12.2 Shelf life of single strength juices
Les agrumes sont saisonniers. Il s’ensuit que la production de jus non issus de concentrés (NFC) est également saisonnière. En revanche, la demande pour ce produit éminemment populaire est pratiquement constante tout au long de l’année. Par conséquent, le stockage à long terme de jus NFC à concentration unique est aujourd’hui une nécessité industrielle (WFLO, 2008). Les quantités à stocker étant énormes, le stockage dans des emballages de détail relativement petits est peu pratique. Pendant un certain temps, la technologie adoptée pour le stockage à long terme de grandes quantités de jus NFC consistait à congeler le jus et à le stocker sous forme de grands blocs ou plaques congelés jusqu’à ce qu’il soit nécessaire de le décongeler et de le reconditionner pour le commerce de détail. Cette méthode était très coûteuse et encombrante. Depuis les années 1980, la solution de la grande industrie au problème du stockage à long terme et à grand volume du jus d’agrumes a été l’utilisation du stockage en vrac réfrigéré dans de très grands réservoirs. Le jus est pasteurisé, désaéré, refroidi à 0-1°C et pompé aseptiquement dans des réservoirs réfrigérés et pré-stérilisés. Des réservoirs de stockage d’une capacité d’un million de gallons (environ 3 500 mètres cubes) ou plus sont utilisés. Ils sont souvent fabriqués en acier au carbone revêtu de résine époxy. Les réservoirs sont regroupés dans ce que l’on appelle des » parcs de réservoirs « , à l’extérieur ou dans des enceintes réfrigérées. De l’azote est souvent pulvérisé, afin de créer un espace de tête inerte et d’empêcher la séparation de la pâte par gravité. Si la température est maintenue légèrement au-dessus du point de congélation et que l’oxygène est efficacement exclu, une durée de conservation d’un an est garantie. Le jus reconstitué à partir de concentré ne nécessite pas de stockage à long terme car il peut être produit à tout moment à partir de concentré stocké, en fonction de la demande.
Les études sur le stockage et le conditionnement des jus et des concentrés d’agrumes ont été réalisées principalement sur des produits conditionnés en unités de taille de détail. Plusieurs études ont examiné l’effet des conditions de traitement sur la durée de conservation. Pérez-Cacho et Rouseff (2008) ont passé en revue les recherches sur les effets de la transformation et du stockage sur l’arôme du jus d’orange. Mannheim et Havkin (1981) ont comparé la qualité du jus d’orange embouteillé aseptiquement à celle du jus embouteillé rempli à chaud pendant le stockage. Dans cette étude, la qualité du jus aseptique a été jugée meilleure immédiatement après le remplissage, mais les différences ont disparu après l’entreposage. Sadler et al. (1992) ont effectué des comparaisons microbiennes, enzymatiques et chimiques sur du jus d’orange stocké à 4°C sans pasteurisation, avec une pasteurisation légère (66°C, 10 s) et avec une pasteurisation complète (90°C, 60 s) visant l’inactivation de la pectinestérase. La perméabilité à l’oxygène de l’emballage n’a pas affecté la qualité du jus non pasteurisé. Cependant, les jus légèrement et entièrement pasteurisés dans des cartons barrière présentaient des comptes microbiens plus faibles, une meilleure rétention de l’acide ascorbique et un ralentissement de la perte de nuage à la troisième semaine de stockage. Pendant les 22 premiers jours de stockage, les valeurs microbiennes, de trouble et d’acide ascorbique du jus légèrement pasteurisé n’étaient pas différentes de celles du jus entièrement pasteurisé. Le comportement de stockage du jus de pamplemousse réfrigéré traité par rayonnement UV a été étudié par La Cava et Sgroppo (2015). Uysal Pala et Kırca Toklucu (2013) ont également étudié les changements dans le jus d’orange traité aux UV pendant le stockage réfrigéré et ont constaté que le traitement UV améliorait la stabilité de stockage du jus. La préservation microbienne des jus d’agrumes par des composés d’argent et de titane incorporés dans les films d’emballage a été récemment étudiée par Peter et al. (2015).
