Mesurer et gérer l'humidité des ingrédients naturels est l'un des moyens les plus fiables et les plus rentables de prévenir les problèmes de formulation, les retards de production et les problèmes de qualité qu'ils causent souvent.

Le laboratoire de recherche et développement alimentaire METER a aidé certaines des plus grandes entreprises alimentaires mondiales à comprendre et à éliminer les incohérences dans leurs ingrédients naturels. Dans cette émission, Mary Galloway (responsable du laboratoire de R&D) et Zachary Cartwright (scientifique alimentaire en chef) partageront comment ils ont aidé ces entreprises et ce qu'ils ont appris au cours de ce processus.

Transcription, modifiée pour plus de clarté

Dr Zachary Cartwright : Bienvenue dans le cours « Ingrédients naturels 101 », où nous allons parler des fruits secs et des noix. Que vous les utilisiez comme produits finis ou comme ingrédients, nous sommes ici pour vous expliquer comment contrôler et surveiller la teneur en eau de ce type de produits.

Tout d'abord, nous allons parler de la variabilité qui existe dans les fruits secs et les noix. Nous allons afficher une image ici, en commençant par les fruits. Elle ressemble à un nuage de points montrant la relation entre l'activité de l'eau sur l'axe X et la teneur en humidité sur l'axe Y. Ce sont les données que Mary a recueillies. Je te passe le document, Mary. Tu peux peut-être nous expliquer ce que nous voyons ici.

Mary Galloway : Bien sûr. Il existe une grande variabilité entre les différents types de fruits, mais il existe également une grande variabilité au sein d'un même type de fruit. Prenons les données relatives aux myrtilles.

Nous allons utiliser les myrtilles et les amandes comme exemples dans ce webinaire, mais les principes s'appliquent également à d'autres fruits et noix.

Une partie de la variabilité que vous observerez dans les fruits est liée à leur teneur en sucre et en fibres. Comme je l'ai mentionné, ces facteurs peuvent varier selon les différents types de fruits. Prenons l'exemple des mangues : ce sont des fruits très fibreux, et leur rapport est très différent. Nous constatons une grande variabilité dans l'activité de l'eau et la teneur en humidité de ce fruit. Dans le cas des myrtilles, la relation entre l'activité de l'eau et la teneur en humidité est plus prévisible.

Mais même dans ce cas, il existe des différences dans la teneur en sucre et en fibres, même parmi les myrtilles. Les différences variétales ont une incidence, tout comme la méthode de séchage et le mode de transformation. Le produit a-t-il été transformé sous forme de bleuets naturels non sucrés, ou du sucre ou d'autres ingrédients ont-ils été ajoutés ? Même la saison de croissance peut avoir une incidence importante. Même si vous avez exactement le même producteur et la même variété année après année, les caractéristiques des baies peuvent varier en raison des variations de la saison de croissance.

Le pH est un autre facteur qui varie. Le pH a tendance à avoir un impact particulier sur les fruits, plus que sur les autres ingrédients. Les fruits ont tendance à être acides, ce qui signifie qu'ils ont un pH faible. Lorsque vous avez un produit plus acide, vous pouvez vous permettre une activité de l'eau légèrement plus élevée, car vous n'aurez pas autant de problèmes avec les limites de moisissure.

Imaginons que vous produisiez une barre ou un snack et que vous receviez des fruits dont le pH est spécifique. Vous déterminez la limite d'activité de l'eau qui garantira leur sécurité, puis vous passez à autre chose. Mais l'année suivante, les fruits sont livrés avec un pH inférieur. Vous ne disposez alors plus de cette marge de sécurité.

ZC : Je suis ravi que vous ayez abordé le sujet de la saison de croissance. J'ai travaillé avec de nombreuses entreprises, et même si elles produisent des cerises séchées ou le même produit année après année, celles-ci varient tout de même en fonction de la saison de croissance. Cela rend la mesure de l'humidité difficile, même d'une année à l'autre.

Qu'en est-il des noix ? Quel type de variabilité observez-vous avec les noix ? Plus de variation ou moins ? Ou s'agit-il d'un nuage de points similaire à celui que nous allons examiner ?

MG : Toujours un nuage de points, mais moins dispersé. Nous avons ici un graphique qui montre une variété de noix issues d'une étude similaire que nous avons menée. Nous avons beaucoup de noix différentes, des amandes, des cacahuètes, des noix de cajou, et vous pouvez voir que c'est un peu fou.

Lorsque nous isolons spécifiquement les amandes, on constate une tendance assez intéressante, mais différente de celle des myrtilles. Nous sommes dans une plage d'activité hydrique beaucoup plus faible. La variabilité est moins importante, mais elle existe toujours, et pour des raisons similaires.

Mais ici, au-delà de la saison de croissance et de ce dont nous avons parlé précédemment, la transformation peut être un facteur important. Est-elle crue ? Est-elle séchée ? Est-elle salée ? Contient-elle des arômes ? Tous ces éléments ont une incidence sur l'activité de l'eau et la teneur en humidité d'une noix.

Il faut également tenir compte du fait que les noix ont une faible activité hydrique. Lorsqu'elle est faible, elles peuvent être sujettes au rancissement. Nous en avons déjà parlé dans d'autres webinaires.

En gros, lorsque l'activité de l'eau est faible, les lipides sont davantage exposés à l'environnement et s'oxydent davantage. C'est un élément à prendre en considération tant pour les producteurs de noix que pour les importateurs.

