Laperte de poids au bout de 5 mois était de 11,5 kg en moyenne, dont 8,19 kg de masse grasse et 3,65 kg de masse maigre. L’amaigrissement a donc fait perdre davantage de masse grasse que de masse maigre. A 12 mois, 84% des participants pesaient toujours moins qu’au début de l’étude. Toutefois, les personnes qui avaient repris du poids

LE SÉCHAGE 1- Définition, objectifs, application, processDéfinition, objectifs, champs d’application a- définition Le séchage est une opération unitaire qui a pour but d’éliminer par vaporisation l’eau qui imprègne un produit liquide ou solide afin de le transformer en produit solide sec dont l’humidité résiduelle est très faible. Le séchage se distingue de l’évapo-concentration qui ne traite que les produits liquides très humides exemple lait. Les produits liquides qu’on veut sécher poudre de lait sont d’ailleurs toujours préconcentrés au préalables par évapo-concentration qui est une technique de déshydratation moins couteuse en énergie que le séchage. b- Objectifs Le séchage est largement utilisé dans l’industrie alimentaire où il vient souvent en complément d’opérations comme l’évapo-concentration, la décantation, la filtration ou l’essorage. Il se pratique dans plusieurs cas l’humidité résiduelle est incompatible avec la suite du procédé le produit humide se conserve mal hydrolyse possible, modification de l’aspect physique par agglomération des grains le coût du transport est plus élevé en présence d’eau le séchage permet outre l’élimination d’eau, la création de modifications de la structure interne du solide comme par exemple l’apparition d’une structure poreuse. A cause du coût énergétique élevé du séchage, l’industriel cherche à avoir la plus basse teneur possible en eau à l’entrée du sécheur. La tendance est à n’utiliser le séchage que lorsque les procédés de séparation mécanique restent impuissants pour atteindre l’humidité résiduelle souhaitée. Le séchage des liquides est toujours précédé d’une autre opération de déshydratation moins couteuse en énergie l’évapo-concentration. c- Exemples de produits Une grande partie des aliments que nous consommons ont subi une opération de séchage. Le séchage peut être une étape nécessaire à la production du produit ou un rôle dans la conservation de l’aliment . On peut citer par exemple les pâtes alimentaires la charcuterie saucisson, jambon… les fromages séchage dans une ambiance contrôlée les légumes pois,… et fruits secs pruneaux, raisins, abricots… certains biscuits apéritifs sont produits par séchage à l’air chaud à partir d’une pâte de maïs le sel gisement minier est concassé, dissout, épuré avant d’être essoré et enfin séché jusqu’à devenir du sel raffiné. la conservation de beaucoup de types de grains ou de végétaux est assurée par le séchage café, cacao, riz et autres céréales, feuilles de thé, épices… Certains produits liquides lait, lactosérum… des coproduits de l’industrie alimentaire souvent destinés à l’alimentation du bétail, ou l’industrie chimique additifs… pulpe de betterave sucrerie, tourteaux d’oléagineux huilerie, drèches brasserie, jus de pomme… Voici la composition comparée de divers laits déshydratés d- Séchage et stabilité du produit • Le séchage est souvent utilisé pour allonger la durée de vie du produit ; en effet en même temps qu’on diminue l’humidité résiduelle du produit, on diminue l’eau libre disponible pour les réactions d’altération, c’est-à-dire l’activité de l’eau aw qui diminue en dessous de l’activité minimale de développement des microorganismes c’est-à-dire aw He puis envoyé sur le produit. Il se charge de l’humidité du produit et ressort avec une humidité plus grande Ys et une enthalpie Hs peu différente de l’enthalpie qu’il avait à l’entrée He car le séchage peut être considéré comme isenthalpique. Le produit humide entre dans le séchoir à un débit massique Me et une humidité Xe ; il ressort sec à un débit plus faible Ms avec une humidité résiduelle plus faible Xs aBilan Matière Permet de déterminer la capacité évaporatoire du séchoir CE c’est-à-dire le débit d’eau évaporée du produit en kg ou tonne d’eau par heure