L’effet des variables de traitement et des matériaux d’emballage sur la durée de conservation du jus d’orange à force unique rempli aseptiquement a été étudié par Graumlich et al. (1986) et par Ros-Chumillas et al. (2007). Des bouteilles en verre, en PET multicouche (polyéthylène téréphtalate) et en PET monocouche ont été testées. Le PET monocouche a montré la plus faible rétention d’acide ascorbique. Cependant, si des mesures de protection supplémentaires telles que l’utilisation d’un piégeur d’oxygène, l’ajout d’une goutte d’azote liquide dans l’espace de tête pendant le remplissage, l’utilisation d’une feuille d’aluminium dans le bouchon à vis et le stockage réfrigéré étaient appliquées, la durée de conservation des bouteilles monocouches pouvait être prolongée jusqu’aux valeurs trouvées avec les bouteilles en verre et en PET multicouche. Le verre présente l’inconvénient de son poids et de sa fragilité. L’emballage le plus populaire pour le NFC et le jus reconstitué est le carton multicouche. Le matériau d’emballage se compose généralement de quatre couches, à savoir : une couche interne de polyéthylène pour la scellabilité, une couche de feuille d’aluminium pour l’imperméabilité aux gaz et à la lumière, une couche de papier pour la résistance mécanique et l’imprimabilité, et une couche de polyéthylène pour la protection externe. La section rectangulaire du carton permet de réaliser des économies considérables en termes d’espace de stockage et de présentation, par rapport aux bouteilles rondes. Le carton laminé et imprimé est fourni en rouleaux et les récipients sont formés in situ.
Le comportement de stockage du jus d’orange reconstitué, traité par pasteurisation thermique classique (80°C, 30 s) ou par traitement à haute pression hydrostatique (500 MPa, 35°C, 5 min), a été étudié par Polydera et al. (2003). Des bouteilles en polypropylène et des sachets flexibles laminés ont été utilisés pour l’emballage. Les températures de stockage étaient de 0 et 15°C. Les taux de perte d’acide ascorbique étaient plus faibles pour les jus traités par haute pression, ce qui signifie une durée de conservation prolongée par rapport au jus pasteurisé de manière conventionnelle. Le modèle cinétique a révélé une plus forte dépendance à la température de la perte d’acide ascorbique dans le jus traité par haute pression. Les énergies d’activation calculées étaient de 61,1 kJ mol-1 pour le jus traité par haute pression contre 43,8 kJ mol-1 pour le jus pasteurisé thermiquement. L’augmentation de la durée de conservation basée sur la rétention d’acide ascorbique était de 11% et 65% pour des températures de stockage de 15 et 0°C respectivement. Les valeurs respectives de l’augmentation de la durée de conservation pour les jus en sachets étaient de 24% et 57%. La couleur n’était pas significativement affectée par la méthode de traitement.
Dans le cadre des efforts pour produire un jus pasteurisé avec moins de dommages thermiques à l’arôme, Naim et al. (1988) ont étudié l’effet du stockage sur le jus d’orange modérément pasteurisé avec ajout de thiols (glutathion, L-cystéine, N-acétyl-L-cystéine) comme protecteurs d’arôme. On a constaté que l’enrichissement en thiols réduisait la formation de p-vinyl guaiacol (le composé le plus préjudiciable au goût du jus d’orange stocké, voir chapitre 2), la dégradation de l’acide ascorbique et le brunissement pendant le stockage.
La plus importante atteinte perceptible à la qualité lors du stockage est le brunissement non enzymatique, qui est particulièrement rapide dans les jus de citron et de pamplemousse. La détérioration de l’arôme et l’induction d’un mauvais goût se produisent avec le brunissement. Roig et al. (1999) ont étudié le brunissement non enzymatique du jus d’agrumes stocké dans des cartons TetraBrick. Ils ont découvert que le brunissement était dû aux composés carbonylés formés par la dégradation de l’acide ascorbique et non à la réaction de Maillard carbonyl-amino. Nagy et al. (1990) ont surveillé le brunissement non enzymatique du jus de pamplemousse en conserve et en bouteille, stocké à 10-50° C pendant 18 semaines. Le brunissement était plus rapide et plus intense dans les jus en bouteille que dans les jus en boîte. Aucun brunissement ne s’est produit dans les jus en conserve conservés à 10 et 20°C, apparemment en raison de l’action réductrice de l’étain en milieu acide. Ce résultat est peu pertinent aujourd’hui, puisque la mise en conserve du jus est devenue pratiquement obsolète.
