Conserves de sauces et de produits laitiers : chimie alimentaire, enrobages et sertissage

Une sauce tomate et une sauce au fromage peuvent être conditionnées dans des boîtes de même format, mais elles ne présentent pas les mêmes conditions d'emballage.

Les performances du revêtement interne dépendent de la formulation alimentaire : pH, acidité, sel, matières grasses, protéines, extrait sec, additifs et traitement thermique. Ces facteurs peuvent affecter la corrosion, l’adhérence du revêtement, la migration, les taches, le cloquage et les performances de barrière à long terme.

Le nom du produit à lui seul ne suffit pas. Selon les définitions de la FDA, les aliments dont le pH final à l'équilibre est supérieur à 4,6 et l'activité de l'eau supérieure à 0,85 sont généralement considérés comme peu acides, tandis que les aliments acidifiés ont un pH à l'équilibre inférieur ou égal à 4,6 et une activité de l'eau supérieure à 0,85. On ne peut donc pas classer avec certitude une sauce à pizza, une sauce chili ou une sauce au curry à partir de la seule étiquette.

Pour le choix des boîtes de conserve, la question pertinente est : Quelles seront la formulation et le processus auxquels l'emballage sera réellement soumis ?

1. Produits courants conditionnés en conserves de sauces et de produits laitiers

Les sauces et les produits laitiers peuvent être divisés en plusieurs groupes pratiques :

• Sauces acides et à base de tomates : sauce à pizza, sauce pour pâtes, sauce pour enchiladas, certaines sauces chili et curry
• Sauces au fromage et aux produits laitiers : sauce au fromage, sauce au fromage nacho, sauce au cheddar
• Produits à base de viande : sauce au bœuf, sauce au poulet, chili con carne, curry de viande
• Produits à base de noix de coco : lait de coco et crème de coco
• Produits laitiers concentrés : lait concentré non sucré et lait concentré sucré

Chaque groupe crée un environnement chimique différent à l'intérieur de la boîte.

1.1 Résistance à l'acidité, au sel et au revêtement

Pour les sauces à base de tomates, le pH final est important, mais il ne doit pas être utilisé seul.

L'acidité titrable, le type d'acide, la concentration en chlorures et le traitement thermique influent également sur le système d'enrobage alimentaire. Les recommandations de la FDA concernant le contact alimentaire indiquent que les conditions acides peuvent nécessiter une évaluation à l'aide de milieux tels que l'eau et l'acide acétique 3% lorsque l'acidité peut affecter sensiblement la migration ou les performances du matériau.source)

Le sel mérite la même attention.

Une étude de l'Université d'État de l'Ohio sur le fer-blanc revêtu de BPA-NI a révélé que, dans ses conditions de test, Le NaCl à 3,5 % en poids (TP5T) était l'un des environnements les plus dommageables testés.. Un pH faible et les nitrates ont également accentué la dégradation du revêtement.source)

Cela ne signifie pas que tous les revêtements seront défectueux à une concentration de sel de 3,51 TP5T. Cela montre cependant pourquoi la concentration en chlorures doit être prise en compte lors de la qualification des boîtes de conserve pour les sauces, les jus de viande, le chili et les produits fromagers.

Deux sauces ayant le même pH mais des niveaux de sel de 0,5% et 3% ne devraient pas automatiquement recevoir les mêmes spécifications d'emballage.

La couleur du revêtement est un critère de sélection peu pertinent. Les termes « or », « blanc » ou « transparent » décrivent principalement l’apparence. La résistance réelle dépend de la chimie de la résine, du temps de polymérisation, de l’épaisseur du film, de la continuité du revêtement, du substrat et des performances de l’emballage.

1.2 Matières grasses, ingrédients laitiers et compatibilité avec les aliments

Il ne faut pas simplement considérer les aliments riches en matières grasses comme “ plus corrosifs ”.”

Les matières grasses modifient l'environnement de contact avec les aliments et peuvent affecter la migration et la compatibilité des revêtements. Les recommandations de la FDA concernant les matériaux en contact avec les aliments utilisent des huiles comestibles comme simulateurs exigeants pour les applications avec des aliments gras et imposent que les conditions d'essai reflètent la température et la durée de contact prévues.