Nous pouvons utiliser la relation isotherme pour le visualiser. Vous pouvez voir une relation claire entre l'activité de l'eau et la teneur en humidité.

Mais comme pour les fruits, vous devez tenir compte de l'utilisation que vous ferez de vos noix et sous quelle forme. Elles offrent moins de variabilité, ce qui est formidable, mais les utilisons-nous comme collation ou comme ingrédient ? Sont-elles entières, salées, sous forme de pâte ou simplement en morceaux ? Tous ces éléments ont une incidence sur la facilité avec laquelle il est possible de modifier l'activité de l'eau et la teneur en humidité des noix.

ZC : Très bien. Pour résumer cette première partie, ce que nous essayons de démontrer ici, c'est qu'il existe une grande variabilité, qu'il s'agisse de fruits ou de noix. Nous avons présenté ces deux nuages de points. Dans la partie suivante, nous allons nous concentrer sur les implications de la variabilité, sur la manière de la réduire, puis nous passerons aux isothermes et terminerons par ce qui se passe lorsque nous mélangeons ces éléments.

Implications de la variabilité

ZC : Parlons des implications de la variabilité. Nous allons commencer par les plus évidentes : la texture et le goût. Mary nous a préparé une petite expérience. Je vais la laisser vous décrire ce que nous avons devant nous.

MG : Oui. Nous avons défini deux conditions différentes pour montrer les différences entre un fruit ou une noix trop hydraté ou hydraté et un fruit ou une noix trop séché. Nous avons donc équilibré ces myrtilles et ces amandes à une activité hydrique plus élevée. Elles sont à environ 0,7.

Je sais que c'est un peu difficile à voir sur la vidéo, mais pour une myrtille, elle est molle. Elle a une texture vraiment molle. Ce n'est pas terrible pour une myrtille, mais il faut faire attention car la limite de moisissure est fixée à 0,7. Même avec le pH dont j'ai parlé, je ne recommanderais pas de s'approcher trop près de cette zone. Cette texture est suffisamment molle pour être idéale si vous les mangez telles quelles, à condition qu'elles ne soient pas moisies.

Mais pour l'amande, ce niveau d'activité de l'eau est différent. C'est trop humide, l'activité de l'eau est trop élevée pour l'amande, qui va devenir molle. Imaginez ce que c'est que de mordre dans une noix molle. Quand j'appuie dessus, je sens qu'elle cède un peu. Tout le monde sait ce que ça donne : ce n'est pas bon.

En comparaison avec les échantillons plus humides, nous avons ici des amandes et des myrtilles séchées. Pour les amandes, c'est un état naturel, avec une activité hydrique plus faible. Quand on les croque, elles sont agréablement croquantes. Mais pour les myrtilles, c'est beaucoup trop dur. Ce n'est pas un état idéal pour les myrtilles.

Tout comme une noix molle est dégoûtante, un fruit dur comme de la pierre n'est pas appétissant. Écoutez, je peux les secouer dans le bocal. Ça fait du bruit.

ZC : Oui. On entend clairement la différence. C'est certain.

MG : Vous entendez dire qu'ils sont desséchés, n'est-ce pas ? Lorsque nous cherchons à trouver un équilibre entre l'activité de l'eau et la teneur en humidité, vous devez tenir compte de l'effet que cela aura sur vos ingrédients. Allez-vous trop bas et obtenez-vous une texture dure, ou allez-vous trop haut dans l'activité de l'eau et obtenez-vous une texture molle ? Nous devons trouver l'équilibre entre les deux.

ZC : J'aimerais juste vous poser quelques questions sur la manière dont vous avez mis en place cette expérience. Comment avez-vous déterminé les activités de l'eau à équilibrer et d'où proviennent ces chiffres ?

MG : Nous examinons principalement l'activité hydrique naturelle de nos ingrédients. Nous avons quelques exemples où nous les avons pris tels quels et les avons mélangés. Vous pouvez voir où cela mène : si nous ne leur faisions rien, si nous les prenions directement chez un fournisseur et les mélangions, où finiraient-ils ?

Nous commençons là où ils poussent naturellement et partons de là. Il y a des raisons évidentes et certains défis à relever lorsque l'activité de l'eau est faible, comme pour les noix qui rancissent et que nous voulons éviter. Mais la plupart du temps, nous sommes restés dans leurs zones naturelles, puis nous les avons inversées : pour les amandes à faible activité de l'eau, nous avons mis les myrtilles en bas et vice versa pour celles du haut, afin d'obtenir des myrtilles plus humides et de voir ce que cela donnerait avec les amandes.

ZC : Cela nous ramène également à notre première section, où nous avons évoqué la question de savoir si vous allez utiliser ce produit comme ingrédient ou comme produit fini. En effet, vous souhaiterez peut-être des myrtilles plus sèches dans des céréales ou dans un produit similaire. Mais si vous consommez les myrtilles comme en-cas, vous préférerez certainement qu'elles soient plus moelleuses. Le simple fait de réfléchir à l'utilisation que vous allez en faire vous aidera à définir votre objectif.

Mesurer et tenir compte de la variabilité de l'humidité dans les fruits et les noix

ZC : Nous allons maintenant parler de la mesure et de la prise en compte de la variabilité dans les fruits et les noix. Mary, j'aimerais vous demander comment cela se passe actuellement. Comment mesure-t-on l'humidité dans les fruits et les noix ?

