de remplacement doit impérativement être étalonnée avant de relancer la production. A vrai dire, ce n’est pas la sonde de température qui doit être étalonnée mais bien la chaîne de mesure complète (sonde + convertisseur + câblage + automate ou afficheur).

Bien que l’obligation d’étalonnage ne s’étende pas à la mesure de pression, il est vivement recommandé de le faire en même temps dès que le stérilisateur traite des emballages en plastique. En effet, un décalage même faible du barème de pression peut avoir de fâcheuses conséquences sur l’aspect d’une barquette ou d’un pot (déformation voire perte d’étanchéité) et sur les VS ou VP atteintes.

Cet étalonnage autoclave peut être géré par votre service métrologie ou un sous-traitant comme F.C.A. qui vous apportera également son regard critique sur la conception de vos barèmes.

Espace de tête

L’espace de tête représente le volume gazeux enfermé entre le haut de l’emballage et la surface du produit. Pour le conditionnement des liquides (embouteillage), on utilisera d’avantage le terme « ciel ».
La nature du gaz de cet espace de tête est adaptée en fonction de la sensibilité de la recette à l’oxydation, à son acidification par le CO2 et du besoin de générer un vide final (ex : retendre un opercule). Elle peut être constituée d’air, d’azone ou d’un mélange N2/CO2.

L’espace de tête est impératif aux opérations d’injection de vapeur dont l’efficacité sera directement liée à la possibilité de substituer de l’air par de la vapeur.

AVERTISSEMENT :
Les bulles de gaz intégrées (bulles visibles et gaz dissous) au produit ne font pas parties du l’espace de tête et devront être traitées autrement si nécessaire (ex : par vide sec).

L’espace de tête associé aux bulles de gaz intégrées représente l’élément essentiel de l’apparition de la Pression Interne dans un emballage élevé en température.

Expert autoclave

Ce que nous appelons « expert autoclave » ne représente pas la connaissance métallurgique des stérilisateurs mais la maîtrise de l’usage de ces équipements.

Le savoir-faire de F.C.A. est forgé de plus de 35 années de mise au point de barèmes sur tous types de stérilisateurs, d’emballages et de recettes au travers de nombreux pays.

Nous réalisons les différents aspects métrologiques de contrôle (étalonnage, cartographie, distribution de température et pénétration de chaleur) hors protocole FDA et proposons des prestations d’assistance aux services Production, Qualité et R&D.
Notre spécialité d’expert autoclave est la construction de barèmes optimisés tant pour augmenter la productivité que la qualité produit ou la réduction de consommation des énergies.

Bien évidemment, nous intervenons également sur la résolution d’incidents de pasteurisation ou de stérilisation (déformation d’emballage, disparité des VS et VP, insuffisance du rendement matière, …)

En tant qu’expert autoclave, F.C.A. est régulièrement en lien avec des fabricants d’autoclave pour améliorer les performances de leurs machines.

Déformation emballage

Quand la mesure du Delta P emballage devient inopérante, c’est à dire pour des barquettes présentant une forte capacité de Déformation, la mesure de la Déformation s’impose. En général, ces “emballages souples” sont thermo-scellés (serti pelable, poche, doy pack, barquette, …).
L’utilisation standard de la sonde de Déformation vise à informer l’opérateur sur l’équilibre fin existant entre la pression de l’autoclave (P ext) et la pression de l’emballage (P int). On parle de ∆D car la mesure porte sur la variation de Déplacement (ou Déformation) d’une paroi de l’emballage par rapport à sa position initiale.
Par convention, un bombage correspond à une Déformation positive et traduit un manque de P ext. ; un creusé correspond à une Déformation négative et exprime un excédent de P ext.
Cette simplicité d’interprétation permet le pilotage d’autoclave avec un automatisme approprié. Toutefois, certains emballages plastiques réagissent localement de façon inverse (rapport de géométrie et d’épaisseur des matériaux). Aussi, il convient de rester vigilant avec ce type d’automatisme.

