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Cours n°02 : Méthodes de transformation de la tomate industrielle : Processus technologique

Processus de fabrication du concentré de tomate :

III - 1 - 1 - Lavage du produit frais :

La tomate, récoltée dans les champs, arrive à l'usine pour être travaillée. Le "frais" est contenu dans des cageots en plastique de 20-25 Kg ou des conteneurs agricoles placés sur véhicule.

Ces dernières sont vidées moyennant l'introduction d'eau et l'écoulement du produit à travers des cloisons appropriés, reliés temporairement à la cuve de réception ou à la "piscine" d'alimentation de la ligne de traitement. (Fig. 9)

Les piscines permettent de réaliser le double but de hâter au maximum le vidage et l'arrêt des véhicules, et, en même temps, d'opérer une séparation, bien que grossière, des variétés et du niveau qualitatif du produit en entrée.

Directement ou à travers les réservoirs d'accumulation où le séjour peut être prolongé de manière significative, la tomate, ayant subi de strictes contrôles quant au contenu et à l'eau de support (rapport tomate/eau 1 : 2) est acheminée à l'usine pour alimenter les lignes de traitement et de conditionnement suivant. L'opération de lavage reste capitale : on aura jamais suffisamment souligné l'exigence d'exécuter cette étape avec le plus grand soin possible.

Tout ce qui reste de pourriture, parties nécrotiques, coloration insuffisante, corps étrangers, découlant souvent du non-respect des délais de carences, on le retrouve sur le produit fini sous forme de tâches noires, moisissures supérieures aux niveaux admis, valeurs insuffisantes au colorimètre… etc. (Diemmi M., …….)

Il faut donc opérer des lavages soigneux en eau abondante et propre, disposer de personnel en nombre suffisant principalement là où la qualité peut être douteuse et porter la plus grande attention aux conditions, même extérieures, où les opérations se déroulent. De ce fait les lignes de triages doivent être parfaitement éclairées et le personnel éduqué et sensibilisé à l'opération à laquelle il a été préposé.

L'utilisation de deux sections dans les lignes de lavage et triage, comportant un premier lavage fait dans la pratique dans une précuve où les eaux à charge plus élevée sont éloignées avant le rinçage et le triage, a apporté des avantages non négligeables vis-à-vis de la propreté du produit frais introduit.

Au cours de ces dernières années, des systèmes automatiques de contrôle de la couleur ont pris pied, assistés essentiellement par l'électronique. Ces machines, d'habitude, canalisent le produit en l'obligeant à montrer sa surface à l'œil de tétécaméras spéciales réglées de manière à déclencher des dispositifs d'expulsion automatique si la couleur observée n'est pas comprise entre la gamme prévue. Dans ce cas également, le prix de l'appareil est limitatif de son emploi à des installations ayant des débits assez importants, même si, tout dernièrement, on peut trouver des machines valables à des prix suffisamment limités.

Fig. 9 - Schéma général de la transformation industrielle de la tomate

1.Cuve accumulation de tomate            2.Cuve de prélavage                   3.Laveuse à tambour tournant

4-5.Table de triage et tapis élévateur       6-7. Pulpeuse hot Break              8. Bande de contrôle Pulpe

Fig. 10 - Étapes de la réception de la tomate industrielle

III - 1 - 2 - Broyage et raffinage : (Fig. 10)

III - 1 - 2 - 1 - Production de "Cold Break" :

La fabrication de concentré, comme on sait, peut être destinée à la production de concentré à viscosité moyenne (cold break), ou à la production d'un produit à viscosité élevée (hot break). Dans le premier cas on privilégie la douceur, la souplesse et la couleur du produit fini qui, à concentration égale, peut, dans le deuxième cas, être très consistant et, sacrifiant quelque peu la couleur, constituer l'ingrédient idéal pour condiment, sauces, ketchup, etc.

L'usage approprié des températures de fonctionnement et d'installation éventuelle d'appareillages auxiliaires convenable, permettant de réaliser, dans la même usine, les deux productions à la fois. Le procédé diffère quant au degré de destruction des enzymes pectolytiques, provoquant la destruction ou non des pectines, dont la présence est responsable de la viscosité du jus. Pour obtenir une viscosité élevée, l'opération doit donc être conduite à haute température et empêcher l'action des enzymes. Il faut donc réchauffer immédiatement la pulpe en provenance du broyeur et limiter ou supprimer tout contact de celle-ci avec l'air.

Le procédé classique de la fabrication en cold break comporte un broyage (broyeur à peigne), une cuve de réception placée au-dessous, munie d'une pompe de transfert, qui délivre la pulpe à un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire étalonné de façon à assurer un chauffage de la pulpe à environ 60-70°c. Ensuite, la masse amollie est dirigée au groupe de raffinage.

