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Quelles O.U. dans Quelles Bio-Industries ?

lundi 1er novembre 2010, par AMROUCHE

Comparaison des opérations unitaires dans les industries alimentaires, pharmaceutiques & cosmétiques.

La fabrication des aliments, médicaments et produits cosmétiques est réalisée grâce à des processus technologiques qui mettent en œuvre des opérations unitaires similaires.

Nous nous proposons ici pour chaque famille d’opérations unitaires de comparer leur mise en œuvre dans chacun des trois secteurs des bio-industries.

A- Les O.U. de Préparation

A- Les O.U. de Préparation

  • A1- Agréage :
    L’agréage est une O.U. qui consiste à contrôler la qualité d’une matière première à sa réception et de vérifier si elle est conforme au cahier des charges établi entre le fournisseur et l’entreprise qui commande cette matière première.
  • En Industrie Alimentaire :
    Cette O.U. est capitale car les matières premières (MP) réceptionnées sont souvent périssables. De plus le résultat de ces contrôles (niveau de qualité) à réception peut influencer le prix payé au fournisseur (exemple : paiement du lait à la qualité) et va surtout diriger la MP vers 3 destinations possibles :soit la MP est conforme et elle sera utilisée pour la fabrication prévue, soit certains critères du cahier des charges ne sont pas conformes, et la MP est déclassée pour une autre fabrication, ou enfin la MP est refusée et retournée au fournisseur.
  • En Industrie Pharmaceutique & Cosmétique :
    Les MP sont bloquées en attente des contrôles (période dite de quarantaine) souvent beaucoup plus complexes qu’en industrie alimentaire. Contrairement à l’industrie alimentaire, il ne peut pas y avoir de déclassement ; soit la MP est conforme, soit elle est retournée au fournisseur.
  • A2- Autres opérations de préparation :

Les O.U. de nettoyage, lavage, triage, calibrage, pelage, & parage sont plutôt spécifiques à l’industrie alimentaire, bien qu’on puisse en rencontrer lors de la préparation d’extrait de plantes médicinales ou autres ingrédients d’origine végétale utilisée en cosmétologie (ex : aloe vera )

B- Les O.U. de Transformation

B- Les O.U. de Transformation

  • B1- O.U. de réduction de taille :
  • En Industrie Alimentaire :
    C’est en meunerie (transformation du blé en farines et semoules) où l’on rencontre le plus ces O.U. de broyage.
    La fabrication d’émulsion alimentaire (produits laitiers, pâtes fines carnées), de produits carnés à hachage grossier (sausisson, saucisses, pâtés, terrines…) mais aussi de produits végétaux (boissons,purée de fruits ou légumes…) recourent aussi à ces O.U. de réduction de taille (homogénéisation Haute Pression, cuttérage, hachage, broyeurs colloïdaux…)
  • En Industrie Pharmaceutique & Cosmétique :
    Outre la préparation d’ingrédients à partir de MP d’origine végétale (racine, plantes…)les O.U. de réduction de taille sont peu utilisées.
  • B2- O.U. de séparation sans changement d’état
    Ce sont les O.U. d’extraction, de décantation et de filtration
  • B21- Extraction :

Les O.U. d’extraction par pression (Pressurage) sont très utilisées en Industries alimentaires pour la production de jus de fruit, mais aussi d’huile végétale (olive).

Les O.U. d’extraction par solvant sont aussi très utilisées par l’industrie alimentaire (extraction du saccharose, de l’huile végétale, de molécules utilisées comme additifs…)
L’industrie Pharmacologique et Cosmétique va utiliser les ingrédients extraits par l’industrie alimentaire, mais va aussi extraire directement des principes actifs de plantes.

  • B22- Décantation
  • En Industrie Alimentaire :

La décantation statique est utilisée lors de la clarification artisanale des jus de fruits ou la séparation d’huile.

La décantation centrifuge est quant à elle très utilisée en laiterie (écrémage, pâte fraiche lisse) mais aussi dans d’autres secteurs (boissons, huilerie…)

  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :

C’est surtout la centrifugation qui est utilisée, soit dans les process d’extraction de principes actifs après macération de plantes, soit en biotechnologie (ultracentrifugation :production de vaccins, d’enzymes, d’antibiotiques…)

  • B23- Filtration :
  • En Industrie Alimentaire :

La filtration classique est très utilisée en clarification dans l’industrie des boissons, mais aussi en concentration (levurerie)

La filtration tangentielle est très répandue en laiterie pour la standardisation du lait, la fabrication de pré-fromage liquide, la stérilisation du lait. Elle commence à être utilisée pour la clarification des boissons. L’osmose inverse est utilisée dans les traitements de potabilisation ou dessalement de l’eau.

  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :
    La filtration tangentielle est utilisée soit pour séparer et purifier des molécules soit pour stériliser des préparations injectables.
  • B3- O.U. de séparation avec changement d’état

ce sont les O.U. de distillation & de cristallisation

  • B31- Distillation :
  • En Industrie Alimentaire :
    Cette O.U. de séparation est très utilisée pour la production d’alcool (distillerie).
  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :
    C’est surtout l’hydrodistillation qui correspond en fait à une extraction par entrainement de vapeur qui est utilisée pour extraire des les huiles essentielles et autres composés volatiles utilisés en parfumerie.
  • B32- Cristallisation :

Ce sont les secteurs de la sucrerie et des corps gras (margarines, produits beurriers) qui rassemblent le plus d’application de cette O.U. en industrie alimentaire.

