Brevet FR2510874A1 — publié le 19830211

? 4 La présente invention concerne un procédé de stérili- sation rapide de matières protéiniques destinées à l'industrie alimentaire, et principalement de matières protéiniques d'origine animale, en particulier la viande et les abats. La technique antérieure couramment utilisée par l'industrie alimentaire pour assurer la stérilisation des matières protéiniques, et en particulier de matières protéiniques d'origine animale, consiste à soumettre lesdites matières à un traitement thermique à une tempé- rature de l'ordre de 1200 C pendant environ 2 heures, par exemple dans un cuiseur. Le principal inconvénient de cette technique classique de stérilisation réside bien sûr dans une consommation excessive d'énergie et également dans une perte de temps important pour des industries dont un souci essentiel est de pouvoir mettre en oeuvre des procédés en continu. Outre la perte importante de temps et d'énergie qu'occasionne le type classique de stérilisation par chauffage à haute température pendant une longue durée, une telle opération exerce très souvent une influence néfaste sur l'appétence et les qualités organoleptiques des viandes ou des abats ainsi traités, ceci en raison de phénomènes de coagulation dûs à la surchauffe ou à la surcuisson. Il convient également de noter que ces phénomènes de coagulation, principalement observés dans le cas de certains abats comme le foie ou encore dans le cas du-sang, peuvent entraîner des encroûtages voire même des blocages complets de certains équipements des unités de fabrication. La présente invention s'est précisément fixé pour but de supprimer tous les inconvénients inhérents à la technique antérieure précitée. 10874 Le procédé de stérilisation conforme à la présente invention consiste à effectuer les opérations successives suivantes: a) fluidification de ladite matière protéinique pour l'amener à l'état d'une bouillie visqueuse dont les particules solides ont une dimension moyenne de l'ordre de 0,1 à 20 mm, et de préférence de l'ordre de 0,5 à 10 mm, b) hydrolyse de ladite bouillie, et c) stérilisation par traitement thermique à haute température en couche mince de l'hydrolysat pendant une courte durée de l'ordre de 3 secondes à 15 minutes. Un tel procédé a permis d'obtenir une stérilisation parfaite-des matières protéiniques traitées, mise en évidence par d'excellents résultats d'analyse bactériolo- gique sur les produits traités conformément à l'invention. Diverses autres caractéristiques et avantages du procédé, objet de la présente invention, apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après, notamment en référence à quelques exemples mentionnés à simple titre d'illustration. La présente invention concerne un procédé de stéri- lisation qui est destiné à s'appliquer à des matières protéiniques de natures très diverses, mais principalement à des matières protéiniques d'origine animale, telles que par exemple la viande, les abats, les viscères et autres déchets d'abattage, tels que la peau et les carcasses de volaille, sous-produits gras, cretons, le sang-et les os Le procédé de stérilisation selon l'invention s'applique donc à ces matières protéiniques considérées en tant que matières premières, mais il s'applique également à des produits alimentaires finis tels que les aliments pour chiens et chats, par exemple les produits dits à humidité intermédiaire, c'est-à-dire contenant de 15 à 60 % en poids d'humidité. Conformément à la présente invention, ces matières protéiniques subissent d'abord une opération de préparation qui est en fait destinée à fluidifier lesdites matières protéiniques et à les rendre aptes à subir dans de bonnes conditions le traitement thermique à haute température en couche mince, en vue d'assurer leur stérilisation. Cette première phase de préparation peut varier quelque peu d'une matière protéinique à l'autre De façon générale, pour assurer la fluidification des matières protéiniques, on procède à un broyage de ces matières pour obtenir une bouillie visqueuse dont les particules solides présentent une dimension moyenne de l'ordre de 0,1 à 20 mm, et de préférence de l'ordre de 0,5 à 10 mm Cette opération de broyage, qui peut bien sûr être supprimée dans le cas particulier o l'on traite des matières se présentant originellement à l'état liquide, comme le sang, est classiquement réalisée dans des dispositifs de broyage habituellement utilisés par exemple dans l'industrie des aliments pour animaux. En fonction de Ja nature exacte des matières protéi- niques, on peut être éventuellement amené à soumettre le broyat à une opération additionnelle d'agitation, en vue d'assurer une meilleure homogénéisation de ladite bouillie Le cas échéant, on ajoute également de l'eau, ou une matière très riche en eau au cours de cette opération