Brevet FR2465648A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne un procédé de stérilisation des aliments par micro-ondes. Plus parti- culièrement, la présente invention concerne un procédé de stérilisation des aliments constitués par une matière alimentaire solide et une matière liquide en appliquant des micro-ondes aux aliments pendant une courte durée sans dégrader le goût et la saveur desdits aliments. On a créé récemment non seulement des nouveaux types d'aliments, mais aussi des nouveaux types d'emba- lages alimentaires. On trouve, par conséquent, aujourd'hui dans le commerce des types d'aliments variés contenus dans des types d'emballages variés. Dans la préparation d'un aliment contenu dans un emballage, l'aliment est stérilisé avant, pendant ou après le remplissage de l'emballage avec l'aliment. La stérilisation est habituellement exécutée en chauffant l'aliment à une température élevée pendant une longue période de temps. Ce chauffage appliqué à l'aliment le gâte parfois ou dégénère son goût et sa saveur. Afin d'éviter les inconvénients de cette méthode de stérilisation par la chaleur, on a tenté de chauffer l'aliment contenu dans l'emballage à une température extrêmement élevée, de 120 à 140'C par exemple, pendant une courte durée (quelques minutes) en faisant appel, par exemple, à une méthode de stérilisation dite en vase clos. Cette méthode est efficace pour abréger le temps pendant lequel l'aliment est exposé à une température extrêmement élevée. Cependant, puisque l'emballage qui contient l'aliment est également exposé à cette tempé- rature extrêmement élevée, il est nécessaire que l'emballage soit fait d'une matière résistant à la chaleur et qui soit stable à ces températures élevées. Le papier ordinaire et les matières polymères thermo- plastiques ne conviennent pas pour cet usage en raison de l'insuffisance de leur résistance thermique. On sait aussi que les micro-ondes sont efficaces pour stériliser des aliments variés. Ce procédé de sté- rilisation peut être appliqué à une température relative- ment basse (70 à 1050 C), dans un temps relativement court (90 à 180 secondes). Quand un aliment contenu dans un emballage est placé dans un appareil irradiant des micro-ondes et quand des micro-ondes sont appliquées à l'aliment pour le stériliser, diverses substances volatiles contenues dans l'aliment s'évaporent inopportunément de l'aliment. L'évaporation de ces substances volatiles modifie fréquemment le goût et la saveur de l'aliment. Quand un emballage capable de transmettre les micro-ondes est rempli avec un aliment puis est scellé hermétiquement, et quand les micro-ondes sont ensuite appliquées à l'aliment à travers-l'emballage, l'évaporation des substances volatiles peut être empêchée. Cependant, dans ce cas, l'élévation de la température de l'aliment se traduit par la dilatation de l'aliment. Cette dilatation crée une forte pression dans l'emballage. Du fait de la pression par dilatation créée dans l'emballage, celui-ci gonfle et il arrive qu'il se rompe. Pour empêcher la rupture de l'emballage, la demande de brevet japonais publiée, n' 52-68785, divulgue un procédé dans lequel un emballage fermé contenant une matière alimentaire est placé dans une enceinte fermée hermétiquement, qui est équipée d'un appareil émettant des micro-ondes. Pendant que les micro-ondes sont appliquées à l'emballage la pression est réglée dans l'enceinte fermée de façon à s'équilibrer avec la pression régnant dans l'emballage. Ce procédé nécessite un appareil spécial qui rend le coût du procédé trop élevé. La mise en oeuvre de ce procédé est aussi en elle même très compliquée et très couteuse. On a reconnu, dans ces conditions, que l'appli- cation industrielle de la méthode de stérilisation par micro-ondes d'un aliment contenu dans un emballage scellé hermétiquement était très difficile et n'était pas pratique. L'un des buts de la présente invention est de fournir un procédé de stérilisation des aliments par micro- ondes qui puisse être utilisé industriellement sans aucune difficulté. Un autre but de la présente invention est de four- nir un procédé de stérilisation des aliments par micro- ondes qui soit efficace pour stériliser un aliment contenant des substances volatiles sans les faire évaporer de l'aliment. Un autre but encore de la présente invention est de fournir un procédé de stérilisation des aliments par micro-ondes qui ne modifie par le goût et la saveur de l'aliment et ne gâte pas celui-ci. