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Filière PHYSIQUE -CHIMIE

MEMOIRE POUR L"OBTENTION DU

Certificat d"Aptitude Pédagogique de l"Ecole

Normale

" C.A.P.E.N »

THEME:

Soutenu par

RAZAFIHOLIMANANA Edmond

Encadré par :

Monsieur RANOELSON Roche

Enseignant à l"Ecole Nationale d"Informatique et Ecole Normale Supérieure de l"Université de Fianarantsoa

ANNEE : 2010

MODES DE FABRICATION

DE CONFITURES ET DE

MARMELADES

Liste des acronymes

BM : Bénéfice Moyenne

CM : Confitures et Marmelades

DR : Date de Récupération

FAO : Food and Agriculture Organization

GTDR : Groupe de Travail pour le Développement Rural

HR : Humidité Relative

IAA : Industries Agricoles et Alimentaires

ONU : Organisation des Nations Unis

ONUDI : Organisation des Nations Unis pour le Développement Industriel

PCI : pouvoir Calorifique Inférieur

PCS : Pouvoir Calorifique Supérieur

pH : potentiel hydrogène PNUD : Programme des Nations Unis pour le Développement

TAC : Taux d"Alcalinité

VNA : Valeur Nette Actualisée

Mémoire de CAPEN

1

INTRODUCTION

L"importance des fruits et des légumes en matière de nutrition, de santé et d"économie,

n"est plus à démontrer. Ce sont eux qui transportent le mieux les vitamines, les minéraux

essentiels, les fibres alimentaires, les antioxydants phénoliques et autres substances bioactives.

Outre ces éléments ; ils fournissent également des hydrates de carbone, des protéines et des

calories en assez grande quantité. Par les effets qu"ils ont sur la nutrition, et la santé, ils

permettent à l"homme de se sentir mieux tout en réduisant le risque d"attraper de certaines maladies (ex : maladies dues aux carences en certains oligo-aliments, les cancers, les avitaminoses,...). Ils jouent donc un rôle important dans notre alimentation quotidienne, et il est conseillé d"en prendre 5 portions par jour. Ils sont des denrées extrêmement périssables. Des pertes assez importantes sont causées

par des agents endogènes et exogènes à ces produits agricoles. Pour les réduire, il est nécessaire

d"adopter diverses mesures qui permettront de limiter et de métriser ces agents pendant la

récolte, le maniement, le stockage, le conditionnement et la transformation des fruits et

légumes. Des méthodes de conservation et de transformation sont issues du principe de la

réduction de la teneur en eau dans les produits biologiques comme le séchage, la conservation

par le sucre,.... Ces méthodes sont les plus utilisées dans le secteur artisanal qu"industriel.

Dans cette étude, on va étudier le cas de la coopérative féminine Fy dans la région Haute Matsiatra, qui exploite dans la fabrication de confiture et de marmelade et le séchage des fruits et légumes.

Avant de parlé des méthodes utilisées et les moyens que possèdent l"unité pilote de cette

quantité, un petit exposé sera fait sur les fruits et légumes, en général.

Mémoire de CAPEN

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Mémoire de CAPEN

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Partie I. Généralités

I. Les fruits et légumes

1. Définitions

a. Fruit

En botanique le fruit est défini comme le produit végétal qui succède à la fleure après

fécondation et qui renferme les graines de la plante. Cet organe est riche en sucre, à une acidité

élevée et est consommé cru.

On distingue :

Les fruits secs : dépourvu de peuple (gousse, capsule, akène) et, Les fruits charnus : souvent comestibles (drupes, baie) b. Légumes

D"après la définition donnée par le dictionnaire, les légumes sont des plantes potagères

dont on consomme, selon les espèces, les graines, les feuilles, les tiges, les fruits ou les racines.

