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L'industrie alimentaire et des boissons - art ou science ?
Chaque jour, nous entendons des politiciens* du monde entier dire que leurs décisions sont "guidées par la science". Le public est ainsi de plus en plus conscient de la manière dont la science influence tous les domaines de la vie. Dans l'article suivant, nous nous concentrerons sur la manière dont la science fait avancer l'industrie alimentaire et des boissons, et plus particulièrement sur la manière dont les technologies Vaisala contribuent à optimiser la production alimentaire durable.
Il est facile de comprendre que l'art joue un rôle important dans l'industrie de l'alimentation et des boissons. La créativité et l'imagination sont essentielles pour l'emballage et la publicité, ainsi que pour le développement de produits. Chez Vaisala, nous sommes toutefois convaincus que la science joue un rôle dominant : Développer des technologies de mesure, aider à la formulation des produits, optimiser les processus, protéger la sécurité, garantir la qualité, créer la cohérence des produits et renforcer la durabilité. En regardant vers l'avenir, comment la science va-t-elle aider l'industrie à relever ses derniers défis ?
Défis à relever
Selon la FAO (1), en 2020, près d'une personne sur trois dans le monde (2,37 milliards) n'avait pas accès à une alimentation adéquate. Les pays d'Afrique et d'Asie étaient les plus touchés, à une époque où les principaux défis nutritionnels dans certains pays étaient l'obésité et le gaspillage alimentaire. La sécurité alimentaire, la nutrition et l'accessibilité constituent des défis croissants.
La pénurie d'eau peut être définie comme l'absence d'eau douce en quantité suffisante pour répondre aux besoins normaux. Elle peut être causée par le changement climatique (sécheresse), la pollution de l'eau, une consommation d'eau excessive ou inefficace ou des infrastructures d'eau insuffisantes ou défaillantes. Selon les Nations unies (2), si aucune mesure d'adaptation n'est prise, le nombre de personnes qui n'ont pas assez d'eau au moins un mois par an passera de 3,6 milliards actuellement à plus de 5 milliards d'ici 2050. Là encore, la pression en faveur d'une plus grande efficacité et d'une réduction des déchets ne cesse de croître.
Le changement climatique menace les cultures, qui peuvent être anéanties par des sécheresses, des inondations, des cyclones, etc. Selon le Bureau des Nations unies pour la réduction des risques de catastrophes (3), les catastrophes liées au climat ont presque doublé par rapport aux vingt dernières années. Une plus grande capacité d'adaptation est donc nécessaire dans nos systèmes agricoles.
La durée de conservation limitée de nombreux produits constitue un risque supplémentaire pour l'industrie alimentaire et des boissons et la rend plus vulnérable aux problèmes de la chaîne d'approvisionnement. Il existe donc un fort besoin de mesures visant à améliorer la capacité d'adaptation et à protéger la continuité des activités. Associées à des considérations de coûts et de durabilité, les chaînes d'approvisionnement doivent être courtes, rapides, sûres et traçables. Outre les produits durables, les consommateurs* sont également à la recherche de meilleurs emballages, moins dépendants des matières plastiques.
La demande des consommateurs pour des aliments sûrs, sains et nutritifs continue d'augmenter. Les fabricants sont donc soumis à une pression croissante pour fournir de meilleures informations sur l'étiquetage, en particulier pour les ingrédients liés à la santé tels que le sucre, le sel et les calories. Les consommateurs souhaitent également de plus en plus de produits à faible empreinte carbone, ce qui favorise par exemple le développement d'alternatives à la viande. Les commerçants demandent des informations sur l'empreinte carbone. Souvent, ces informations incluent également les émissions de portée 3, c'est-à-dire celles qui sont générées en dehors de l'entreprise.
Face à la hausse mondiale des prix de l'énergie et des denrées alimentaires, les producteurs de denrées alimentaires et de boissons sont contraints, tant sur le plan environnemental que financier, d'améliorer l'efficacité énergétique, de réduire les déchets et d'augmenter l'utilisation des énergies renouvelables - vent, soleil et biogaz.
