Passez les protéines, s’il vous plaît

14 Sep 2020

Passez les protéines, s’il vous plaît

Le marché des protéines dites alternatives se diversifie et augmente rapidement, porté par la demande massive des consommateurs et de l’industrie. Aujourd’hui, les protéines de plantes et micro-organismes sont largement utilisées pour remplacer les protéines animales dans les denrées alimentaires, en tant qu’ingrédients fonctionnels et dans l’alimentation animale. GEA développe et adapte constamment ses solutions de transformation à de nouvelles matières premières, en veillant à toujours améliorer la qualité des protéines et le rendement, tout en assurant une utilisation efficace des ressources durant la production.

Selon un rapport de juillet 2020 de FAIRR, une association internationale spécialisée dans les investissements durables, les investissements dans le secteur des protéines alternatives ont pratiquement doublé au premier semestre 2020 par rapport à 2019. Selon ses estimations, ce marché atteindra 17,9 Mrd USD d’ici 2025. Rien qu’en Chine, par exemple, la consommation de porc devrait baisser de près de 35 % durant l’année 2020.

Pourquoi des protéines alternatives ?

Les protéines sont indispensables pour rester en bonne santé et la viande est une excellente source de protéines. Les consommateurs sont cependant toujours plus nombreux à diminuer la part de la viande dans leur alimentation, et ce, pour des raisons qui vont du désir d’un mode de vie plus sain à celui de protéger l’environnement, en passant par le bien-animal et la crainte accrue des zoonoses. Si la consommation de viande continue à augmenter avec la population mondiale, la consommation de protéines alternatives augmente aussi, sa croissance ayant été par ailleurs stimulée par la pandémie mondiale de COVID-19.

Les plantes et d’autres micro-organismes convertissent les nutriments en protéines de manière très efficace et accaparent moins de ressources naturelles. En tant qu’ingrédients fonctionnels, ils donnent de la texture tout en optimisant la viscosité, l’émulsification, la stabilité, ou encore les propriétés moussantes ou de liaison de graisses dans différentes denrées alimentaires. Pour l'alimentation animale, les protéines végétales permettent de diminuer la pression sur la production animale et l’aquaculture. Pour résumer, la liste des applications des protéines alternatives est extrêmement variée et inclut, par exemple :

  • les produits remplaçant la viande ; 
  • les boissons et barres énergétiques ;
  • les produits de substitution des produits laitiers et les préparations pour nourrissons alternatives ;
  • les compléments alimentaires ;
  • les aliments pour le bétail/ les poisson et les animaux domestiques ;
  • les ingrédients fonctionnels.
Une pléthore de matières premières parmi lesquelles choisir

L’explosion de la demande de produits végétariens et végétaliens a amené l'industrie de la transformation à développer des sources de protéines supplémentaires, qui ne proviennent pas toutes du monde végétal. Les plus fréquentes sont les suivantes : 

  • les légumineuses/légumes secs (par ex. : pois, haricots, lentilles, pois chiches, noix, quinoa) ;
  • les protéines monocellulaires (par ex. : cultures d’algues, levures, champignons et bactéries).

Sur le marché des protéines alternatives, les formes sèches sont les plus courantes. La poudre de protéines, qui se présente en général sous forme de concentré ou d’isolat, offre une durée de conservation plus longue, est physiquement moins volumineuse ce qui est pratique pour le stockage et la manipulation, et permet un meilleur contrôle des coûts et de la qualité. S’ils requièrent un traitement et une filtration supplémentaires, les isolats se caractérisent par une majeure concentration en protéines à poids égal.

Les pois, par exemple, contiennent de nombreux acides aminés essentiels et sont une excellente source de fer. Les protéines de pois sont sans gluten et hypoallergéniques, ce qui en fait une bonne option pour les personnes sensibles au soja ou au blé. Elles sont fréquemment utilisées pour préparer des smoothies ou des boissons frappées, dans les substituts végétaux aux produits laitiers et peuvent être mélangées avec des céréales ou dans des produits de boulangerie pour en accroître la valeur nutritionnelle. Les extraits de pois sont également utilisés dans la production de pâtes, plat auquel ils ajoutent des nutriments, et dans les substituts de viande comme les bâtonnets et nuggets de poulet, car la texture et le goût des protéines de pois sont faciles à modifier.

Les protéines monocellulaires, qui sont obtenues via un procédé de fermentation, sont des ingrédients adaptés à l'alimentation humaine comme à l’alimentation animale. Un exemple en sont les micro-algues, qui ont une forte teneur en protéines, acides gras, enzymes, vitamines et minéraux. Une fois transformées et sous forme de poudre, elles peuvent être utilisées dans les compléments alimentaires, les aliments et boissons végétariennes et dans de nombreux autres applications industrielles. Les mycoprotéines sont elles issues d’un champignon présent à l'état naturel dans le sol. Associées à du glucose et à d’autres nutriments durant un procédé de fermentation, elles permettent d’obtenir une texture similaire à la viande et se caractérisent par une forte teneur en protéines et en fibres, ce qui en fait un choix idéal pour les produits remplaçant la viande qui font actuellement leur apparition sur le marché.