Ils subissent souvent des étapes de cuisson et de transformation avant leur consommation. Selon les divers types de structure végétale, on en distingue comme légume : Feuilles : brèdes, laitues, choux,... Fruits : tomates, concombre, piments,... Légumineuses : haricots, haricots verts, petits pois,.... Racines : carottes, navets, radis,.... Bulbes : oignons, ails, poireaux,.... Tubéreux : patates, pomme de terre,.... Fleurs : artichaut, choux fleurs,... c. Légumes - fruits

Des produits végétaux sont qualifiées à la fois de fruit et de légume comme la tomate.

Elle est le fruit d"une plante originaire du Pérou est cependant utilisée en cuisine comme un légume

D"ailleurs, le terme " légume » n"est utilisé qu"en cuisine pour distinguer les végétaux

que l"on mange salés, sucrés. Elle est donc biologiquement parlant un fruit mais un légume culinairement parlant.

Mémoire de CAPEN

4 Fruit et légumes aériens Exemples Evolution

Bourgeons Endives S"ouvrent

Tiges Asperges Flétrissent

Feuilles Salades Flétrissent

Fleurs Brocoli S"épanouissent puis fanent

Fruits Pommes Murissent

Graines Petits pois Germent

Fruit et légumes

souterraines Exemples Evolution

Racines Carottes

bourgeonnement tubercules Pommes de terre bulbes oignons Tableau 1 : les fruits et légumes : types, exemples et mode d"évolution

2. Caractéristiques

a. Composition chimique En général, les fruits sont constitués d"eau, de sucre, de pectines, d"acide organique, de

vitamines et de sels minéraux. La proportion en ces divers constituants d"une espèce à une autre

et d"une variété à une autre pour un fruit donné.

En voici quelques exemples :

Agrumes :

· Eau : 89,3 %

· Sucre : 1 %

· Acide organique : 6,6 %

Ananas :

· Eau : 80 - 86 %

· Sucre : 10 - 18 %

· Acide organique : 0,5 - 1,6 %

· pH : 3,7 - 3,3

Pulpe de banane :

· Eau : 76 %

· Sucre : 22 %

· pH : 5

· pectine : 1,3 %

Pour les légumes la proportion en ses constituants est plus complexe à déterminer à cause de leur divergence anatomique.

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5 b. Principaux phénomène biologiques subis les végétaux La respiration : c"est la transformation de matière organique (carbohydrates, protéines et acides gras) en énergie. Cette énergie provenant de la respiration libère de la chaleur,

appelée " chaleur vitale ». La perte des réserves organiques que chaque végétal stocke

implique une perte de sa valeur nutritionnelle, une altération de son parfum, de sa qualité, de sa texture et de son poids final. La température est la principale variable

déterminante dans le taux d"activité respiratoire des végétaux. Plus la température

augmente plus le taux de respiration est élevé, mais ce taux dépend de la nature des produits La maturation : Pour les fruits, elle est biochimiquement caractérisée par une formation optimale de sucre ou par un état d"équilibre optimal par des appréciations

organoleptiques. Cet état peut être atteint avant ou après récolte. En général, les fruits

sont cueillis avant maturations pour éviter une rapide détérioration. Ce processus

irréversible de perte des caractéristiques qualitatives (apparence, texture, valeur nutritionnelle, odeur) et stockage et d"exposition inappropriées. La production d"éthylène : Ce gaz est un produit naturel du métabolisme des végétaux qui est produit par tous leurs tissus. L"éthylène agit directement sur la maturation des végétaux et, comme c"est un gaz, en plus d"agir sur l"organisme producteur il atteindra tous ceux qui sont autour. Un fruit pourri produit suffisamment d"éthylène pour accélérer le mûrissement ou le vieillissement des produits voisins, réduisant leur " vie utile » (temps maximum qu"un produit reste en rayon pour la vente) au point de vente. Plus la production d"éthylène augmente, plus le mûrissement/vieillissement du végétal sera rapide. Ainsi, comme la respiration, la production d"éthylène est influencée directement par la température.

Mémoire de CAPEN

6 Comme ces phénomènes sont à l"origine des dégradations (physico-chimique et

microbiologiques) des fruits et légumes, il est impérativement incontournable de les réduire

afin de pouvoir consommé ces produits à l"état frais ou transformés.

