Aliments lyophilisés

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Contexte

La lyophilisation est une méthode relativement récente de conservation des aliments. Cela consiste à congeler les aliments, puis à éliminer presque toute l'humidité dans une chambre à vide et enfin à sceller les aliments dans un récipient hermétique. Les aliments lyophilisés peuvent être facilement transportés à des températures normales, conservés pendant une longue période et consommés avec un minimum de préparation. Une fois préparés, les aliments lyophilisés ont à peu près le même aspect et le même goût que les produits naturels originaux.

Le processus de lyophilisation a été développé pendant la Seconde Guerre mondiale comme méthode de conservation du plasma sanguin pour les urgences sur le champ de bataille sans nécessiter de réfrigération ni endommager la nature organique du plasma. La technologie a été appliquée aux produits alimentaires de consommation après la fin de la guerre. Le café a été l'un des premiers produits lyophilisés à être commercialisé à grande échelle. Aujourd'hui, de nombreux fruits, légumes, viandes, œufs et arômes alimentaires sont lyophilisés.

Les aliments lyophilisés présentent de nombreux avantages. Parce que jusqu'à 98% de la teneur en eau a été éliminée, la nourriture est extrêmement légère, ce qui réduit considérablement les coûts d'expédition. Cela le rend également populaire auprès des plaisanciers et des randonneurs qui doivent emporter leur nourriture avec eux. Parce qu'il ne nécessite aucune réfrigération, les coûts d'expédition et de stockage sont encore plus réduits. Les aliments lyophilisés sont également relativement exempts de contamination, car le processus de déshydratation rend pratiquement impossible la survie des levures et des bactéries potentiellement nocives. Enfin, étant donné que la structure physique de l'aliment n'est pas modifiée pendant le processus de lyophilisation, l'aliment conserve une grande partie de sa couleur, sa forme, sa texture et sa saveur lorsqu'il est préparé pour la consommation en réintroduisant de l'eau. Cela le rend plus attrayant pour les consommateurs que les aliments conservés par d'autres méthodes.

L'un des principaux inconvénients des aliments lyophilisés est leur coût. L'équipement requis pour ce processus nécessite un investissement financier important, et le processus lui-même prend du temps et demande beaucoup de travail. Ces coûts sont généralement répercutés sur le consommateur, ce qui rend les aliments lyophilisés très coûteux par rapport à d'autres méthodes de conservation des aliments telles que la mise en conserve ou la congélation.

Matières premières

Certains aliments sont extrêmement bien adaptés au processus de lyophilisation, d'autres s'en tirent moins bien. Les liquides, les portions minces de viande et les petits fruits et légumes peuvent être lyophilisés facilement. Le café est le liquide lyophilisé le plus courant. Des morceaux ou des tranches de crevettes, de crabe, de homard, de bœuf et de poulet peuvent être lyophilisés. Ils sont souvent mélangés avec des légumes dans le cadre de soupes ou de plats principaux. Presque tous les fruits et légumes peuvent être lyophilisés, y compris les haricots, le maïs, les pois, les tomates, les baies, les citrons, les oranges et les ananas. Même des articles comme les olives et les châtaignes d'eau peuvent être traités de cette façon.

Des portions épaisses de viande et des légumes et fruits entiers plus gros ne peuvent pas être lyophilisés avec succès. Avec de nombreux autres aliments, il n'est tout simplement pas économique de les conserver par lyophilisation.

Le processus de fabrication

Une installation de traitement par lyophilisation est généralement une grande usine dotée d'un équipement moderne. Son les zones de manipulation des aliments doivent être approuvées par le ministère de l'Agriculture des États-Unis, et l'entreprise et ses employés doivent adhérer aux procédures réglementaires gouvernementales. L'usine peut comprendre une zone de réception et de stockage pour les aliments crus qui arrivent à l'usine en vrac ; une zone de cuisson des aliments pour les aliments qui doivent être cuits avant d'être transformés ; une grande surface avec plusieurs grandes chambres de congélation et de séchage ; et une zone de conditionnement. L'installation peut également inclure une zone de recherche où des méthodes améliorées de lyophilisation des aliments sont développées, et une cuisine d'essai où de nouvelles techniques de préparation pour améliorer le goût final, la qualité et la texture des aliments sont essayées. Certaines usines sont dédiées à la lyophilisation d'un seul produit comme le café lyophilisé. D'autres traitent une large gamme de viandes, de légumes et de fruits. Les produits non alimentaires tels que les produits chimiques et les produits pharmaceutiques sont généralement traités dans des usines distinctes des produits alimentaires.