Il existe plusieurs technologies de capteur pour mesurer la Déformation mais qui ne se valent pas toutes. Assurez-vous de pouvoir instrumenter toutes les faces de votre emballage, qu’il n’y aura pas de contrainte mécanique parasite (un ressort de rappel appliqué sur un emballage en plastique à 100°C = mesure de la pénétration du palpeur dans le matériau !), ni de mesure aberrante suite à un choc thermique.

Remarque : d’autres usages de la mesure de Déformation emballage concernent le relevé d’anneau des couvercles à ouverture facile, le bombage des capsules de bocaux ou des couvercles et fonds des boîtes en métal, la quantification du Delta P sans capteur inséré dans l’emballage, …

Optimisation barème autoclave

L’optimisation du barème autoclave est une démarche récurrente dans la vie d’une conserverie. En effet, l’évolution des emballages, des recettes, du marché et des coûts de production représente un moteur fort à l’amélioration du process de fabrication.
Les gains économiques recherchés proviennent de :
– l’augmentation de la productivité par cycle de production
– la réduction de la durée du cycle
– la réduction des freintes
– la réduction de la consommation des différentes énergies utilisées par cycle

Ces objectifs sont accessibles par 4 approches différentes mais présentant l’intérêt non négligeable d’être toutes cumulables :
– approche équipement : par l’investissement d’un matériel plus performant (moins contaminant, plus rapide, moins énergivore, …)
– approche recette : par un choix judicieux d’ingrédients ou de fournisseurs permettant de réduire la charge microbienne initiale et donc la VS cible ou la VP cible
– approche microbiologique : par une identification précise de la VS cible ou de la VP cible
– approche optimisation barème : par la construction d’un nouveau barème parfaitement calé sur les performances thermique de votre produit (emballage + recette)

FCA s’est spécialisé dans l’optimisation barème selon notre méthode OTTA (Optimisation des Traitements Thermiques en Autoclave). Elle ne demande aucun investissement en matériel ni en étude microbiologique, seulement 2 jours d’invention sur site par produit. De plus, elle permet de répondre à plusieurs besoins ajustables selon vos souhaits :
– réduction de la durée du cycle
– réduction des consommations énergétiques
– élimination des freintes
– allongement de la DLC
– augmentation du rendement matière
– amélioration des qualités organoleptiques et nutritionnelles des recettes

Pasteurisation alimentaire

La Pasteurisation des conserves alimentaires est un procédé thermique de conservation. Selon la législation française, des conservateurs chimiques autorisés peuvent être ajoutés à la recette.
L’objectif de ce traitement thermique est la destruction complète des enzymes, des toxines, des levures, des moisissures, des formes bactériennes mésophiles végétatives. Le maintien au froid de la conserve permet l’inactivation des bactéries pathogènes et ralentit la croissance des bactéries de dégradation.
L’effet de destruction est obtenu par un couple Temps/Température appliqué au produit emballé via le stérilisateur, suivi d’un refroidissement rapide du produit à 4°C. Ce couple Temps/Température varie en fonction de la nature du produit (chauffage conductif ou convectif), du pH, de l’Aw et de la charge bactérienne initiale du produit (attention aux influences du process de fabrication et du temps d’attente). Il dépend également de la DLC souhaitée (1 à 10 semaines voire plus).
Les températures de pasteurisation sont très variables et correspondent à la bactérie de dégradation la plus virulente pour la recette. Elles fluctuent de 60 à 110°C.

L’augmentation linéaire de température a un effet de destruction exponentielle sur les micro-organismes. Aussi, la durée du traitement sera d’autant plus courte que la température sera élevée ce qui, à contrario, induira un temps de refroidissement plus long.

AVERTISSEMENTS :
– il faut s’assurer que la chaleur pénètre rapidement dans le produit sans pour autant en brûler la surface
– le couple Temps /Température concerne uniquement l’autoclave. Dans le produit, il en est autrement et pourtant c’est bien l’effet du traitement au Point Froid produit qui définira l’efficacité de la pasteurisation (voir Valeur Pasteurisatrice).

