Trois méthodes courantes pour protéger les matières premières de fermentation dans votre exploitation de protéines alternatives

L'industrie des protéines alternatives a connu une croissance significative ces dernières années en raison de l'évolution de la demande des consommateurs, ce qui a poussé les fabricants de produits alimentaires à explorer de nouvelles façons de créer des aliments durables. Ceux qui travaillent dans cet espace relativement nouveau, qu'il s'agisse de start-ups ou de leaders industriels établis, utilisent diverses technologies et équipements pour mener à bien leurs produits à base de protéines alternatives.

La fermentation est un processus flexible utilisé dans toute l'industrie pour produire des protéines et des ingrédients alternatifs. Le rôle de la fermentation dans la fabrication des denrées alimentaires exige des contrôles spécifiques des contaminants et des mesures préventives pour protéger les matières premières et les produits de la fermentation contre la contamination.

Importance de l'alignement des contrôles lors d'un changement d'activité

Lorsqu'une opération de remplacement des protéines change, les contrôles de contamination nécessaires pour la protéger changent également. Par exemple, le maintien d'un environnement propice à la fermentation dans un laboratoire est très différent de la manière dont cet environnement est maintenu dans un environnement industriel.

Le fait de ne pas ajuster les contrôles des contaminants lors d'un changement d'opération peut avoir des conséquences indésirables, notamment des dommages aux équipements, une qualité de produit compromise, un gaspillage de matériaux et de ressources, une contamination du produit et une inefficacité du processus.  Heureusement, il existe plusieurs contrôles de contamination utilisés dans l'industrie alimentaire et des boissons qui peuvent être appliqués aux matières premières de fermentation et aux utilités du processus.  

Comprendre la fermentation et les matières premières

Bien que le processus de fermentation existe depuis des siècles, la fermentation de précision contrôlée utilisée dans la production de protéines alternatives est une application relativement nouvelle dans l'industrie alimentaire et des boissons. La fermentation de précision est pratique pour la production de protéines alternatives, car elle permet de produire des saveurs, des textures et des goûts similaires à ceux des « aliments traditionnels ».

Les matières premières utilisées dans les pratiques de fermentation traditionnelles et de précision peuvent être considérées comme un type d'utilité, généralement une forme de mélange liquide, qui contribue à « alimenter » le processus de fermentation.

Il existe de nombreux exemples de solutions de matières premières disponibles, mais pour réduire les coûts et trouver une solution adaptée à leur processus, de nombreux fabricants de protéines alternatives produisent leurs propres matières premières de fermentation en interne. Ces solutions contiennent souvent un mélange d'eau, de sucre et d'autres nutriments. Il est intéressant de noter que les solutions internes créées sont similaires aux solutions de sucre liquide utilisées dans les industries du soda, du jus, du vin, de la bière et d'autres boissons.

Les fabricants de protéines alternatives peuvent également tirer parti de la vaste expérience et de l'expertise de ces industries bien établies en matière de contrôle de la contamination. Ils peuvent s'inspirer de ces applications éprouvées pour mettre en œuvre des contrôles de contamination efficaces qui protègent leurs matières premières de fermentation de protéines alternatives et leur processus de fabrication.

Actions de contrôle de la contamination : Élimination par rapport à inactivation ou destruction du contaminant

Les contrôles de contamination portent à la fois sur les particules et les contaminants microbiologiques. Les particules sont tous les types de solides indésirables en suspension, tandis que les contaminants microbiologiques comprennent les bactéries et les micro-organismes indésirables. Dans cette optique, un contrôle efficace de la contamination des matières premières porte sur les deux types de contaminants en mettant en œuvre les actions suivantes :

1. Élimination des contaminants par des méthodes de filtration particulaire et membranaire. Cela est généralement nécessaire lorsque des particules, telles que du sable, sont présentes dans l'eau de source et ne peuvent être éliminées par des méthodes de chauffage. Cette action peut également être utilisée lorsque le fabricant travaille avec des matériaux sensibles à la chaleur, tels que les protéines qui peuvent être dénaturées par la chaleur.

2. Destruction ou inactivation des contaminants par chauffage, refroidissement ou d'autres méthodes telles que le rayonnement UV. Dans le cadre de cette discussion, nous aborderons les méthodes les plus courantes dans l'industrie alimentaire et des boissons, à savoir les méthodes de chauffage qui utilisent les technologies de l'autoclave ou de l'injection de vapeur. L'inactivation ou la destruction est généralement utilisée lorsque les matériaux ne sont pas sensibles à la chaleur et pour traiter les contaminants microbiologiques qui peuvent être résistants à la seule filtration.

Le cas échéant, les fabricants peuvent combiner les mesures susmentionnées pour une protection accrue et pour lutter contre les contaminants particulaires et microbiens.

Comprendre les 3 méthodes les plus courantes : Filtration, autoclave et injection de vapeur

De toute évidence, la méthode appliquée dépend de l'action de contrôle de la contamination souhaitée et de la manière dont elle affectera le produit et le processus de fabrication. Le choix d'une méthode doit tenir compte de nombreuses considérations liées au processus et à l'exploitation, notamment la matière première de fermentation utilisée, le produit, les coûts, la sécurité, l'évolutivité, le type de processus entrepris, la facilité d'utilisation et l'efficacité globale. Examinons chacune des méthodes les plus courantes et leurs cas d'utilisation optimale.