D"où, l"évolution des méthodes de conservations et de transformation des fruits et

légumes.

Groupe Produits agricoles

Groupe 1 :

Basse température (de 0 à 2°C) Haute HR (90 - 95 %)

Peuvent produire de l"éthylène Abricots, cerises, champignons, figues (pas avec des pommes), fraise, framboise, grenades, kakis, litchis, navets, nectarines, noix de coco, oranges (Florida, Texas), pêches, pommes, poireaux, poires, prunes, radis, raifort, raisins (sans dioxyde de soufre)

Groupe 2 :

Basse température (de 0 à 2°C) Haute HR (90 - 95 %)

Peuvent être sensibles à l"éthylène Artichaut, asperges, bok choy, broccoli, carottes, champignons, céleri, chou-fleur, champignons, endives/escaroles, épinards, kiwis, laitues, légumes-feuilles, mais sucré, navets (sans feuilles), persil, petits pois, poireaux, oignons verts, radis, rhubarbe.

Groupe 3 :

Basse température (de 0 à 2°C) Haute HR (65 - 70 %) L"humidité abîme ces produits Ail, oignons secs

Groupe 4 :

Température : 5°C

HR (90 - 95 %) Cantaloup, citrons, clémentines, litchis, mandarines, manioc, oranges (California, Arizona)

Groupe 5 :

Température : 10°C HR : 85 - 90 % Sensibles au froid peuvent être

sensibles à l"éthylène Aubergines, concombres, courges d"été, gombo, haricots, haricots verts, olives, paprika, piments, poivrons, pommes de terre

Groupe 6 :

Température : 13 - 15°C HR : 85 - 90 % Sensibles au froid peuvent produire

de l"éthylène Ananas, avocats, bananes, boniato, carambola, courges d"hiver, gingembre, limons, mangoustan, mangues, melons, pamplemousse, papaye, plantains, pommes de terre nouveaux, tomates mûrs

Groupe 7 :

Température : 18 - 21°C HR : 85 - 90 % Sensibles au froid produisent de l"éthylène. Tomates, mûres-vertes, Poires (à mûrir)

Groupe 8 :

Température : 18 - 21°C HR : 85 - 90 % Sensibles au froid, sensibles à l"éthylène. Ignames, pastèques, patates douces

Source : [7]

Mémoire de CAPEN

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3. Panorama des transformations des fruits et légumes

En général, les fruits et légumes sont consommés à l"état frais, mais quelques situations

surtout d"ordre économique incitent à leur transformation : Valorisation des excédents de production qui sont causés par exemple par l"éloignement de la zone de production des centres de consommation ou que les récoltes ne sont pas

écoulées.

Augmentation et sécurisation des revenus des producteurs parce que les prix sur le marché varient au cours de l"année. Pour favoriser les activités génératrices de revenus. Gain d"argent et fructification de capital. Les fruits et légumes sujets à la transformation sont choisis selon les critères suivants :

✔ Produits consommés en grande quantité à l"état frais et à l"état transformé ;

✔ Produits périssables et sujets à l"importante perte après récolte ; ✔ Produits constituant un apport nutritionnel important ; ✔ Produits où la demande potentielle est importante ; ✔ Produits à hautes valeurs ajoutées. a. Les opérations préliminaires à toute transformation Dans les industries de transformation agro-alimentaire, la qualité des produits finis

dépend de celle des matières premières utilisées. De ce fait, pour avoir de produits finis de

meilleure qualité, il est nécessaire d"avoir des matières premières dans les meilleures conditions

possibles (goût, odeur, aspect,...). C"est ainsi les fruits et légumes destinés à la transformation

doivent subir une série de prétraitements qui varie selon la nature de la matière première et le

produit que l"on veut obtenir. L"ordre dans lequel chaque étape cité ci-dessous intervient peut varier : Récolte : elle peut être mécanique ou manuelle et elle doit s"entreprendre au moment

propice. Il est préférable de récolter des fruits et des légumes pas tout à fait mûrs car ils

supportent beaucoup mieux les manipulations (cueillette, transport,...), ils sont souvent moins chers et ils se conservent plus longtemps au stockage. Toutefois, maîtriser la maturation s"impose et la présence de chambre froide peut s"avérer nécessaire. Stockage : les matières sont, le plus souvent, entreposées dans une chambre froide à

température et humidité contrôlées afin de maintenir leur qualité durant le temps

nécessaire avant leur transformation. Le stockage d"une partie de produits frais offre