Le bilan matière sur l’eau permet notamment de déterminer le débit d’air sec permettant d’éliminer 1 kg d’eau On appelle M le débit de Matière sèche du broduit ; M . XE + V . YE = M . XS + V . YS donc si on note CE le débit massique d’eau évaporée qui est encore appelée capacité évaporatoire du séchoir CE, on obtient du côté produit CE= Me - Ms = M . XE - XS du côté de l’air CE = V . YS - YE d’où M . XE - XS = V . YS - YE = CE Ceci revient à dire que l’eau enlevée à la matière à sécher a été éliminée par l’air. D’où pour éliminer 1 kg d’eau, il faut utiliser 1 / YS - YE kg d’air sec et 1 kg d’air sec permet l’élimination de YS - YE kg d’eau. Activité 2 On considère le séchage étudié dans l’activité 1 1- déterminer la différence d’humidité absolue Delta na existant entre l’air usé © et l’air neuf A 2- En déduire la capacité évaporatoireCE du séchoir pour un débit d’air sec de 1000 kg/h. Activité 3 Fabrication de poudre de lactosérum L’installation de séchage décrite ci après est à double étage elle est constituée d’une tour d’atomisation couplée à un lit fluidisé. Après avoir subit une pasteurisation suivit d’une évapo-concentration, le lactosérum obtenu est à une concentration de 32% de MS ; il alimente la tour d’atomisation à une température de 80 °C et à un débit horaire de 2 tonnes / h . De l’air ambiant à 20 °C et d’humidité absolue 0,005Kg d’eau /Kg d’air sec, est envoyé dans la batterie de chauffage électrique absence d’humidification pour ressortir à 205°C et alimente la tour à un débit que vous déterminerez ; l’air usé ressort de la tour à 90 °C avec une humidité de 0,048 kg d’eau / kg d’air sec. L’installation tour + lit fluidisé a une capacité évaporatoire globale de 1322 Kg / h. Questions 1- Justifier l’intérêt de la pasteurisation subit par le lactosérum à % de MS avant la déshydratation. 2-Quels sont les intérêts de concentrer le lactosérum avant le séchage ? la concentration n’a pas eu lieu sur le même site 3- L’activité de l’eau aw du lactosérum a évolué de la façon suivante pendant sa transformation aw lactosérum = aw lactosérum 32%MS = aw lactosérum poudre = Après avoir expliquer la différence entre aw et teneur en eau, expliquer l’intérêt de cette évolution d’aw. 4- Pourquoi le lactosérum ne risque -t- il pas de dégradation thermique au contact d’air à 205°C. Argumenter. 5- Le débit de poudre sortant de la tour d’atomisation a une concentration en matière sèche de 92%. Calculer le débit de cette poudre sortant de la tour d’atomisation grâce à un bilan matière. 1° étage Réponse choisir parmi les suivantes 70 t/h ; 700 kg/h t/h ; 6- Calculer l’humidité de la poudre en g d’eau / 100 g de MS sortant du lit fluidisé 2°étage Réponse choisir parmi les suivantes 7 % ; ; 7- Placer les différents points de l’air de la tour sur le diagramme de Mollier. Le séchage est -il adiabatique ?Justifier la réponse . 8- Calculer le débit d’air à 205°C à envoyer dans la tour d’atomisation. Réponse choisir parmi les suivantes t/h t/h ; 1500 t/h ; Activité 4 Séchage de filet de saumon Lors de la préparation de saumon fumé, après les opérations de filetage suivi du salage, les filets de saumon sont séchés avant d’être fumés. On veut sécher 400kg de filets de saumon à 70% d’humidité d’eau / kg de matière humide en 4 heures. L’air utilisé a une température de 26°C et une humidité relative égale à 55%. Le débit d’air sec est de 3000kg d’air sec / heure. Au terme du séchage, les 400 kg de filet ont perdu 9% de leur poids. Questions 1- Calculez l’humidité finale du produit en % en kg d’eau / 100kg de matière humide réponse à choisir parmi ; 67% ; 69% 2- Calculez la capacité évaporatoire du séchoir. en kg d’eau / h réponse à choisir parmi 9 kg/h ; 12 kg/h ; 19 kg/h 3- En vous aidant du diagramme de Mollier, calculer l’humidité absolue de l’air de sortie en kg d’eau /kg d’air sec réponse à choisir parmi kg d’eau/kg ; kg d’eau/kg ; kg d’eau/kg 4- Sachant que l’air usé point S sortant du séchoir a une température de 20°C, vous placerez les points d’entrée point E et de sortie S sur le diagramme de Mollier de l’air humide. Vous justifierez s’il s’agit d’un