Wibowo et al. (2015) ont étudié l’effet du stockage sur la couleur du jus d’orange pasteurisé simple force et la relation entre le changement de couleur et la dégradation des caroténoïdes. Le jus a été stocké pendant 32 semaines à 20, 28, 35 et 42°C. Les changements de couleur ont été déterminés par colorimétrie, en utilisant le système CIELAB et ont été décrits cinétiquement comme une réaction d’ordre zéro. Les énergies d’activation calculées pour tous les paramètres de couleur étaient de 64-73 kJ mol-1. Les différents caroténoïdes semblent avoir des sensibilités différentes au stockage. Les changements dans les caroténoïdes, cependant, n’ont qu’une importance mineure dans la détérioration de la couleur pendant le stockage, qui est beaucoup plus fortement affectée par le brunissement non enzymatique.
La stabilité de la couleur pendant le stockage a également été étudiée avec le jus d’orange sanguine (Remini et al., 2015). La stabilité de l’acide ascorbique et de l’intensité de la couleur dans le jus d’orange sanguine pasteurisé pendant 1 mois de stockage à 4-37°C a été étudiée. En suivant la loi d’Arrhenius, des énergies d’activation allant de 51 à 135 kJ mol-1 et de 49 à 99 kJ mol-1 ont été trouvées pour la perte d’acide ascorbique et la dégradation de la couleur, respectivement. L’effet de l’enrichissement en acide ascorbique aux niveaux de 100 et 200 mg L-1 sur la cinétique de la perte d’acide ascorbique et de la dégradation de la couleur était négligeable. La température de stockage et la désaération ont eu l’influence la plus significative sur les dommages de stockage sur la qualité.
Le brunissement nonenzymatique et la perte d’acide ascorbique sont interdépendants (voir chapitre 2). Le taux de perte d’acide ascorbique dans le jus d’orange commercial simple force rempli aseptiquement dans des cartons TetraBrik a été évalué par Kennedy et al. (1992) à différentes températures de stockage. Le niveau d’oxygène dissous présent dans l’échantillon après le conditionnement a affecté de manière significative la teneur en acide l-ascorbique, tout comme la température de stockage. Inversement, le taux de consommation d’oxygène dissous dépendait de la concentration d’acide l-ascorbique. Les auteurs ont conclu que la dégradation aérobie et anaérobie de l’acide l-ascorbique se produit dans le même système (voir chapitre 2). Le processus aérobie prédomine et le processus anaérobie a lieu après que le niveau d’oxygène dissous ait atteint l’équilibre. Soares et Hotchkiss (1999) ont stocké du jus d’orange désaéré et non désaéré à 7°C dans des emballages ayant une perméabilité à l’oxygène différente. Dans les échantillons désaérés et non désaérés, le taux de perte d’acide ascorbique a été inversement corrélé à la perméabilité à l’oxygène, quelle que soit la concentration initiale d’oxygène dissous. Ces résultats semblent indiquer l’inefficacité de la désaération et sont en contradiction avec d’autres rapports. En fait, dans l’industrie, les jus sont désaérés avant le stockage aseptique en vrac dans des parcs de stockage.
Le risque de perte d’arôme pendant le stockage en raison de l’adsorption par le matériau d’emballage est préoccupant. Pieper et al. (1992) ont conditionné du jus d’orange dans des cartons doublés de polyéthylène basse densité et ont suivi l’absorption de 19 composants d’arômes dans le polymère pendant le stockage. Une réduction du d-limonène allant jusqu’à 50 % a été observée, mais un panel sensoriel expérimenté n’a pas fait la différence entre le jus stocké dans des cartons laminés et des bouteilles en verre. L’adsorption de 10 composants d’arômes d’agrumes par le film d’emballage en polypropylène a été étudiée par Lebossé et al. (1997). La signification pratique de ce phénomène connu sous le nom de » scalpage des arômes » est un sujet de controverse parmi les chercheurs. Contrairement à d’autres rapports publiés précédemment (Pieper et al., 1992), l’évaluation sensorielle au moyen de tests de différence effectuée par Siegmund et al. (2004) a montré que le jus rempli dans l’emballage en carton laminé changeait beaucoup plus rapidement que le produit stocké dans des bouteilles en verre.