Mémoire de CAPEN

8 d"avantage de pouvoir transformer à tout moment malgré une rupture d"approvisionnement.

Cependant, il convient de ne pas constituer des stocks trop importants car les fruits et les

légumes sont des denrées très périssables qui pourraient pourrir avant d"être transformés. Le

volume de stock dépend de la rapidité avec laquelle le produit mûrit et de la capacité de

transformation. En voici quelques exemples de conditions de stockage de produits en vrac : Tableau 2 : conditions de stockage de quelques produits Produits Température (°C) Humidité relative (%) Durée d"entreposage

Bananes 13 90 2 - 3 semaines

Goyaves 5 - 10 90 2 - 3 semaines

Litchis 6 - 10 95 4 - 5 semaines en sac polyéthylène

Papayes 10

8 90 3 - 4 semaines (vert mature) 2 semaines (mûres)

Kaki 0 90 - 95 2 - 4 mois

Triage : Opération visant à séparer les produits de bonne et de mauvaise qualité. Elle

peut se faire au début de la chaine pour les matières premières et à la fin da la chaîne

pour les produits finis avant expédition. Nettoyage et lavage : On utilise le plus souvent de l"eau mélangée à d"autres additifs afin d"éliminer les impuretés chimiques, biologique ou organique. Pesage : A l"aide d"une balance on peut établir un bilan matière, le long de la chaine de transformation. Le rendement en production est évalué par la connaissance de la

quantité des matières premières entrantes, de la quantité des pertes le long de la chaîne

de transformation et de la quantité des produits finis.

Calibrage : Cette opération permet de garantir l"uniformité des matières premières

(taille, couleur,...) dans le but d"augmenter l"efficacité des traitements ultérieurs. Pelage, parage, dénoyautage : Par ces pratiques, les parties non comestibles ou indésirables (noyau, peau, coeur,...) sont éliminées. Ces sous-produits seront, selon le

cas, soient directement considérés comme des déchets soient réutilisés pour la

fabrication d"autres produits finis ou utilisés comme combustibles dans les chaudières. Découpage : il consiste à obtenir des morceaux de fruits et légumes de dimensions régulières pour faciliter les transferts de chaleur ou de matière dans les opérations de transformation proprement dites (cuisson, immersion dans des solutions,...)

Mémoire de CAPEN

9 Blanchiment ou précuisons : ce traitement thermique a pour but de détruire les enzymes responsables des détériorations (brunissement enzymatique), de compléter le lavage en détruisant les contaminations microbiennes et chimique, d"attendrir les tissus des végétaux et d"éliminer l"air ou les gaz intercellulaire pouvant provoquer oxydation. Il faut blanchir certains légumes avant la congélation (stockage) ou la dessiccation, et les fruits comme les pommes, les poires, les pêches et les abricots sont quelquefois traités au soufre avec d"être séchés. Blanchir dans un bain d"eau bouillante ou à la vapeur, met fin à certaines réactions enzymatiques dans le produit et permet une meilleure rétention de la couleur et du goût après la transformation. Le soufrage [faites brûler une cuillerée de poudre de soufre par livre (35 ml par kg) de fruits ou faites tremper les fruits dans une solution de métasulfute de potassium pendant une minute] empêche le noircissement, la perte de goût et la perte en vitamine C. [10] Tableau 3 : Temps de blanchiment pour certains produits (employez 8 litres d"eau par kg de produit) Produit Temps de blanchiment à l"eau bouillante (minute)

