Comment optimiser le séchage, la cuisson ou la déshydratation des aliments ?

Qu'il s'agisse de cuisson ou de déshydratation, de fumage, de séchage ou de maturation - quel que soit le nom qu'on lui donne - l'essentiel est d'éliminer l'eau. Beaucoup d'entreprises alimentaires le font, et toutes celles qui le font vous diront qu'il est très difficile d'être précis et cohérent. 

Quels sont les enjeux ? Est-ce vraiment important ?

La plupart des entreprises alimentaires savent qu'elles pourraient optimiser leurs processus de séchage dans une certaine mesure. Mais la quasi-totalité d'entre elles sous-estiment ce qu'elles peuvent gagner en le faisant - et ce qu'elles perdent en ignorant le problème.

Le graphique ci-dessus a été créé à partir de données réelles de clients. Comme beaucoup d'entreprises, elles sous-estimaient d'environ 80 % le coût d'un mauvais séchage. 

Après avoir déterré et interprété leurs données antérieures (elles étaient toutes enfouies dans des dossiers papier), ils ont réalisé que le problème était huit fois plus coûteux qu'ils ne l'avaient estimé.

Cet exemple provient de l'industrie des aliments pour animaux de compagnie, où les ingrédients utilisés coûtent souvent quelques centimes par livre. Toutefois, le principe est le même pour les entreprises de différents secteurs. Pensez au coût des viandes musculaires entières, dont les ingrédients peuvent coûter 8 dollars par livre, ou du cannabis, dont les ingrédients peuvent coûter jusqu'à 2 000 dollars par livre. 

Erreur n° 1 : mal comprendre ce qu'il faut mesurer

Les mesures de l'eau se répartissent en deux catégories : la teneur en eau et l'activité de l'eau. Toutes deux ont trait à l'eau, mais chacune fournit des informations très différentes. Elles ne doivent pas être utilisées de la même manière.

Un malentendu fréquent dans les entreprises alimentaires consiste à se focaliser sur les mesures de la teneur en eau, car la relation entre la teneur en eau et le rendement est claire et facile à comprendre. 

Les dirigeants d'entreprise (tels que les directeurs financiers) n'ont souvent pas les connaissances scientifiques ou de contrôle de la qualité nécessaires pour comprendre à quel point il est crucial de mesurer l'activité de l'eau ainsi que la teneur en eau. Ils ne savent peut-être pas que si la teneur en eau est un excellent paramètre pour mesurer le rendement, elle ne doit jamais être utilisée pour prédire ou contrôler la croissance microbienne, la texture du produit ou la qualité globale.

L'activité de l'eau est une mesure de l'énergie. C'est un principe thermodynamique. Cela peut sembler complexe, mais il n'est pas nécessaire de comprendre les équations scientifiques. 

Le principe de base est simple : L'activité de l'eau indique si des réactions chimiques peuvent se produire, si des micro-organismes peuvent se développer ou si la texture peut changer. En outre, les mesures de haute précision de l'activité de l'eau sont simples et faciles à réaliser - avec les bons outils, elles peuvent être effectuées en 60 secondes ou moins. 

La teneur en eau est simplement la quantité d'eau contenue dans un échantillon. Si l'on pouvait retirer chaque molécule d'eau d'un produit alimentaire et en mesurer la quantité, on obtiendrait la teneur en eau. Malheureusement, il est extrêmement difficile de le faire avec une précision approchante. 

Erreur n°2 : Mesurer avec le mauvais appareil

Que vous choisissiez de vous concentrer sur l'activité de l'eau ou sur la teneur en eau, il sera très difficile de contrôler un processus si votre méthode de mesure présente un écart-type et une variabilité importants.

Dans une étude récente, METER Group a envoyé plusieurs échantillons du même produit pour les tester avec diverses méthodes de mesure de la teneur en eau couramment utilisées. Le graphique ci-dessus montre les résultats.