Méthode 1 - Filtration

Lorsque l'action souhaitée est l'élimination du contaminant, des méthodes de filtration des liquides sont mises en œuvre. Bien qu'il n'y ait pas beaucoup d’antécédents en filtration des matières premières de fermentation, les fabricants de protéines alternatives peuvent s'inspirer de l'expertise disponible dans la filtration d'autres solutions sucrées dans l'industrie alimentaire et des boissons, telles que les jus, les bouillons et les sodas. Les meilleures pratiques en matière de filtration des liquides suivent un processus en trois étapes :

Étape 1 : application d'un filtre à particules nominal : Cela permet d'éliminer les grosses particules et de protéger les filtres et les équipements en aval. Globalement, cette étape permet de réduire la charge de particules et le nombre de solides en suspension.

Étape 2 : application d'un filtre à particules absolu : Cela permet d'éliminer toutes les particules supérieures à la taille en microns du filtre, sur la base de l'indice de rétention du filtre, ce qui peut représenter jusqu'à 99,9999999 % des particules.

Étape 3 : application d'un filtre à membrane : Cela concerne les contaminants microbiologiques tels que définis par le taux de rétention du filtre. Les filtres à membrane doivent toujours faire l'objet d'un test d'intégrité et être stérilisés régulièrement.

Méthode 2 - Autoclaves

Les autoclaves effectuent l'inactivation ou la destruction en chauffant et sont en fin de compte des récipients sous pression qui utilisent de la vapeur pour chauffer le contenu placé à l'intérieur. Cette méthode est très souple et courante dans les laboratoires où l'on suit des procédés discontinus.

Compte tenu de la nature physique de l'équipement et du processus discontinu, les autoclaves conviennent mieux aux opérations à petite échelle et sont souvent jugés peu pratiques à l'échelle industrielle.

Méthode 3 - Injection de vapeur

L'injection de vapeur est une autre méthode de chauffage qui réalise l'action d'inactivation ou de destruction . Il s'agit du processus de mélange de la vapeur directement avec la matière première dans un fermenteur ou dans un système de tuyauterie. Il existe deux types de méthodes d'injection de vapeur :

1. Méthode de traitement par lots : Il s'agit d'injecter de la vapeur dans le fermenteur contenant la matière première. Ce processus est facilement accessible aux fabricants, car il ne nécessite qu'une source de vapeur propre.

La méthode d'injection de vapeur par lots est facilement extensible, mais il est important de noter qu'à plus grande échelle, elle nécessite un temps de refroidissement plus long. La vapeur reste également dans le fermenteur et se refroidit, entraînant une dilution de la matière première, ce qui n'est pas nécessairement un avantage ou un inconvénient, mais devrait être un élément clé du processus.

2. Méthode du processus continu : Cette méthode est plus pertinente pour ceux qui travaillent à grande échelle ou à l'échelle commerciale, car elle nécessite des équipements et des infrastructures industriels.

Dans le cadre de la méthode de traitement continu, de la vapeur est injectée en continu dans un système de tuyauterie en boucle que la matière première traverse pour se diriger vers le fermenteur. À l'extrémité de la tuyauterie, une étape du processus d’« expansion rapide » facilite le refroidissement rapide, ce qui permet à la matière première de refroidir en quelques minutes. Dans l'ensemble, ce procédé est beaucoup plus rapide que la méthode par lots et utilise une température de vapeur plus élevée.

Alors, quelle méthode devriez-vous choisir ?

Il est clair qu'il n'y a pas de réponse définitive à cette question. La « nouveauté » générale et l'évolution de l'industrie des protéines alternatives ajoutent une couche de complexité supplémentaire, car les fabricants de protéines alternatives s'efforcent de suivre le processus le plus efficace et de répondre aux normes réglementaires en constante évolution.  

Avec les multiples options disponibles, les fabricants doivent tenir compte des considérations de processus susmentionnées pour déterminer le cas de « meilleure utilisation » dans lequel ils se trouvent.

Une fois ces facteurs déterminés, les fabricants seront mieux à même de comprendre quelle méthode de contrôle des contaminants ils doivent appliquer, qu'il s'agisse d'une stratégie d'élimination des contaminants par filtration ou d'une stratégie d'inactivation ou de destruction par autoclave ou par des méthodes de chauffage par injection de vapeur. Certains peuvent également opter pour une combinaison des deux, le cas échéant.

Les experts en filtration de Donaldson peuvent aider les fabricants de protéines alternatives à trouver les bons produits pour leur solution de contrôle de la contamination des matières premières. En tant que membre de la Plant Based Foods Association (PBFA), nous nous efforçons de répondre aux besoins de l'industrie des protéines végétales et alternatives. Nous travaillons en étroite collaboration avec notre équipe à Solaris Biotech - une marque de Donaldson pour fournir une solution de fermentation de bout en bout.