d'agitation. Lors du traitement de viandes, d'abats, de déchets d'abattage et de mélanges de ce type habituellement utilisé dans l'industrie de l'alimentation animale, on obtient après cette première phase de fluidification une bouillie visqueuse ayant une viscosité d'environ 100 000 à 000 centipoises. Il convient de noter que cette seule opération mécanique de fluidification par broyage est insuffisante pour permettre la stérilisation ultérieure en couche mince qui, conformément à la présente invention, ne peut être assurée qu'au prix d'une opération d'hydrolyse de ladite bouillie de matières protéiniques En fait, cette hydrolyse complète l'opération de fluidification puisqu'elle engendre un découpage Dartiel des matières prot Ainiques en leurs oons- tituants de poids moléculaire plus faible, par exemple en alblumses, en peptones, polypeptides, diueptides,peptides et en acides aminés Mais cette hydrolyse remplit également une autre fonction essentielle, puisque, de par la transformation des protéines qu'elle assure, elle permet d'éviter des phénomènes de coagulation ou de modifications désagréables du goût desdites matières. Conformément à la présente invention, l'opération d'hydrolyse peut être réalisée de diverses manières, par exemple par voie enzymatique Pour ce faire, on fait appel a une enzyme protéolytique, par exemple choisie parmi la-pepsine, la trypsine, la chymotrypsine, la papaine, la chymopapaine, la cathépsine ainsi que leurs mélanges Une telle enzyme doit être ajoutée directement au broyat de matières protéiniques ou encore être fon=e in situ par addition d'un microorganisme sécrétant ladite enzyme,ou bien être apportée par un support naturellement riche en enzymes, tel que par exemple la caillette. En variante, l'opération d'hydrolyse peut également être réalisée par addition d'acidesà ladite bouillie visqueuse A titre d'exemples des acides susceptibles d'être utilisés pour assurer cette opération d'hydrolyse on mentionnera l'acide phosphorique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide stéarique, l'acide oxalique, l'acide malonique, l'acide oléique, l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide phtalique, l'acide glycolique, l'acide lactique, l'acide glycérique, l'acide malique, 10874 l'acide tartrique, l'acide citrique ainsi que leurs mélanges, ainsi que tous les acides organiques ou minéraux généralement susceptibles d'être utilisés dans les produits alimentaires, notamment pour animaux, y compris les acides forts, tels que H Cl et H 2504. On notera enfin que cette opération d'hydrolyse peut également être réalisée par addition d'une base à ladite bouillie visqueuse, par exemple par addition d'une base forte choisie parmi la soude, la potasse et la chaux. A l'issu de cette opération d'hydrolyse, la matière protéinique est amenée à l'état d'une bouillie visqueuse présentant une viscosité comprise entre environ et environ 100 000, de préférence entre environ 1000 et environ 50 000 centipoises. Une telle opération d'hydrolyse, constituant l'une des étapes essentielles du procédé de stérilisation selon l'invention, est conduite à une température de l'ordre de 10 à 950, et de préférence de l'ordre de à 650 C, pendant une durée sensiblement comprise entre 3 minutes et 1 heure 30 Dans la pratique, l'opé- ration d'hydrolyse a été réalisée de façon satisfaisante par voie enzymatique, par addition d'acides ou par addition de base en maintenant la température du broyat de matières protéiniques à environ 500 C pendant une durée de l'ordre de 5 minutes Il convient de noter à ce propos qu'en jouant sur la température d'hydrolyse, on peut modifier assez sensiblement la durée de cette opération Il est ainsi possible dans la pratique de mettre à profit des temps de stockage intermédiaire ou encore des temps de transport entre l'abattoir et les lieux de l'installation de stérilisation pour effectuer cette opération d'hydrolyse. Conformément à la présente invention, le traitement thermique proprement dit peut par exemple consister à: élever rapidement la température de l'hydrolysat, pendant une courte période de l'ordre de 1 à 5 minutes jusqu'à une température comprise entre environ 120 et environ 150 'C, maintenir la température de l'hydrolysat entre environ 120 et environ 150 'C pendant une courte durée de l'ordre de 3 secondes à 15 minutes, puis à refroidir rapidement l'hydrolysat en une courte période d'environ 1 à 5 minutes, pour atteindre une température proche de la température d'utilisation, par exemple de la température ambiante. Un tel traitement thermique à haute température en couche mince de l'hydrolysat est avantageusement mis en oeuvre dans un échangeur de chaleur à plaques, un échangeur de chaleur à surface raclée ou encore un échangeur de chaleur en spirale L'échange thermique s'effectue