MG : Oui, ils utilisent principalement la teneur en humidité. Ces deux industries existent depuis longtemps, elles ont donc des méthodes archaïques pour déterminer la teneur en humidité.

Souvent, la perte au séchage est la méthode de mesure utilisée, parfois un équilibre d'humidité, ce qui signifie que vous obtenez une teneur en humidité plus rapide, mais vous avez une lampe très chaude qui va essayer d'éliminer l'humidité. Le problème est que les fruits et les noix supportent mal les températures élevées. Les fruits ont une teneur élevée en sucre, ce qui peut entraîner un brunissement et une certaine conversion des hydrocarbures. Les noix peuvent alors griller, ce qui peut fausser la teneur en humidité.

L'industrie fruitière utilise également d'autres méthodes, plus anciennes, qui consistent à mesurer la variation de la conductivité électrique d'une purée de fruits. Ce n'est pas la méthode la plus précise, mais c'est une méthode traditionnelle.

Lorsque vous disposez de données traditionnelles, il est difficile de ne pas utiliser cette mesure, car c'est certainement celle qui a été utilisée pour toutes vos données historiques par le passé. Mais cela pourrait être une excellente transition pour parler de la relation entre la teneur en humidité et l'activité de l'eau, et expliquer pourquoi cela est important.

ZC : Oui. Dans les sections précédentes, nous avons mentionné à plusieurs reprises l'activité de l'eau. La raison en est que l'activité de l'eau est un moyen beaucoup plus simple et précis d'évaluer la teneur en eau de votre produit et son lien direct avec la qualité, voire la sécurité. Nous allons donc vous montrer ici une image qui illustre la relation entre l'activité de l'eau sur l'axe X et la teneur en humidité sur l'axe Y. Nous avons déjà montré cela précédemment lorsque nous avons présenté les nuages de points. Mais en y regardant de plus près, vous comprendrez mieux comment cette relation peut être utilisée, en particulier lorsque nous aborderons le mélange dans l'une des sections suivantes.

Si nous devions cartographier l'ensemble de la relation entre l'activité de l'eau et la teneur en humidité à une température spécifique, nous obtiendrions alors cette carte complète de l'humidité que nous appelons isotherme de sorption de l'humidité. Chez METER Group, nous disposons d'une méthode vraiment unique pour y parvenir.

Nous disposons d'une méthode appelée « isotherme dynamique du point de rosée ». Elle nous permet essentiellement de créer une isotherme à très haute résolution afin de visualiser l'ensemble de la relation. Elle est particulièrement utile car, en se déplaçant vers le haut ou vers le bas de cette courbe, elle nous aide à comprendre des phénomènes tels que les vitesses de réaction. Comme vous l'avez mentionné précédemment, des phénomènes tels que l'oxydation des lipides se produisent à certaines activités de l'eau. Si nous utilisons cette carte d'humidité, nous pouvons alors définir la bonne cible pour nos amandes, soit une activité de l'eau d'environ 0,3. Il existe également des réactions de brunissement ou d'activité enzymatique, ainsi que d'autres phénomènes qui peuvent se produire lorsque nous nous déplaçons le long de cette courbe. Nous pouvons également utiliser l'isotherme pour prédire quand des problèmes microbiens peuvent se présenter. Qu'il s'agisse de moisissures, de bactéries ou de levures, ces éléments vont commencer à apparaître à mesure que l'activité de l'eau augmente. C'est quelque chose que vous pouvez garder à l'esprit lorsque vous examinez cette courbe isotherme.

La dernière chose à garder à l'esprit concerne les changements de texture. Si nous parlions d'une poudre, cela pourrait être un point critique et un point d'agglomération. Même ici, où nous parlons de texture, ces changements de texture peuvent apparaître sur notre courbe isotherme et peuvent être quelque chose que nous pouvons identifier comme ce que nous appelons une activité critique de l'eau. Nous connaissons la plage d'activité de l'eau dans laquelle nous devons rester avant de commencer à observer des changements notables. Si j'évoque cette courbe, c'est parce qu'elle constitue un excellent moyen de réfléchir à tous ces différents facteurs qui influent sur la sécurité et la qualité du produit que nous examinons. Cette isotherme sera spécifique à chacun des produits ou ingrédients que nous examinons. Y a-t-il quelque chose que j'ai oublié, quelque chose que vous ajouteriez au sujet de l'utilisation des isothermes ?

MG : Non, vous avez fait un excellent travail et j'espère que vous pourrez visualiser, comme Zach l'a expliqué, les différentes influences que l'activité de l'eau peut avoir sur un produit, car lorsque nous augmentons l'activité de l'eau, différents changements peuvent se produire. Il existe différents modes qui se produisent à l'intérieur. Certains d'entre eux peuvent sembler tout à fait logiques, comme la réaction de brunissement, qui est liée à l'eau présente dans l'environnement immédiat d'un produit. C'est comme si l'on passait d'un mode à l'autre à mesure que l'activité de l'eau augmente, mais tout cela a un impact sur les propriétés physiques d'un produit, et vous devez en être conscient.

ZC : Supposons que nous ayons maintenant une isotherme, comment cette isotherme peut-elle être utilisée pour améliorer la précision, surtout si vous y réfléchissez bien, je crois que nous avons un exemple avec la noix de pécan.

Vous pourriez peut-être passer en revue cet exemple et expliquer comment les variations dans la mesure du taux d'humidité se reflètent sur la courbe isotherme.