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - la mise en place d'une matière alimentaire solide dans un emballage permettant la transmission des micro-ondes au travers de lui, - l'introduction dans cet emballage d'une matière liquide portée à une température plus élevée que celle de la matière alimentaire solide, - le scellement hermétique de l'emballage et - l'application des micro- ondes à l'emballage pour stériliser le mélange de la matière alimentaire solide et de la matière liquide dans l'emballage scellé. Dans le procédé de la présente invention, les micro-ondes sont appliquées à un mélange d'une matière alimentaire solide et d'une matière liquide contenues dans un emballage fermé hermétiquement, au travers de cet emballage. Il est nécessaire, par conséquent, que l'embal- lage permette la transmission des micro-ondes, au travers 4- de lui. L'emballage peut être fait d'au moins une matière permettant la transmission des micro-ondes, choisie, par exemple, parmi le papier, les matières polymères thermoplastiques telles que le polyéthylène, le polypropy - lène, le polystyrène, le polycarbonate, le polyacétal, les résines acryliques, les polyamides et les polyesters, et le verre. Il est nécessaire, cependant, que l'emballage offre une haute résistance à la rupture, notamment au cas o une pression élevée est engendrée dans l'emballage. En conséquence, l'emballage est fait, de préférence, d'un stratifié composé d'au moins deux éléments tels que des feuilles de papier et des pellicules de polymères thermo- plastiques. L'emballage peut être renforcé par une structu- re du type cadre faite d'une matière polymère plastique permettant la transmission des micro-ondes. Des exemples d'emballages avec structure de renforcement du type cadre, pouvant être utilisés pour la présente invention, sont décrits dans le brevet britannique n' 1 348 370. Dans le procédé de la présente invention, la matière alimentaire solide peut être un fruit, un légume, une viande, du poisson ou un mélange de deux matières alimentaires ou plus. La matière alimentaire solide contient généralement une grande quantité d'un composant liquide, de préférence dans une proportion de 50 % ou plus en poids. Le composant liquide est efficace pour accélérer la génération de chaleur dans la matière alimentaire solide quand les micro-ondes sont appliquées à cet aliment. La vitesse de la génération de la chaleur augmente avec la teneur en composant liquide de la matière alimentaire solide. Une quantité prédéterminée de matière alimentaire solide est placée dans l'emballage permettant la transmis- sion des micro-ondes au travers d'une ouverture pratiquée dans l'emballage. Lorsqu'elle est placée dans l'emballage, la matière alimentaire solide peut avoir une température égale à la température ambiante. La matière alimentaire solide peut aussi être chauffée à une température prédé- terminée plus élevée que la température ambiante. Une matière liquide est ensuite introduite dans l'emballage à travers l'ouverture pratiquée dans l'emballage, de façon que celui-ci soit complètement rempli avec le mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide, et qu'ainsi l'emballage ne contienne pratiquement pas d'air. Lorsqu'elle est introduite dans l'emballage, la matière liquide a une température supérieure à celle de la matière alimentaire solide. En conséquence, après que la matière liquide a été introduite dans l'embal- lage, une partie de la chaleur de la matière liquide est. progressivement transmise à la matière alimentaire solide, jusqu'à ce que la température de la matière alimentaire solide soit égale à celle de la matière liquide. La vitesse de transmission de la chaleur de la matière liquide à la matière alimentaire solide diminue avec l'augementation de la teneur en matière liquide de la matière alimentaire solide. Par conséquent, au cas o la matière alimentaire solide contient une grande quantité de composant liquide, la transmission de la chaleur de la matière liquide à la matière alimentaire solide a lieu progressivement. La matière liquide peut contenir au moins un composant tel que l'eau, des huiles et des solutions aqueuses de matières d'assaisonnement. L'introduction de la matière liquide est immédia- tement suivie par le scellement de l'emballage. Habituel- lement, dans le scellement, l'ouverture de l'emballage qui a été rempli complètement avec le mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide, est fermée her- métiquement avec une matière de scellement avant que le mélange n'atteigne la température d'équilibre. Il est à remarquer que la diminution de la température de la matière liquide résulte en une diminu- tion du volume de celle-ci. Il est à remarquer aussi que le degré