Cela concerne le lait de coco, la crème de coco, la sauce au fromage, la sauce au fromage pour nachos et le lait concentré non sucré.

L’exigence utile n’est pas “ utiliser une laque plus épaisse ”. Le revêtement doit être validé pour le contact avec les aliments gras, le processus thermique prévu et la durée de conservation requise.

Le lait de coco démontre que le pourcentage de matières grasses à lui seul ne suffit pas.

Conformément au Codex CXS 240-2003 :

• Le lait de coco léger a une teneur minimale en matières grasses. 5%;
• lait de coco, 10%;
• crème de coco, 20%;
• concentré de crème de noix de coco, 29%.

La norme spécifie également un pH minimal de 5.9 et décrit le lait de coco comme une émulsion qui nécessite un traitement thermique approprié avant ou après la mise en conserve pour éviter toute altération.source)

Du point de vue de l'emballage, le lait de coco est donc un émulsion aqueuse à faible acidité et à forte teneur en matières grasses soumise à un traitement thermique.

Les additifs peuvent encore changer la donne.

Un 2021 Journal of Food Engineering Une étude sur les boîtes de conserve en fer-blanc revêtues d'un revêtement époxy-phénolique pour le lait de coco a examiné la gomme de guar, la CMC, le polysorbate 60, l'acide citrique et le métabisulfite de sodium. La stérilisation a réduit les performances du revêtement, et ce, dans les conditions testées. Le métabisulfite de sodium et la CMC ont montré les effets les plus agressifs, y compris la formation de cloques. L'étude a établi un lien entre le développement des cloques et la pénétration de Na⁺, d'eau et d'oxygène à travers le revêtement.source)

Ainsi, pour les boîtes de lait de coco, les stabilisants, les épaississants, les émulsifiants et les conservateurs doivent être inclus dans l'évaluation de la compatibilité de l'emballage.

Le lait concentré non sucré crée une combinaison différente.

Les spécifications du Codex pour le lait concentré non sucré standard exigent au moins 7,5% de matières grasses laitières et 25% de matières sèches laitières, tandis que le lait concentré non sucré riche en matières grasses peut en contenir au moins 15% matière grasse du lait. Les systèmes de formulation autorisés peuvent également inclure des citrates, des phosphates, des chlorures, du carraghénane et de la lécithine.

Le revêtement est donc confronté à :

matières grasses + protéines + ions minéraux + haute teneur en matières solides + traitement thermique.

La résistance à la stérilisation, l'adhérence, les performances de migration, la résistance ionique, la neutralité du goût et l'intégrité de la barrière à long terme sont autant d'éléments importants.

Le lait condensé sucré ne devrait pas se baser sur les mêmes hypothèses.

Le Codex CXS 282-1971 spécifie au moins 8% de matières grasses laitières et 28% de matières sèches laitières pour le lait concentré sucré standard, tandis que la version riche en matières grasses en contient au moins 16% matière grasse du lait.

Une forte teneur en sucre n'entraîne pas automatiquement une corrosion accrue. Le sucre modifie la teneur en matières sèches, l'activité de l'eau, la viscosité et la structure de la matrice alimentaire. Le comportement réel du revêtement dépend donc du pH, des sels, des additifs, de sa composition chimique et du procédé de fabrication.

1.3 Sauces au fromage, sauces et autres aliments complexes

Les sauces au fromage combinent plusieurs variables à la fois : matière grasse laitière, protéines, sodium et chlorure, phosphates ou citrates, sels émulsifiants, amidons ou gommes, et parfois des poivrons ou des ingrédients à base de tomates.

Une spécification telle que “ laque dorée de qualité alimentaire ” ne dit pas grand-chose sur la résistance de la boîte à l'emballage.

Les systèmes de revêtement commerciaux s'orientent de plus en plus vers des technologies sans BPA/BPA-NI. Sherwin-Williams, par exemple, décrit ses systèmes de boîtes de conserve en polyester V30/V60 comme des plateformes compatibles avec la stérilisation en autoclave. bidons D&I, trois pièces boîtes de conserve, et fermetures. (source)

Cela ne signifie pas pour autant que le polyester soit automatiquement le revêtement idéal pour toutes les sauces au fromage. Le système de résine, le grammage du revêtement, le temps de polymérisation, le support, la formulation et les conditions de stérilisation doivent encore faire l'objet d'essais en conditions contrôlées.