Brocolis

Haricots verts

Chou (morceaux)

Carottes

Chou-fleur

Mais

Aubergines

Légumes feuilles

Champignons

Petits pois

Pommes de terre (nouvelles)

Citrouille

Courgettes/pâtissons 3 3 5 5 3 (ajoutez 4 petites cuillers de sel) 7 4 (ajoutez ½ tasse de jus de citron) 2 3 à 5 2 4 à 10 Jusqu"au moment où elle est tendre 3

Autres traitements : par l"utilisation de produits chimiques (soufre) pour fixer et stabiliser la couleur, préserver la vitamine C. b. Les conditionnements des produits finis Plusieurs types de matériaux sont utilisés pour le conditionnement des produits après

traitements. Chaque emballage à ses avantages et ses inconvénients que ce soit d"ordre

technique que de sécurité alimentaire. Matières plastiques : Comme le chlorure de polyvinyle, le polyéthylène basse densité. Elles s"adaptent à tout type d"aliments quelque soit la consistance de ces derniers du fait que ces matières peuvent être souples (film), rigides (Pot) ou intermédiaires.

Mémoire de CAPEN

10 Verres : Destinés surtout pour les produits liquides (Jus). Mais aussi pour les produits pâteux (purées) ou solides dans un milieu liquide (conserves, confitures). Les récipients en verre sont les plus utilisés à cause de leur inertie avec le produit contenu dedans. Ils protègent mieux son contenu du milieu extérieur.

Métaux : Constitués par les boîtes pour aliments solides et liquides. Ces récipients sont

le plus souvent vernissés de l"intérieur. Cartons et papiers : Réservés surtout pour les produits secs et peu humide. Ils sont surtout utilisés comme emballages secondaires (contenant les produits préemballés).

Tissu : Ces sacs sont destinés pour les produits nécessitant d"être exposés aux

conditions du milieu ambiant (oignons). Bois : Comme le carton, c"est un contenant de produits secs et le plus souvent utilisé comme emballage secondaire. c. Les technologies de transformations

Ces opérations consistent à :

Réduire au minimum les causes de la dégradation des fruits et légumes en offrant aux microorganismes pathogènes ou altérants des conditions hostiles à leur développement et en inhibant ou en ralentissant les réactions biochimiques entrainées par les enzymes.

Les facteurs de ces dégradations sont d"origine intrinsèque (caractéristiques inhérentes à

l"aliment) ou extrinsèques (propriétés de l"environnement qui influencent sur les caractéristiques de l"aliment). Conserver les produits plus longtemps soient dans leur état frais soient transformés. La classification des produits horticoles selon leur risque relatif des pertes et leur

potentiel de conservation à température et humidité relative idéales est représentée dans le

tableau ci-dessous :

Tableau 4 : périssabilité relative et durée de la vie commerciale des produits horticoles frais

Risque relatif

de perte Potentiel de conservation Produits Très haut Moins de 2 semaines Abricot, cerise, champignon, épinard, figue, laitue, oignon vert, tomate mûr Haut De 2 - 4 semaines Aubergine, banane, haricots verts, mangue, melon, nectarine, pêche, poivron Moyen De 4 - 8 semaines Carotte, grenade, orange, pamplemousse, raisin Bas De 8 - 16 semaines Ail, citron, oignon sec, potiron Très bas Plus de 16 semaines Fruits-graines, fruits et légumes secs.