La fonction première de l’emballage est de préserver le produit de toute recontamination possible depuis le déroulement du couple Temps /Température dans l’autoclave jusqu’à son ouverture par le consommateur :
– étanchéité aux solides, liquides et gaz (forte perméabilité à l’oxygène acceptée)
– étanchéité absolue aux micro-organismes

La DLC ou Date Limite de Consommation est définie par le conserveur en fonction de la date de fabrication et du niveau de pasteurisation appliqué au produit. Elle intègre une marge de sécurité liée aux possibles ruptures de la chaîne du froid.

F.C.A. vous aide à la mise en place de vos barèmes de pasteurisation.

Pénétration de chaleur

la pénétration de chaleur est une étude qui permet d’identifier les minimas de température au point froid des produits constituant la charge.

Elle vise à garantir, qu’à tout instant, le cadre établi des tolérances de production est compatible avec le niveau de traitement recherché.

Cette étude est complexe à mener car il faut au préalable définir toutes les conditions critiques :
– dosage : température, poids, volume gazeux
– fermeture : niveau de vide
– constitution de la charge : plan de chargement, nombre de paniers
– temps d’attente
– capacité des réseaux d’énergie : nombre d’équipement fonctionnant en même temps
– distribution des températures ou à défaut cartographie thermique = point froid appareil
– point froid produit : recherche de son emplacement et définition du support de capteur
– …

Une fois toutes ces informations recueillies, il faut instrumenter un nombre important de produits et lancer un traitement cumulant l’ensemble de ces conditions critiques.

L’objectif de la pénétration de chaleur est d’identifier la valeur de destruction minimale résultant du traitement thermique (valeur stérilisatrice, valeur pasteurisatrice ou valeur cuisatrice) sur une production industrielle pour s’assurer qu’elle est toujours strictement supérieure à la Valeur Cible définie.

En plus de la garantie sanitaire, cette étude pointe les paramètres primordiaux du procédé de fabrication et informe sur les possibilités d’optimisation (gain organoleptique, gain de production et gain énergétique).

AVERTISSEMENT : cette étude nécessite un personnel qualifié et une instrumentation adaptée (miniaturisation des capteurs et spécialisation des supports mécaniques) sous peine de produire des résultats erronés, annonçant des VS, VP ou VC minimales trop élevées.

Remarque : pour un produit de composition complexe (ex : sauce + morceaux de différentes tailles) où la localisation du point froid produit devient aléatoire, il est possible d’utiliser un simulant en remplacement du produit (ex : bentonite ou huile). Cette méthode proposée par la FDA présente l’avantage de réduire significativement la dispersion des températures (limitation des erreurs sur l’emplacement du point froid produit et sur l’impact des dimensions des capteurs). Toutefois, il n’est plus possible ici de parler de Valeur Cible mais uniquement de valeur de contrôle à comparer à celle définie par la FDA.
L’utilisation de l’eau comme simulant et également possible mais peut s’avérer problématique pour des équipements dont la puissance de chauffage serait limitée. En effet, la capacité calorifique de l’eau étant très élevée, elle pourrait artificiellement modifier le point froid de l’équipement (emplacement et amplitude).

F.C.A. propose un service de Pénétration de Chaleur pour vous assister dans votre validation de barème.

Points chauds

Il existe 2 points chauds, l’un s’applique à l’autoclave et l’autre au produit traité.

Le « point chaud autoclave » décrit l’emplacement où la température d’enceinte reste la plus élevée lors du palier de chauffage. Il peut se trouver plusieurs emplacements qui l’un après l’autre répondent à cette définition aussi nous pouvons recourir au calcul de VS pour identifier le point qui au final produira la VS la plus élevée.

Le « point chaud produit » décrit l’emplacement où la température du produit emballé reste la plus élevée au cours du traitement, c’est à dire à sa périphérie. Il n’est que rarement étudié car nécessite une instrumentation très particulière alors qu’une inspection visuelle suffit généralement à le qualifier.