Les produits riches en protéines tels que la sauce au bœuf, la sauce au poulet, le chili con carne et le curry de viande posent un autre problème : les taches liées au soufre et la compatibilité des revêtements.

La résistance au soufre demeure une propriété spécifiée dans certaines plateformes de revêtement pour boîtes de conserve. AkzoNobel, par exemple, décrit des systèmes de revêtement intérieur pour boîtes de conserve en trois parties présentant des propriétés de barrière élevées et une résistance au soufre.source)

Pour les produits riches en protéines, la résistance au soufre peut donc faire partie des critères de sélection du revêtement, notamment lorsque le traitement en autoclave est impliqué.

2. Exigences relatives au revêtement intérieur des boîtes de conserve de sauces et de produits laitiers

Le choix du revêtement intérieur doit commencer par la formulation finale, et non par la couleur du revêtement.

Les données de qualification utiles comprennent :

• pH d'équilibre et acidité titrable ;
• concentration en sel et en chlorure ;
• teneur en matières grasses et en protéines ;
• sucre, Brix et matières sèches totales ;
• amidons et gommes ;
• sulfites et conservateurs ;
• émulsifiants ;
• température de remplissage ;
• température et durée de l'autoclave ;
• Durée de conservation cible.

Ces valeurs décrivent l'environnement d'exposition réel.

Le sel et les acides modifient les conditions chimiques à la surface du revêtement. Les matières grasses influent sur la migration et les exigences de compatibilité. Les aliments riches en protéines peuvent engendrer des problèmes liés au soufre. Les gommes et les amidons affectent la viscosité, tandis que certains additifs peuvent interagir directement avec le revêtement.

Le traitement thermique ajoute une contrainte supplémentaire.

Le revêtement doit conserver son adhérence et ses propriétés de barrière après exposition simultanée à la chaleur, à l'humidité, à la pression et à la formulation alimentaire. Des cloques, une perte d'adhérence, des taches ou une perméabilité accrue peuvent n'apparaître qu'après stérilisation.

Il faut également tenir compte de la durée de conservation. Un revêtement d'apparence acceptable immédiatement après sa mise en œuvre ne présente pas nécessairement des performances satisfaisantes après 12, 24 ou 36 mois.

Pour cette raison, un Matrice de compatibilité entre les revêtements alimentaires et les tests d'emballage réels est plus utile que d'attribuer un vernis générique à toute une catégorie de produits.

3. Traitement en autoclave et résistance à la chaleur

De nombreuses sauces et produits laitiers subissent un traitement thermique après fermeture, la résistance à la stérilisation fait donc partie des spécifications de l'emballage.

Les variations de température de stérilisation, de durée de maintien, de température de remplissage, de teneur en matières solides du produit, de taille du contenant ou de viscosité peuvent modifier les conditions subies par le produit et son emballage.

La viscosité est particulièrement importante pour les sauces au fromage, les sauces brunes, le chili et les sauces épaisses pour pâtes.

Les recommandations de la FDA reconnaissent que la viscosité de la sauce peut être un facteur critique lors d'un processus thermique programmé. Le chauffage peut se faire par convection, conduction ou une combinaison des deux, et la consistance du produit influe sur la pénétration de la chaleur.

Une modification de la formulation impliquant l'amidon, la gomme, la taille des particules, le poids de remplissage ou la viscosité ne doit donc pas être considérée comme un détail mineur d'emballage.

L'espace libre en tête est également important. Selon les recommandations de la FDA, un espace libre insuffisant peut affecter le traitement thermique et la formation du vide, et contribuer à l'apparition de défauts tels que des retournements ou des déformations. Un espace libre excessif peut laisser trop d'air dans le contenant et accélérer la détérioration du produit ou de l'emballage.

Le traitement thermique reste sous la responsabilité du transformateur et de son autorité de contrôle. Du point de vue du fabricant de boîtes de conserve, c'est simple : Un changement dans les conditions du produit ou du contenant peut nécessiter un nouvel examen du processus.

