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La clarification des jus de fruits tropicaux par microfiltration tangentielle permet d'élaborer une grande gamme de produits nouveaux. Néanmoins malgré ce potentiel, les jus de fruits dont la teneur en pulpe est importante sont très difficiles à clarifier. Pour faciliter l'opération, le couplage de la filtration avec une liquéfaction enzymatique représente une alternative intéressante. Dans ce contexte, l'influence conjointe des conditions de filtration et de traitement enzymatique a été étudiée principalement sur le jus de fruit de la passion. Une stratégie économique permettant la production continue de jus clarifié a été élaborée. Le procédé peut être appliqué aux jus de fruits pulpeux sans générer de déchets ou de sous-produits. Dans le but de limiter la consommation d'enzymes, l'intérêt d'une immobilisation sur support en bio-réacteur a également été évalué. Afin de limiter les frais de transport et de stockage, les jus de fruit peuvent aussi être concentrés. La concentration est fréquemment utilisée pour les jus de fruits tropicaux en raison de l'éloignement entre les lieux de production et les lieux de consommation. Actuellement la demande des consommateurs s'oriente vers des jus de fruits qui conservent les qualités sensorielle et nutritionnelle des fruits frais. Or, les techniques classiques de concentration par chauffage génèrent des pertes d'arôme et de vitamines importantes. Dans ce contexte, l'étude a pour objectif d'évaluer l'intérêt industriel d'un nouveau procédé de concentration à froid: l'évaporation osmotique. L'enjeu est de proposer aux professionnels une technique qui préserve mieux la qualité de leur produit. L'évaporation osmotique est un nouveau procédé membranaire. Il consiste à intercaler une membrane poreuse hydrophobe entre le jus de fruit à traiter et une solution saline concentrée. La différence d'activité de l'eau entre les deux solutions crée un gradient de pression de vapeur dans les pores de la membrane qui restent remplis d'air. Ce phénomène spontané conduit à un transfert d'eau du jus de fruit vers la saumure sans qu'il soit nécessaire de chauffer le produit. Les essais réalisés à 30°C sur du jus de fruit de la passion dans des conditions industrielles montrent qu'il est possible d'atteindre avec cette technique un extrait sec soluble (ESS ou Brix) au moins égal à 60%. Le débit évaporatoire dépend des conditions de traitement. Lors de la concentration du jus de 14 à 40% d'ESS, le débit mesuré est de 0,65 kg.h-1.m-2. Il diminue à 0,50 kg.h-1.m-2 entre 40 et 60% d'ESS. Pour améliorer le rendement, il est souhaitable d'utiliser deux évaporateurs osmotiques en série. Cette configuration permet d'obtenir un débit d'évaporation moyen de 0,62 kg.h-1.m-2 pour la production d'un concentré à 60% d'ESS. Dans ces conditions, la concentration peut être réalisée en continu pendant plus de 20 heures avec un débit évaporatoire constant. Les résultats des analyses sensorielles montrent, par rapport à la concentration thermique, une amélioration de la couleur, du goût et de l'arôme du jus de fruit. De plus la technique de la concentration par évaporation osmotique a l'avantage de préserver la presque totalité de la vitamine C contenue dans le produit, du fait de la faible température de traitement.

La clarification des jus de fruits tropicaux par microfiltration tangentielle (MFT) permet d'élaborer une large gamme de produits nouveaux. Néanmoins malgré ce potentiel, les jus de fruits dont la teneur en pulpe est importante, sont très difficiles à traiter par cette technique. Pour faciliter l'opération, le couplage de la MFT avec la liquéfaction enzymatique des colloïdes représente une alternative intéressante. Dans ce contexte, l'influence conjointe des paramètres hydrodynamiques du procédé de MFT, du spectre des activités enzymatiques mises en jeu et des conditions de macération, a été étudiée sur le jus de fruit de la passion. Malgré une liquéfaction importante des colloïdes du jus, le facteur de réduction volumique optimum est relativement faible et peu rentable du point de vue économique. Une stratégie, permettant la production simultanée et continue de jus clarifié, et de rétentat présentant les mêmes caractéristiques que le jus initial, a alors été proposée. Dans ces conditions, le procédé est quasiment insensible au colmatage et il peut être appliqué aux jus de fruits pulpeux sans générer de déchets ou de sous-produits. Pour pallier la forte consommation d'enzyme nécessaire, les activités pectine-lyases et endo-cellulases, qui se sont avérées essentielles lors de la liquéfaction enzymatique des colloïdes du jus de fruit de la passion, ont été immobilisées sur support Nylon et chitine. Suite à l'analyse comparative du comportement de ces enzymes immobilisées, un bio-réacteur sur chitine a été couplé au procédé de MFT. Le jus clarifié obtenu a ensuite été concentré par évaporation osmotique (EO) à 30°C jusqu'à un extrait sec soluble de 60g/100g. Les paramètres opératoires influant sur les performances de l'EO ont tout d'abord été identifiés sur l'eau puis sur le jus clarifié de fruit de la passion. Un mode de conduite comportant deux étages de concentration a été mis en place afin d'obtenir un flux évaporatoire moyen de 0,6 1h-1.m-2. Les procédés couplés, testés à l'échelle pilote sur site industriel, ont permis l'élaboration de nouveaux jus de fruits tropicaux de qualité aromatique, nutritionnelle et microbiologique supérieure- à ceux obtenus par les techniques classiques.