Des échangeurs à serpentin tournant sont également utilisé, avec des résultats excellents, desquels la pulpe est, de la même façon, envoyée au raffinage. Pour ce qui concerne cette opération, depuis l'ensemble traditionnel composé de 2 ou 3 corps placés en chute, équipés de tamis cylindriques horizontaux à trous de diamètre décroissant, à l'intérieur desquels les barres porteuses des brosses pressant la pulpe contre le tamis, tournent coaxialement, on est passé aux systèmes fonctionnant à haute vitesse, à axe horizontal ou vertical, à chambre cylindrique ou tronc-conique, équipés d'aubes battant et pressant la pulpe contre le solide tamis. Ou encore on a mis en place des systèmes de type tronc-hélicoïdal, qui permettent souvent une variation continue de la vitesse et l'adhérence consécutive au tamis.

III - 1 - 2 - 2 - Production de "hot break" :

La ligne de processus, dans sa forme la plus moderne, assure l'inactivation des enzymes pectolytiques au moyen de réchauffeurs à circulation forcée qui élèvent la température de la pulpe au dessus de 90°c, avec le recyclage d'une part de la pulpe réchauffée à la cuve du broyeur de manière à réchauffer immédiatement le produit.

De plus, cette ligne opère une désaération poussée de la pulpe elle-même, après le broyage, pour éviter que les chaînes cellulosiques soient de quelque façon attaquées par les enzymes, avant que la température ait atteint la valeur d'inactivation. Évidemment, ces opérations, réalisées sous de hautes températures, réduisent les taux chromatiques du produit, en abaissant ses valeurs au colorimètre et produisant, en même temps, une viscosité marquée.

Le chemin du jus de type "Hot-break", après le traitement thermique, suit le cours du raffinage classique et arrive aux réservoirs de stockage desservant les unités de concentration.

III - 1 - 3 - La concentration ou évaporation : (Fig. 12)

III - 1 - 3 - 1 - Le système des boules :

La premier évaporateur utilisé pour la concentration de la tomate a été la "boule", récipient ovoïdal à axe vertical (Fig. 11), à l'intérieur duquel le produit, agité par des aubes solidaires d'un arbre coaxial tournant, se concentre, réchauffé par le double fond en cuivre. Une pompe à vide permettrait de baisser le point d'ébullition et un condensateur à pluie assurerait l'évacuation des vapeurs. L'échange thermique était plutôt limité, malgré l'emploi du cuivre et le rendement économique, en plus de la qualité, décidément faible.

III - 1 - 3 - 2- Le système des "pré-concentrateurs" : (Fig. 11)

Un premier progrès a été fait par la mise en place d'un pré-concentrateur chaque 3-4 boules. Par cet appareil, le jus était réchauffé et porté à 10-12% de résidu sec à l'aide d'un faisceau tubulaire vertical où les vapeurs produites par les boules circulaient. On exploitait évidemment le niveau de vide inférieur du pré-concentrateur pour évaporer l'eau à une température au-dessous de celle des vapeurs produites par les boules.

Le jus préconcentré était graduellement transporté aux boules où la chaleur était fournie par la vapeur de chaudière, à une température plus élevée, et il achevait son cycle après avoir atteint la concentration fixée.

Ces groupes travaillant en discontinu ont subi, au fil des ans, des améliorations : depuis les concentrateurs à pluie, on est parvenu à ceux à surface; des métaux plus appropriés et hygiéniquement faibles ont été utilisés (acier à la place du cuivre). Ils sont, à l'heure actuelle, encore fabriqués avec succès, étant donné leur plage d'utilisation dans les petites implantations et leur utilité en tant qu'installations collatérales pour des installations plus grandes.

Une installation à 4 boules, équipée de pré-concentrateur se révèle indiquée au traitement moyen de plus de 6 t/h de frais, qui correspond à 1.2/1.3 t/h de double concentré.

Système des boules

Système des pré-concentrateurs 

Fig. 11 - Systèmes de concentration de la tomate

Les groupes de boules complets de pré-concentrateur, adaptés à une installation de type continu, constituent le point de transition entre discontinu et continu. Des causes de nature quantitative sont à la base de ses transformations, certes valables, surtout si l'on considère la flexibilité atteinte (utilisation également en discontinu ou comme boule individuelle fonctionnant tout au long de l'année). Pourtant, malgré cette transformation, l'échelle thermique reste toujours limité.

III - 1 - 4 - Le travail en continu :

Le principe de base de ces colosses est celui d'atteindre une augmentation de l'échange thermique entre le fluide réchauffant, la vapeur et le jus, augmentation obtenue grâce à une vitesse élevée du jus au contact de la paroi réchauffée. Une très grande diversification existe dans la manière de réaliser cette prise de vitesse du processus.

Depuis les premiers systèmes d'un serpentin tournant, assurant l'accroissement de la vitesse au-delà d'un certain mélange du produit, on est passé aux suivants, composés de faisceaux tubulaires pour le passage du jus. Le jus circulait au moyen de pompes entraînées par les turbines à vapeurs qui réduisaient la pression de celui-ci avant de l'envoyer aux faisceaux tubulaires pour être exploité pour son énergie thermique au lieu que propulsive.

