Les hautes pressions hydrostatiques et leurs applications en sciences des aliments, une étude : des phénomènes thermiques liés à la compression , des cinétiques d'inactivation microbienne, des traitements en pression pulsée et en pression de dioxyde de carbone

Abstract

L’objectif de cette thèse étant d’apporter une contribution scientifique à l’application des Hautes Pressions Hydrostatiques aux procédés de traitement des aliments, le manuscrit a été présenté sous la forme de cinq Chapitres. Cette thèse a permis de mettre en évidence un certain nombre de résultats originaux. 1- Les effets thermiques liés à la compression doivent être pris en compte dans tout traitement de pasteurisation. La température initiale du produit et la cinétique de compression doivent être optimisées afin de pouvoir compenser l’accroissement de température. 2- La sensibilité des micro-organismes vis-à-vis de la pression est modifiée par les propriétés intrinsèques de l’aliment (pH, activité de l’eau, composition de la matrice alimentaire...). L’inactivation sous HPH des deux micro-organismes (Escherichia coli et Listeria innocua) dans le jus de kiwi était plus importante que celle observée au sein du jus d’ananas � milieu encore plus favorable à l’inactivation que le lait entier. 3- Les cinétiques d’inactivation sous HPH ne semblent pas suivre les cinétiques traditionnelles du 1er ordre. Ainsi des modèles alternatifs ont du être étudiés pour ces cinétiques. Le modèle de Weibull peut être utilisé pour les cinétiques d’inactivation sous hautes pressions des micro-organismes. 4- Les traitements par pression pulsée constituent une alternative intéressante aux traitements conventionnels en continu. Cependant il est nécessaire d’optimiser divers paramètres : la durée de chaque pulse, le nombre de pulses et la valeur de la pression afin d’atteindre le niveau optimal de réduction des micro-organismes (E-coli et L. innocua), compatible avec une application industrielle. 5- La durée et la température du stockage des aliments après un traitement HPH doivent être optimisées afin d’accroître la sécurité des jus de fruits traités et d’éviter la reprise de croissance des micro-organismes endommagés. 6- Le traitement utilisant le dioxyde de carbone d’une part et la pression pulsée d’autre part peut être une voie efficace pour l’inactivation des micro-organismes dans le lait écrémé tout en réduisant le niveau de pression requis. La principale conclusion de cette thèse est que les traitements sous Hautes Pressions Hydrostatiques (HPH) présentent un grand intérêt pour l’inactivation de micro-organismes dans des milieux divers (lait, jus de fruits) si les paramètres gouvernant le procédé (pression, température, durée, élévation de température liée à la compression, température initiale du milieu fluide transmetteur et de l’aliment, la nature de l’aliment et des micro-organismes contaminants) sont clairement identifiés et si le traitement (pression pulsée ou pression continue, utilisation de CO2...) est adapté.The objective of this thesis is to bring a scientific contribution concerning the application of high pressures in Food Science. This thesis is divided in five main Chapters. This thesis allowed pointing out some important results. 1. The thermal effects of compression should be taken into account when HHP pasteurization processes are developed. Initial temperature of the food product and compression rate should carefully be selected in order to compensate the compression heating. 2. The pressure sensitivity of microorganisms is affected by the general intrinsic food properties such as pH and water activity as well as the composition of the food matrix (inactivation of both microorganisms by HHP in kiwifruit juice was higher than the inactivation in pineapple juice which is higher than the inactivation in whole milk). 3. The HHP inactivation kinetics need not follow traditional first-order kinetics, hence alternative inactivation models are ought to be found. Weibull model can be used for HHP inactivation kinetics of microorganisms. 4. The pulsed pressure treatment could be an alternative to continuous HHP, but optimization should be done between the pulse holding time, the number of pulses and the pressure level to reach the desirable number of log-reduction of microorganisms (E. coli and L. innocua) compatible with an industrial application. 5. The storage duration and storage temperature after HHP treatment should carefully be optimized to increase the safety of HHP treated fruit juices since the growth of injured microorganisms can be avoided during storage. 6. The high pressure carbon dioxide (HPCD) treatment in combination with pulsed pressure can be an efficient way to inactivate the microorganisms in skim milk and to reduce the maximum pressure level for the desired log-reduction. The main conclusion of this thesis indicated that HHP treatment has the potential to inactivate microorganisms in several foods (milk, pineapple and kiwifruit juices) if the process parameters (pressure, temperature, holding time, compression heating, initial temperature of the pressure transmitting fluid and food product, nature of the food and target microorganisms) are identified clearly and if the treatment (pulsed or continuous pressure treatment, HPCD) is selected accordingly