séchage adiabatique ou non. bBilan thermique Un cas d’étude intéressant concerne le séchage par convection dans la phase de vitesse constante. Si on se place dans l’hypothèse d’un processus adiabatique, on admet alors qu’il n’y a pas de pertes thermiques et que le solide ne subit aucune variation de température entre l’entrée et la sortie du sécheur. Dans ce cas, la phase dans le sécheur proprement dit est adiabatique et le seul apport d’énergie est la puissance thermique au préchauffeur ?qui permet la vaporisation d’un débit massique d’eau CE. L’air humide évoluant » sur une isenthalpe pendant ce séchage, on a HS = HE’ On en déduit P= V . HE’ - HE Dans ce cas la chaleur à fournir au préchauffeur pour vaporiser 1 kg d’eau est appelée CES Consommation Énergétique Spécifique en Kj/Kg d’eau évaporée est CES = HE’ –HE / YS-YE 7 les séchoirsLes séchoirs La classification des appareils peut s’effectuer suivant le procédé continu, discontinu, le mode de séchage convection, conduction, rayonnement, lyophilisation, ou le type de produits traités solides en blocs, poudre, pâte , pulpe, film…. On signalera que l’utilisation d’un procédé continu se fera préférentiellement dans le cas d’une fabrication importante. Les sécheurs discontinus présentent l’inconvénient majeur d’entraîner un coût énergétique supplémentaire à chaque fin de cycle. a les sécheurs à cylindres ils sont constitués d’un ou deux cylindres creux animés d’un lent mouvement de rotation et chauffés à l’intérieur par un fluide caloporteur vapeur. La matière à sécher est déposée à la surface du cylindre et encollée à l’aide de cylindres satellites qui servent aussi à réduire l’épaisseur du produit. Ils conviennent pour les produits pâteux tels que les fruits & légumes réduits en purée, les liquides concentrés . Exemple de produits purée de pomme de terre, purée de fruits ou légumes, fécule de pomme de terre, amidon pré-gélatinisé, lait, baby food,… Caractéristiques séchage continu par conduction. Remarque ce procédé peut être utilisé pour fabriquer de la poudre de lait qui ainsi fabriquée porte le nom de poudre de lait hatemaker » qui est très apprécié par l’industrie de la chocolaterie, car ce produit a subi un traitement thermique poussé contrairement à la poudre de lait classique dite spray voir atomisation. Exemple de la fabrication de flocons de pomme de terre purée déshydratée ; temps de séjour du produit= 20 à 30 secondes ; Température de la surface du cylindre 140 °C environ ; humidité résiduelle des flocons 5 à 6%. Exemple de process et de constructeur GMF Gouda Drum Dryer bCellule ou étuve de séchage Le produit est posé ou accroché sur des chariot traversé par le courant d’air chaud et sec qui arrive par des tuyères disposés sur le plafond. L’air usé chargé de l’humidité du produit est repris par le plafond pour être recyclé. Voir figure ci-dessous qui illustre le cas des cellules de séchage de saucissons ou jambons crus. voir ICI la fabrication du saucisson sec. c Sécheur à lit fluidisé Ce séchoir convient pour des poudres divisées ou des flocons de céréales qui sont placées sur un support poreux. Un courant d’air chaud et sec est soufflé sous la couche de matière qui est mise en suspension dans le courant d’air, et un lit fluidisé s’établit ; les échanges thermiques sont alors intenses et l’efficacité du séchage est très grande. De plus cela permet d’éviter que les particules ne se collent entre elles ! Voir l’animation suivante très interresante d Sécheur par atomisation 1- Principe Lors de la déshydratation par atomisation, le liquide est pulvérisé en fines gouttelettes, dans une enceinte cylindrique verticale appelée tour qui peut atteindre 20 m de hauteur au contact d’un courant d’air chaud et sec afin d’évaporer l’eau. La poudre obtenue est entrainée par le flux d’air usé jusqu’à un cyclone ou un filtre à manche qui vont séparer l’air de la poudre. 