ainsi toujours en une couche mince de matière, de l'ordre de quelques millimètres à quelques centimètres, au contact direct de la paroi de l'échangeur. A titre d'exemples on précisera qu'en utilisant un échangeur de chaleur à surface raclée on obtient une stérilisation parfaite en élevant la température de l'hydrolysat entre 20 et 130 'C à l'intérieur d'une période de 3 minutes, puis en maintenant la température pendant 3 minutes à 1300 C puis en refroidissant par exemple de 130 à 30 'C pendant une durée de 3 minutes. -En faisant appel à un échangeur de chaleur à plaques, il est possible de raccourcir assez considérablement les périodes d'élévation de la température et de refroidissement, étant donné que dans un tel échangeur de chaleur à plaques on peut faire passer l'hydrolysat de matières protéiniques de 20 à environ 1300 pendant une courte période de l'ordre de la minute. L'opération de refroidissement rapide de l'hydrolysat ayant subi le traitement thermique à haute température en couche mince peut être également mise en oeuvre dans un échangeur de chaleur du même type que celui utilisé pour le traitement thermique de stérilisation proprement dite, c'est-à-dire un échangeur de chaleur à plaques ou un échangeur de chaleur à surface râclée Dans la pratique, et pour améliorer encore l'économie du procédé selon l'invention, il est bien sûr avantageux de prévoir un couplage du circuit de refroidissement de l'échangeur de chaleur assurant le refroidissement de la matière protéinique stérilisée avec le circuit de chauffage de l'échangeur de chaleur utilisé pour le traitement thermique de stérilisation. On mentionnera ci-après à titre de simple illustra- tion, quelques exemples de mise en oeuvre du procédé de stérilisation rapide selon la présente invention. Exemple 1 Un broyat de foie de porc est hydrolysé par acidifi- cation à un p H voisin de 4 obtenue par addition de 2 % en poids d'acide phosphorique L'hydrolyse est mise en oeuvre pendant une durée d'environ 15 minutes à une température de l'ordre de 50 à 60 C. L'hydrolysat ainsi obtenu est porté de 60 à 134-C pendant une durée de 1 minute 30 secondes, puis l'hydrolysat est maintenu à une température de 134 C Dendant 4 minutes 30 secondes uour assurer la stérilisation Puis la température est ramenée au voisi- nage de la température ambiante pendant une durée d'environ 3 minutes. Le traitement thermique de l'hydrolysat est réalisé dans un premier échangeur de chaleur à surface à plaques et l'opération de refroidissement est réalisée dans un second échangeur de chaleur à surface à plaques Le circuit de fluide de chauffage du premier échangeur a été couplé au circuit de refroidissement du second échangeur, de manière à éviter des pertes d'énergie lors de la phase de refroidissement. L'analyse bactériologique du broyat de foie de porc avant et après stérilisation selon l'invention a conduit aux résultats suivants: Le broyat de foie de porc ainsi stérilisé est ensuite conservé suivant des méthodes classiques comme le refroi- dissement, le conditionnement aseptique, ou une stabili- sation physico-chimique Dans tous les cas, aucune croissance microbienne n'est apparue après stockage du produit pendant 5 semaines à la température ambiante. Exemple 2 On réalise un broyat à base de matières protéiniques répondant à la composition suivante: GERMES/GRAMME AVANT APRES STERILISATION -STERILISATION MESOPHILES >Q 4 absence dans MESOPHILES > 104 0,1 g THERMOPHILES aérobie 9 104 absence dans O,lg aerobie 9 '104 anaérobie > 105 absence dans O,lg SPORES aérobie 102 absence dans 1 g anaérobie 103 absence dans 1 g Abats de morc Abats de boeuf Sang Chlorure de sodium 48 % en poids % en poids % en poids 2 % en poids On réalise ensuite l'hydrolyse de ce broyat par addition de papaine, l'hydrolyse étant conduite pendant environ 15 minutes à une température de l'ordre de 50 C. Puis le traitement thermique à haute température en couche mince est réalisé dans un échangeur à surface râclée, la phase de stérilisation étant obtenue en maintenant la température à 140 C pendant 3 minutes 30 secondes. L'analyse bactériologique du broyat de foie de porc avant et après stérilisation selon l'invention a conduit aux résultats suivants: Le broyat de foie de porc ainsi stérilisé est ensuite conservé suivant des méthodes classiques comme le refroi- dissement, le conditionnement aseptique, ou une stabili- sation physico-chimique Dans tous les cas, aucune croissance microbienne n'est apparue après stockage du produit pendant 5 semaines à la température ambiante. GERMES/GRAMME AVANT APRES STERILISATION STERILISATION MESOPHILES 5 105 absence dans 0,1 g THERMOPHILES anaérobie > 105 absence dans 0,1 g Exemple 3 On réalise un broyat à base de matières protéiniques répondant à la composition suivante Déchets de volaille 70 % en