La science chez Vaisala
La science offre des solutions à tous les défis décrits ci-dessus, et Vaisala participe activement à un grand nombre d'entre eux. Vaisala, par exemple, est le premier fabricant mondial d'équipements météorologiques. Ceux-ci permettent aux scientifiques* de suivre le changement climatique et les événements météorologiques extrêmes. En outre, les instruments de mesure industriels de Vaisala offrent une meilleure gestion des processus alimentaires et des boissons. Ceci :
- améliore l'efficacité
- augmente et protège la consistance et la qualité du produit
- réduit la consommation d'énergie
- réduit les déchets
- réduit les coûts
- améliore la durabilité de l'industrie et contribue à la lutte contre le changement climatique
Les technologies Vaisala sont largement utilisées dans l'industrie alimentaire et des boissons - et de nombreux exemples sont présentés ci-dessous - mais l'entreprise est moins connue dans ce domaine en comparaison avec la réputation mondiale de Vaisala dans le secteur de la météorologie. Il s'agit peut-être de l'un des secrets les mieux gardés de l'industrie de l'alimentation et des boissons - avec les appareils les plus performants.
La marque Vaisala est définie par la mission de l'entreprise, qui est de fournir une technologie de mesure par l'innovation et de contribuer ainsi activement à l'amélioration du monde. Cela s'appuie sur quatre valeurs importantes :
- Orientation client - fournir des solutions de mesure pour répondre aux besoins des clients.
- Pionniers innovants - la curiosité, moteur de l'amélioration continue
- Collaboration - avec les partenaires, les parties prenantes et la communauté scientifique mondiale.
- Intégrité - honnêteté, diversité, respect, fiabilité et durabilité
Dans l'industrie alimentaire et des boissons, les produits Vaisala sont utilisés à chaque étape de la chaîne de valeur, de l'agriculture au traitement, au stockage, à la distribution, au commerce et à la gestion des déchets.
Vaisala Technologies
Grâce à la précision et à la fiabilité à long terme qui sont des conditions préalables dans tous les programmes de développement de Vaisala, les produits de l'entreprise ont acquis une réputation enviable dans le monde entier. De plus, ils sont déjà utilisés sur plus d'une planète. Les capteurs d'humidité et de pression de Vaisala sont actuellement utilisés sur tous les continents de la Terre ainsi que sur Mars dans les rovers Curiosity et Perseverance de la NASA.
Humidité
Les principales technologies de Vaisala comprennent des méthodes de mesure qui sont généralement considérées comme des normes industrielles. Par exemple, l'humidité est l'une des mesures les plus fréquemment effectuées dans presque tous les secteurs. En 1973, Vaisala a développé le premier capteur d'humidité capacitif au monde à base de polymères en couches minces, le HUMICAP®. Cela a permis d'améliorer considérablement la précision et la fiabilité des mesures, avec de grands avantages comme la stabilité à long terme et l'insensibilité à la condensation, à la saleté et à la plupart des produits chimiques. C'est pourquoi les sondes d'humidité Vaisala sont utilisées de manière routinière dans les processus alimentaires tels que le séchage, la cuisson, la pâtisserie, etc. Les possibilités d'application pour les mesures d'humidité sont presque infinies ; en partie parce qu'une humidité excessive dans les aliments peut entraîner une détérioration.