Transformation de protéines alternatives, protéines de pois
Production de protéines végétales – Rentabilisez-la avec les coproduits

La disponibilité, le prix et la qualité des protéines sont autant de facteurs qui influent sur le choix des transformateurs au moment de choisir des matières premières pour l’extraction et la fabrication de protéines. Les protéines issues des plantes, qu’il s’agisse de soja et de pois, représentent jusqu’à 25 % du total, le reste se répartissant entre, par exemple, l’amidon et l’huile. Par conséquent, ce sont l’isolation et la production de coproduits de flux secondaires qui augmentent la rentabilité dans ce secteur, tout en réduisant aussi bien sûr le gaspillage.

Chaque matière première a ses propres propriétés et composition, et requiert donc un procédé sur mesure pour se séparer efficacement en ses ingrédients individuels. Les producteurs doivent donc se poser les questions suivantes : 

  • Les protéines récupérées sont-elles le produit principal ou un coproduit ?
  • La matière première est-elle complètement exploitée ?

Certains des scénarios de transformation les plus courants sont les suivants :

  • Production de protéines avec de l'amidon comme coproduit (pois, orge ou blé)
  • Production de protéines avec de l'huile comme coproduit (soja, colza ou tournesol)
  • Production d'amidon avec des protéines comme coproduit (pommes de terre, maïs ou riz)

L’amidon, par exemple, bien connu pour ses propriétés texturisantes, est très répandu dans l’industrie alimentaire, tandis que les fibres alimentaires et diététiques et les produits non solides peuvent être transformés pour être utilisés pour l'alimentation animale ou pour des applications alimentaires. En étalant la production, les transformateurs peuvent limiter les effets de la saisonnalité, et améliorer la rentabilité et le retour sur investissement. Un autre scénario possible est de faire suivre la transformation des pommes de terre à la fin de l’été et en automne, par celle des pois durant le reste de l'année vu que ces derniers ont une durée de conservation plus longue et qu’il est souvent possible de travailler ces produits en utilisant le même équipement et les mêmes lignes.

Solutions GEA pour une transformation des protéines alternatives efficace et de haute qualité

S’appuyant sur des décennies de savoir-faire dans le domaine de la transformation, GEA aide les fournisseurs d'ingrédients et les producteurs alimentaires, des petites start-up aux multinationales, en passant par les entreprises de taille moyenne, à satisfaire la demande de pureté et fonctionnalité des produits. Notre gamme couvre les étapes de process suivantes :

  • préparation des matières premières ;
  • extraction des matières premières ;
  • isolation et purification ;
  • évaporation ;
  • séchage ;
  • traitement des effluents ;
  • systèmes d’automatisation.

Le procédé d'extraction complet commence par la farine obtenue des fèves ou des graines, par exemple, et se poursuit avec le traitement par voie humide, un traitement thermique et un séchage, tandis que des solutions sont intégrées dans le procédé pour le traitement des effluents, réutilisation de l’eau et de la chaleur inclue.

GEA offre des lignes de process complètes pour la partie en voie humide, notamment des séparateurs et des décanteurs pour l’extraction, la concentration, le lavage et la récupération des protéines. Les spécialistes de la séparation de GEA ont résolu de nombreux problèmes typiques de la transformation des protéines. Pour éviter la formation de mousse et améliorer la production de protéines, nos décanteurs adoptent une conception en vase clos qui élimine toute pénétration d’oxygène lors de la vidange par pression de la phase liquide. Un autre problème courant est que de petits flocons de protéines ont tendance à surnager sur le liquide dans le bol du décanteur au lieu de s’accumuler avec le reste des solides sur la paroi du bol, ce qui dans les décanteurs conventionnels débouche sur de coûteuses pertes de produit. Le décanteur de protéines GEA, avec son système varipond® exclusif permet d’ajuster la profondeur de liquide grâce à de l'air sous pression, tandis qu’un disque supplémentaire empêche les flocons de protéines de quitter le bol avec le liquide clarifié. Un autre avantage de cette solution est la plus grande facilité de nettoyage du décanteur.

