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TABLE DES MATIÈRES L Y O P H I L I S A T I O N 2
Historique 2
Le procédé 2
Lyophilisateur 4
Figure 10 Lyophilisateur chez Lyo-San 4
Figure 12 Lyophilisateur chez Air Liquide 5
Aliments lyophilisés 5
Durée de conservation et réhydratation 5
Avantages 6
Inconvénients 6
Comparaison entre lyophilisation et déshydratation 6
R É F É R E N C E S 7
L Y O P H I L I S A T I O N Historique La lyophilisation est une méthode de conservation des aliments. Selon
certaines sources, les Indiens des Andes auraient été les premiers à
utiliser un procédé semblable à celui qui est connu aujourd'hui. Ces
Indiens produisaient plusieurs variétés de pommes de terre et ils les
conservaient en les immergeant dans l'eau glacée puis en les laissant se
déshydrater grâce à l'altitude et au soleil. Effectivement, à une altitude
élevée, la pression partielle de la vapeur d'eau est très faible, car l'air
est très sec et très froid. L'eau s'évapore donc à plus basse température
qu'à une altitude normale. Le froid intense congèle donc les aliments en
surface puis le soleil chaud provoque le séchage. Ils avaient donc une
lyophilisation de surface. Ce serait, en quelque sorte, la méthode
rudimentaire de la lyophilisation. Le procédé industriel que nous utilisons aujourd'hui était autrefois appelé
cryodessiccation en raison de la phase initiale de congélation. Le terme
dessiccation signifie qu'on dessèche le produit et cryo signifie « froid »
en grec. La cryodessiccation a été inventée en 1904 pas des physiciens
français. Ce n'est qu'en 1943 que le professeur Alexander Fleming proposa
le terme lyophilisation, qui vient des termes luen ou solvant et philen ou
ami, en grec. L'industrie alimentaire et l'industrie pharmaceutique sont les principaux
utilisateurs de la lyophilisation.
Le procédé La lyophilisation, aussi appelée séchage à froid, est un procédé qui
consiste à retirer l'eau d'un aliment afin de le rendre stable à la
température ambiante et de faciliter sa conservation. On peut décomposer la
lyophilisation en trois étapes principales : 1. CONGÉLATION
2. DESSICATION PRIMAIRE OU SUBLIMATION
3. DESSICATION SECONDAIRE OU SÉCHAGE FINAL Il faut toutefois noter qu'il y a parfois une étape préliminaire à la
lyophilisation, soit la réduction en poudre ou purée des aliments et des
médicaments. Comme vous le constaterez dans les prochaines pages, la
lyophilisation est très coûteuse. De plus, il existe un principe de base
qui dit que plus le rapport surface/volume est grand, plus un produit
chauffera et séchera plus efficacement. En réduisant le produit en purée ou
en poudre et en le plaçant en couche mince sur une plaque, le temps de
séchage est réduit, diminuant simultanément le coût d'énergie relié au
séchage. On peut cependant lyophiliser des fruits ou des légumes en petits
morceaux ou en tranches.
1. CONGÉLATION
La première étape consiste à congeler les aliments pour que l'eau qu'ils
contiennent soit transformée en glace. La température doit rester plus
basse que -20 °C tout au long du processus de lyophilisation. 2. DESSICATION PRIMAIRE OU SUBLIMATION
L'étape suivante permet la sublimation de la glace. La sublimation est un
principe physique simple. C'est le passage d'une substance de l'état solide
à l'état gazeux directement. On dessèche donc l'aliment ou le produit en le
mettant sous vide : la glace devient de la vapeur et elle est récupérée. Le diagramme de phase de l'eau représente la phase de l'eau selon la
température et la pression telle qu'exprimée par la figure suivante.
[pic]
http ://www.chm.ulaval.ca/chm19640/materiel_cours/notes_cours/equilibres_de_
phases/phadia_eau.html Figure 8 Diagramme de phases de l'eau
Au point eutectique (point triple), il y a équilibre entre les trois
phases. C'est le point III, en vert foncé. Le diagramme est un peu plus
complexe que ce que l'on explique. Il s'agit de se représenter la zone en
vert foncé par un point pour mieux le comparer au diagramme suivant qui
montre les étapes de la lyophilisation.
3. DESSICATION SECONDAIRE OU SÉCHAGE FINAL
Cette dernière étape débute lorsque toute la glace est sublimée. Les
aliments sont alors séchés. La température s'élève spontanément une fois
que toute l'eau a été sublimée. Une température variant entre 20 et 70 °C
pendant deux à six heures permet d'amener une humidité résiduelle entre 2
et 8 %.