Applications typiques pour les mesures d'humidité, de température et de point de rosée Vaisala:
Dans l'agriculture et la production primaire:
serres
Dans le transport et le stockage pour garantir la sécurité du travail et la fraîcheur des marchandises:
stockage des fruits et légumes
Entrepôts
Surveillance de la condensation
Dans la transformation des aliments :
mesure de l'humidité pour optimiser le séchage dans les séchoirs à lit fluidisé, le séchage par pulvérisation, les fours
Dans le commerce alimentaire pour garantir une qualité élevée des produits :
protection des fruits et légumes contre la perte d'humidité, la décomposition et le vieillissement
Dioxyde de carbone (CO2)
Le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes pour se développer par photosynthèse. C'est pourquoi il est une pratique courante chez les jardiniers* d'augmenter la teneur en CO2 dans la serre afin de stimuler la production. Le CO2 est également utilisé dans les boissons gazeuses et dans les installations de production d'aliments à durée de conservation limitée. Tous ces processus nécessitent un contrôle strict, ce qui en fait des applications idéales pour la technologie des capteurs de Vaisala.Le capteur de dioxyde de carbone Vaisala CARBOCAP® est doté d'un filtre Fabry-Pérot interférométrique (FPI) innovant, finement usiné et accordable électriquement. Ce filtre permet d'obtenir une mesure de référence qui compense les variations potentielles de l'intensité de la source lumineuse ainsi que les impuretés ou les saletés accumulées sur le trajet de la lumière. Par conséquent, le capteur CARBOCAP® est très stable dans le temps. Cela signifie que les opérateurs n'ont pas à s'inquiéter des écarts d'étalonnage ou des pannes de capteur.
Applications courantes pour les mesures de CO2 de Vaisala :
- Serres
- Stockage de fruits et légumes
- Surveillance du CO2 dans les entrepôts frigorifiques
- Surveillance du CO2 dans les applications d'entreposage frigorifique
- Dans les supermarchés, pour assurer le bien-être du personnel et la haute qualité des produits
- Processus d'embouteillage de boissons gazeuses
- Systèmes de gestion des bâtiments
- Surveillance du CO2 dans la fermentation
- Surveillance des fuites de réfrigérateurs
Réfractométrie
La réfractométrie est une méthode bien connue pour mesurer la teneur en sucre de produits tels que les boissons et les produits à base de fruits. Cependant, les réfractomètres hygiéniques en ligne Vaisala K-PATENTS® sont utilisés de manière routinière dans d'innombrables applications alimentaires et de boissons pour surveiller et contrôler les processus. Par exemple, les mesures de Brix et de matière sèche sont fréquemment utilisées dans les processus de fabrication d'aliments et de boissons.
Contrairement à de nombreuses autres méthodes de concentration de liquides, le réfractomètre Vaisala n'est pas influencé par les particules, les bulles, les cristaux ou les couleurs. Ces instruments de mesure conviennent donc à une utilisation dans les solutions les plus diverses pour l'identification des liquides et le contrôle de la concentration des composants. Il est important de noter que le réfractomètre Vaisala est certifié EHEDG et 3-A - ces normes sanitaires protègent l'hygiène lors de la production et du traitement des aliments.
Des exemples d'applications des réfractomètres en ligne Vaisala sont présentés dans le tableau ci-contre, mais leur polyvalence est mise en évidence par leur implication dans toutes les phases du processus de brassage de la bière :
- Macération - mesure de la concentration du moût dans l'eau au niveau du tuyau de sortie.
- Filtrage - Mesure de la concentration pour identifier le point d'arrêt correct pour le rinçage.
- Ébullition du moût - Mesures continues de la force/du rapport de la densité du moût pour permettre aux brasseurs* de déterminer avec précision le moment où le moût a atteint la force requise.
- Décantation - Surveillance avant et/ou après le whirlpool pour s'assurer que les solides sont éliminés rapidement et efficacement afin de produire un moût clair et amer.
- Refroidissement - Veiller à ce que le moût amer ait la bonne teneur en matières dissoutes avant la fermentation.
- Fermentation - Cela permet aux brasseurs* de bière d'avoir un aperçu en temps réel du processus et de déterminer avec précision le moment où la fermentation est terminée.
- Filtration et maturation - Contrôle de la qualité pendant l'élimination des levures.
- Embouteillage et NEP - La surveillance continue des processus d'embouteillage et de NEP permet l'automatisation, réduit le gaspillage et diminue les coûts et la consommation d'énergie.
