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HAL
open science

# Eco-conception de bioproduits et l'analyse multi-critères pour des aliments durables

Caroline Pénicaud

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## To cite this version:

Caroline Pénicaud. Eco-conception de bioproduits et l'analyse multi-critères pour des aliments durables. La relation entre conception et évaluation, IDEAS, Feb 2018, Grignon, France. hal-04601265

HAL Id: hal-04601265

https://hal.inrae.fr/hal-04601265

Submitted on 4 Jun 2024

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Distributed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License
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# Eco-conception des bioproduits et analyse multi-critères pour des aliments durables

## Séminaire IDEAS

### Caroline Pénicaud

UMR 782 GMPA, INRA/AgroParisTech, Grignon
# INTRODUCTION

## CONCEVOIR DES ALIMENTS, BIOPRODUITS ET (BIO-)PROCÉDÉS DANS UNE LOGIQUE D'ECO-CONCEPTION

ISO 14062

* Une prise en compte globale de l'environnement

### APPROCHE MULTI-CRITÈRES SUR L'ENSEMBLE DU CYCLE DE VIE DU PRODUIT

* Intégration de la dimension environnementale dans les méthodes de conception

### AU MÊME TITRE QUE LA QUALITÉ

* Utilisation de méthodes et d'outils d'évaluation

### EX : ANALYSE DE CYCLE DE VIE

* Combinaison de stratégies de réduction des impacts potentiels

### IDENTIFICATION DES LEVIERS D'ACTION POSSIBLES

* Le dialogue et le partenariat

### PLURIDISCIPLINARITÉ

Évaluation

Conception

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# Eco-conception des bio-produits :
## exemple des bactéries lactiques stabilisées

Caroline Pénicaud, Fernanda Fonseca, Bruno Perret, Stéphanie Passot, Cristian Trelea
# INTRODUCTION

## STABILIZED LACTIC ACID BACTERIA

Fermentation

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Cooling

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Concentration

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

Formulation

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

Stabilization

Freeze-drying
Freezing

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Storage

* *Lactobacillus delbrueckii*
* *ssp. bulgaricus* strain CFL1*

Freeze-drying

- Soft for the bacteria

- Energy intensive: freezing + drying of the frozen product

Functionality:
acidification activity
(CinAc®)

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# LCA OF FREEZE-DRIED BACTERIA

## DATA ACQUISITION

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## Sensors used for data collection

* Wi-LEM® energy sensors (DISTRAME, France) for electricity

* Receiver Coronis® for water, steam and liquid wastes

## Other sources

* Data collected during handling (chemical products, water and liquid wastes)

* Database (Simapro, Ademe)

* Developed tool to estimate the electric consumption of cold storage supported by Intelligent Energy Europe. The electric consumption of storage is reported to the stored volume.

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# LCA OF FREEZE-DRIED BACTERIA
## METHODOLOGY

* **Functional Unit:** stabilization of 3 kg of protected bacteria

SimaPro S

ILCD 2011 method

### Weighting with Physiologic state of the bacteria

* **Specific activity**

$$t_{spe} = \frac{\text{Acidifyingactivity}}{\log(\text{viability})}$$

* **Weighting**

Weighted Impact = characterized impact value x Specific activity
# LCA OF FREEZE-DRIED BACTERIA

## RESULTS

-20 °C storage during 1 year

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electricity consumption,
leakage of refrigerant gas

natural gas, tap water

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# REDUCE ENERGY CONSUMPTION: INCREASE OF STORAGE TEMPERATURE

## LCA RESULTS storage during 3 months

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

If bacteria quality remained constant, raising the storage temperature would reduce environmental impacts of about 10 %

## EFFECT OF PRODUCT QUALITY

Weighted Impact = characterized impact value x Specific activity
<figure><img src="image_22.png" /></figure>

# REDUCE ENERGY CONSUMPTION: OPTIMIZATION OF FREEZE-DRYING

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>LyoBeta special
(Telstar, Terrassa, Spain)</figcaption></figure>