de transmission des micro-ondes à travers la matière liquide est d'autant plus élevé que la tempéra- ture de la matière liquide est elle-même plus élevée. En conséquence, après que le scellement de l'emballage a été achevé, le volume total du mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide est devenu plus faible qu'il n'était juste avant l'introduction de la matière liquide dans l'emballage. Cette diminution du volume du mélange a pour conséquence l'obtention d'une pression réduite dans l'emballage scellé. De plus, puisque la matière liquide a été chauffée à une température élevée, les micro-ondes appliquées à l'emballage peuvent atteindre facilement la matière alimentaire solide de façon à la chauffer rapidement. L'emballage rempli avec le mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide est soumis au procédé de stérilisation par micro-ondes. Il est préférable que le procédé de stérilisation par micro-ondes soit ap- pliqué à l'emballage avant que la température de la matière alimentaire solide soit en équilibre avec celle de la matière liquide. Ceci parce que la génération de chaleur dans une matière solide ayant une basse température au moment de l'application des micro-ondes est supérieure à la génération de chaleur dans une matière liquide ayant une température plus élevée que celle de la matière solide. Par conséquent, l'effet de la chaleur sur la matière alimentaire solide est d'autant plus grand que la tempéra- ture de la matière alimentaire solide est plus basse. Dans le procédé de la présente invention, il est important que l'emballage soit fermé hermétiquement aussi- tôt que possible après l'introduction de la matière liquide. Cette prompte fermeture est efficace pour l'obtention d'une pression réduite dans l'emballage, due à la transmission de la chaleur de la matière liquide à la matière alimentaire solide. La stérilisation du mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide est exécutée en appliquant les micro-ondes au mélange à travers l'emballage. Dans cette opération, puisque l'emballage est fermé hermétique- ment, la perte par évaporation indésirable des substances volatiles contenues dans le mélange et la déperdition de chaleur sont évitées. De plus, la pression réduite, signalée ci-dessus régnant dans l'emballage avant l'appli- cation des micro-ondes, est efficace pour empêcher la déformation et la rupture indésirables de l'emballage provoquées par la dilation du mélange dans l'emballage. Pour empêcher la déformation ou la rupture de l'emballage, il est préférable que la température de la matière liquide à introduire dans l'emballage soit au moins de 700 C et de préférence de 80 à 1100 C supérieure à celle de la matière alimentaire solide contenue dans l'emballage. Il est préférable aussi que la température de la matière liquide à introduire dans l'emballage soit aussi près que possible de la température à laquelle le mélange est chauffé pour l'application des micro-ondes à celle-ci. Dans la stérilisation par le procédé de la pré- sente invention, des micro-ondes ayant une fréquence de 900 à 10 000 MHz peuvent être utilisées. Habituellement, il est admis d'utiliser des microondes ayant des fréquences de 915, 2 450 et 5 800 MHz pour des applications autres que la communication et la détection. En vue de la stérili- sation, on utilise généralement des fréquences de 915 à 2 450 MH Quand les micro-ondes sont appliquées au mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide à travers l'emballage, l'énergie des microondes est absorbée par le mélange et convertie en chaleur. C'est-à-dire que de la chaleur est engendrée dans le mélange de façon à élever sa température. Généralement, la quantité de chaleur (P) engendrée par l'application des micro-ondes à un diélectri- que peut être calculée d'après l'équation: P (Watt/m3) =5 f. E.ev.tan d x 10 (I) o f représente la fréquence (Hz) des micro-ondes, E l'intensité (V/m) des micro-ondes (intensité du champ électrique),(ev)la capacité inductive spécifique du diélectrique et (tan d)un facteur de puissance diélectrique du diélectrique. De l'équation (I), il est clair que la quantité de chaleur (P) engendrée dans le diélectrique augmente avec l'intensité du champ électrique (E) des micro-ondes appliquées au diélectrique et aussi avec la fréquence (f) des micro-ondes appliquées à celui-ci. Il est clair aussi que l'efficacité de l'absorption de l'énergie des micro-ondes par le diélectrique est d'autant plus élevée que la capacité inductive spécifique (ev) et que le facteur de puissance diélectrique (tan d) du diélectrique sont plus grands. Dans le