L’intérêt d’identifier le point chaud autoclave est de vérifier que les qualités organoleptiques des produits traités à cet emplacement restent conforme aux objectifs de qualité, que la surcuisson induite reste acceptable.

Pression externe

La Pression Externe, notée Pext., correspond à la pression régnant dans l’enceinte.
Pour les équipements non étanches (tunnels et cellules), Pext. = Pression atmosphérique.
Pour les autoclaves, les stérilisateurs continus et les cellules pressurisées (pression limitée à 0.45 bar), la Pext. peut varier de 0 à 4 bar (voir plus) et même atteindre des valeurs négatives de -0.9 bar avec des appareils spéciaux.

Dans une enceinte étanche, la Pext. est à minima égale à la tension de vapeur saturée. Pour atteindre des Pext. supérieures, il suffit d’y ajouter de l’air comprimé. Il est donc possible de gérer la Pression Externe avec une relative indépendance à la température de l’appareil. Ainsi, la pression d’air représente le facteur essentiel à la gestion du Delta P.

AVERTISSEMENT :
les autoclaves fonctionnant avec de l’eau surchauffée ont une Pext. minimale égale à « tension de vapeur saturée + 0,5 bar » afin d’éviter la cavitation de leur pompe de circulation.

Points froids

Il existe 2 points froids, l’un s’applique à l’appareil thermique de traitement et l’autre au produit traité.

Le « point froid autoclave » décrit l’emplacement où la température d’enceinte reste la plus basse lors du palier de chauffage.

Le « point froid produit » décrit l’emplacement où la température du produit dans un emballage reste la plus basse au cours du traitement.
Dans les 2 cas, il peut se trouver plusieurs emplacements qui l’un après l’autre répondent à cette définition aussi nous pouvons recourir au calcul de VS pour identifier le point qui au final produira la VS la plus basse.

L’identification du « point froid autoclave » permet de définir l’endroit où devront être prélevés les échantillons de produit destinés au contrôle de stabilité.
L’identification du « point froid produit » permet d’établir un protocole de mesure à destination des futures mesures de VS, VP ou VC.

Remarques :
– Autant, la mesure de température dans l’enceinte d’un appareil demande assez peu de précaution (voir cartographie thermique), autant la mesure à cœur produit est complexe. En effet, il faut alors étudier et garantir la position du capteur dans le produit et utiliser des enregistreurs de température très petits pour ne pas modifier les transferts de chaleur. Les sondes filaires sont également utilisables à condition que le diamètre de leur canne de température reste faible (optimum de 1 mm, acceptable jusqu’à 3 mm).
– De manière générale, la difficulté d’instrumentation s’accroît fortement avec les emballages de petites capacités (200 ml et moins)

Pression interne

La Pression Interne, notée Pint. représente la pression régnant dans un emballage. Elle est variable en fonction de la température d’observation et de la Pression Externe appliquée à l’emballage. Elle est constituée de la somme des pressions partielles apparaissant dans le produit corrigée par le comportement de l’emballage :
– dilatation/rétraction des gaz visibles + des gaz dissous au-dessus de leur température de libération
– dilatation/rétraction des liquides
– dilatation/rétraction des solides (produit + emballage)
– génération/condensation de vapeur d’eau
– expansion positive ou négative de l’emballage (= déformation réversible)

La Pression Interne entre dans la formule du Delta P emballage qui, lui-même, définit les performances minimales de l’emballage.

Pour rappel, dans le domaine de pression qui concerne les autoclaves, les liquides et solides ne sont pas compressibles alors que les gaz le sont.

AVERTISSEMENT :
Pour une montée en température ou un refroidissement, un produit connaît un gradient de température dans son épaisseur ce qui rend la prédiction de la Pint. uniquement possible par simulation numérique. L’utilisation d’abaques pour la détermination de Pint. est restreinte aux instants où la température est homogène dans le produit ; à savoir, sur la toute fin du palier de pasteurisation/stérilisation. Cependant, il est fréquent que ces instants d’homogénéité n’apparaissent même pas lors d’un cycle.

