Innovation produits & procédés
La décontamination des ingrédients secs par la Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène
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Oct
Publié le : 01/10/2024
Par : Clémence Millet et François Zuber – Août 2024
Les ingrédients secs et déshydratés sont très largement utilisés dans l’industrie agroalimentaire. Ces produits de négoce international sont généralement contaminés par une flore microbienne composée de bactéries pathogènes, bactéries sporulées, levures, moisissures et de toxines telles que les mycotoxines produites par certaines moisissures au cours du stockage. Une décontamination est donc souhaitable ; cependant les produits secs sont difficiles à traiter, sensibles à l’humidité et aux hautes températures. Le CTCPA a travaillé plusieurs années en Recherche Collective (projets VAPDEC puis OXYMORE – rapports disponibles sur demande) sur une technologie innovante de décontamination chimique par la Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène, en collaboration avec notre partenaire UniLaSalle à Beauvais.
Le peroxyde d’hydrogène est utilisé assez couramment en solution aqueuse (« eau oxygénée ») à concentration de 5 à 30 % dans l’eau, par exemple pour la décontamination des surfaces, des matériels (solutions pour le Nettoyage/décontamination En Place) ; et des emballages pour les opérations de conditionnement aseptique. Le peroxyde d’hydrogène, dont les propriétés physicochimiques sont proches de celles de l’eau, peut aussi être utilisé sous forme de vapeur.
La Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène (VPH) est produite par un générateur qui produit de l’air chaud, humidifié avec de la vapeur de peroxyde d’hydrogène à partir d’un flux d’air préchauffé et d’une solution de peroxyde d’hydrogène (à une concentration de 10 à 35%). Ce n’est pas un aérosol, le mélange gazeux entre le flux d’air et le peroxyde d’hydrogène se fait en fonction du point de rosée du mélange, afin de maintenir celui-ci en phase gazeuse, en jouant sur différents paramètres (température, débit d’air et de liquide, concentration en H2O2). L’air chaud humide contenant une certaine concentration de VPH est ensuite mis en contact avec le produit à traiter dans une enceinte confinée pendant un temps donné. L’utilisation du biocide sous forme de gaz permet d’avoir une distribution uniforme de l’agent oxydant grâce à un système automatisé de dispersion. La VPH nécessite des temps de contact relativement court, il présente également un bon profil de sécurité car il se décompose spontanément en eau et en oxygène, avec une demi-vie assez courte. La maîtrise du point de rosée, permettant à la VPH de ne pas condenser, se fait entre la pression de l’air comprimé utilisé, la température au niveau de la chambre de mélange et la concentration en solution d’H2O2 injecté dans le flux d’air chaud (température 40 à 100°C).
Cette technologie est déjà utilisée pour les applications sur les conditionnements et les espaces de travail. L’innovation proposée par le CTCPA porte sur l’application de cette technologie directement sur les matrices alimentaires.
Par nature, cette technologies ne peut diminuer la contamination que de la surface de l’aliment, n’ayant aucun effet en profondeur, sauf pour les aliments secs poreux. Ce biocide gaz est ainsi bien adapté pour les aliments solides secs et divisés : poudres, épices, légumes déshydratés ; également pour décontaminer des surfaces d’emballages en contact avec les aliments, en vue d’un remplissage aseptique.
Le peroxyde d’hydrogène présente une efficacité antimicrobienne aussi bien sur les cellules végétatives que sur les spores, avec toutefois des différences notables entre les espèces. Fort logiquement, les spores sont plus résistantes au peroxyde d’hydrogène que les cellules végétatives.
Par exemple, le peroxyde d’hydrogène sous forme de vapeur est efficace pour la décontamination de surfaces contaminées avec des spores de Clostridium botulinum et Clostridium spp. Pour des temps de contact élevés, les valeurs D déterminées pour des souches de Clostridium toxigéniques et non toxigéniques étaient 1,46 min pour Clostridium botulinum et 4,38 min pour une souche de Clostridium spp. non toxigénique, respectivement.
La décontamination chimique, réalisée à température modérée, agit uniquement en surface, ce qui réduit l’impact sur la matrice alimentaire. En fonction des concentrations de peroxyde d’hydrogène utilisées, certains effets de décoloration peuvent toutefois être observés. Selon le produit traité, il est indispensable de réaliser une étude de faisabilité permettant d’établir les conditions de traitement et leur impact sur le produit ainsi que vérifier l’innocuité du traitement.