## Process operating conditions

$T_{fluid}$, $T_{product}$ and $T_{cold trap}$

Pressure

Time

Mathematical model
Linear relationship

## Product parameters

Viability

Acidifying activity

Structure

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## Process apparent energy consumptions

* Main components + Fans dedicated to compressors

* General supply

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INRA
SCIENCE & IMPACT
REDUCE ENERGY CONSUMPTION:
OPTIMIZATION OF FREEZE-DRYING

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>Optimal cycle with variable
fluid temperature</figcaption></figure>

<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>le Energy consumption decrease:</figcaption></figure>

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

⇒ Fluid temperature fluctuation in primary drying saves energy by shortening cycle duration, while maintaining the product quality

Pénicaud et al. 2014, 2016

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# STABILIZATION ALTERNATIVE

## STABILIZED LACTIC ACID BACTERIA

Fermentation

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

Cooling

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

Concentration

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

Formulation

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

Stabilization

Freeze-drying

Freezing

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

Storage

* *Lactobacillus delbrueckii*
* ssp. bulgaricus* strain CFL1

### ❖ Freeze-drying

- Soft for the bacteria

- Energy intensive: freezing + drying of the frozen product

### ❖ Alternative: Freezing

- Need of frozen storage

- Is it really more eco-friendly than freeze-drying if we consider the whole life cycle?

Functionality:
acidification activity
(CinAc®)

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<figure><img src="image_38.png" /></figure>

<figure><img src="image_39.png" /></figure>
# LCA OF FROZEN VS FREEZE-DRIED BACTERIA

## RESULTS

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Frozen, -50 °C storage during 1 year</figcaption></figure>

Monclus et al. 2015

Pénicaud et al. 2016

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

Trend remains the same for all indicators
BUT

Depending on the indicator, the duration for
which Impact_frozen = Impact_freeze-dried is different
(from 2 to 56 months).

<figure><img src="image_42.png" /></figure>
# CONCLUSION

* Une prise en compte globale de l'environnement

## APPROCHE MULTI-CRITÈRES SUR L'ENSEMBLE DU CYCLE DE VIE DU PRODUIT

* Intégration de la dimension environnementale dans les méthodes de conception

## AU MÊME TITRE QUE LA QUALITÉ

* Utilisation de méthodes et d'outils d'évaluation

## ANALYSE DE CYCLE DE VIE

* Combinaison de stratégies de réduction des impacts potentiels

## IDENTIFICATION DES LEVIERS D'ACTION POSSIBLES

* Amélioration / Re-conception de procédés

* Préserver la qualité des bactéries pour envisager des options nouvelles

* Nécessité de prise en compte simultanée produit/procédé/environnement

* Le dialogue et le partenariat

## PLURIDISCIPLINARITÉ

Évaluation

Conception

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# INTÉGRATION DES CONNAISSANCES - NUTRISENSAL

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## Outil d'aide à la décision

permettant de reformuler des aliments répondant à

- des recommandations nutritionnelles définies,

- avec des qualités sensorielles acceptables

- et réalisés en prenant en compte l'impact environnemental.

## Originalité de l'approche

Structuration et formalisation unifiée de la connaissance générée dans **différents projets** qui couvrent des **domaines complémentaires** avec des **objectifs différents**

permettant leur **mise en relation**, leur **exploitation conjointe** et l'**identification de nouvelles connaissances**.