Qualités organoleptiques

les qualités organoleptiques regroupent l’ensemble des critères utilisés pour décrire les perceptions sensorielles d’un produit :

– goût (sucré, acide, amer, … et rance, fumé, de conserve, …)
– texture (souplesse, croquant, fondant, liquide, présence d’exsudat, …)
– couleur (terne, marquants visibles, …)
– odeur (fumé, neutre, aigre, …)
– …

Les produits alimentaires sont tous dégradés par un traitement thermique de type pasteurisation ou stérilisation. Aussi il convient d’élaborer avec soin recette et conception du barème associé pour garantir les qualités organoleptiques recherchées par le Marketing.

F.C.A. vous assiste dans l’écrire optimale de vos barèmes de manière à préserver au mieux les qualités organoleptiques de vos recettes.

Qualités nutritionnelles

Les qualités nutritionnelles d’une conserve, qu’elle soit pasteurisée ou appertisée, correspondent à la somme des valeurs nutritionnelles résiduelles après traitement thermique.
Au niveau des apports énergétiques, le passage en autoclave n’aura pas d’impact majeur. Par contre, au niveau de la teneur en vitamines et en minéraux, les dégradations peuvent être conséquentes si le barème n’en tient pas compte.
En effet, un chauffage excessif ou une température de palier inadaptée peut « ruiner » vos efforts sur le choix d’une matière première de qualité. Ainsi, les vitamines peuvent avoir été détruites en excès et les minéraux avoir migrés dans les exsudats ; exsudats qui seront perdus suite à l’égouttage du produit avant consommation.

F.C.A. propose une approche exclusive de construction de barème, méthode dite OTTA (Optimisation des Traitements Thermiques en Autoclave), qui permet de préserver au mieux les qualités organoleptiques et nutritionnelles de la recette.
Il faut également noter que cette approche maintient toutes les capacités de production de l’autoclave.

Stérilisation alimentaire

La stérilisation alimentaire des conserves est un procédé thermique de conservation. Selon la législation française, aucun conservateur chimique ne peut être ajouté en complément (ce n’est pas le cas dans tous les pays).
L’objectif de ce traitement thermique est la destruction complète des enzymes, des toxines, des levures, des moisissures, des formes bactériennes végétatives, des formes sporulées du Clostridium Botulinum et l’inactivation de la plupart des formes sporulées des bactéries thermophiles de dégradation.
L’effet de destruction est obtenu par l’application d’un couple Temps/Température au produit emballé via le stérilisateur. Ce couple Temps/Température varie en fonction de la nature du produit (chauffage conductif ou convectif), du pH, de l’Aw et de la charge bactérienne initiale du produit (attention à l’influence du process de fabrication et du temps d’attente).
Les températures de stérilisation alimentaire peuvent théoriquement commencées à partir de 100°C mais la durée du traitement est alors excessivement longue. En pratique, 110°C est un minimum. 115°C à 125°C sont très fréquents et pour les produits très convectifs des températures jusqu’à 135°C sont possibles.
L’augmentation linéaire de température a un effet de destruction exponentielle sur les micro-organismes. Aussi, la durée du traitement sera d’autant plus courte que la température appliquée sera élevée.

Le principe de la stérilisation alimentaire des conserves ne garantit pas une stérilité totale du produit mais un niveau de risque de non stérilité extrêmement faible (1 conserve sur 10^12 pouvant contenir une forme sporulée de Clostridium Botulinum pour une VS = 3 minutes). Ce risque est internationalement accepté de façon à éviter une dégradation excessive des qualités organoleptiques du produit.