Applications courantes pour les mesures de CO2 de Vaisala :
- Distillation du rhum
- Traitement du raisin
- Détection de l'interface du vin
- Fermentation alcoolique
- Processus de brassage de la bière
- Traitement des jus
- Mélange de boissons rafraîchissantes alcoolisées et gazeuses
- Processus de séparation du lactosérum
- Évaporation et séchage du lait
- Fabrication de préparations pour nourrissons par procédé de mélange liquide
- Production de lait concentré sucré
- Arôme pour yaourt et produits laitiers réfrigérés
- Extraction, évaporation et récupération de café et de thé
- Filtration par membrane d'osmose inverse (OI) d'extrait de thé
- Processus de séparation des purins
- Préparation de confitures
- Évaporation du concentré de tomates
- Ketchup et sauce tomate à partir de concentré de tomate
- Préparation de sirop standardisé
- Traitement du miel
- Préparation de confiserie et de fourrage de pralines
- Fèves gélifiées, guimauves et dulce de leche
- Enrobage de sucre - chewing-gum, beignets, céréales
- Poudre de cacao - processus de dutching, concentration d'alcali
- Processus d'extraction de levure
- Extraction et évaporation de la pectine
- Lait de soja
- Production de margarine et de pâte à tartiner
- Production de riz au lait
- Eaux usées - surveillance des matières organiques
Biogaz
Dans le monde entier, l'accent est mis sur les énergies renouvelables et la réduction des émissions de gaz à effet de serre, car les pays et les organisations s'efforcent d'atteindre l'objectif zéro émission. Le biogaz permet de valoriser les déchets de l'agriculture et de la production alimentaire et de remplacer les combustibles fossiles comme source d'énergie. En outre, les processus de biogaz produisent des résidus de fermentation. Ceux-ci forment un engrais riche en nutriments qui peut compléter l'économie circulaire dans la production alimentaire. Le biogaz permet également de produire de l'électricité à usage domestique et agricole.
Vaisala a développé une technologie qui permet d'optimiser le processus de biogaz. Les sondes multigaz de Vaisala sont capables, de manière unique, de surveiller le biogaz en ligne et en temps réel. Les exploitants peuvent ainsi améliorer la qualité du biogaz, réduire les coûts et améliorer l'efficacité du processus. Ce dernier exemple montre comment Vaisala est impliqué dans toutes les phases du cycle alimentaire, de la production alimentaire à la fermentation anaérobie des déchets alimentaires.
Résumé
La science peut être définie comme la recherche et l'application de connaissances et de savoirs selon une méthodologie systématique basée sur des preuves. Chez Vaisala, l'alimentation tourne autour de la science ; les données de mesure de nos instruments influencent les décisions et permettent d'optimiser l'efficacité. Chez Vaisala, la science est guidée par la curiosité. Avec 14 % de son chiffre d'affaires net investi dans la recherche et le développement, l'entreprise est depuis longtemps engagée dans l'innovation. L'industrie de l'alimentation et des boissons a énormément bénéficié des technologies déjà conçues par Vaisala. Mais pour les scientifiques* de l'entreprise, le développement de techniques entièrement nouvelles est encore plus passionnant.
Références
- The State of Food Security & Nutrition in the World 2021. Food & Agriculture Organization of the United Nations: https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en
- UN: Adaptation to Climate Change www.un.org/en/climatechange/science/key-findings#physical-science
- United Nations Office for Disaster Risk Reduction, Kurzdossier: Disaster risk reduction and climate change. www.undrr.org/publication/policy-brief-disaster-risk-reduction-and-climate-change
- Riddell et al. (October 2020) The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virology Journal. https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-020-01418-7
- Meat plants—a new front line in the covid-19 pandemic. (Juli 2020) British Medical Journal. https://www.bmj.com/content/bmj/370/bmj.m2716.full.pdf
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