Lyophilisation Expos©

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE KASDI MERBAH - OUARGLAFacult des Sciences et des Sciences de lIngnieur Dpartement de lagronomie Niveau : 4eme anne technologie alimentaire

Expos sur :

La Lyophilisation

Prsent par : -Khamed Oussama

Dirig par : - Chouana Toufik

2012/2013

INTRODUCTION : ................................................................ 3 INTERET DE CETTE TECHNIQUE : ............................................ 4 LE PROCEDE DE LA LYOPHILISATION : ..................................... 4 LYOPHILISATEUR : .............................................................. 7 LES PRINCIPAUX COMPOSANTS : ........................................... 7 SUIVRE LEVOLUTION DU SECHAGE : ...................................... 8 ALIMENTS LYOPHILISES : .................................................... 10 DUREE DE CONSERVATION ET REHYDRATATION : .................... 10 AVANTAGES ET LES INCONVENIENTS DE LA LYOPHILISATION : .. 10 CONCLUSION : ................................................................. 12

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INTRODUCTION :La lyophilisation est une mthode de conservation des aliments. Selon certaines sources, les Indiens des Andes auraient t les premiers utiliser un procd semblable celui qui est connu aujourdhui. Ces Indiens produisaient plusieurs varits de pommes de terre et ils les conservaient en les immergeant dans leau glace puis en les laissant se dshydrater grce laltitude et au soleil. Effectivement, une altitude leve, la pression partielle de la vapeur deau est trs faible, car lair est trs sec et trs froid. Leau svapore donc plus basse temprature qu une altitude normale. Le froid intense congle donc les aliments en surface puis le soleil chaud provoque le schage. Ils avaient donc une lyophilisation de surface. Ce serait, en quelque sorte, la mthode rudimentaire de la lyophilisation. Le procd industriel que nous utilisons aujourdhui tait autrefois appel cryodessiccation en raison de la phase initiale de conglation. Le terme dessiccation signifie quon dessche le produit et cryo signifie froid en grec. La cryodessiccation a t invente en 1904 pas des physiciens franais. Ce nest quen 1943 que le professeur Alexander Fleming proposa le terme lyophilisation, qui vient des termes luen ou solvant et philen ou ami, en grec. Lindustrie alimentaire et lindustrie pharmaceutique sont les principaux utilisateurs de la lyophilisation.

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INTRT DE CETTE TECHNIQUE :La lyophilisation comporte de nombreux avantages par rapport aux autres procds de schage ou de conservation. Elle permet de conserver une grande partie des qualits organoleptiques des aliments tant donn que ceux-ci demeurent une temprature sous le point de conglation durant la sublimation. L'utilisation de la lyophilisation est particulirement importante dans le cas des bactries lactiques puisquelles sont trs sensibles la chaleur. Les aliments lyophiliss en gnral ne ncessitent pas de rfrigration pour se conserver. Les cots dentreposage et de transport sont ainsi rduits de faon apprciable. La lyophilisation entrane une diminution importante du poids ce qui facilite grandement le transport des aliments lyophiliss. Par exemple, plusieurs aliments contiennent jusqu 90% deau. Ils seront donc 10 fois plus lger aprs lyophilisation. La plupart des aliments lyophiliss se rhydratent trs rapidement grce leur texture poreuse. En effet, la lyophilisation nentrane pas de diminution de volume apprciable. Leau peut donc reprendre sa place facilement dans la structure molculaire de laliment

LE PROCD DE LA LYOPHILISATION :La lyophilisation, aussi appele schage froid, est un procd qui consiste retirer leau dun aliment afin de le rendre stable la temprature ambiante et de faciliter sa conservation. On peut dcomposer la lyophilisation en trois tapes principales : 1. CONGLATION 2. DESSICATION PRIMAIRE OU SUBLIMATION 3. DESSICATION SECONDAIRE OU SCHAGE FINAL Il faut toutefois noter quil y a parfois une tape prliminaire la lyophilisation, soit la rduction en poudre ou pure des aliments et des mdicaments. Comme vous le constaterez dans les prochaines pages, la lyophilisation est trs coteuse. De plus, il existe un principe de base qui dit que plus le rapport surface/volume est grand, plus un produit chauffera et schera plus efficacement. En rduisant le produit en pure ou en poudre et en le plaant en couche mince sur une plaque, le temps de schage est rduit, diminuant simultanment le cot dnergie reli au schage. On peut cependant lyophiliser des fruits ou des lgumes en petits morceaux ou en tranches.

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1. CONGLATION La premire tape consiste congeler les aliments pour que leau quils contiennent soit transforme en glace. La temprature doit rester plus basse que 20 C tout au long du processus de lyophilisation. 2. DESSICATION PRIMAIRE OU SUBLIMATION Ltape suivante permet la sublimation de la glace. La sublimation est un principe physique simple. Cest le passage dune substance de ltat solide ltat gazeux directement. On dessche donc laliment ou le produit en le mettant sous vide : la glace devient de la vapeur et elle est rcupre. Le diagramme de phase de leau reprsente la phase de leau selon la temprature et la pression telle quexprime par la figure suivante.