La fonction première de l’emballage est de préserver la stérilité du produit de toute recontamination possible depuis le déroulement du couple Temps /Température dans l’autoclave jusqu’à son ouverture par le consommateur :
– étanchéité aux solides, liquides et gaz (très faible perméabilité à l’oxygène acceptée)
– étanchéité absolue aux micro-organismes

La DDM ou Date de Durabilité Minimale remplace depuis peu la DLUO ou Date Limite d’Utilisation Optimale. La DDM est définie par le conserveur en fonction de la date de fabrication et des caractéristiques de l’emballage utilisé vis à vis du produit. En général, la DDM des boîtes métalliques est plus importante que celle des bocaux (dénaturation du produit par la lumière) et atteint jusqu’à 5 ans. La DDM des emballages souples n’excède pas 2 ans à cause de la perméabilité des plastiques à l’oxygène.

Remarque : concernant les pays chauds, lieux où les conserves stérilisées pourraient connaître des températures de stockage supérieures à 50°C, il convient de renforcer le traitement de stérilisation.

F.C.A. vous aide au contrôle de la stérilisation alimentaires définis par vos barèmes.

Temps d'attente

Dans le cas de production en batch, la vitesse de la ligne de production va définir une durée minimale nécessaire à la constitution de la charge, soit un temps d’attente minimum. Dans ce laps de temps, le produit conditionné va connaître une croissance bactérienne – croissance qui sera d’autant plus rapide que la recette sera dosée à chaud.

Il est également définie un Temps d’Attente Maximum de façon à garantir que le traitement thermique appliqué restera adapté (= niveau de destruction microbienne suffisant) pour tenir compte des aléas de produrcion. Au-delà du temps d’attente maximum, le contrôle de production devra être renforcé.

Pour des recettes très sensibles et des autoclaves de forte capacité, le temps d’attente maximum peut être incompatible à l’obtention d’une charge totale. La validation de barème sera alors établie à partir d’une charge partielle définie.

Transferts thermiques

Les transferts thermiques encore appelés transferts de chaleur peuvent s’opérer selon 4 modalités :
– par rayonnement IR
– par changement d’état (condensation et vaporisation)
– par conduction
– par convection

Le rayonnement IR, dans la plage de température de la stérilisation ou de pasteurisation est suffisamment faible pour être simplement négligé.

Les changements d’état sont très importants car ils représentent à eux seuls l’apport principal d’énergie aux conserves dans les process vapeur, cascade ou brumisation. En se condensant sur les parois d’un emballage, la vapeur apporte une forte quantité de chaleur. De même, la vaporisation d’un fraction d’eau contenu dans un emballage consomme une forte quantité de chaleur ( = refroidissement).

La conduction représente la capacité à transférer de la calories (ou des frigories) par contact direct en l’absence de mouvement (ex : purée).

La convection représente la capacité à transférer de la calories (ou des frigories) par mélange avec un milieu en mouvement (ex : petits pois ou autoclave en immersion ou autoclave avec ruissellement sur les surfaces d’écoulement)).

Dans la pratique, la conduction et la convection sont souvent présentes en même temps dans un emballage avec des proportions fluctuantes selon la température de la recette. On parle alors d’échauffement semi conductif.

Valeur stérilisatrice

La Valeur Stérilisatrice encore notée VS ou Fo pour les anglo-saxons est le calcul de la destruction bactériologique résultant de l’échauffement du produit traité. Par convention, la VS utilise comme base de calcul les paramètres du Clostridium Botulinum (le plus dangereux des thermophiles pour l’Homme) soit T réf =121,1°C et z = 10°C
La formule générique de calcul, définie par l’étude de Mr Bigelow est la suivante :

VS = ʃ10^((T mesurée-Tréf)/z) dt
avec t = intervalle de temps de 1 minute

Le résultat de la VS s’exprime en minute (équivalent de temps passé à 121,1°C)

Il est d’usage courant que le résultat de la VS soit exprimé en point (1 min = 1 point).

La « VS instantanée » ou VSi correspond à la Valeur Stérilisatrice calculée sur la dernière minute d’observation
La « VS partielle » correspond au cumul des VSi jusqu’à l’instant d’observation.
La « VS totale » correspond au cumul des VSi jusqu’à la fin du traitement. Le terme « VS » correspond en fait à la « VS totale »
La « VS minimale » correspond à la VS totale atteinte suite au cumul des conditions critiques (voir Pénétration de Chaleur).
La « VS cible » correspond à la VS totale minimale à atteindre pour garantir la stabilité de la conserve.