Décanteur pour la récupération des protéines végétales

Le décanteur de protéines à système GEA varipond® maximise la production de protéines

GEA travaille avec ses clients pour identifier la technologie de séchage spécifique qui permettra d’obtenir de manière constante des protéines présentant les propriétés exactes recherchées et, en particulier, une qualité de poudre, une granulométrie, une masse volumique absolue et des propriétés de dispersion et de solubilité définies avec précision. Nos séchoirs-atomiseurs à un ou plusieurs étages associent le séchage par atomisation et la technologie du lit fluidisé dans une unique installation pour offrir une flexibilité élevée, tandis que les options NEP assurent un nettoyage rapide et complet, ce qui réduit les temps d'arrêt. Les séchoirs pour produits d’alimentation solides GEA (de type pneumatique et en anneau) se prêtent aussi tout particulièrement au séchage de l’amidon, des fibres, des protéines et des coproduits. Et, point tout aussi important, nos solutions de séchage répondent aux exigences de rendement, de performance, de sécurité et d’hygiène.

Les séchoirs GEA sont conçus pour répondre à des requis client spécifiques, qui comprennent les propriétés que devra présenter la poudre finie.

Les séchoirs GEA sont conçus pour répondre à des requis client spécifiques, qui comprennent les propriétés que devra présenter la poudre finie.

Dès la phase de conception, GEA peut visualiser la façon dont les systèmes du séchoir se comporteront et évaluer les conséquences des variations de conception. Cela est possible grâce au banc d’essai virtuel 3D leader du marché de GEA pour les séchoirs-atomiseurs, un outil de simulation basé sur la dynamique des fluides numérique (DFN). « Nos clients veulent des installations de séchage par atomisation spécialement conçues pour leur application et qui fonctionnent à un niveau optimal. De par le passé, le manque d’options de test et de compréhension des procédés obligeait inévitablement à faire des concessions au nom de la prudence. Aujourd’hui, grâce à des tests de process virtuels précis et détaillés, nous pouvons repousser les frontières encore plus loin, ce qui confère à nos clients un avantage concurrentiel sur le marché en leur permettant de développer de nouveaux produits de manière sécurisée, rapide et peu coûteuse », explique Kristian M. Ingvorsen, Responsable de DFN chez GEA.

Enfin, les solutions GEA pour le traitement et la réutilisation des eaux de process et pour les économies d’énergie permettent de diminuer les coûts de production et d’aider nos clients à réduire leur empreinte environnementale. Elles incluent, entre autres, la réduction de la consommation d'eau douce en captant et en réutilisant le condensat de l’évaporateur et en réutilisant la vapeur du séchoir. En les associant à ses systèmes d’automatisation et de commande sur mesure, GEA soutient ses clients afin de maximiser le rendement de leurs installations.

Tester avant d’investir

En sus de sa gamme de produits variée et de son expertise qui en fait un leader de l’industrie, GEA propose des procédés pilotes bien développés, qui simulent l’ensemble du procédé, en tenant compte du type des protéines et de leur fonctionnalité ainsi que de la capacité de production désirée. La possibilité de développer de nouveaux produits, applications et formules ou de trouver des manières d’accroître la valeur de matières premières existantes avant d’investir dans de nouveaux équipements et lignes, réduit considérablement les risques pour le producteur et permet des délais de commercialisation plus serrés. Nos clients s’appuient fortement sur nos centres d’essais et nos spécialistes pour assurer le succès des étapes de process suivantes :

  • séparation centrifuge (Allemagne) ;
  • évaporation et filtration membranaire (Allemagne & États-Unis) ;
  • pasteurisation et remplissage aseptique (Allemagne) ;
  • séchage de produits d’alimentation solides et séchage par atomisation (Danemark et États-Unis)

À l’issue des projets pilotes, les clients de GEA disposent normalement d’échantillons de protéines permettant la pré-commercialisation et ont l'assurance d’être en mesure d’obtenir une production, une qualité et un rendement similaires, assortis de performances des machines et de process constantes. En effet, de nombreuses garanties de process de GEA sont basées sur les résultats des projets pilotes effectués avec les clients.

« Lorsque nos clients se rendent dans nos centres d’essais, nous leur montrons étape par étape comment gérer leurs procédés. Ils repartent non seulement avec un échantillon de leur produit, mais aussi avec un solide bagage de connaissances qui leur permet de prendre des décisions importantes concernant la configuration de leur procédé pour obtenir les résultats désirés. »– Detlef Ullmann, Responsable du Centre d’essais de procédés de GEA à Oelde, en Allemagne

– Detlef Ullmann, Responsable du Centre d’essais de procédés de GEA à Oelde, en Allemagne

Transformation de protéines alternatives de protéines, burger végétalien

Un partenariat gagnant sur le marché des substituts de la viande

Nous commençons par bien cerner le projet et comprendre ce que notre client veut obtenir. Une fois le produit défini, nous travaillons en sens inverse, en partant du produit fini désiré, pour déterminer les bons procédés et le bon équipement qui permettront de créer une solution technologique qui soit à la fois optimisée et en mesure de produire un produit homogène, de haute qualité.

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