Le processus de lyophilisation varie dans les détails des températures, des durées, des pressions et des étapes intermédiaires d'un aliment à un autre. Ce qui suit est une description générale du processus avec plusieurs exceptions spécifiques notées.

Tests et préparation

• 1 La nourriture est d'abord vérifiée pour la contamination et la pureté. Les fruits, les viandes et certains autres produits comestibles sont testés pour le nombre de bactéries et la détérioration. Une grande partie du travail de la plante dépend de la saison de récolte pour chaque aliment. En janvier, par exemple, l'usine transformerait du céleri, des olives, des citrons, des oranges et des ananas. En juillet, elle transformerait, entre autres, des haricots verts, des pois et des fraises.
• 2 Certains types d'aliments, comme les fruits de mer et les viandes, doivent être cuits avant la lyophilisation. Ils sont généralement achetés déjà coupés en petits morceaux. S'ils n'ont pas été précuits et congelés, ces aliments sont placés dans de grandes marmites de taille industrielle et correctement cuits. Les fruits et légumes sont généralement achetés déjà coupés, dénoyautés et pelés. Ces aliments sont simplement lavés avec des jets d'eau. Certains légumes, comme les pois et le maïs, sont rapidement ébouillantés ou blanchis avant d'être congelés. Le café est acheté sous forme de liquide concentré pré-infusé. Parce que l'arôme du café est important pour les consommateurs, une petite quantité d'huile de grain de café peut être ajoutée au liquide. Contrairement à l'eau, l'huile n'est pas éliminée pendant le processus de séchage.

Gel

• 3 Les morceaux de nourriture sont étalés sur des plateaux métalliques plats qui sont empilés de 20 à 30 de haut dans des fentes dans un chariot à roues. Pour les aliments précuits et congelés, les barquettes sont pré-réfrigérées pour éviter une décongélation partielle lors de la manipulation. Avec des liquides comme le café, le café pré-infusé est versé dans des casseroles peu profondes. Les chariots sont transportés dans une grande chambre froide de plain-pied où la température peut descendre jusqu'à -40 °F (-40 °C). Dans cette température extrêmement froide, les aliments sont rapidement congelés. Il y a généralement une douzaine de chambres froides ou plus en fonctionnement, et les chariots y sont conservés jusqu'à ce qu'il soit temps de les déplacer dans la chambre de séchage.

Séchage

• 4 Les chariots sortent de la chambre froide et se dirigent vers une chambre de séchage sous vide. Dans le cas de liquides comme le café, le café congelé est d'abord moulu en petites particules dans un moulin à basse température. La chambre de séchage est un grand cylindre horizontal long avec des extrémités semi-elliptiques. Une extrémité est articulée pour s'ouvrir et se fermer. Lorsque les plateaux de morceaux d'aliments congelés sont à l'intérieur, la chambre est fermée et scellée. Dans une grande usine, il peut y avoir de 20 à 30 chambres de séchage en fonctionnement à tout moment.
• 5 La procédure de séchage implique un processus appelé sublimation. En sublimation, un matériau solide est forcé de changer d'état en un matériau gazeux sans jamais devenir un liquide. Dans le cas des aliments lyophilisés, les cristaux de glace solides piégés dans les morceaux d'aliments congelés sont forcés de se transformer en vapeur d'eau sans jamais devenir de l'eau liquide. Dans la chambre de séchage, ceci est accompli en évacuant l'air avec une pompe à vide pour réduire la pression à environ 0,036 psi (0,0025 bar). La température des aliments est élevée à environ 100 °F (38 °C) par conduction directe à travers le fond des plateaux, par rayonnement des lampes chauffantes ou par chauffage par micro-ondes. Lorsque la chambre est vidée de son air, la pression est inférieure au seuil auquel l'eau peut exister simultanément à l'état solide, liquide et gazeux (vapeur). Ce seuil est connu sous le nom de point triple de l'eau. Une fois que la pression tombe en dessous de ce point, la chaleur fait que les cristaux de glace piégés dans les morceaux d'aliments congelés se transforment directement en vapeur d'eau. La vapeur est aspirée et condensée dans la chambre, laissant les aliments derrière. La nourriture séchée est remplie de minuscules vides, comme une éponge, où les cristaux de glace étaient autrefois présents. Non seulement cela permet aux aliments de réabsorber plus facilement l'eau lorsqu'ils sont préparés pour la consommation, mais les aliments séchés conservent leur taille et leur forme d'origine. La durée de ce processus de séchage varie. Les liquides lyophilisés ne prennent que quatre heures environ à préparer, tandis que les semi-solides et les solides comme la soupe et les viandes tranchées peuvent prendre 12 heures ou plus.