Sources : [11]

Mémoire de CAPEN

11

Genres Fruits atteints

Champignons

Alternaria Aspergillus Botryodiplodia Ceratocyastis Colletotrichum Fusarium Penicillium Phomopsis Phytophtora Rhizopus

Bactéries

Xanthomonas Pseudomonas Erwinia

Levure

Saccharomyces

Insectes

Mouche des fruits Agrumes, banane, mangue, papaye Agrumes, ananas, banane, litchi, mangue, papaye Agrumes,ananas, anone, avocat, banane, carambole, goyave,

litchi, mangue

Ananas, banane, goyave

Agrumes, anone, avocat, banane, goyave, litchi, mangue, papaye

Agrumes, ananas, avocat, mangue, papaye

Agrumes, ananas, avocat, mangue, papaye

Agrumes, anone, avocat, durian, goyave, mangue, papaye Agrumes, anone, avocat, durain, goyave, mangue, papaye Agrumes, ananas, avocat, banane, goyave, litchi, mangue, papaye

Agrumes, mangue

Agrumes, ananas, avocat

Ananas, avocat, goyave, mangue, papaye

Ananas, banane, litchi

Agrumes, goyave, mangue, papaye

Source : [11]

Les techniques de conservations exploitent les principes suivants :

· Réfrigération et congélation

· Diminution de l"activité de l"eau

· Traitement thermique

· Réduction du pH

Mémoire de CAPEN

12 L"application du froid est sans contestée la technique de conservation la plus répandue.

Les basses températures retardent le développement des micro-organismes, les réactions

chimiques et enzymatiques en cristallisant l"eau dans le produit qui est substrat indispensable à

l"enclenchement de ces phénomènes de dégradation des produits biologiques. L"intensité de ces

processus étant proportionnelle au couple " température-temps » Les opérations de basses températures sont : " Froid positif » : La température de conservation est supérieure eu point de congélation du produit à conserver. Cette opération s"appelle la réfrigération

Elle est de l"ordre de +0 à +4°C.

" Froids négatifs » : Les températures sont inférieures au point de congélation du

produit. Suivant le couple " température-temps », on a :

· Congélation

qui est une conservation à une température inférieure à -18°C durant un temps plus long.

· Surgélation

qui est une conservation à une température inférieure à -20°C durant un temps plus court. Pour s"assurer de la bonne conservation des produits conservés à basse température, une

rupture de la chaîne de froid doit être évitée dès la réfrigération ou la congélation du

produit jusqu"à sa consommation ou à son utilisation pour éviter la reprise des réactions

de dégradation microbiologique et enzymatique. Les fruits et légumes sont souvent susceptibles de blessures dues au froid quand on les

refroidit en dessous de 13° à 16°C. Une blessure due au froid réduit la qualité du produit

et diminue sa durée de conservation. Le tableau ci-dessous donne quelques exemples de symptômes de blessure due au froid pour une variété de produits. Souvent les symptômes n"apparaissent qu"après le retour du produit à des températures plus chaudes, quand on remmène au marché, par exemple. Le tableau ci-après montre l"exemple de la basse température à ne respecter pour quelques fruits et légumes.

Mémoire de CAPEN

13 Figure 1 : diagramme pour la congélation des fruits et légumes [Source : Cours de Transformation des fruits et légumes, 4

ème Année, IAAA/ESSA]

Tableau 5 : Fruits et légumes susceptibles de blessure due au froid stockés à des températures

modérément basses mais sans congélation.

Produit Température sans

danger la plus basse (°C) Symptômes de blessure quand entreposés en dessous de température sans danger

Aubergines

Bananes

Cantaloups

Citrons

Concombres

Courges (dures)

Grenades

Haricots verts

Limons

Mangues

Pamplemousses

Pastèques

Poivrons

Tomates mûres

Vertes mûres 7 12 - 13 2 - 5 11 - 13 7 10 4,5 7 7 - 9 10 - 13 10 4 - 5 7 7 - 10 13 Brunissure, noircissure des grains, pourriture Couleur terne quand mûres Piqûre, pourriture en surface Piqûre, taches sur membrane, taches rouges Piqûre, taches d"eau, pourriture Pourriture, surtout alternarioses Piqûre, brunissement externe et interne Piqûre et roussissement Piqûre, jaunissement Peau devient grise, mûrissement inégal Piqûre, brunissure, détérioration aqueuse Piqûre, goût désagréable Piqûre, noircissement des graines, pourriture Saturation en eau et amollissement, pourriture Vilaine couleur de mûrissement, alternarioses

Source : [16]

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