L’ozonation dans le secteur laitier
Le secteur laitier a une importance économique considérable dans le système agroalimentaire, mais a également besoin de développer de nouvelles actions de chaîne d’approvisionnement « vertes » pour s’assurer que les produits durables sont conformes aux exigences des consommateurs.
Ces dernières années, l’industrie laitière s’est globalement améliorée en termes de performances des équipements et des produits, mais l’innovation doit être liée aux spécifications traditionnelles des produits.
Lors de l’affinage des fromages, les zones de stockage et le contact direct du fromage avec le bois doivent être soigneusement gérés car la prolifération de micro-organismes contaminants, parasites et insectes augmente considérablement et la qualité du produit décline rapidement, notamment au niveau sensoriel.
L’utilisation de l’ozone (sous forme de gaz ou d’eau ozonée) peut être efficace pour assainir l’air, l’eau et les surfaces en contact avec les aliments, et son utilisation peut également être étendue au traitement des eaux usées et des eaux de process. L’ozone est facilement généré et est éco-durable car il a tendance à disparaître en peu de temps, ne laissant aucun résidu d’ozone.
Les intérêts de l’ozonation
Des pertes de produits surviennent également du fait de problèmes d’infestation, comme les acariens, qui infestent les chambres d’affinage à travers les planches de bois utilisées pour l’affinage des fromages, avec des conséquences allant de la perte de poids du produit au gaspillage du fromage entier. Les acariens sont très petits, à peine visibles à l’œil nu, et sont pratiquement omniprésents dans l’industrie laitière et, plus généralement, dans les secteurs alimentaires dans lesquels une phase de maturation du produit est prévue [ 36 ] .
Ils sont présents dans les étagères en bois utilisées dans les salles d’affinage et se propagent à travers les vêtements des opérateurs, ou ils peuvent être transportés par voie aérienne ; les environnements sales favorisent leur prolifération [ 36 , 37 , 38].
Par conséquent, le nettoyage et la désinfection sont des opérations essentielles pour la sécurité alimentaire, mais ils produisent un impact environnemental élevé en raison de l’utilisation de l’eau et des eaux usées. Dans les zones de soins, des produits chimiques tels que le chlore, les composés d’ammonium quaternaire, etc. sont utilisés.
Les préoccupations sanitaires et environnementales liées à l’utilisation de produits chimiques sur les produits alimentaires ou les installations en contact avec les aliments renforcent le besoin de technologies d’assainissement alternatives. En ce sens, l’utilité potentielle de l’ozone réside dans le fait que l’ozone est un composé oxydant plus puissant que le chlore et qu’il s’est avéré efficace sur un plus large éventail de micro-organismes. De plus, l’ozone réagit avec certains composés organiques dans les matrices alimentaires, et les sous-produits possibles sont des aldéhydes, des cétones ou des acides carboxyliques, qui ne constituent pas une menace pour la santé humaine.
Dans l’industrie alimentaire, les désinfectants à base de chlore et de peroxyde d’hydrogène sont les plus utilisés. Bien que leur action antimicrobienne soit extrêmement efficace, Khadre et al. [ 54] ont montré qu’ils libèrent des résidus pouvant avoir un effet potentiellement toxique ; d’où la nécessité de rechercher des alternatives qui peuvent être tout aussi efficaces, mais sans conduire à la formation de résidus. Par conséquent, l’introduction de l’ozone en tant que désinfectant dans le secteur alimentaire doit être considérée dans ce contexte. Caractérisé par un fort potentiel redox, l’ozone a un excellent pouvoir désinfectant, mais, ayant une demi-vie courte, il se décompose rapidement en produits non toxiques et ne laisse donc aucun résidu qui pourrait avoir un impact sur l’environnement, encore moins sur Santé humaine.
Ceci est également clairement corrélé à une réduction des coûts pour l’entreprise, qui n’aura pas à faire face à l’élimination des résidus de substances chimiques utilisées pour l’assainissement. De plus, étant générés sur place et à la demande, l’impact environnemental et économique est encore réduit, en fait, il n’y a pas besoin de transport et beaucoup moins de stockage (comme c’est le cas pour les produits conventionnels). Enfin, les coûts à engager pour le fonctionnement des systèmes d’ozonation sont également faibles, car ils nécessitent des niveaux d’électricité relativement faibles pour fonctionner.
L’ozone agit de deux manières différentes : une manière directe, dans laquelle la molécule d’ozone elle-même réagit avec la substance organique ou inorganique et une manière indirecte, dans laquelle les radicaux, principalement le radical hydroxyle, sont obtenus suite à la décomposition de l’ozone pour réagir avec la substance organique
Toutes autres conditions étant égales, l’efficacité du traitement à l’ozone varie en fonction de la sensibilité différente des micro-organismes cibles. De nombreuses études démontrent son efficacité contre les bactéries Gram-négatives, moins résistantes, et Gram-positives, ainsi que contre les virus, les levures et moisissures, les protozoaires et les parasites, y compris les acariens
L’eau chaude avec des produits chimiques est généralement utilisée pour les processus de nettoyage et de désinfection, générant de grandes consommations d’énergie et de produits chimiques. De nombreuses études ont évalué l’utilisation d’eau et de gaz ozonés pour nettoyer et désinfecter l’équipement et différentes surfaces dans les laiteries [ 55 ], ( tableau 3 ).
