Surveiller l'affinage

L’affinage des fromages constitue la dernière étape du processus de fabrication fromagère avant leur commercialisation. Le développement, en surface des fromages, d’un écosystème microbien, complexe et spécifique, est à l’origine du processus d’affinage. Grâce à cette microflore, les fromages font l’objet de nombreuses réactions biologiques et physico- chimiques directement responsables de leur qualité finale. Afin de maîtriser au mieux ces phénomènes complexes, et d’obtenir des produits de qualité, l’affinage est conduit au sein de hâloirs industriels (de plusieurs centaines de mètre cubes) dont la température, l’humidité relative et, de plus en plus fréquemment, l’aéraulique sont mesurées et contrôlées de façon automatique.

Quantifier les transferts de chaleur et de matière

En cours d’affinage, les transferts simultanés de chaleur (respiration des fromages) et de matière (évaporation d’eau), induisent une importante perte de masse des fromages. Celle-ci agit directement sur la qualité des fromages et le rendement fromager, deux facteurs essentiels pour les affineurs. La maîtrise de la perte de masse, et par voie de conséquence, du poids des fromages lors de leur emballage et de leur commercialisation représente donc un enjeu considérable.

Cela nous a conduit à analyser les mécanismes intervenant dans le phénomène de perte de masse, à construire des modèles mathématiques permettant de le quantifier, à proposer des stratégies de contrôle des hâloirs assurant sa maîtrise.
Ces travaux, visant la construction et la validation d’un modèle mécanistique décrivant la perte de masse de fromages en cours d’affinage, s’inscrivent dans une démarche globale de modélisation des processus d’affinage fromagers qui relève d’une approche d’intégration des connaissances.

Mini-cellule d'affinage instrumentée permettant de suivre l'activité respiratoire des fromages mise au point à l'UMR Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaire INRA-AgroParisTech

Un modèle mathématique établi à partir de Camembert et Saint Nectaire

Des essais expérimentaux sur des fromages « modèles » obtenus par des technologies de type « camembert » (fromage à pâte molle et croûte fleurie) et de type « Saint Nectaire » (fromage à pâte semi pressée), ont été conduits au sein de hâloirs pilotes, dans des conditions de température et d’humidité relative contrôlées. Les fromages ont été pesés, en continu, afin de suivre leur perte de masse.

Le modèle mathématique construit intègre de nombreuses informations et/ou hypothèses d’ordre mécanistique intéressant:
- l’évolution de l’activité de l’eau (aw) des fromages,
-les coefficients de transfert de chaleur et matière,
- l’activité respiratoire des populations microbiennes se développant en surface des fromages.

Il permet de quantifier la vitesse de perte de poids en fonction du temps d’affinage et de certaines conditions opératoires dont la température et l’humidité relative des hâloirs. C’est cette dernière variable, dont la mesure en ligne dans les caves d’affinage est souvent délicate, qui constitue le facteur d’incertitude principal. Les paramètres du modèle ont été identifiés et le modèle validé en ajustant les pertes de masse calculées et les pesées expérimentales.

Pincipales équations du modèle

Les stratégies de contrôle qui ont été proposées sont susceptibles : soit, d’assurer un poids moyen final des fromages « ciblé » (cas de fromages vendus à l’unité, dont le poids minimum est défini réglementairement) ; soit, de mettre en œuvre un « profil » de perte de masse type préalablement défini par les responsables de l’affinage (cas de fromages vendus à la coupe).
 

Les résultats obtenus, qui ont fait l’objet d’une demande de brevet, vont faire l’objet d’un travail de validation sur site industriel dans le cadre d’une opération de démonstration financée dans le cadre d'un projet intégré Européen : Truefood. TRUEFOOD a pour objectif d'améliorer la qualité et la sécurité des systèmes de productions alimentaires traditionnelles en Europe : http://www.truefood.eu/index.asp

Partenariat

Les travaux relatifs aux fromages de type « Saint Nectaire » ont été conduits dans le cadre du Projet Intégré Européen Truefood en partenariat avec l’Unité de Recherches Fromagères (INRA d’Aurillac) et l’unité Qualité des Produits Animaux (INRA de Theix).

Référence et brevet

Hélias A., Mirade P.-S., Corrieu G. (2007) Modeling of camembert-type cheese mass loss in a ripening chamber, main biological and physical phenomena. Journal of Dairy Science. 90:5324-5333
Hélias A., Tréléa I.C., Corrieu G. (2008). Assessment of respiratory activity during surface-mould cheese ripening. Journal of Food Engineering. 85, 632-638.