Bien que le produit soit le même dans tous les cas, les résultats relatifs à la teneur en eau varient considérablement. Les résultats concernant l'activité de l'eau n'ont pratiquement pas varié.

Ces résultats montrent clairement à quel point il peut être difficile de prendre des décisions cohérentes et sûres en se basant uniquement sur les relevés de teneur en eau. Un travailleur voyant un résultat de 3,51 % de MC pourrait être amené à croire qu'il a trop séché son produit, alors qu'un autre travailleur pourrait penser que le produit est trop humide. Chacun pourrait prendre des mesures différentes (et contradictoires) sur la base de ces résultats de teneur en eau, alors qu'en réalité, les deux échantillons étaient identiques. 

L'ajout de mesures de l'activité de l'eau, qui sont généralement beaucoup plus précises, peut aider à résoudre ces problèmes.

Erreur n° 3 : Laisser les opérateurs travailler à l'intuition 

De nombreux opérateurs, en particulier les plus expérimentés, conservent un savoir tribal. Ils sont souvent convaincus qu'ils peuvent déterminer si un produit fonctionnera sans problème ou s'il sera bien fini en se basant sur la vue, le toucher, le son ou d'autres indices sensoriels.

Ces méthodes sont au mieux imprécises et aboutissent rarement à des résultats positifs - par exemple, comment former les nouveaux employés à l'intuition de la qualité ?

Il est beaucoup plus efficace d'associer des mesures fiables provenant de capteurs bien calibrés. La relation entre la teneur en eau et l'activité de l'eau peut être visualisée sur un graphique appelé isotherme.

La création d'une isotherme de référence pour le produit en question facilite l'identification d'un "sweet spot" pour une qualité et un rendement idéaux. Ce "sweet spot" peut ensuite être utilisé pour définir les processus et les objectifs sur la chaîne de production. 

Erreur n° 4 : échantillonner aux mauvais endroits

Les fabricants de produits alimentaires prélèvent généralement des échantillons d'humidité après le refroidissement. Certains procèdent également à des échantillonnages à des stades plus précoces.

Le Dr Newman recommande de comprendre et de fixer des objectifs pour chaque processus - après le mélange de la pâte, pendant ou après le four, pendant le refroidissement, et même pendant le stockage après le refroidissement mais avant l'emballage, car les facteurs environnementaux peuvent entraîner des variations significatives de l'humidité. Un environnement sec peut entraîner une perte d'humidité. Dans les environnements humides, les produits peuvent gagner en humidité et perdre en texture ou en qualité.

Certaines entreprises vérifient même le taux d'humidité de leurs ingrédients entrants, car les taux varient souvent d'un lot à l'autre et la migration de l'humidité peut modifier la qualité globale, la texture ou la durée de conservation d'un produit final.

Erreur n° 5 : Laisser la boucle de contrôle ouverte

De nombreuses entreprises se contentent de faire fonctionner leurs lignes de production jusqu'à ce qu'elles détectent un échantillon hors spécifications. À ce stade, la ligne a souvent fonctionné en dehors des spécifications pendant 20 minutes ou plus, produisant des produits qui devront être mis au rebut ou retravaillés.

La variabilité des processus est l'ennemi. Lorsqu'il y a trop de variabilité, les rendements et le débit sont plus faibles. Il est également plus coûteux de faire fonctionner les fours et de gérer toutes les retouches - sans parler du personnel pendant ce temps supplémentaire, du stockage de deux groupes de produits différents et de l'atténuation du risque de moisissures et de microbes pendant le stockage. 

En mesurant les niveaux plus fréquemment et en donnant à un algorithme le pouvoir de traiter le retour d'information et de procéder à des micro-ajustements instantanés, les fabricants n'ont pas besoin d'attendre 20 minutes pour détecter un problème. C'est ce que les docteurs Newman et Cartwright appellent une "boucle fermée".

Un système en boucle fermée est toujours surveillé par un opérateur, mais les ajustements rapides sont effectués par l'instrument lui-même ou par la machine.