Concentrer et stabiliser le jus de fruit de la passion pour pouvoir le stocker et le transporter à moindre frais sont des sujets que les chercheurs ont largement abordés. Les techniques classiques de concentration des jus de fruits s'adaptent mal à ce fruit très sensible au traitement thermique. Dans cette optique, le procédé membranaire de concentration par évaporation osmotique dispose de nets avantages. Associée à la micro-filtration tangentielle, l'évaporation osmotique est bien adaptée au jus de fruit de la passion. Elle permet de traiter 8 kg par heure de jus et d'obtenir des teneurs en extrait sec soluble de l'ordre de 60°brix

La mission qui fait l'objet de ce rapport marque le début du projet de collaboration entre l'EPN et le CIRAD-FLHOR sur l'application des techniques membranaires à la transformation des fruits tropicaux et andins. Les enjeux de ce projet sont multiples, d'une part pour la France qui possède un savoir-faire important dans ce domaine et pour l'Equateur qui possède une source importante de matières premières disponibles pour la transformation. Le financement accordé par l'Ambassade de France en Equateur, complété par l'apport du constructeur français TIA, ont permis de faire acquérir à l'EPN un pilote de microfiltration tangentielle. Celui-ci permettra de réaliser des essais de production à petite échelle afin d'évaluer l'intérêt des produits susceptibles d'être élaborés à partir des fruits cultivés en Equateur. Profitant de l'expérience de l'EPN en matière d'évaluation de la qualité et de celle du CIRAD-FLHOR en matière de procédé, cette première étape apportera des éléments qui permettront d'orienter les industriels dans leur recherche de produits nouveaux et de technologies innovantes. Lors de cette mission, le pilote a été mis en place et différents essais sur l'eau, le jus de fruit de la passion et le jus d'ananas ont été menés afin de former le personnel de l'EPN au procédé. Le programme de stage pour les six mois à venir, d'une jeune élève-ingénieur française a été établi en coordination avec l'EPN

La transformation industrielle du corossol est limitée par l'extraction manuelle de la pulpe et par la thermosensibilité de son arôme. La liquéfaction enzymatique de la pulpe peut apporter une solution en facilitant le dépulpage mécanique et le traitement postérieur de stabilisation par microfiltration tangentielle. Pour identifier une préparation enzymatique adaptée à la liquéfaction de la pulpe du corossol, la sensibilité des colloïdes pariétaux à la dégradation enzymatique a été étudiée en fonction des activités enzymatiques mises en jeu lors de différentes incubations. La composition en glucides, principalement acides galacturoniques et oses neutres, a été déterminée préalablement sur la matière insoluble dans l'alcool (MIA) puis dans les surnageants provenant de l'incubation enzymatique de la fraction de MIA insoluble dans l'eau. La MIA de corossol contient les colloïdes pariétaux solubles et insolubles qui représentent, respectivement, 1,3 % et 2,4 % (p/p) de la pulpe fraîche, ainsi qu'une forte proportion d'amidon (0,65 % p/p). La pectine soluble du corossol se caractérise par une teneur en acide galacturonique très faible (24 %) et un degré d'estérification élevé (70 %). La pectine insoluble serait peu linéaire dû a une forte récurrence du rhamnose sur la chaîne principale, et l'ose neutre proportionnellement le plus important dans les chaînes latérales est l'arabinose. L'application conjointe des activités pectin-lyases, endo-cellulases, exo-cellobiohydrolases et arabanases se sont révélées essentielles pour obtenir un taux maximal de solubilisation des polysaccharides pariétaux insolubles. Parmi les préparations commerciales testées, Rapidase PomaliqR permet d'obtenir un taux de liquéfaction des parois purifiées insolubles de 30 % après 2 h d'incubation, pour une dose de 500 ppm par rapport à la pulpe fraîche de corossol.