Emballages
Tests de vieillissement accéléré pour la prédiction pour des DDM
01
Oct
Publié le : 01/10/2024
Prédire la DDM des produits alimentaires
Il faut bien distinguer deux concepts clés dans l’évaluation de la durabilité des produits alimentaires : la Date Limite de Consommation (DLC) et la Date de Durabilité Minimale (DDM). Les DLC, généralement de courte durée, s’appliquent aux produits périssables, réfrigérés ; elles s’étendent sur quelques jours ou semaines, permettant ainsi une mesure directe de la durée de vie (microbiologique) d’un produit. En revanche, les DDM ne concernent que les produits stabilisés microbiologiquement (produits secs, conserves, surgelés…), dont la durée de conservation ne dépend que de l’évolution lente de leurs propriétés organoleptiques et/ou nutritionnelles. Pour les produits à DDM prolongée, excédant souvent un an, les tests de durabilité en conditions réelles s’avèrent trop longs, nécessitant ainsi l’emploi de méthodes de vieillissement accéléré.
Le vieillissement accéléré par la température
La méthodologie la plus employée pour accélérer le vieillissement d’un produit emballé consiste à le stocker à une température supérieure à sa température réelle de conservation. Le modèle d’Arrhenius, qui donne l’évolution d’une réaction chimique ou d’un phénomène physique en fonction de l’évolution de la température, peut être utilisé comme modèle cinétique:
K = K0 exp (-Ea/RT)
où K est par exemple la vitesse d’évolution d’un paramètre caractéristique du produit (paramètre de composition, paramètre sensoriel), T la température (°K), Ea l’énergie d’activation, R la constante des gaz parfaits, et K0 une constante
K0 peut être éliminé en faisant le ratio Q des vitesses de dégradation entre deux températures avec un écart fixe. Un écart de 10°C est généralement utilisé, ce qui donne le nom à la méthode du « Q10 » : lorsque l’on augmente la température de 10°C, la vitesse de vieillissement est multipliée par le facteur Q10
Q10 = exp (10 Ea / RT(T+10) )
Les valeurs de Q10 étant souvent comprises entre 1.2 et 3, il est quelquefois proposé de prendre par défaut une valeur moyenne de 2. Ainsi par exemple il est quelquefois admis que la vitesse de dégradation d’un produit à 30°C est doublée par rapport au comportement du produit à 20°C. Attention ! Cette approximation amène souvent à des valeurs très erronées de la durée de vie des produits alimentaires. Il est toujours préférable de mesurer la valeur de Q10 , à partir de l’étude du comportement du produit à différentes températures.
Les alternatives au vieillissement thermique
Réaliser des essais à des températures variables implique des essais long et couteux. On peut alors être tenté de réaliser des essais de vieillissement très accélérés reposant sur des températures élevées. Néanmoins plus l’écart de température entre le vieillissement réel et le vieillissement accéléré est important, plus le risque est élevé d’observer des mécanismes de dégradation différents à haute température… autrement dit, le vieillissement accéléré n’est alors pas représentatif des conditions réelles d’évolution du produit. Se pose alors la question de ne pas recourir à un vieillissement accéléré par la température ; c’est possible (!), pour certains mécanismes de dégradation contrôlés par un phénomène bien identifié :
- Les produits stérilisés conservés en emballages plastiques évoluent principalement par oxydation suite à la pénétration de l’oxygène au travers de l’emballage. Ce transfert peut certes être accéléré par la température (avec un facteur d’accélération Q10 à déterminer !) mais il peut beaucoup plus simplement être accéléré en réalisant un test sous pression d’oxygène, tout simplement à température ambiante par exemple. Ce test, réalisé spécifiquement par le CTCPA, doit être réalisé dans des conditions de sécurité adaptées, mais il comporte deux avantages majeurs : (i) l’accélération par enrichissement en oxygène est beaucoup plus représentative que le vieillissement thermique, et (ii) le facteur d’accélération n’est pas à déterminer (!), sa valeur est proportionnelle au ratio d’enrichissement en oxygène.
- Les produits secs conservés en emballages plastiques ou papiers cartons évoluent principalement suite à la perméation de vapeur d’eau qui est ensuite absorbée par le produit. Un test sous atmosphère enrichie en humidité est alors réalisé. Son principe n’est pas exactement le même que le vieillissement par oxydation. Il n’est en effet pas possible d’enrichir une atmosphère en humidité avec des ratios tels que ceux pratiqués pour l’oxygène enrichi. Il faut alors recourir à un vieillissement mixte (température + humidité) pour atteindre des coefficients d’accélération adéquats. Les valeurs de coefficients d’accélération sont alors déterminées en parallèle par des mesures de perméabilité à la vapeur d’eau pratiquées sur l’emballage.
- Les produits évoluant sous effet de la lumière (photooxydation, décoloration, etc.) sont soumis à un « vieillissement lumière » via des éclairages spécifiques représentatifs des conditions réelles de conservation.
- A noter qu’il est tout à fait possible de cumuler les contraintes de vieillissement humide, oxygène, lumière, pour simuler en accéléré le comportement d’un produit soumis à la combinaison de ces différents facteurs
La prédiction des DDM fait donc appel à différents outils d’accélération qui permettent de simuler sur un temps court le comportement réel d’un produit conservé sur des durées élevées. Le CTCPA accompagne les IAA pour la définition et la réalisation de ces essais. Le suivi du vieillissement du produit peut être réalisé par différents tests chimiques (marqueurs), physiques, physicochimiques, ou organoleptiques, qui peuvent être également pris en charge par notre laboratoire emballage de Bourg en Bresse, ou bien être réalisés par l’entreprise avec ses moyens et expertises internes.