procédé de la présente invention, le diélectrique auquel sont appliquées les micro-ondes est un mélange de matière alimentaire solide, qui peut contenir un composant liquide, et de matière liquide. Ce type de diélectrique présente unfacteur de pertes diélectriques élevé qui correspond au produit de la capacité inductive spécifique par le facteur de puissance diélectrique, c'est-à-dire ev x tan d. Il est facile, par conséquent, de chauffer le mélange en lui appliquant les micro-ondes. L'application des micro-ondes au mélange est exé- cuté dans des conditions telles que la température du mélange dans l'emballage peut atteindre la valeur désirée à laquelle le mélange est stérilisé de manière satisfai- mante. La température de stérilisation désirée varie suivant la nature des micro-organismes contenus dans le mélange. En conséquence, la température de stérilisation se situe généralement dans l'intervalle de 70 à 1050 C. Il est préférable que la durée de la stérilisation soit aussi courte que possible, jusqu'à ce que le mélange contenu dans l'emballage soit stérilisé de manière satis- faisante à la température prédéterminée. Le temps néces- saire est variable suivant la nature des micro-organismes contenus dans le mélange et la température de stérilisation. Il est possible, cependant, de déterminer à l'avance le temps nécessaire pour stériliser le mélange de manière satisfaisante en exécutant un essai de stérilisation préalable. Après l'application des micro-ondes, le mélange contenu dans l'emballage est refroidi à la température ambiante. Le refroidissement est exécuté, de préférence, aussi rapidement que possible. Le procédé de la présente invention est utile industriellement pour stériliser des aliments variés en raison des avantages suivants: 1) Dans le procédé de la présente invention, une matière alimentaire solide est placée dans un emballage et est mélangée avec une matière liquide ayant une température plus élevée que celle de la matière alimentaire solide, l'emballage est fermé hermétiquement et une partie de la chaleur de la matière liquide est transmise à la matière almentaire solide avait que les micro-ondes soient appliquées au mélange, de façon à obtenir une pression réduite dans l'emballage fermé. Par conséquent, même lorsque le mélange est chauffé par l'application des micro-ondes et que le mélange se dilate dans l'emballage, la déformation et la rupture de l'emballage sont empêchées. 2) Dans le procédé de la présente invention, le mélange de matière alimentaire solide et de matière liquide a une température très élevée avant l'application des micro-ondes. Par conséquent, le mélange peut atteindre la température de stérilisation nécessaire en peu de temps. Le temps de chauffage nécessaire pour achever la stérilisation est nettement plus court que dans le cas du procédé de stérilisation classique par micro-ondes, dans lequel on utilise une matière liquide qui n'a pas été chauffée à une température élevée. Une durée de chauffage très courte est efficace pour empêcher une modification du goût et de la saveur de l'aliment. L'exemple spécifique présenté ci-dessous servira à mieux comprendre l'application du procédé de la présente invention. Il doit toutefois être bien entendu que cet exemple est donné seulement à titre explicatif et ne limite en aucune façon la portée de la présente invention. Exemple: On a utilisé un emballage cylindrique, ayant un fond et une paroi latérale constitués par un stratifié composé d'une couche de polyéthylène d'un poids de 18 g/cm, d'une couche de papier d'un poids de 250 g/m 2 d'une couche de polyéthylène d'un poids de 36 g/m, d'une couche polymère d'acétate d'éthylène-vinyle partiellement saponifiée d'un poids de 20 g/m et d'une couche de polyéthylène d'un poids de 37 g/m. L'emballage était muni d'un collet ouvert situé à l'extrémité supérieure de l'emballage. Il était renforcé par un cadre consistant en une nervure inférieure située sur la surface intérieure 1l du fond, une nervure supérieure disposée sur la surface intérieure du collet et deux nervures latérales situées sur la surface intérieure de la paroi et par l'intermé- diaire desquelles la nervure inférieure était reliée à la nervure supérieure. La capacité de l'emballage était de 250 ml. On a introduit dans l'emballage quatre morceaux de pomme de terre découpée ayant une teneur en eau de % en poids et une température d'environ 200 C. Chaque morceau de pomme de terre avait la forme d'un cube de 15 mm de côté. Le poids total des quatre morceaux de pomme de terre était de 36,1 g. ml d'eau chaude ayant une température de 900 C furent