MG : C'est là que la précision des mesures est vraiment importante. En effet, si nous utilisons une méthode traditionnelle plus ancienne, et c'était le cas dans un exemple concret avec les noix de pécan d'un producteur de noix de pécan en particulier, où leur méthode de mesure de la teneur en humidité n'était précise qu'à 0,5 %, soit seulement un demi-pourcent de plus, ce qui semble plutôt bon, n'est-ce pas ?

ZC : Oui, vraiment bien, comparé à ce que je vois habituellement.

MG : Oui, vous vous dites : « Oh oui, un demi pour cent. Ça me va très bien. » Mais quand on examine cette relation avec l'humidité dans la noix de pécan, on constate cela, et nous avons un graphique secondaire qui montre une variation de plus ou moins 0,25. La moitié de cela. Si nous disons 0,5, cela pourrait faire augmenter ou diminuer légèrement la valeur. Qu'est-ce que cela signifie en termes de sécurité et de développement de moisissures ?

Lorsque nous examinons l'isotherme, nous remarquons que même si nous la déplaçons légèrement vers le haut, une augmentation d'un quart de pour cent de la teneur en humidité nous place en réalité dans une activité de l'eau de 0,7, ce qui est le seuil à partir duquel la moisissure peut commencer à se développer. C'est très important. Si vous ne le savez pas, lorsque vous avez cette variabilité dans la mesure que vous utilisez, lorsque vous y regardez de plus près, elle ne vous dit pas tout ce que vous devez savoir.

Mais l'activité de l'eau, la granularité de cette mesure est énorme. Comme vous pouvez le voir sur le deuxième graphique, nous avons une plage d'activité de l'eau de 0,01, et nous pouvons mesurer chaque petit élément de cette plage. Il est donc très facile de voir où nous allons réellement nous situer en termes de teneur en humidité, et en réalité, c'est l'activité de l'eau et non la teneur en humidité qui détermine la limite de moisissure ou les problèmes que nous allons rencontrer dans ce domaine.

ZC : Encore une fois, je tiens à souligner que ce chiffre de 0,5 % n'est peut-être même pas réaliste – la plupart du temps, je constate des écarts de plus ou moins 1 %, voire 2 % –, mais ce graphique montre très bien que si vous êtes proche de cette limite microbienne et que vous ne mesurez que la teneur en humidité, il y a de fortes chances que certains de vos produits présentent des problèmes de moisissure.

D'après ce que j'ai pu observer, certaines entreprises tentent de résoudre ce problème en procédant à un séchage excessif, mais cela risque de nuire au rendement et au chiffre d'affaires, voire d'entraîner une oxydation des lipides.

Ce que nous essayons de montrer ici, c'est que si vous utilisez l'activité de l'eau, c'est la mesure correcte, et vous ne devriez pas seulement mesurer le produit final, mais aussi les ingrédients entrants tout au long de la production, puis le produit final. Il existe toute une série d'endroits où vous devriez surveiller l'évolution de votre eau au fil du temps.

MG : Tout à fait. C'est un très bon point, car, comme nous en avons déjà parlé, même si vous faites appel au même fournisseur année après année, il y aura toujours des variations, c'est inévitable. Il suffit d'en être conscient pour pouvoir adapter votre propre processus. Même si vous avez toujours le même fournisseur, comme je l'ai dit, il y aura toujours des variations. Si vous effectuez des mesures dès la réception, vous saurez exactement ce que vous obtenez.

L'activité de l'eau est simplement un meilleur indicateur dans le sens où c'est elle qui va déterminer la croissance microbienne, et non la teneur en humidité ou d'autres facteurs, comme la migration de l'humidité, dont nous parlerons plus tard. Mais c'est une mesure facile à réaliser. Elle est également plus rapide que de nombreuses méthodes de mesure de la teneur en humidité.

ZC : Oui. C'est une transition parfaite, car dans notre prochaine section, nous parlerons de la combinaison de ces éléments et de la prévision de la migration de l'humidité, ainsi que de la manière dont cela peut être réalisé à l'aide d'une isotherme.

Les défis liés à l'humidité lors de la transformation des fruits et des noix

ZC : Nous allons maintenant aborder l'un des plus grands défis liés aux fruits et aux noix. Il s'agit du moment où vous commencez à mélanger ces ingrédients et où vous devez comprendre comment l'humidité va se déplacer et quelles sont les implications d'un tel mélange.

Mary, je vais te passer la parole puisque nous avons parlé des isothermes. Comment pouvons-nous utiliser ces isothermes pour prédire ce qui se passera lorsque nous combinerons les myrtilles et les amandes ?

MG : Une idée fausse consiste à croire que l'humidité se déplace en fonction de sa quantité. Lorsque nous parlons de cela, nous parlons de la teneur en humidité. Si quelque chose a une teneur en humidité plus élevée, c'est lui qui va déplacer l'humidité, et celle-ci va se déplacer de cet élément vers les autres. En réalité, ce n'est pas la quantité qui compte, mais le niveau d'énergie. Lorsqu'il y a plus d'énergie, il y a mouvement. C'est de la physique.

Si nous regardons nos myrtilles et nos amandes ici, je vais prendre cet exemple où nos myrtilles sont à 0,48, ce qui est un niveau assez correct pour les myrtilles, en termes d'activité de l'eau. Nos amandes sont ici à 0,30, ce qui est également un très bon niveau. Cela évite tout rancissement, mais c'est cette texture agréable dont nous avons parlé. Ce qui va se passer, c'est que les myrtilles ayant une activité de l'eau plus élevée, l'humidité va descendre vers les amandes elles-mêmes ou vers tout autre ingrédient.