Pour que la VS calculée ait du sens vis à vis d’un produit, il est impératif que l’instrument qui mesure la température soit placé au « point froid » du produit.

Par convention, le calcul de la VS est exploitable à condition que la précision de la chaîne de mesure de température soit inférieure ou égale ± 0.25°C pour les capteurs filaires (sondes thermo-couple ou PT 100).
AVERTISSEMENT : certains enregistreurs de température présentant une métrologie irréprochable peuvent, de par leurs dimensions, leur géométrie ou/et leur poids, induire des erreurs de mesure très supérieures (plusieurs degrés).

La FDA (Food and Drug Administration) américaine impose une valeur minimale de 3 min pour la VS contrairement à d’autres pays comme la France qui imposent « seulement » la garantie que le traitement appliqué soit suffisant.

En Europe, le calcul de la VS totale se fait sur la durée totale du traitement (chauffage et refroidissement inclus). Cette approche permet une corrélation directe entre VS totale calculée et la stabilité microbiologique du produit.
Dans les pays utilisant le référentiel FDA le calcul ne se fait que sur la seule période de chauffage (montée en température + palier). Cette approche, plus sécuritaire, évite de considérer les variations d’efficacité du refroidissement de l’appareil mais ne permet plus de corrélation avec la stabilité microbiologique du produit

Valeur pasteurisatrice

La Valeur Pasteurisatrice (notation VP ou UP pour les anglo-saxons) tout comme la Valeur Stérilisatrice (VS), décrit un niveau de destruction bactérien. La formule de calcul est la même, à savoir :

VP = ʃ10^((T mesurée-Tréf)/z) dt
avec t = intervalle de temps de 1 minute

Ici, les valeurs de Tréf. et de Z sont adaptées au micro-organisme que l’on souhaite étudier en particulier. Il existe ainsi un grand nombre de calculs possibles de la VP en fonction des valeurs utilisées de Tréf. et de Z.

Le résultat de la VP s’exprime en minute (équivalent de temps passé à Tréf.)

Il est d’usage courant que le résultat de la VP soit exprimé en point (1 min = 1 point).

La « VP instantanée » ou VPi correspond à la Valeur Pasteurisatrice calculée sur la dernière minute d’observation
La « VP partielle » correspond au cumul des VPi jusqu’à l’instant d’observation.
La « VP totale » correspond au cumul des VPi jusqu’à la fin du traitement.
La « VP minimale » correspond à la VP totale atteinte suite au cumul des conditions critiques (voir Pénétration de Chaleur).
La « VP cible » correspond à la VP totale minimale à atteindre pour garantir la DLUO souhaitée.

Pour que la VP calculée ait du sens vis à vis d’un produit, il est impératif que l’instrument qui mesure la température soit placé au « point froid » du produit.

Par convention, le calcul de la VP est exploitable à condition que la précision de la chaîne de mesure de température soit inférieure ou égale ± 0.5°C pour les capteur filaires (sondes thermocouple ou PT 100).
AVERTISSEMENT : certains enregistreurs de température présentant une métrologie irréprochable peuvent, de par leurs dimensions, leur géométrie ou/et leur poids, induire des erreurs de mesure très supérieures (plusieurs degrés).

Remarques :
– la UP est calculée en unité anglaise donc en degré Fahrenheit (°F) ; toutefois, les résultats restent égaux à ceux de la VP.
– pour comparer des VP, bien vérifier qu’elles ont été calculées avec les mêmes T réf. et Z
– la VP est parfois utilisée pour les cartographies thermiques (donc hors produit) pour faciliter l’identification du Point Froid d’un appareil. Ici, l’usage de la VP n’a plus de sens bactériologique mais est le « reflet » d’un calcul d’énergie.
– la VP est extrêmement pratique pour les services Qualité et R&D car elle permet de libérer les lots de production avant d’avoir le résultat d’une analyse bactériologique.