ensuite introduits dans l'emballage. Aussitôt après l'introduction de lteau, le collet de l'emballage fut fermé par un couvercle transparent fait d'un stratifié composé d'une couche de polyéthylène d'un poids de 37 g/m, d'une couche de copolymère d'acétae dtéthylène- vinyle partiellement saponifié d'un poids de 20 g/m et d'une couche de polystyrène orienté biaxialement d'un poids de 104 g/m, puis scellé hermétiquement par soudage aux ultrasons. L'emballage scellé fut placé dans un four de cuisson diélectrique. A ce stade, la température de l'eau chaude contenue dans l'emballage était de 770 C et la température de la partie centrale de chaque morceau de pomme de terre dans ltemballage était égale à 780 C. Des micro-ondes ayant une fréquence de 2 450 MHz ont été appliquées à l'emballage pendant 30 secondes dans le four de cuisson diélectrique. Par cette opération, la température de l'eau chaude et de la partie centrale de chaque morceau de pomme de terre fut portée à 930 C et 920 C respectivement. L'emballage a été laissé à ces températures pendant 10 minutes en vue de la stérilisation. Il ne se produisit ni déformation ni rupture de l'emballage pendant ce processus de stérilisation. La stérilisation achevée, l'emballage a été rapidement refroidi à l'eau froide. L'emballage scellé contenant les morceaux de pomme de terre a été laissé à la température ambiante pendant six mois. Aucune modification de la couleur de l'eau et des morceaux de pomme de terre ni de l'aspect de l'emballage n'a dé observée. Ces constatations indi- quaient que la pomme de terre et l'eau avaient été complè- tement stérilisées par le procédé selon la présente invention. Exemple comparatif 1 - On procéda aux mêmes opérations que dans l'exemple explicatif, sauf que de l'eau froide ayant une température de 250 C fut utilisée à la place de l'eau chaude et que l'application des micro-ondes fut poursuivie pendant 210 secondes, jusqu'à ce que les températures de l'eau et de la partie centrale de chaque morceau de pomme de terre aient atteint 930 C et 92 C respectivement. L'emballage s'est gonflé pendant la stérilisation. Exemple comparatif 2 - On procéda aux mêmes opérations que dans l'exemple explicatif, sauf que la stérilisation fut omise. Après que l'emballage eut été stocké pendant six mois, on constata que l'emballage s'était bombé vers le haut. Ces phénomènes indiquaient que l'omission de la stérilisation avait eu pour conséquence la dégénérescence bactérienne de l'eau et de la pomme de terre contenues dans l'emballage. REVENDICATIONS 1. Procédé de stérilisation des aliments par micro-ondes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - la mise en place d'une matière alimentaire solide dans un emballage permettant la transmission des microondes au travers de lui, - l'introduction dans cet emballage d'une matière liquide portée à une température plus élevée que celle de ladite matière alimentaire solide, - le scellement hermétique dudit emballage et l'application des micro-ondes audit emballage pour stériliser le mélange de ladite matière alimentaire solide et de ladite matière liquide dans ledit emballage scellé. 2. Procédé de stérilisation suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit emballage est consti- tué par au moins une matière choisie dans le groupe compre- nant le papier, les polymères thermoplastiques et le verre. 3. Procédé de stérilisation suivant la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit emballage est constitué par un stratifié d'au moins deux composants choisis dans le groupe comprenant les feuilles de papier et les pellicules polymères thermoplastiques. 4. Procédé de stérilisation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite matière alimentaire solide contient au moins % en poids d'au moins un composant liquide. 5. Procédé de stérilisation suivant la revendica- tion 4, caractérisé en ce que ladite matière alimentaire solide contenant ledit composant liquide est un fruit, un légume ou une viande. 6. Procédé de stérilisation suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite matière liquide contient au moins un composant choisi parmi l'eau, les huiles et les solutions aqueuses de matières d'assaison- nement. 7. Procédé de stérilisation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites micro-ondes ont une fréquence comprise entre 900 et 10 000 MHz. 8. Procédé de stérilisation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'application des micro-ondes provoquent le chauffage de ladite matière alimentaire solide et de ladite matière liquide à une température comprise entre 70 et 1050 C.