Ce sera le facteur déterminant. Nous pourrions maintenant réduire l'activité de l'eau de nos bleuets en ajoutant ce que nous appelons un humectant, qui est comme un sucre ou un sel. Je veux dire, il y a d'autres choses, d'autres édulcorants, qui réduiront l'activité de l'eau. Je mentionne cela parce que si ces éléments sont proches les uns des autres, il n'y aura pas de migration d'humidité. Même si cela peut contenir beaucoup d'humidité, une teneur en humidité plus élevée, si nous pouvons réduire l'activité de l'eau à un niveau similaire, nous n'aurons aucune migration d'humidité. Un bon exemple de cela est lorsque vous regardez et que vous mentionnez plus tôt les fruits dans les céréales, vous avez des céréales avec des flocons croustillants qui ont une faible activité de l'eau, une faible humidité. Nous avons un fruit, un raisin sec, qui contient évidemment beaucoup d'humidité et qui peut avoir une activité de l'eau plus élevée.

Comment cela fonctionne-t-il ? Comment peuvent-ils cohabiter dans le même espace ? C'est parce qu'on ajoute généralement du sucre. En particulier quand on regarde l'extérieur d'un raisin sec, cela réduit l'activité de l'eau, ce qui les rapproche. C'est une façon d'envisager ce dont nous parlons en termes de différence d'activité de l'eau et non de teneur en humidité. Avons-nous un exemple pour illustrer ce que donne un modèle prédictif lorsque nous mélangeons ces éléments ? Car c'est un élément important. Ils sont très bien séparément. Mais lorsque nous les mélangeons, qu'obtenons-nous ?

Dans notre exemple, nous avons deux isothermes. Les myrtilles sont représentées par la courbe bleue, et les amandes par la courbe orange.

Nous avons rassemblé ces données, les myrtilles avec une activité de l'eau d'environ 0,48 et leur isotherme, qui a une forme différente comme vous pouvez le constater, puis les amandes, dont l'activité de l'eau est d'environ 0,3. Parlons d'abord des amandes. Vous remarquerez que cette isotherme est assez plate, ce qui signifie que nous allons avoir une grande différence dans l'activité de l'eau et une petite différence dans la teneur en humidité. Pour revenir à l'exemple des noix de pécan, si nous sommes simplement capables de mesurer la teneur en humidité et que celle-ci varie considérablement, nous allons obtenir une tonne de changements dans l'activité de l'eau. Ce n'est pas ce que nous voulons. Nous voulons savoir ce que nous obtenons.

Pour les myrtilles, nous allons observer, pour la même plage d'activité de l'eau, une variation plus importante de la teneur en humidité. Nous pouvons prendre ces relations et les combiner. Ainsi, lorsque nous faisons cela, dans cet exemple précis, j'ai choisi un rapport de masse deux fois plus élevé pour les myrtilles que pour les amandes, et nous les avons combinées. Vous remarquerez qu'il y a deux éléments sur ce graphique dont je n'ai pas encore parlé. L'un est la courbe verte, qui représente l'isotherme combinée. Il s'agit de la relation combinée entre ces deux éléments. Nous pouvons la prédire. L'autre est une ligne bleue en pointillés qui monte et descend autour d'une activité de l'eau de 0,45. C'est là que l'activité de l'eau se situera une fois que nous aurons combiné ces éléments.

Nous pouvons savoir que, si nous disposons des isothermes et que nous savons où tout commence, nous pouvons prédire où tout va finir. Nous n'avons pas besoin de le faire tant que nous ne savons pas si cela se situe dans une bonne fourchette. Lorsque nous examinons l'activité finale de l'eau, elle est de 0,45, alors que les myrtilles ont commencé à 0,48. Vous pouvez clairement voir ici que les myrtilles sont le principal facteur déterminant de l'activité finale de l'eau. La prochaine étape consiste à se demander si c'est un bon endroit pour les myrtilles. C'est probablement une bonne place, c'est déjà très proche. Est-ce une bonne place pour les amandes ? C'est une bonne question. Est-ce que cela va nous donner une amande molle, si nous les mélangeons dans ces proportions, ou est-ce que cela va donner 0,45, ce qui serait trop mou pour nos amandes ? Nous avons un outil pour répondre à cette question.

ZC : Oui, bien sûr. Le graphique que nous avons examiné est tiré d'un graphique de la boîte à outils d'analyse de l'humidité. Il s'agit d'un logiciel sur lequel nous avons beaucoup travaillé l'année dernière pour le mettre à jour et le rendre vraiment convivial, mais dans ce logiciel, il y a un outil de mélange des ingrédients qui vous permet de faire exactement ce que nous sommes en train de voir. Vous prenez une isotherme pour chacun des ingrédients que vous ajoutez. Vous devez réfléchir à la manière dont l'eau va se déplacer. Vous pouvez vouloir une courbe d'absorption pour vos amandes et une courbe de désorption pour vos myrtilles, mais vous pouvez utiliser cet outil pour obtenir l'isotherme finale prévue que vous avez indiquée plus tôt en vert. Cette isotherme peut en fait être utilisée pour prédire la durée de conservation et même commencer à prendre des décisions d'emballage pour un produit ou un mélange que vous n'avez même pas encore fabriqué.