Au point eutectique (point triple), il y a quilibre entre les trois phases. Cest le point III, en vert fonc. Le diagramme est un peu plus complexe que ce que lon explique. Il sagit de se reprsenter la zone en vert fonc par un point pour mieux le comparer au diagramme suivant qui montre les tapes de la lyophilisation.

3. DESSICATION SECONDAIRE OU SCHAGE FINAL Cette dernire tape dbute lorsque toute la glace est sublime. Les aliments sont alors schs. La temprature slve spontanment une fois que toute leau a t sublime. Une temprature variant entre 20 et 70 C pendant deux six heures permet damener une humidit rsiduelle entre 2 et 8 %.

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LE PROCESSUS DE LYOPHILISATION :La lyophilisation consiste vacuer lhumidit contenue dans les matriaux gels par sublimation (c.--d. que la glace qui sy trouve est transforme directement en vapeur deau elle ne fond pas pour ensuite vaporer). En gnral, lopration seffectue dans un lyophilisateur et la vitesse de schage varie selon la temprature et la pression. Ainsi, tout lyophilisateur permet normalement de rgler la temprature, la pression, ou les deux. Le schage par lyophilisation est un procd de conservation-restauration de grande valeur, car le rtrcissement, la dformation et laffaissement quil entrane sont moindres que lorsque les objets sont schs lair. De plus, si lon mai ntient la temprature de lobjet bien au-dessous de 0 C pendant tout le processus, on peut rduire davantage les risques de dommages lis au schage. Cependant, la baisse de temprature occasionne une diminution de la pression de vapeur de la glace (voir Tableau ), ce qui rduit sa capacit de sublimation et ralentit donc le processus de lyophilisation.

La lyophilisation sous vide permet de contourner ce problme en utilisant une pompe vide pour extraire lair et la vapeur deau de lenceinte, abaissant ainsi la pression de lair . Quand la pression dans lenceinte se rapproche de la pression de vapeur de la glace, la sublimation augmente et le schage commence. La vitesse de schage est directement tributaire de lcart entre la pression du systme et la pression de vapeur de la glace. mesure que la pression de lenceinte baisse, la vitesse de schage augmente. Toutefois, si la pression de lenceinte est trop faible, il ny a pas de transfert de chaleur lobjet par convection, la temprature de lobjet chute et le schage est interrompu. Au cours du processus de lyophilisation, la vapeur deau qui se sublime de lobjet forme de la glace sur les parois froides du condenseur. Cette glace doit tre enleve priodiquement pendant la lyophilisation en dgivrant le condenseur.

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LYOPHILISATEUR :On peut trouver des lyophilisateurs sur le march qui conviennent la restauration. Leur taille varie, passant des petites units pour comptoir aux grandes installations avec enceinte pouvant contenir plusieurs mtres cubes de matriaux. Un lyophilisateur typique compte quatre principaux composants : une pompe vide, une enceinte rfrigre, un condenseur et un panneau de commande (voir Figure ).

LES PRINCIPAUX COMPOSANTS :LA pompe VIDE : La pompe vide extrait lair et la vapeur deau de lenceinte. Sa plus importante caractristique est donc le degr de vide quelle peut crer, plus particulirement aux basses tempratures, o la pression de vapeur de la glace dcrot. Le dbit (nombre de litres dair et de vapeur deau extraits par minute) est galement trs important, car il permet de rgler la vitesse de lextraction. Les pompes vide modernes ( entranement direct ou palettes rotatives) sont prfrables aux anciennes pompes piston, car elles sont moins sensibles leau. Le besoin dextraire leau qui saccumule dans lhuile de la pompe est ainsi rduit, avantage non ngligeable lorsquil faut extraire de grandes quantits deau dun matriau gel. (Pour extraire lhumidit, il faut ouvrir un robinet de ballast gaz sur le dessus de la pompe, ce qui fait augmenter sa temprature de fonctionnement et ralentit donc le schage.)

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Lenceinte rfrigre : Cest dans lenceinte rfrigre que lon place lobjet scher. Ainsi, la taille de lenceinte dtermine les objets qui peuvent y tre traits. Les petites enceintes sont moins coteuses que les grandes, autant lachat qu lentretien. Pour traiter des objets de grande taille, on peut agrandir une petite enceinte au moyen dun ajout bien isol. Cest au moyen de la rfrigration mcanique que lon refroidit les enceintes. Il est important de connatre le genre de frigorigne dont se sert le systme, surtout sil est question dacheter de lquipement doccasion. Un grand nombre de frigorignes traditionn