Valeur cuisatrice

La valeur cuisatrice (notée VC) quantifie la cuisson d’un produit. Elle se calcule avec la même formule générique que la VS ou la VP à partir de relevés de température. Les valeurs de Tréf. et de Z décrivent alors la loi comportementale d’un aspect particulier du produit, comme la vitesse de destruction d’une vitamine, d’une couleur, de la texture, etc…
Il existe donc plusieurs Valeurs Cuisatrices pour un produit homogène et plusieurs dizaines de VC possibles pour un plat cuisiné. Cette diversité rend son exploitation délicate d’autant que les paramètres Tref. et Z ne sont pas toujours connus pour quantifier l’aspect souhaité.

Avec un paramètrage fictif, disons Tréf.= 100°C et Z = 25°C, il est possible d’avoir une idée des écarts de cuisson entre Point Froid et Point Chaud tant dans un produit que dans la charge.

F.C.A. propose des constructions de barème permettant de réduire les écarts de cuisson pour améliorer l’homogénéité des qualités organoleptiques dans toute la charge traitée.

Remarque: contrairement à la VP ou à la VS, le point d’observation ne sera pas forcément le « Point Froid» mais pourra être le « Point Chaud» pour rendre compte des dégradations maximales. Ce Point Chaud est en périphérie d’un emballage le plus souvent placé sur la couche supérieure de la charge.

VS cible - VP cible

La VS cible et la VP cible correspondent aux valeurs de destruction que le traitement thermique doit impérativement fournir à l’ensemble de la charge pour garantir la DDM ou la DLC annoncée.

Ces valeurs cibles de stérilisation ou de pasteurisation sont obtenues par analyses microbiologiques des recettes vis à vis du procédé de fabrication et très souvent, par la validation expérimentale d’années de productions antérieures sur des recettes identiques ou comparables.

Remarque : quand une VS mesurée dans un produit est inférieure à la VS cible, après isolement de la production concernée, le questionnement devient double :
– quelle est l’origine de cette insuffisance de VS ?
– la VS cible est-elle correcte ?

Validation de barème

La validation de barème consiste à rapprocher la VS minimale ou VP minimale obtenue par l’étude de Pénétration de Chaleur à la VS cible ou VP cible.

Pour qu’il y est validation du barème, il faut que VS minimale ou VP minimale soit strictement supérieure à la VS cible ou VP cible.
L’écart entre Valeur Minimale et Valeur Cible donne de précieuses informations sur la marge de sécurité industrielle et sur la possibilité éventuelle de réduire le traitement thermique (gains de productivité, qualité et énergies).

Vapeur d'eau saturée Tension de vapeur

La vapeur d’eau est dite saturée quand sa pression correspond à sa pression d’ébullition pour une température donnée. Il est possible d’augmenter sa pression par un apport supplémentaire de chaleur, la vapeur est alors dite surchauffée. Il est impossible d’en réduire la pression sans en réduire la température.
Ainsi, il existe une relation physique parfaitement réciproque entre température et tension de vapeur saturée (= pression générée par la vapeur saturée). Cette propriété est exploitée sur des stérilisateurs continus dont le pilotage de la température (difficile à mesurer dans un grand volume) est réalisé avec un capteur de pression (identique en tout point du volume).

Le diagramme de Mollier décrit l’évolue exponentielle de la tension de vapeur saturée en fonction de l’élévation linéaire de la température. La ligne de séparation de l’eau liquide et de l’eau vapeur correspond à l’ébullition et définit la pression ou tension de vapeur saturée.

Remarque : si la température n’est pas affectée, l’ajout d’air comprimé sur de la vapeur saturée se traduit par une augmentation de la Pression Externe mais ne provoque aucune condensation. Si l’air injecté est froid (la plupart des cas), cette baisse de température induira une condensation de la partie vapeur et une éventuelle chute de pression dans l’enceinte qui sera rapidement compensée par la dilatation du volume d’air introduit.

mettre diagramme de Mollier appliqué à l’eau