Vous l'avez un peu évoqué, mais je voudrais juste préciser que si vous disposez de ces isothermes et que vous pouvez vous asseoir à votre bureau et travailler sur ces mélanges, réfléchir à différents ratios ou aux implications du changement d'activité hydrique de vos amandes avant même de vous lancer dans la fabrication de ce produit. Je travaille avec de nombreuses équipes qui utilisent cet outil. En général, les commentaires que je reçois indiquent qu'elles peuvent commercialiser un produit quatre ou cinq fois plus rapidement, car elles n'ont pas à effectuer tous ces essais physiques et à attendre de voir si la texture change. Elles peuvent commencer à examiner ces mélanges directement sur leur ordinateur. Elles créent une bibliothèque interne d'isothermes avec tous les différents ingrédients qu'elles utilisent, ce qui leur permet d'accélérer considérablement leurs processus de R&D.

Dans la boîte à outils, vous trouverez l'activité finale de l'eau. Elle vous montrera l'isotherme, puis vous donnera les coefficients de cette courbe afin que vous puissiez examiner des éléments tels que la durée de conservation. Ce sont là quelques-uns des points que nous avons abordés par le passé. Nous proposons un webinaire consacré spécifiquement à la durée de conservation et un autre consacré spécifiquement aux isothermes. Vous trouverez les liens vers ces webinaires ci-dessous. Si ces informations vous semblent utiles, n'hésitez pas à les consulter. Nous sommes également toujours ravis de vous présenter le logiciel et de vous expliquer son fonctionnement avec votre équipe afin de vous montrer à quoi il peut ressembler.

L'analyse de rentabilité

MG : C'est le moment idéal pour parler de ce qui peut avoir un impact sur votre rentabilité et évoquer quelques cas concrets, des situations que nous avons rencontrées en travaillant avec des clients qui utilisent ces ingrédients naturels.

Je voudrais tout d'abord aborder l'un des impacts qui constitue un problème majeur et qui doit être pris en considération. Nous avons parlé des produits eux-mêmes et de la nécessité de savoir ce que nous achetons, mais il y a d'autres aspects que nous n'avons pas encore abordés, à savoir les conditions de stockage et la température. Je souhaite évoquer ces points car, en général, lorsque vous augmentez la température, vous augmentez l'activité de l'eau dans presque tous les ingrédients.

Imaginons que vous ayez fabriqué une barre ou un mélange apéritif, et que tout se passe bien dans votre usine. Ensuite, le produit est expédié à travers le monde dans un camion, disons qu'il fait chaud, ou dans un conteneur maritime, où l'humidité et la température peuvent vraiment affecter ce produit. Plus précisément, la température peut augmenter l'activité de l'eau au-delà d'un certain seuil de sécurité et vous pouvez commencer à voir apparaître des moisissures là où, dans votre usine, tout allait bien. Cette relation entre la température et le produit dépend également du produit lui-même. C'est quelque chose que vous pouvez étudier. Vous pouvez en effet déterminer la relation entre la température et votre produit. Mais en général, je sais simplement qu'une augmentation de la température va augmenter l'activité de l'eau et je peux en tenir compte.

ZC : D'après mon expérience, lorsque je consulte d'autres scientifiques spécialisés dans l'alimentation, l'une des principales préoccupations est souvent d'éviter les rappels de produits. D'après ce que j'ai pu constater, de nombreux rappels ont lieu parce que la température de stockage ou de transport est légèrement trop élevée. L'activité de l'eau atteint alors un seuil que nous avons évoqué précédemment dans différentes sections. Mais cette activité de l'eau devient suffisamment élevée pour permettre la prolifération de micro-organismes. Cela montre vraiment l'importance d'avoir une isotherme et de comprendre une activité. Car si vous disposez de ces données et que vous maîtrisez la situation, il n'y a aucune raison que vous ayez à procéder à un rappel, qui peut coûter des millions de dollars. Cela peut nuire à votre réputation. Disposer des bonnes données et savoir comment les utiliser peut vous aider à éviter tout rappel.

La dernière chose sur laquelle je souhaite m'attarder est simplement un scénario commercial. Il s'agit d'un client avec lequel METER Group travaille. J'ai déjà présenté un exemple très similaire dans le passé pour les aliments pour animaux domestiques, mais je vais utiliser le même format aujourd'hui pour examiner le cas d'un producteur de pruneaux.

Nous travaillons avec un producteur de pruneaux qui a une production annuelle très importante, d'environ 30 000 tonnes, et dont l'objectif était d'obtenir des pruneaux avec une teneur en humidité de 30 %. Même si nous parlons de teneur en humidité, nous nous tournons ensuite vers l'activité de l'eau et créons la courbe isotherme pour comprendre dans quelle mesure nous pourrions augmenter la teneur en humidité tout en conservant la qualité et la sécurité souhaitées. En utilisant l'isotherme, nous avons constaté qu'ils pouvaient augmenter la teneur en humidité de 0,5 % tout en réduisant leur variation et en empêchant leurs produits de dépasser une activité de l'eau de 0,7.