poids Abats de boeuf 15 % en poids Abats de porc 10 % en poids Graisses animales 5 % en poids On réalise ensuite l'hydrolyse de ce broyat par addition de pepsine, l'hydrolyse étant conduite pendant environ 15 minutes à une température de l'ordre de 50 'C. Puis le traitement thermique à haute température en couche mince est réalisé comme dans l'exemple 1, la phase de stérilisation étant obtenue de trois manières différentes a) à 1200 C pendant 1 minute b) à 1200 C pendant 12 minutes c) à 1300 C pendant 10 minutes. L'analyse bactériologique du broyat ci-dessus avant et après stérilisation selon l'invention a conduit aux résultats ci-après: GERMES/GRAMME AVNT APRES STERILISATION STERILISATION MESOPHILES 10 (a) 102 (b) 10 d (c) absence dans O,lg THERMOPHILES aérobie 104 (a) 102 (b) absence dans O,lg (c) absence dans O,lg SPORES aérobie 103 (a) absence dans O,lg (b) absence dans O,lg (c) absence dans O,lg à à THERMOPHILES anaérobie 105 (a) absence dans O,lg (b) absence dans O,lg (c) absence dans O,lg _____________________ ____ ___ __-____ ___ __ ____ ___ SPORES anaérobie 104 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre particuliers précé- demment décrits, mais il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes, en parti- culier pour mieux s'adapter à tel ou tel type de matière protéinique. REVENDIMTIONS 1 Procédé de stérilisation rapide de matières protéiniques destinées à l'industrie alimentaire, en particulier de viandes et d'abats, caractérisé en ce que l'on effectue les opérations successives suivantes a) fluidification de ladite matière protéinique pour l'amener à l'état d'une bouillie visqueuse dont les particules solides ont une dimension moyenne de l'ordre de 0,1 à 20 mm, et de préférence de l'ordre de 0,5 à 10 mm, b) hydrolyse de ladite bouillie, et c) stérilisation par traitement thermique à haute température en couche mince de l'hydrolysat pendant une courte durée de l'ordre de 3 secondes à 15 minutes. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'hydrolyse est mise en oeuvre de manière à atteindre une viscosité finale de l'hydrolysat, comprise entre environ 100 et environ 100 000, de préfé- rence entre environ 1000 et environ 50 000 c P. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'opération d'hydrolyse est réalisée par voie enzymatique. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'hydrolyse enzymatique est réalisée à l'aide d'une enzyme protéolytique. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enzyme protéolytique est choisie parmi la pepsine, la trypsine, la chymotrypsine, la papaine, la chymopapaine, la cathépsine, et leurs mélanges ainsi que les extraits et supports desdites enzymes. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'opération d'hydrolyse est réalisée par addition d'acide à ladite bouillie visqueuse. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'acide est choisi parmi les acides minéraux ou or- ganiques d'usage alimentaire, tels que l'acide phospho- rique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide stéarique, l'acide oxalique, l'acide malonique, l'acide oléique, l'acide maléique, l'acide fumarique, l'acide phtalique, l'acide glycolique, l'acide lactique, l'acide glycérique, l'acide malique, l'acide tartrique, l'acide citrique, et leurs mélanges. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'opération d'hydrolyse est réalisée par addition d'une base à ladite bouillie visqueuse. 9 Procédé selon-la revendication 8, caractérisé en ce que la base forte est choisie parmi la soude, la potasse et la chaux. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'opération de stérilisation par traitement thermique à haute température en couche mince de l'hydrolysat est mise en oeuvre dans un échangeur de chaleur à plaques, un échangeur de chaleur à surface râclée ou un échangeur de chaleur en spirale. 11 Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit traitement thermique consiste à.: élever rapidement la température de l'hydrolysat, pendant une courte période de l'ordre de 1 à 5 minutes jusqu'à une température comprise entre environ 120 et environ 1500 C, maintenir la température de l'hydrolysat entre environ et environ 1500 C pendant une courte durée de l'ordre de 3 secondes à 15 minutes, puis refroidir rapidement l'hydrolysat en une courte période d'environ 1 à 5 minutes, pour atteindre la température d'utilisation. 12 Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite matière protéinique est constituée par une matiere protéinique d'origine animale choisie parmi la viande, les abats, les déchets d'abat- tage, les sous-produits gras, le sang et leurs mélanges, ainsi que par les produits alimentaires finis à humidité intermédiaire 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite matière protéinique est à base de foie.