2- Pulvérisation ou atomisation Le principe de ce séchage réside dans le fait qu’on parvient à augmenter la surface spécifique de contact du produit liquide avec l’air en le pulvérisant sous forme de spray ; la poudre obtenue par ce type de séchage est d’ailleurs appelée spray » Il existe trois technologies différentes de pulvérisation • Les turbines centrifuges Le liquide est amené au centre d’une turbine entraînée par l’intermédiaire d’engrenages. Le liquide soumis à la force centrifuge est éjecté en fines gouttelettes. • Les buses sous pression de liquide la pulvérisation est effectuée par le passage du liquide à travers un orifice, l’énergie de dispersion étant apportée par le liquide lui-même, véhiculé sous pression . • Les buses bifluide le liquide est alimenté à une pression relativement basse. La dispersion en gouttelettes se fait par un jet d’air comprimé à haute vitesse procédé intéressant pour les produits comme le lait qui ne tolère pas de forte pression. Voir l’animation suivante 3- Association avec un lit fluidisé Un lit fluidisé interne ou extern à la tour d’atomisation est souvent associé. Il permet de refroidir la poudre et d’économiser de l’énergie. En effet, l’augmentation de l’extrait sec ES au-dessus de 90 % demande une consommation importante d’énergie dans la tour de séchage pour évaporer l’eau. En ajoutant un lit fluidisé, c’est ce matériel, qui consomme moins d’énergie, qui permet d’augmenter l’ES. 4- Produit séché par atomisation Le lait en poudre air entre 200°Cet 250°C ; humidité résiduelle autour de 5%,lactosérum, le café soluble, boissons… Exemple de process de fabrication de lait en poudre 8- Séchage par lyophilisation • Principe L’eau est éliminée par sublimation il faut donc passer par une étape de congélation. L’eau devenue glace se transforme en vapeur sans passer par l’état liquide dans des conditions précises de température et de pression -20°C et sous vide proche du 0 bar suivant le diagramme de changement d’état de l’eau . Quelle différence entre le séchage et la lyophilisation ? • Les étapes Congélation du produit à –20°C on travaille en général sur des produits pré-concentrés afin de réduire la teneur en eau à éliminer, car le coût du traitement est proportionnel à la quantité d’eau éliminée. Exemple cryoconcentration sur le café ou les jus de fruits. Mise sous vide du lyophilisateur. Sublimation la vapeur d’eau est éliminée au fur et à mesure. On parle de dessiccation primaire » qui se produit vers - 20 °C. Désorption l’évaporation sous vide se poursuit pour éliminer ce qui reste en eau fortement liée. On parle de dessiccation secondaire ». La température remonte à +30 + 40 °C. Cassage du vide pour revenir aux conditions ambiantes. • Intérêts / limites On obtient une très bonne qualité gustative des produits car il n’y a que l’eau qui est partie ceci est marqué sur le café, si on compare du café soluble atomisé » avec du café lyophilisé ». Le coût est très élevé car le procédé nécessite beaucoup d’énergie et est très long. C’est pourquoi son usage est réservé aux produits chers », comme le café ou les plats préparés cuisinés de l’extrême » pour les sportifs de hauts niveaux montagne, désert ou bateau. • Procédé industriel Procédé industriel de lyophilisation L’appareil est un tunnel de 3 m de diamètre et 12 m de longueur. Le procédé peut être présenté en deux étapes. La congélation du produit, de 10 à 15 mm d’épaisseur maximum, placé sur des plateaux, se fait par brassage de l’air froid créé par des batteries à - 40 °C, puis l’enceinte est mise sous pression réduite au moyen de pompes à vide. Les plaques chauffantes situées entre les plateaux, sont parcourues par un fluide caloporteur à 80 à 90 °C. La vapeur d’eau à -20 °C se forme et va se condenser sur les batteries à - 40 °C et les recouvrir de glace. Des chariots porte-plateaux facilitent la manutention. La plus grande partie de l’eau est extraite par sublimation passage de l’état de glace à l’état de vapeur. Actuellement, on réalise principalement la lyophilisation des champignons, celle des aromates, légumes, jus de fruits, café, thé, D’autres produits alimentaires, tels que viandes et produits de la pêche, sont lyophilisés en quantité très faible, leur consommation trop limitée ne justifie pas une production à l’échelle industrielle dans tous les pays. II faut 15 à 20 heures pour traiter 2,5 tonnes de produit faible productivité. 