Leur nouvel objectif était désormais de 30,5 %. Cela leur a permis d'augmenter leur production. Ils ont désormais un rendement plus élevé. Comme ils vendent ce produit au prix de 3 250 dollars la tonne, cela signifie qu'en un an, ce petit changement dans la teneur en humidité a entraîné une augmentation du rendement annuel de près d'un demi-million de dollars. Il ne s'agit là que d'un seul produit. Encore une fois, il s'agit d'une légère modification de la teneur en humidité, mais en modifiant ou en examinant l'activité de l'eau, en comprenant l'isotherme, puis en impliquant ou en introduisant certains contrôles, certains contrôles environnementaux, et en examinant leur emballage, il est vraiment facile de procéder à cet ajustement, puis d'aller se coucher en sachant que votre produit sera sûr et sans avoir à vous soucier d'un éventuel rappel.

Cela permet vraiment de bien illustrer un cas d'utilisation. Si vous travaillez avec un produit spécifique ou si vous souhaitez que nous élaborions un cas d'utilisation pour un produit en particulier, cela ne nous pose aucun problème. Nous travaillons avec tous types de produits. Aujourd'hui, nous nous sommes principalement concentrés sur les myrtilles et les amandes, car c'est ce dont nous disposions. Il est très facile de démontrer les isothermes, la migration de l'humidité et les différents aspects que nous avons abordés. Mais encore une fois, si vous travaillez avec un produit final ou un ingrédient spécifique à base de fruits secs ou de noix, je suis sûr que nous l'avons déjà utilisé par le passé.

MG : Je voulais juste vous dire que nous nous sommes concentrés sur les myrtilles et les amandes cette fois-ci afin de rester simples, mais cela s'étendrait aux théories dont nous parlons, à tout, à tous les produits alimentaires. Donc, si vous travaillez avec du beurre de noix, les choses dont nous avons parlé seront similaires, elles seront affectées de la même manière. Si vous utilisez une pâte de fruits, comme une pâte de dattes, comme base pour vos barres, c'est la même chose. Je voulais juste préciser que lorsque nous parlons de ces choses en général, il s'agit vraiment d'une généralisation qui s'applique à de nombreux produits.

Autre chose, nous nous sommes principalement concentrés sur la croissance microbienne, le rendement et tout ce qui s'y rapporte, mais cela pourrait aussi concerner d'autres aspects. Tout d'abord, nous avons examiné les isothermes afin de déterminer l'impact de l'activité de l'eau sur les différents taux de réaction. Imaginons que vous ayez une barre ou un produit contenant un additif nutritionnel spécifique, ou un nutraceutique ou un aliment fonctionnel, cela s'appliquera également à ces produits. Toutes ces séries s'appliqueront également à cela. Si vous faites une telle affirmation, vous devez vous assurer que vous serez en mesure de la maintenir.

ZC : Passons maintenant à la section questions-réponses. Nous répondrons à quelques questions, mais si vous avez d'autres questions, vous pouvez nous contacter directement ou utiliser les coordonnées indiquées à la fin de cette présentation afin que nous puissions répondre à toutes vos questions.

Séance de questions-réponses

À quelle vitesse l'humidité s'équilibre-t-elle entre les ingrédients, et existe-t-il des moyens d'influencer ce processus ?

MG : Je vais répondre à cette question. Cela peut prendre un peu de temps. Tout dépend de la vitesse à laquelle le produit absorbe l'humidité. Lorsque nous avons fait nos exemples avec les myrtilles et les amandes, il a fallu environ une semaine pour les placer dans un environnement avec une activité hydrique différente, puis les laisser reposer. Mais dans la plupart des cas, lorsque les produits sont emballés, ils ne sont pas destinés à être consommés en une semaine. Il faut garder à l'esprit que cela finira par arriver. Selon le produit, cela peut être plus ou moins rapide, mais tout finira par s'équilibrer à l'intérieur de l'emballage. Vous pouvez être sûr que cela se produira.

Lorsque la différence entre les activités de l'eau est importante, cela devient le facteur déterminant. Si vous parvenez à rapprocher les activités de l'eau, alors, premièrement, vous aurez moins de migration d'humidité et, deuxièmement, vous obtiendrez plus rapidement un bon équilibre. Il est toujours préférable d'essayer de minimiser la différence. Je recommande vivement d'essayer de rendre vos activités similaires, vous n'aurez alors pas de problème majeur de migration d'humidité dans votre produit.

Comment puis-je utiliser les mesures de teneur en humidité pour prédire la migration de l'humidité ?

ZC : Je peux répondre à cette question. Cela nous ramène à l'une de nos sections précédentes, où nous avons vu que beaucoup de gens pensent qu'ils devraient utiliser la teneur en humidité en raison de sa quantité. Cela leur semble peut-être un peu plus logique, mais j'espère que nous avons montré dans ce webinaire que c'est en réalité l'activité de l'eau que vous devez garder à l'esprit.

L'activité de l'eau est une mesure de l'énergie de cette eau, et elle détermine la direction dans laquelle l'eau veut se déplacer. L'eau veut toujours passer d'un état à haute énergie à un état à basse énergie. Dans l'exemple que nous avons examiné, en comprenant que l'activité de l'eau est plus élevée dans les bleuets, cette eau veut se déplacer des bleuets vers les amandes pour atteindre un équilibre. Ne vous préoccupez pas de la teneur en humidité, concentrez-vous sur l'activité de l'eau si vous pensez à la migration de l'humidité.

Si mon produit est conditionné à un niveau d'activité de l'eau très proche des limites microbiennes, quelle variation de température après conditionnement permettrait qu'il moisisse ?