Guzel-Seydim et al. [ 88 ] ont évalué l’utilisation de l’ozone pour le traitement des surfaces en acier inoxydable afin d’éliminer les résidus de lait, démontrant sa plus grande efficacité par rapport au traitement traditionnel à l’eau chaude à 40 °C. Des traitements de 15 minutes utilisant soit de l’eau chaude (40 °C) soit de l’eau froide ozonée (10 °C) ont été effectués. Les résultats montrent que les valeurs de Demande Chimique en Oxygène (DCO) sont réduites de 84% (traitement à l’ozone) contre 51% (traitement à l’eau chaude). De plus, de nombreux chercheurs ont évalué l’efficacité de l’ozone contre les micro-organismes qui peuvent coloniser les surfaces métalliques.
Greene et al. [ 89 ] ont étudié l’effet de l’eau désionisée ozonée contre la microflore contaminante psychrophile ( Pseudomonas fluorescens et Alcaligenes faecalis ) sur des plaques en acier inoxydable, montrant qu’une exposition de 10 min avec une concentration de 0,5 ppm diminuait la croissance microbienne de plus de 4 log 10 . Pour l’expérimentation, des plaques en acier inoxydable ont été incubées dans du lait pasteurisé UHT et inoculées avec des cultures pures de Pseudomonas fluorescens (ATCC 949) ou d’Alcaligenes faecalis(ATCC 337). Comme il s’agit de surfaces métalliques, le pouvoir corrosif de l’ozone doit toujours être pris en compte. L’utilisation d’eau ozonée est recommandée, au lieu d’eau chaude et de chlore, lorsque les surfaces de l’équipement de traitement du lait ne sont pas endommagées. Récemment, le potentiel d’efficacité de désinfection d’un traitement unique et synergique à l’ozone (10 ppm pendant 15 min) et aux UVC (1 cm ou 15,56 mW cm -2 pendant 15 min) pour la stérilisation des bactéries et des champignons ( Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans , et Aspergillus fumigatus ) a été étudiée sur différentes surfaces de matériaux (acier inoxydable, polyméthacrylate de méthyle, cuivre, masque chirurgical, denim et tissu coton-polyester) [ 90].
Dans les travaux de Dosti et al. [ 91 ], des cultures bactériennes fraîches de 24 h ont été traitées avec de l’ozone (0,6 ppm pendant 1 min et 10 min), du chlore (100 ppm pendant 2 min) ou de la chaleur (77 ± 1 °C pendant 5 min), montrant son efficacité contre les micro-organismes d’altération des aliments dans le bouillon synthétique. Le biofilm bactérien sur les coupons métalliques a été significativement réduit par l’ozone et le chlore, mais sans différence significative entre l’ozone et le chlore, sauf pour P. putida (l’ozone était plus efficace que le chlore).
Greene et al. [ 47 ] ont observé que 0,4–0,5 ppm d’ozone, pulsé dans de l’eau à 21–23 °C pendant 20 min par jour sur une période de 7 jours, provoquait un certain degré de perte de poids de tous les matériaux testés (c’est-à-dire l’aluminium, le cuivre , acier inoxydable et acier au carbone), mais seule la perte de poids pour l’acier au carbone était significative. Par conséquent, une attention particulière est requise lorsque le traitement est utilisé pour les systèmes d’eau de refroidissement des produits laitiers avec des pièces en cuivre ou en acier au carbone.
Megahed et al. [ 92 , 93 ] ont étudié l’effet de l’ozone gazeux et de l’ozone aqueux (de 1 à 10 ppm) dans des dispositifs couramment utilisés dans l’industrie laitière (plastique, nylon, caoutchouc et bois) contaminés par des agents pathogènes à base de fumier de bétail. Il a été observé que le traitement à l’ozone aqueux à une concentration de 4 ppm ou plus réduisait la charge bactérienne en dessous des limites détectables dans les 2 min d’exposition principalement sur la surface en plastique, tandis que les autres surfaces étaient largement décontaminées après 4 min de traitement. L’O 3 gazeux ne peut pas être une alternative à l’O 3 aqueux pour réduire les agents pathogènes du fumier à un niveau sûr, en particulier dans les environnements complexes. Les résultats obtenus sont en accord avec différentes études antérieures [ 94 ].
Il est important de tenir compte de la contamination des surfaces par des bactéries d’altération, comme Pseudomonas spp. et des bactéries pathogènes, comme Listeria monocytogenes et Salmonella spp., qui entraînent une contamination récurrente des aliments, avec des problèmes liés à la durée de conservation et à la sécurité des produits laitiers.
Dans une étude d’une usine de fabrication de fromage, l’ozonation gazeuse de 2 ppm a été assurée pendant un week-end pendant 15 min (premier traitement) et pendant 120 min (deuxième traitement), en l’absence de personnel. Des tests de détection de L. monocytogenes ont été effectués sur un total de 360 échantillons environnementaux, sur une période de 12 mois, dans 15 zones avant et 15 zones après l’ozonation : il y a eu une réduction significative des isolements de L. monocytogenes de 15,0 % en pré-zonage. échantillons à 1,67% dans les échantillons post-ozonation dans toutes les zones, pour inclure le régime d’ozonation dans le programme d’hygiène-santé. Aucun effet négatif du traitement d’ozonation n’a été noté sur les surfaces et les équipements.
En conclusion de l’ozone pour le secteur laitier
En ce qui concerne le secteur laitier, le potentiel d’utilisation de la technologie à l’ozone est multiple, surtout grâce à la polyvalence d’utilisation et à la compatibilité environnementale, qui se caractérise principalement par l’absence de rejet de résidus chimiques in situ.
L’utilisation de la technologie de l’ozone, en plus du rôle écologique bien connu attribué, joue une fonction décisive, en tant que composé assainissant, dans le contrôle de la croissance microbiologique, ainsi que de certaines bactéries pathogènes et d’autres ravageurs biologiques de nature différente (insectes, parasites, virus).
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