9 les modifications physicochimiques Du fait de la très faible teneur en eau de l’aliment déshydraté, la croissance des micro-organismes est stoppée, l’activité enzymatique du milieu est fortement ralentie, de même que les réactions d’hydrolyse, le brunissement enzymatique et l’oxydation des lipides. Cependant, les produits déshydratés ne sont pas stériles, et toute réhydratation accidentelle sera néfaste, voire dangereuse. Le conditionnement dans un matériau étanche à la vapeur d’eau est conseillé. Néanmoins, les barèmes temps-températures des opérations de déshydratation ne sont pas suffisants pour détruire les micro-organismes. La déshydratation n’a pas d’effet pasteurisateur, encore moins strérilisant. Ce n’est pas une opération d’assainissement. Il convient donc de bien respecter l’hygiène de fabrication, la contamination initiale et éventuellement d’associer dans le process une opération d’assainissement souvent pasteurisation a. Certaines réactions se produisent en cours de déshydratation Elles retentissent sur les qualités organoleptiques, nutritionnelles, ou même fonctionnelles des protéines que contient l’aliment le pouvoir de foisonnement du blanc d’œuf est diminué lors de séchage par atomisation. Ces réactions peuvent être évaporation de substances aromatisantes volatiles, oxydation des pigments, brunissement enzymatique, dénaturation des protéines, gélatinisation des grains d’amidon, brunissement non enzymatique par réaction de certains acides aminés dont la lysine avec divers composés carbonylés tels sucres réducteurs, vitamine C. Il en résulte une moins bonne assimilation de la lysine, acide aminé essentiel et la formation de composés aromatisants plus ou moins souhaitables. L’oxydation des lipides et des pertes partielles des vitamines sensibles à l’oxy¬dation C et A ou à la chaleur B1 se produisent aussi. Cependant, une déshydratation bien conduite altère peu les propriétés nutritionnelles. Des analyses de laits écrémés totalement déshydratés montrent que la valeur biologique du lait est peu affectée et que les pertes en vitamines C et Bl sont respectivement de l’ordre de 30 et 10 %. Les pertes en vitamines sont moins importantes que lors de la stérilisation du lait en récipients. Soumis à la déshydratation, un aliment se contracte et ceci d’autant plus que la déshydratation est lente. Par contre, si la déshydratation est rapide, une couche rigide se forme à la surface de l’aliment et va déterminer la forme et le volume définitifs du produit. À l’intérieur, suite à la déshydratation, la structure devient poreuse. Ces produits se réhydratent donc facilement, mais possèdent l’inconvénient d’être plus sensibles à l’oxydation et de présenter un volume coûteux au stockage. b. Certaines réactions se produisent au cours de l’entreposage Les réactions d’oxydation et de brunissement non enzymatique Maillard peuvent se poursuivre au cours de l’entreposage ainsi que l’action de certaines enzymes. Ces dernières peuvent être inhibées par le blanchiment préalable des légumes. L’addition de certains additifs, tels les dérivés du dioxyde de soufre, peut limiter le brunissement non enzymatique ou les réactions d’oxydation. Le conditionnement étanche sous vide ou sous atmosphère modifiée, en limitant l’oxydation, prolonge la durée de vie des aliments déshydratés, d’autant qu’il protège de toute réhydratation. L’azote, substitué à l’oxygène dans l’emballage avant fermeture, permet une meilleure stabilité des pigments et des arômes. Inerte, inodore et peu soluble dans l’eau et les lipides, l’azote évite donc toute rétraction de l’emballage. On peut ainsi tripler, voire quadrupler, la durée de vie des flocons de pommes de terre, légumes déshydratés, graines oléagineuses stockées à température ambiante. Un matériau d’emballage opaque à la lumière, une température d’entreposage maximale de 25 °C, voire 10 °C, conservent aux produits déshydratés leurs qualités alimentaires jusqu’à la date limite d’utilisation optimale DLUO.

dont le régime alimentaire est constitué de fruits