UMR GMPA, UMR CSGA, UMR MIA, Plateforme PLASTIC

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INRA
SCIENCE & IMPACT
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# Cartographie multicritères du marché Français des pizzas

## Quelles recommandations pour construire une offre alimentaire « plus » saine et durable ?

GMPA-Isabelle Souchon, Anne Saint-Eve, Caroline Pénicaud

GENIAL - Julien Delarue

ALISS - Louis-Georges Soler, Florence Stevenin

CSGA - Pascal Schlich - Anne-Laure Loiseau

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INRA
SCIENCE & IMPACT
# CARTOGRAPHIE MULTICRITÈRES DU JEU DE PIZZAS OQALI

## données étiquetage des pizzas

387 Pizzas GMS

### Nutrition

**Valeurs nutritionnelles:** teneurs en lipides, sel, protéines, glucides, fibres, AGS & densité énergétique

**Deux indices nutritionnels:** 5C & SENS

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### Technologie

Indice de « processing »

387 Pizzas GMS

### Environnement

**Indices de « VegAn »:** masse, protéines ou kcal d'origine animale/ masse, protéines ou kcal d'origine végétale

**Ratio Gar/Pâte**

387 Pizzas GMS

### Economie

Prix
Volumes de vente

387 Pizzas GMS

<figure><img src="image_49.png" /></figure>
GRANDE DIVERSITÉ DE PIZZAS

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

Analyse en Composante
Principale représentant la
diversité des 387 pizzas sur
les 10 indicateurs
nutritionnels,
environnement et
technologiques.

<figure><img src="image_51.png" /></figure>
# CARTOGRAPHIE MULTICRITÈRES DU JEU DE PIZZAS OQALI

## données étiquetage des pizzas

387 Pizzas GMS

### Nutrition

**Valeurs nutritionnelles:** teneurs en lipides, sel, protéines, glucides, fibres, AGS & densité énergétique

**Deux indices nutritionnels:** 5C & SENS

### Perceptions par les consommateurs

16 Pizzas représentatives

Propriétés sensorielles

Appréciation

Dimensions objectives / subjectives

« naturalité »

(Deux panels (2x65) : restauration collective et couples à domicile)

GMPA-GENIAL/CSGA

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

### Economie

Prix
Volumes de vente

387 Pizzas GMS

### Technologie

Indice de « processing »

387 Pizzas GMS

### Environnement

Indices de « VegAn »: masse, protéines ou kcal d'origine animale/ masse, protéines ou kcal d'origine végétale

Ratio Gar/Pâte

Indicateurs d'impacts environnementaux:
ACV des pizzas, bilans exergétiques.

387 Pizzas GMS

80 Pizzas (5/groupe)

Collaboration avec SP Technical Research Institute of Sweden
(spécialistes en ACV)

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ACP 80 PIZZAS

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- Différenciation entre les pizzas Fraîches (rayon frais) et les pizzas surgelées.

- Les pizzas surgelées sont plus « durables » / part « animale » plus faible

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# COMPARAISON DES 16 CLASSES DE PIZZA

## Préférences

## ANOVA Classe 387 Pizzas + 80 pizzas pour Climate Change

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- Liens complexes entre préférences et les indicateurs objectifs

- Des classes de pizzas semblent ressortir // vers des recommandations aux industriels pour des pizzas plus saines, plus durables et appréciées.

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# CONCLUSIONS

* Grande diversité de pizzas

* Les pizzas légumes, jambon-fromage et margherita surgelées des marques de distributeurs seraient meilleures pour la santé et l'environnement, auraient une part de produits végétaux plus importante et seraient moins onéreuses que les pizzas fromage et charcuterie fraîches des marques nationales.

* Liens avec les préférences et perceptions des consommateurs sont complexes.

* Une prise en compte globale de l'environnement

**APPROCHE MULTI-CRITÈRES SUR L'ENSEMBLE DU CYCLE DE VIE DU PRODUIT**

* Intégration de la dimension environnementale dans les méthodes de conception

**AU MÊME TITRE QUE LA QUALITÉ**

* Utilisation de méthodes et d'outils d'évaluation

**ANALYSE DE CYCLE DE VIE ET AUTRES (NOMBREUX) INDICATEURS**

* Combinaison de stratégies de réduction des impacts potentiels

**IDENTIFICATION DE LEVIERS D'ACTION POSSIBLES**

* Le dialogue et le partenariat

**PLURIDISCIPLINARITÉ**

Évaluation

Conception

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