Applications

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Deux grandes catégories d'applications peuvent être distinguées pour les champs électriques pulsés en agro-alimentaire :

- l'extraction de métabolites
- la réduction de la contamination bactérienne pour augmenter la durée de vie des produits

Actuellement, seuls les liquides peuvent être traités en continu, mais le traitement des solides est possible dans les pilotes de laboratoire discontinus.
Néanmoins, d'autres applications ont été testées, comme le traitement de pâte de froment pour diminuer la perte d'eau lors de la cuisson et augmenter la durée de vie du pain ou la transformation de levure de bière non floculante en levure floculante.

II.1 L'extraction de métabolites ou de composés cellulaires :

Cette application a été développée industriellement par la société KRUPP avec le procédé Elkrack. L'équipement utilisé permettait le traitement de bouillie ou de morceaux de poissons, ainsi que des abats de bovins. Ces produits étaient pompés à travers une ou plusieurs zones où les cellules animales étaient soumises à des traitements CEP. Ces traitements perméabilisaient les membranes cellulaires permettant à la matière grasse d'être extraite des cellules ce qui facilitait d'autant la récupération lipidique durant les phases de séparation mécanique en aval.
Ce procédé est maintenant abandonné.
Les recherches s'orientent aujourd'hui principalement vers le traitement des cellules végétales pour l'extraction de composés aromatiques, de pigments ou de jus.
Les principales expériences menées à ce jour visaient à évaluer les rendements d'extraction de pigments et de jus tout en maximisant la viabilité des cellules.

* Extraction de pigments :
Des cellules de Chenopium rubrum, produisant un pigment rouge, l'amaranthine, ont été soumises à des champs électriques d'intensité comprise entre 0 et 3 kV/cm.
En ce qui concerne l'extraction d'amaranthine, une relation a pu être établie entre la valeur du champ, le nombre d'impulsions, la mortalité des cellules et l'extraction de pigment. Un traitement de 1,6 kV/cm et 10 impulsions à température ambiante permet l'extraction de près de 100 % du contenu cellulaire en amaranthine. De plus, les auteurs ont constaté une plus grande efficacité lorsque l'on augmente la valeur du champ que lorsque l'on augmente le nombre d'impulsions. Néanmoins, dans tous les cas, lorsque plus de 30 % des pigments ont été extraits, la plus grande partie des cellules est détruite.

Les auteurs ont conclu de ces expérimentations que l'efficacité des champs électriques pulsés pour la perméabilisation cellulaire dépendait étroitement du type de cellule, et pouvait être liée au lieu de stockage des métabolites à l'intérieur des cellules (cytoplasme ou vacuole). Néanmoins, les traitements CEP peuvent se révéler dans certains cas très intéressants comme une méthode rapide (la fréquence d'impulsion est environ d'une seconde) pour l'extraction de métabolites sans utilisation de traitement thermique ou chimique.

* Extraction de jus :
Des essais menés sur les pommes et les carottes ont montré des résultats prometteurs pour l'extraction de jus :

- Une purée de pomme soumise à un traitement par champ électrique pulsé avant pressage a vu son rendement d'extraction en jus augmenté de 12 % par rapport aux procédés conventionnels. De plus, le jus extrait est plus clair et moins oxydé que celui extrait des échantillons traités par voie thermique ou enzymatique.

- Le traitement de carottes râpées plus ou moins finement (particules de 1,5 ou 3 mm) par CEP (0

II.2 Traitement de préservation des denrées alimentaires :

Les traitements par champs électriques pulsés permettent d'obtenir des hauts degrés de dégradation des micro-organismes tout en étant rapides et à faible température. Les applications potentielles de cette technologie incluent la majeure partie des boissons et jus de fruits, le lait, les oeufs liquides, les sirops, sauces ou purées et les soupes. Le lait cru représente un bon modèle pour étudier l'efficacité du procédé et étudier les autres effets sur les constituants biologiques.

* Destruction de la flore naturelle du lait frais :
Des échantillons de lait frais de même origine ont été traités à 55°C par champ électrique selon le procédé CoolPure (procédé de CEP mis au point l'entreprise US PurePulse) et aussi par des procédés classiques de pasteurisation. Le tableau 1 montre l'efficacité du traitement CEP comparé à trois traitements thermiques différents, pour la flore totale, les bactéries lactiques et les coliformes. On constate que dans tous les cas, la teneur en spores n'est quasiment pas modifiée.

Tableau

* Destruction des bactéries pathogènes
Des échantillons de lait ont été inoculés avec des témoins de bactéries pathogènes afin de vérifier l'efficacité du traitement.
Listéria Innocua (témoin de Listéria Monocytogènes) et Escherichia Coli (témoin de la salmonelle et de shigellia) sont toutes deux très sensibles aux champs électriques pulsés, puisque l'on observe des destructions de plus de 6 unités logarithmiques avec un traitement modéré (<55°C, <35 kV/cm).
Des expériences similaires ont été menées sur du jus d'orange, permettant de conclure à l'efficacité du traitement par champ électriques pulsés pour des traitements de type pasteurisant, c'est à dire éliminant toute forme végétative de micro-organisme.

* Action sur les constituants biologiques des aliments
Comme dans le cas des hautes pressions, qui peuvent modifier l'activité de certaines enzymes, il est important de connaître l'action des champs électriques pulsés sur les constituants biologiques.
Comme nous l'avons vu précédemment, les chercheurs ne sont pas tous d'accord sur leurs effets concernant les enzymes.
Une recherche importante continue à être menée dans ce domaine, non seulement par de nombreux laboratoires universitaires mais aussi par tous les grands groupes IAA, travaillant sur le sujet.