Dimensionnement et mélange

• 6 Les morceaux d'aliments séchés sont retirés de la chambre de séchage et testés pour leur teneur en humidité et leur pureté.
• 7 Certains morceaux d'aliments peuvent être broyés à une taille plus petite ou peuvent être réduits en poudre. D'autres peuvent être filtrés pour les séparer par taille. Deux ou plusieurs produits différents peuvent également être mélangés pour répondre aux spécifications spécifiques d'un client.

Emballage

• 8 Les aliments lyophilisés doivent être scellés dans des contenants hermétiques pour éviter qu'ils n'absorbent l'humidité de l'air. Plusieurs types de contenants peuvent être utilisés :des sachets en plastique laminé, des bidons en métal et en plastique, ou des fûts en métal et en fibre pour le conditionnement en vrac. Certains aliments lyophilisés sont emballés sous vide, dans lesquels l'air est évacué du récipient avant d'être scellé. D'autres aliments ont un gaz inerte comme l'azote injecté dans le récipient avant de le sceller pour déplacer l'oxygène dans l'air et empêcher l'oxydation ou la détérioration des aliments. L'emballage se fait dans l'usine de lyophilisation presque dès que les aliments sortent de la chambre de séchage. L'usine peut former, remplir et sceller les emballages au poids souhaité pour l'utilisateur final. Les emballages destinés à être vendus directement au consommateur sont emballés dans des cartons, empilés sur des palettes et transportés jusqu'à l'entrepôt de l'épicerie. D'autres aliments lyophilisés sont emballés en vrac et vendus à un transformateur secondaire pour être incorporés dans d'autres produits alimentaires. Les bleuets lyophilisés, par exemple, peuvent être envoyés à une entreprise qui fabrique des mélanges à crêpes et à muffins.

Contrôle qualité

Chaque aliment a des exigences différentes en matière de transformation, de stockage et de réhydratation. Certaines des variables comprennent le dimensionnement des produits alimentaires crus avant congélation, le temps et la température de cuisson ou de blanchiment, le taux de congélation et la température de congélation finale, le taux d'application du vide et la pression de vide finale pendant le séchage, le taux et la méthode d'application de la chaleur et la température finale du produit séché, la teneur en humidité résiduelle admissible après séchage, la température et l'atmosphère de stockage (vide, azote, etc.) après séchage, et les procédures de réhydratation. Dans les grandes installations de lyophilisation, des microprocesseurs électroniques régulent les durées, les températures et les pressions tout au long de chaque étape du processus. Un ordinateur central collecte ces données, les analyse à l'aide de méthodes de contrôle statistique de la qualité et les stocke pour référence ultérieure. Cela garantit que les aliments envoyés au public pour la consommation ont été soumis à un processus strictement contrôlé qui respecte les directives gouvernementales et ne varie que légèrement d'un lot à l'autre. L'ordinateur collecte également des données sur les niveaux de bactéries et d'humidité des produits alimentaires bruts en vrac entrant dans l'usine ainsi que des produits lyophilisés finaux. L'équipement spécial peut comprendre des chromatographes en phase gazeuse informatisés et des analyseurs d'oxygène. Même les matériaux d'emballage sont testés pour leur capacité à empêcher la transmission de vapeur d'eau et d'oxygène.

Le futur

Les aliments ne sont pas le seul matériau lyophilisé. Les produits pharmaceutiques tels que les antibiotiques et les vaccins sont souvent conservés de cette façon. Des produits chimiques spécialisés, des pigments et des poudres de céramique sont également produits par lyophilisation. Actuellement, des travaux de développement sont en cours sur la lyophilisation de divers aérosols. L'une des applications les plus intéressantes est la lyophilisation des fleurs pour produire des bouquets qui peuvent être conservés plusieurs mois avant d'être réactivés pour faire des fleurs "fraîches". Ce serait particulièrement bénéfique pour ceux qui veulent des fleurs qui ne fleurissent que pendant une courte saison.