Le procédé VPH est déjà très utilisé dans le domaine pharmaceutique et médical, pour la décontamination de l’ambiance et des surfaces. En IAA, le peroxyde d’hydrogène est largement utilisé, le plus souvent sous forme liquide pour la décontamination de matériels et d’emballages. En revanche, il n’existe pas d’autorisations à date pour l’application directe sur les produits alimentaires.
L’usage de biocides en général comme Auxiliaires Technologiques pour la décontamination de produits végétaux, est possible mais doit faire l’objet en France d’une évaluation préalable par la DGCCRF et l’Anses (régime d’autorisation préalable), puis d’une autorisation par arrêté d’application (règlementation relative aux auxiliaires technologiques : Décret n°2011-509, en cours de révision par la DGCCRF ; Arrêté du 19 octobre 2006).
Aucun équipementier n’est pour l’instant identifié, proposant des installations complètes clef en main. En revanche, des générateurs de Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène existent déjà sur le marché (STERIS www.steris-healthcare.fr ; BRONKHORST www.bronkhorst.fr/fr/ , etc.) ; ces générateurs doivent être couplés à des mélangeurs thermostatés pour effectuer le traitement sous agitation.
Il est également nécessaire de bien caractériser l’impact sur les propriétés organoleptiques, nutritionnelles et fonctionnelles de produits traités, y compris une connaissance d’éventuels produits de dégradation, des éventuelles substances néoformées par oxydation des matrices alimentaires. Enfin, il est indispensable de disposer de méthodes analytiques parfaitement validées, pour la recherche des résidus d’H2O2 dans les matrices alimentaires traitées.
Ces données sont nécessaires pour l’évaluation argumentée de l’innocuité du procédé pour le consommateur.
Le CTCPA est équipé d’un générateur et de réacteurs adaptés à différents produits secs (pulvérulents, solides…). Des essais de faisabilité sont réalisables sur des petits échantillons (300-500 g) ; un scale-up industriel est envisageable sur des quantités plus importantes avec un générateur déplaçable en usine.
Les ingrédients secs et déshydratés sont très largement utilisés dans l’industrie agroalimentaire. Ces produits de négoce international sont généralement contaminés par une flore microbienne composée de bactéries pathogènes, bactéries sporulées, levures, moisissures et de toxines telles que les mycotoxines produites par certaines moisissures au cours du stockage. Une décontamination est donc souhaitable ; cependant les produits secs sont difficiles à traiter, sensibles à l’humidité et aux hautes températures. Le CTCPA a travaillé plusieurs années en Recherche Collective (projets VAPDEC puis OXYMORE – rapports disponibles sur demande) sur une technologie innovante de décontamination chimique par la Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène, en collaboration avec notre partenaire UniLaSalle à Beauvais.
Le peroxyde d’hydrogène est utilisé assez couramment en solution aqueuse (« eau oxygénée ») à concentration de 5 à 30 % dans l’eau, par exemple pour la décontamination des surfaces, des matériels (solutions pour le Nettoyage/décontamination En Place) ; et des emballages pour les opérations de conditionnement aseptique. Le peroxyde d’hydrogène, dont les propriétés physicochimiques sont proches de celles de l’eau, peut aussi être utilisé sous forme de vapeur.
La Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène (VPH) est produite par un générateur qui produit de l’air chaud, humidifié avec de la vapeur de peroxyde d’hydrogène à partir d’un flux d’air préchauffé et d’une solution de peroxyde d’hydrogène (à une concentration de 10 à 35%). Ce n’est pas un aérosol, le mélange gazeux entre le flux d’air et le peroxyde d’hydrogène se fait en fonction du point de rosée du mélange, afin de maintenir celui-ci en phase gazeuse, en jouant sur différents paramètres (température, débit d’air et de liquide, concentration en H2O2). L’air chaud humide contenant une certaine concentration de VPH est ensuite mis en contact avec le produit à traiter dans une enceinte confinée pendant un temps donné. L’utilisation du biocide sous forme de gaz permet d’avoir une distribution uniforme de l’agent oxydant grâce à un système automatisé de dispersion. La VPH nécessite des temps de contact relativement court, il présente également un bon profil de sécurité car il se décompose spontanément en eau et en oxygène, avec une demi-vie assez courte. La maîtrise du point de rosée, permettant à la VPH de ne pas condenser, se fait entre la pression de l’air comprimé utilisé, la température au niveau de la chambre de mélange et la concentration en solution d’H2O2 injecté dans le flux d’air chaud (température 40 à 100°C).