4. Exigences relatives à la double couture et à l'étanchéité

Pour les boîtes de conserve de sauces et de produits laitiers, un revêtement intérieur adapté dépend toujours d'un système de fermeture fiable.

Le corps de la boîte, le profil du fond, le composé d'étanchéité, les réglages de la sertisseuse et les conditions de traitement doivent être parfaitement adaptés. Pour les produits gras, salés, acides ou stérilisés en autoclave, la compatibilité du composé d'étanchéité doit être évaluée en fonction du produit et du procédé prévus, et non pas uniquement en fonction de la possibilité de fermer mécaniquement la boîte.

Les boîtes en trois parties nécessitent une attention particulière au niveau de la soudure latérale.

La soudure interrompt le revêtement d'origine de la carrosserie, donc une bande de couture latérale ou revêtement de réparation Elle est appliquée sur la zone de soudure. Pour les sauces stérilisées et les produits laitiers, cette bande fait partie du système de protection contre le contact alimentaire et n'est pas une finition esthétique.

Le contrôle qualité doit vérifier la continuité des bandes, la couverture de la soudure, le durcissement, l'adhérence et le métal exposé.

L'inspection des doubles coutures nécessite également des contrôles définis.

Pour les aliments peu acides conserves, Les directives d'inspection de la FDA précisent que les examens visuels des doubles coutures doivent être effectués à des intervalles n'excédant pas 30 minutes de temps de fonctionnement, avec des contrôles supplémentaires après des événements tels que des blocages de sertisseuses, des réglages ou des arrêts prolongés.

Les examens de démontage effectués par un personnel de fermeture qualifié doivent être réalisés à intervalles ne dépassant pas 4 heures de temps de fonctionnement, y compris au moins une boîte de chaque tête de sertissage.

Les vérifications habituelles comprennent le crochet du corps, le crochet de la couverture, la largeur de la couture, l'épaisseur, le serrage et le chevauchement.

Ces fréquences d'inspection ne constituent pas une spécification universelle pour les sertissages. Les dimensions exactes des sertissages et les limites d'acceptation doivent être conformes aux spécifications approuvées pour le type de boîte, de fond, de composé d'étanchéité et de sertisseuse, ainsi qu'à la réglementation du marché de destination.

5. Comment choisir la bonne sauce ou le bon produit laitier en conserve

Un processus pratique de sélection de boîtes de conserve commence par quatre ensembles d'informations.

Formulation alimentaire : pH d'équilibre, acidité titrable, sel ou chlorure, matières grasses, protéines, sucre ou Brix, matières sèches totales et additifs pertinents.

Structure du produit : viscosité, granulométrie, amidons, gommes, émulsifiants et conservateurs.

Conditions de traitement : température de remplissage, poids du remplissage, espace de tête, température de l'autoclave et durée du traitement.

Exigences relatives à l'emballage : Dimension de la boîte, construction de la boîte, système de fermeture, composé d'étanchéité, protection de la couture latérale le cas échéant et durée de conservation cible.

À partir de là, le revêtement interne peut être adapté à l'environnement chimique et thermique réel et confirmé par des tests d'emballage.

Pour les boîtes en trois parties, le revêtement du corps, la bande de soudure latérale, le revêtement de l'extrémité, le composé d'étanchéité et la soudure finie doivent être considérés comme un seul système d'emballage.

6. Conclusion

Le choix de la bonne sauce ou boîte de conserve est déterminé par sa formulation et ses conditions de traitement, et non par la couleur de son vernis ou le nom du produit.

Les sauces tomate apportent de l'acidité et du chlorure lors du processus de qualification. Les sauces au fromage ajoutent des matières grasses, des protéines, du sel, des émulsifiants et de la viscosité. Le lait de coco combine une teneur élevée en matières grasses, une émulsion aqueuse, des additifs et un traitement en autoclave. Les produits carnés peuvent nécessiter une attention particulière quant à leur résistance au soufre.

Avant de choisir le système d'enrobage et de fermeture, il convient de connaître la formulation exacte, le procédé thermique et les exigences en matière de durée de conservation.

Ces valeurs constituent une base bien plus solide pour la qualification des boîtes de conserve que de simplement se demander si le client a besoin d'une “ boîte de conserve laquée or ”.”