Optimization of a compressed carbon dioxide process to pasteurize and preserve liquid dietary supplements

Au sens de la législation, les compléments alimentaires sont des denrées alimentaires et doivent donc subir un traitement de pasteurisation pour détruire les microorganismes potentiellement pathogènes. L’utilisation du CO2 comprimé peut être une alternative basse température aux traitements thermiques classiques. Dans ce travail, la technologie au CO2 est optimisée pour traiter des compléments alimentaires fortement chargés par trois microorganismes.L’impact des conditions expérimentales sur l’inactivation et la préservation des actifs a été mis en évidence via un plan d’expériences de type composite centré. La température et dans une moindre mesure l’interaction pression-durée ont été identifiés comme étant les facteurs les plus influents. Pour les actifs, la teneur en polyphénols totaux est préservée alors que la vitamine C est conservée à plus de 70%. Les résultats ont été analysés au regard de l’effet de la température et de la pression sous azote et sous air, de l’interaction pH/température, de la charge en microorganismes et de la nature de la matrice.La pasteurisation est également examinée sous l’angle du transfert de masse et des temps caractéristiques dans un contacteur gaz-liquide afin d’estimer la cinétique de dissolution du CO2 dans la matrice. L’étude de sensibilité montre que c’est la solubilité du CO2 dans l’eau qui impacte la cinétique de dissolution plus que les paramètres liés au contacteur. Des essais avec deux dispositifs batch et un mini-dispositif continu illustrent ce propos.La durée de vie des produits ainsi pasteurisés et l’apport du traitement CO2 comparé à un traitement thermique ont été aussi étudiés.According to the law, food dietary supplements belong to food products and must then be pasteurized to kill potentially pathogenic microorganisms. Pressurized carbon dioxide can be a low-temperature alternative to usual thermal treatments. In this study, a high pressure carbon dioxide process is optimized to pasteurize dietary supplements highly contaminated with 3 microorganism species.This work reviews the effect of operating parameters on microbial inactivation and active ingredients thanks to a central composite design. Temperature and, at a lower extent, the pressure-duration interaction were identify as influent. Concerning active ingredients, total phenolic concentration is fully preserved whereas vitamin C retention rate is at least of 70%. Results were analyzed taking into account the synergistic effect of temperature and pH, temperature and atmospheric or N2 pressure, contamination level and the composition of the food matrix.Pasteurization was evaluated from the mass transfer and characteristic times point of view in a gaz-liquid contactor. The sensitivity analysis underlines that CO2 solubility in water is the main factor that affects the dissolution kinetic, beyond contactor constraints. Experiments led with 2 different batch set-ups and a mini‑continuous reactor illustrate that point.Finally this work studies the shelf-life of our CO2-pasteurized products and estimates the added value of such a treatment compared to a thermal one