La cristallisation en tant qu’opération de mise en forme et de déshydratation trouvent de multiples applications en confiserie mais aussi en pharmacologie (pastilles, dragées…)

  • B4- O.U. de mélange, et texturation
  • B41- Mélange :
    On retrouve cette O.U. dans toutes les bio-industries ; les mélangeurs sont plus ou moins spécialisées et complexes (bio-réacteurs en biotechnologie).
  • B42- Texturation :
  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :
    Ce sont les opérations de granulation et de compression (fabrication de comprimés)
  • En Industrie Alimentaire :
    C’est la cuisson/extrusion (qui permet de fabriquer des snacks apéritifs à partir d’une base amidonnée), le filage des protéines (de poisson pour obtenir une base Kamaboko, protéines à base de soja pour fabriquer le Tofu, etc…) et le foisonnement (incorporation de gaz pour donner du corps à des mousses au chocolat, à des crème   glacée ou sorbet…).
    C’est aussi la confiserie et la fabrication de compléments alimentaires.
  • B43- Granulation :
  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :
    Cette O.U. permet la fabrication de produits sous forme de grains ou granulés. La granulation peut se faire par voie sèche ou voie humide.
  • En Industrie Alimentaire :
    On retrouve ces procédés de granulation dans les procédés de fabrication de poudre de lait et autre préparation pour boisson instantannée chocolatée pour le petit déjeuner.
  • B44- Enrobage :
    C’est une opération de base qui consiste à recouvrir d’une pellicule plus ou moins épaisse un produit alimentaire ou médicament.
  • Procédé de dragéification : enrobage par le sucre (comme pour la fabrication de dragées ou de certains comprimés)
  • Procédé de candissage : une fine couche de sucre ou amidon recouvre les bonbons, pastilles ou pâtes de fruits
  • Procédé du pelliculage : une fine pellicule de produit recouvre certains comprimés ou bonbons (couleur des M&M’s)
  • B45- Micro-encapsulation :

Cette technique présente dans les trois secteurs consiste à emprisonner une substance dans une particule afin de la protéger du milieu environnant et de permettre une libération ultérieure maitrisée.
On peut citer l’encapsulation d’arômes (alimentaire), de parfum (cosmétique), et de principes actifs (pharmaceutique).

C- Les O.U. de Stabilisation

C- Les O.U. de Stabilisation

Les procédés de conservation sont beaucoup plus variés dans le domaine alimentaire du fait de la diversité et de la fragilité des MP agricoles. Néanmoins ils existent des similitudes dans les 3 secteurs.

  • C1- O.U. de conservation par la chaleur

Il s’agit essentiellement des opérations de pasteurisation et de stérilisation surtout utilisées en industrie alimentaire mais aussi en industrie pharmaceutique.

Le principe de la méthode est de porter le produit à une température suffisante pour détruire la flore microbienne contaminante.

La limite de la méthode est la destruction simultanée de composants intéressants du produit alimentaire (vitamines, protéines, qualités nutritionnelles & organoleptiques) ou des principes actifs du médicaments. On doit donc optimiser les barèmes des traitements thermiques et/ou y associer d’autres techniques de stabilisation (pasteurisation+ réfrigération+ sous vide…etc)

Applications :

Produits alimentaires : lait UHT, Jus de fruit flash pasteurisés, conserves de légumes, de fruit ou de viandes…

Médicaments : les formes injectables doivent être stériles.

  • C2- O.U. de conservation par le froid

il s’agit de la réfrigération, de la congélation et de la surgélation

Ces O.U. sont surtout développées dans le secteur alimentaire.

Néanmoins, certains médicaments (vaccins) doivent être réfrigérés.

  • C3- O.U. de conservation par la déshydratation

Les O.U. d’évapo-concentration, de séchage, et de lyophilisation sont très développées dans le secteur alimentaire.

Certains principes actifs fragiles sont lyophilisés, car c’est le moyen de déshydratation qui préserve le mieux les qualités du produit

  • C4- O.U. de conservation par les moyens chimiques

L’utilisation de conservateur   est commune aux trois secteurs des bio-industries et est soumise à une réglementation stricte.

  • En Industrie Alimentaire :
    L’utilisation de conservateur   est très ancienne, comme le salpètre (nitrate de potassium) dans les salaisons, les sulfites pour les fruits secs…etc
  • En Industrie Pharmaceutique & cosmétique :
    Les formes humides des produits cosmétiques ou médicaments (pommades, crèmes, sirop…) contiennent souvent des conservateurs.

D- Les O.U. de Conditionnement

D- Les O.U. de Conditionnement

Les matériaux (verre, métal, plastiques, polyméres complexes) ainsi que les matériels utilisés sont identiques dans les 3 secteurs avec un degré d’automatisation très élevé.

On parle de conditionnements primaires (en contact direct avec le produit) et secondaires (recouvre le conditionnement primaire) en industries cosmétiques et pharmaceutiques.

Les suremballages utilisés de plus en plus dans le secteur alimentaire ressemblent beaucoup aux conditionnements secondaires des secteurs pharmaceutiques et cosmétiques.