Lyophilisateur Contrairement à un déshydrateur, un lyophilisateur est un appareil
complexe. Il doit être capable de produire du froid (pour congeler et
piéger l'eau), faire du vide (pour sublimer l'eau), produire du chaud et
transférer l'énergie au produit. On ne peut donc pas lyophiliser à la
maison. La figure 10 montre les lyophilisateurs utilisés et conçus chez Lyo-San,
une compagnie qui fabrique des plats lyophilisés pour le plein air. Chacun
des lyophilisateurs est constitué d'un réservoir cylindrique muni de
tablettes. C'est sur ces tablettes que sont déposés les plateaux contenant
les produits à lyophiliser. Les portes ont jusqu'à 6 cm d'épaisseur pour
résister à la pression causée par la mise sous vide pour sublimer.
www.lyo-san.ca Figure 10 Lyophilisateur chez Lyo-San L'image que l'on peut voir ci-contre est une coupe transversale d'un
lyophilisateur. La pompe à vide est située sur le dessus du lyophilisateur.
De plus, elle est centrée par rapport aux plateaux, qui eux, sont de chaque
côté des plaques chauffantes. Sous les plateaux se trouvent le ventilateur
et les batteries froides. http://www.calixo.net/braun/procedes/sechage/lyophilisation.htm
Figure 11 Coupe transversale du
lyophilisateur
Voici un autre modèle de lyophilisateur. Ceux-ci sont utilisés par
l'industrie pharmaceutique Air Liquide et sont fabriqués par la compagnie
Usifroid (www.usifroid.com), qui est un chef de file. www.airliquide.com Figure 12 Lyophilisateur chez Air Liquide
Aliments lyophilisés La lyophilisation peut être utilisée pour la grande majorité des produits
alimentaires. Voici une liste non exhaustive des principaux produits
lyophilisés : le café en poudre, le cacao en poudre (la compagnie Nestlé),
certains fruits et légumes, des sachets de soupes et de sauces, des
yogourts, des plats cuisinés pour le plein air et pour les astronautes. La NASA a été l'un des premiers consommateurs de ces produits. Les
astronautes ont besoin d'une nourriture de bonne qualité et les navettes
spatiales sont limitées en ce qui concerne le poids et le volume. La compagnie Lyo-San ?uvre tout près de chez nous à Lachute, depuis 1983.
Elle a mis sur le marché des produits semblables à ceux utilisés par la
NASA. Lyo-San produit des cultures lactiques, destinées à la fabrication
maison de yogourts, de fromage à tartiner et de crème sûre. La photo nous
montre un des mets cuisinés destinés aux amateurs de plein air. Ces mets
sont constitués d'aliments lyophilisés. Ces produits ont été développés en
collaboration avec Odile Dumais, une spécialiste en nutrition sportive et
de plein air, et sont commercialisés sous la marque de commerce Outdoor
Gourmet Plein Air. www.lyo-san.ca Figure 13 Aliments Lyo-San
La lyophilisation demeure une méthode de conservation en plein
développement.
Durée de conservation et réhydratation La conservation des aliments lyophilisés peut durer plusieurs années.
L'emballage sous vide (non nécessaire sur de courtes périodes) permet de
conserver des vitamines (A, C et B) qui se détériorent à l'air ambiant. Les
emballages opaques permettent de conserver la vitamine B12 qui est très
sensible à la lumière. La réhydratation des aliments lyophilisés est beaucoup plus facile que pour
des aliments déshydratés. La structure poreuse des aliments qui ont été
lyophilisés rend la réhydratation possible avec de l'eau froide ou chaude,
et ce, en quelques minutes. L'aspect organoleptique comprend le goût,
l'odeur, la couleur, l'aspect visuel et la consistance de l'aliment. La
lyophilisation est une des meilleures méthodes de séchage puisqu'elle
conserve ces caractéristiques organoleptiques.
Avantages . Le principal avantage de la lyophilisation est que l'aliment garde sa
structure et ses saveurs comparativement au séchoir commercial.
. La réfrigération n'est pas nécessaire pour conserver les aliments
lyophilisés.
. Le poids des aliments est aussi diminué par la lyophilisation. C'est
un avantage pour le transport.
. La réhydratation des aliments lyophilisés se fait très rapidement car
ils ont une texture très poreuse. Inconvénients . C'est une méthode très coûteuse. Il faut environ 1500 kWh d'énergie
pour éliminer une tonne d'eau. De plus, les installations (dont le
lyophilisateur) sont très dispendieuses.
. À cause des coûts, la généralisation aux produits courants est
impossible. Cependant, la lyophilisation est utile pour les aliments
qui composent les repas pour les randonnées pédestres ainsi que pour
la nourriture des astronautes.
. Il faut faire attention à la conservation de ces aliments lyophilisés,
car ils captent facilement l'humidité de l'air. Il faut souvent
utiliser des emballages à atmosphère contrôlée (sous vide).
. On peut traiter les aliments qui sont en gros morceaux, mais ils
nécessitent trop d'énergie à produire, donc leur vente est très
coûteuse. La lyo