Cette technologie est déjà utilisée pour les applications sur les conditionnements et les espaces de travail. L’innovation proposée par le CTCPA porte sur l’application de cette technologie directement sur les matrices alimentaires.
Par nature, cette technologies ne peut diminuer la contamination que de la surface de l’aliment, n’ayant aucun effet en profondeur, sauf pour les aliments secs poreux. Ce biocide gaz est ainsi bien adapté pour les aliments solides secs et divisés : poudres, épices, légumes déshydratés ; également pour décontaminer des surfaces d’emballages en contact avec les aliments, en vue d’un remplissage aseptique.
Le peroxyde d’hydrogène présente une efficacité antimicrobienne aussi bien sur les cellules végétatives que sur les spores, avec toutefois des différences notables entre les espèces. Fort logiquement, les spores sont plus résistantes au peroxyde d’hydrogène que les cellules végétatives.
Par exemple, le peroxyde d’hydrogène sous forme de vapeur est efficace pour la décontamination de surfaces contaminées avec des spores de Clostridium botulinum et Clostridium spp. Pour des temps de contact élevés, les valeurs D déterminées pour des souches de Clostridium toxigéniques et non toxigéniques étaient 1,46 min pour Clostridium botulinum et 4,38 min pour une souche de Clostridium spp. non toxigénique, respectivement.
La décontamination chimique, réalisée à température modérée, agit uniquement en surface, ce qui réduit l’impact sur la matrice alimentaire. En fonction des concentrations de peroxyde d’hydrogène utilisées, certains effets de décoloration peuvent toutefois être observés. Selon le produit traité, il est indispensable de réaliser une étude de faisabilité permettant d’établir les conditions de traitement et leur impact sur le produit ainsi que vérifier l’innocuité du traitement.
Le procédé VPH est déjà très utilisé dans le domaine pharmaceutique et médical, pour la décontamination de l’ambiance et des surfaces. En IAA, le peroxyde d’hydrogène est largement utilisé, le plus souvent sous forme liquide pour la décontamination de matériels et d’emballages. En revanche, il n’existe pas d’autorisations à date pour l’application directe sur les produits alimentaires.
L’usage de biocides en général comme Auxiliaires Technologiques pour la décontamination de produits végétaux, est possible mais doit faire l’objet en France d’une évaluation préalable par la DGCCRF et l’Anses (régime d’autorisation préalable), puis d’une autorisation par arrêté d’application (règlementation relative aux auxiliaires technologiques : Décret n°2011-509, en cours de révision par la DGCCRF ; Arrêté du 19 octobre 2006).
Aucun équipementier n’est pour l’instant identifié, proposant des installations complètes clef en main. En revanche, des générateurs de Vapeur de Peroxyde d’Hydrogène existent déjà sur le marché (STERIS www.steris-healthcare.fr ; BRONKHORST www.bronkhorst.fr/fr/ , etc.) ; ces générateurs doivent être couplés à des mélangeurs thermostatés pour effectuer le traitement sous agitation.
Il est également nécessaire de bien caractériser l’impact sur les propriétés organoleptiques, nutritionnelles et fonctionnelles de produits traités, y compris une connaissance d’éventuels produits de dégradation, des éventuelles substances néoformées par oxydation des matrices alimentaires. Enfin, il est indispensable de disposer de méthodes analytiques parfaitement validées, pour la recherche des résidus d’H2O2 dans les matrices alimentaires traitées.
Ces données sont nécessaires pour l’évaluation argumentée de l’innocuité du procédé pour le consommateur.
Le CTCPA est équipé d’un générateur et de réacteurs adaptés à différents produits secs (pulvérulents, solides…). Des essais de faisabilité sont réalisables sur des petits échantillons (300-500 g) ; un scale-up industriel est envisageable sur des quantités plus importantes avec un générateur déplaçable en usine.