On a ensuite mis en place des installation à circulation descendante, puis à couche mince et dotées d'autres variantes, dans le but d'adapter le système également à la transformation des jus de fruits, ou même à la concentration des moûts.

Le jus chaud passe dans des faisceaux tubulaires aux chambres de séparation où, avec le vide, il "éclate" littéralement. La vapeur extraite des chambres est transférée aux condenseurs.

1-       Faisceau tubulaire 1^er effet

2-       Faisceau tubulaire 2^ème effet

3-       Faisceau tubulaire 3^ème effet

4-       Condensateur semi-barométrique

5-       Pompe alimentation jus

6-       Pompe extraction condensation

7-       Pompe circulation 1^er effet

8-       Pompe circulation 2^ème effet

9-       Pompe extraction concentrée

10-    Pompe circulation 3^ème effet

11-    Pompe extraction eau condenseur

12-    Cuve de mélange vapeur

Fig. 12 - Processus de fabrication de la tomate

Le système continu peut être réalisé, en appliquant le même critère des boules à double effets (on trouve même des installations à 6 effets), ce qui permet de décaler le degré de vide et de tirer un bénéfice économique final maximum.

Au cours de ces dernières années, des améliorations ont été faites, surtout d'ordre gestionnaire, à ce principe désormais essentiellement très éprouvé. On a, en effet fait appel, en très large mesure, à l'électronique pour obtenir des assistances gestionnaires exceptionnelles. Le produit qui, unique et final, était autrefois extrait, une fois le résidu souhaité obtenu, grâce un réfractomètre automatique, peut, à l'heure actuelle, être extrait en même temps à plusieurs résidus. Ce qui permet l'obtention simultanée se sauces à des résidu ou de concentrés à résidu élevé.

4000 t/jour de produit frais traité ont été désormais atteintes et dépassées. Des usines ont été créées, capables de travailler, par jour, dans la pratique, les mêmes quantités travaillées, il y a quelques décennies, par une moyenne industrie au cours de la compagne toute entière.

La grandeur de ces installations exige forcément des étendues agricoles énormes, dotées d'infrastructures importantes, ce qui ne va pas sans poser de problèmes. Problèmes qui doivent donc être rigoureusement étudiés et avec la plus grande précision. Cela veut dire qu'aussi l'installation la plus simple, la même installation en discontinu classique qui, en dernière analyse, a fait le succès de cette sorte d'industrie, connaît encore un champ d'utilisation très vaste, même dans les grosses implantations, où, du fait des quantités nécessaires aux colosses, des problèmes se posent, liés à une disponibilité constante, surtout si l'on se heurte à des conditions climatiques contraires, ou simplement lorsqu'on se trouve à l'étape initiale ou finale de la compagne de production.

Le concentré, quoi qu'il en soit son résidu sec, sort maintenant du concentrateur de façon continue, ou bien, en cas de production en boules, il est introduit dans les cuves. Il est maintenant prêt pour être déplacé à l'installation de conditionnement.

III - 1 - 5 - Conditionnement :

Le conditionnement final du produit constitue la dernière étape du traitement. Dans le cas du concentré, souvent même s'il provient d'une installation continue, il est aspiré dans une boule où on ajoute éventuellement du sel et puis il est pompé au poste de pasteurisation. On aura intérêt à rappeler que les températures établies dans les corps des concentrateurs ou dans les boules ne suffisent pas à stabiliser le produit sur le plan microbiologique. Cela, à bon escient, du fait que la haute température nécessaire combinée avec les temps de séjour serait telle à gâter, de façon significative, la couleur et les propriétés organoleptiques du concentré. On élève donc la température de celui-ci au-dessus de 85°c, pendant quelques dizaines de secondes, par des échangeurs à faisceau tubulaire ou à surface raclée, avec réchauffage indirecte à la vapeur. L'essentiel est que les échangeurs réussissent à assurer au produit, à travers la turbulence induite, la température préétablie dans toutes ses parties.

Les échangeurs à surface raclée, corps cylindrique dotés de chemise, à l'intérieur desquels tournent des cylindres équipés de racleurs convenablement agencés forçant le produit à entrer en contact avec la surface réchauffée, sont à préférer en cas de produits à haute viscosité, du type "hot-break". Tandis que les tubulaires sont très performants avec les produits à bas résidu sec et du type "cold-break". Ils offrent d'ailleurs une très grande facilité d'emploi dans les opérations d'entretient et de nettoyage. Ces machines, sont équipées de dispositifs de contrôle et de conduite automatique. Des sondes transmettent à la centrale la température du produit et la valeur transmise détermine l'envoi et le réglage de la quantité de vapeur nécessaire.

Le conditionnement exige une doseuse, dans la pratique on emploie presque toujours des doseuse à pistons, bien adaptée aux produits visqueux, mais il faut également prendre toutes les mesures nécessaires pour éviter l'épandage du produit, ainsi que la possibilité d'une nouvelle contamination et chercher naturellement d'obtenir la plus grande précision possible du poids introduit dans le contenant.

Fig. 13 - Doseuse volumétrique à 24 pistons

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