MG : Il vaut mieux rester loin de cette limite microbienne. Il ne faut pas trop s'en approcher. Ce que je veux dire par là, c'est que si je devais donner une réponse, et j'hésite vraiment à dire à quel point on peut s'en approcher, car cela dépend vraiment du produit lui-même. Quel est son rapport avec la température ? Cela signifie-t-il qu'il est vraiment très influencé par la température et, comme je l'ai dit, c'est quelque chose que vous pouvez découvrir et qui varie selon les produits. Mais si je devais donner une estimation, je dirais 0,1, ce qui vous maintiendrait définitivement dans la zone de sécurité. La limite microbienne est de 0,7 pour l'activité de l'eau. Si vous êtes autour de 0,6, c'est probablement le plus près que je voudrais vraiment m'en approcher.

N'oubliez pas que dans cette plage d'activité de l'eau, il y a aussi des changements de texture. Il y a beaucoup de choses à prendre en compte, mais si vous vous concentrez sur les limites microbiennes, je vous recommanderais quelque chose comme ça.

ZC : Je constate la même chose dans de nombreux secteurs, notamment celui des fruits et des noix, où l'on considère généralement qu'une activité inférieure de 0,1 à la limite microbienne est un pari assez sûr. Mais j'ajouterai également à cette question que si vous étiez exactement à 0,7, disons juste au seuil microbien à température ambiante, dès que votre produit quitte votre installation, s'il est soumis à une température supérieure à celle à laquelle vous l'avez testé, dès que la température augmente, vous courez le risque d'une augmentation de l'activité. Dès que cela se produit, les micro-organismes peuvent commencer à se développer. Il faut trouver un équilibre entre la compréhension des températures auxquelles votre produit peut être soumis et la définition d'une activité suffisamment faible pour garantir votre sécurité. Si la température augmente, vous resterez toujours en dessous de 0,7 ou même 0,6, cinq.

MG : Je voudrais rapidement mentionner deux autres choses, s'il vous plaît. Il s'agit de produits naturels. La plupart du temps, ils ne comportent pas d'étape de stérilisation. Je veux dire, si vous faites griller une noix, alors cela devrait, si vous le faites correctement, je suppose qu'on peut dire. Cela tuerait tous les microbes, mais pour beaucoup de choses, des éléments peuvent encore se trouver à la surface de vos aliments naturels, et ils ne se développeront pas si vous pouvez maintenir votre activité hydrique à un niveau bas, mais si vous atteignez un niveau élevé, voire très élevé, nous parlons de moisissures qui sont assez faibles, 0,7, mais si vous obtenez un taux plus élevé, vous pouvez courir le risque, si vous êtes dans un environnement différent ou si votre emballage n'est pas assez efficace, de faire monter votre taux d'humidité, ce qui est un facteur important, ou vous pouvez voir apparaître des bactéries E. coli ou salmonelles. Il s'agit là d'une activité de l'eau beaucoup plus élevée, mais n'oubliez pas que ces éléments peuvent toujours survivre dans les aliments naturels, ils ne peuvent simplement pas se développer ou croître si vous parvenez à maintenir une faible activité de l'eau.

L'autre point que je souhaitais également aborder concerne l'impact de l'emballage, domaine dans lequel vous avez une grande expérience. Si vous souhaitez discuter d'un sujet lié à l'emballage, notamment en rapport avec la température, n'hésitez pas.

ZC : Oui, bien sûr. En bref, si vous fabriquez un produit proche de la limite microbienne, une façon de maintenir votre produit dans la plage d'activité de l'eau idéale consiste à tenir compte de votre emballage. Plus le taux de transmission de vapeur d'eau de cet emballage est faible, plus vous serez en mesure de le maintenir dans la plage souhaitée, même à des taux d'humidité ou des températures différents. Nous proposons un autre webinaire qui aborde ce sujet plus en détail, et nous serions ravis de discuter avec vous de l'emballage.

Est-il nécessaire de vérifier l'humidité ou l'activité de l'eau à un stade ultérieur au mélange initial des ingrédients ?

MG : Oui.

ZC : Oui, tout à fait.

MG : Oui. Je recommande bien sûr l'activité de l'eau, comme nous en avons discuté, car la teneur en humidité ne vous donne pas une image complète pour éviter certains des problèmes dont nous avons parlé. Ensuite, le contrôle du processus. Vous pouvez y parvenir beaucoup mieux avec l'activité de l'eau et il est bon de tester les ingrédients entrants, mais le contrôle a posteriori est également très utile, car vous saurez alors ce que vous avez produit. Est-ce au niveau que vous attendiez ? Avez-vous d'autres commentaires ?

ZC : Oui. Je dirais simplement que les entreprises qui réussissent et qui maîtrisent vraiment la teneur en eau de leurs aliments ou de leurs ingrédients effectuent des mesures dès le début et n'acceptent que les ingrédients dont la teneur se situe dans une fourchette de 10 % ou dans une fourchette spécifique, car cette variation sera répercutée dans le produit final. Je recommande de mesurer vos ingrédients au début de la production. Nous proposons même désormais une solution en ligne qui vous permet d'atteindre votre objectif, quelle que soit l'activité, mais là encore, à la fin, vous devez mesurer votre produit final au moment où vous le conditionnez. Certaines entreprises réalisent même des études de durée de conservation et mesurent l'activité de l'eau au fil du temps. C'est sans aucun doute un élément que vous devez surveiller tout au long du processus. Cela vous permettra d'éviter les rappels ou tout autre problème dont nous avons parlé aujourd'hui.

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