Le rôle des gaz dans l’extrusion et la transformation des protéines végétales texturées

Les atouts des protéines végétales

Les protéines sont apportées par notre alimentation. Elles sont indispensables pour le corps humain au sein duquel elles jouent de multiples rôles. L’apport idéal en protéines varie avec l’âge et selon les géographies. Quoiqu’il en soit, les protéines consommées aujourd’hui sont essentiellement d’origine animale dans nos repas.

Or, il est reconnu que notre système de production alimentaire ne permettra pas de répondre dans le futur, à la demande en protéines. L’augmentation de la population mondiale, l’impact de l’agriculture et de l’élevage sur l’environnement, ajouté à cela, la demande croissante des consommateurs pour des alternatives saines aux protéines animales, entraînent de fait, une augmentation des besoins en protéines végétales. C’est pourquoi lentilles, pois, soja… envahissent les rayons de nos supermarchés remplaçant les plats plus traditionnels. Les protéines de soja déshuilées et déshydratées se trouvent aujourd’hui très facilement dans les épiceries bio dans des tailles plus ou moins grosses. Elles sont très faciles à accommoder par exemple en les réhydratant avec un bouillon de légumes puis en les faisant revenir dans l’huile avec de la sauce soja.

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Extrusion à haute teneur en humidité : de la poudre de protéines à la protéine texturée

Deux procédés différents sont utilisés, selon le niveau d’humidité mis en oeuvre : les produits intermédiaires obtenus sont des protéines végétales texturées (PVT sous forme sèche) lorsque le taux d’humidité dans le process est faible (10-23 %) et des protéines à taux d’humidité élevé (HME) lorsque le taux d’eau dans le process se situe entre 50-80 %.
Les matières premières de ces produits alimentaires sont des farines de protéines de pois obtenues par broyage et séparation de la fraction protéique ou des farines de soja extraites par voie humide.

Les analogues de viande sont ensuite produits grâce à la technologie de cuisson extrusion à partir de protéines à haut taux d’humidité.
La poudre de protéines et l'eau passent par 4 étapes :

• Etape 1: Etape d'alimentation ou "Feeding & Conveying". Le produit à extruder est alimenté et transporté grâce aux rotations de la vis.
  Les protéines sous forme de poudre déshydratée en vrac sont introduites via une trémie dans l’extrudeur avec les autres éléments de la recette comme des arômes ou des épices. Elles sont soumises à une pression d’environ 25-100 bars et des températures allant jusqu'à environ 200°C.
• Etape 2: Etape de compression ou "Mixing & Melting". Le produit continue à être comprimé à une température d'environ 100-170°C.
  Sous l’action de l’eau, de la chaleur et du cisaillement réalisé par les vis de l’extrudeur, les protéines sont réhydratées et leur structure modifiée fondamentalement, leur forme de “pelotes” se déplie.
• Etape 3: Etape d'extraction ou "Cooling & Compressing". Cette étape, aussi appelée filière, permet à la matière de sortir de l’extrudeur et d’acquérir sa forme. Elle transfert aussi le produit vers la zone de refroidissement.
• Etape 4 : "Cooling & Structuring". C’est lors de cette étape de refroidissement que se crée la texture fibreuse souhaitée. Les protéines se relient à nouveau entre elles pour former des fibres qui donnent au produit une texture et un goût proches de celle de la viande.
  En sortie d’extrudeur, le produit alimentaire est découpé, stocké frais sous atmosphère protectrice ou surgelé.

Comparaison des technologies d'extrusion : PVT versus HMEC

La texturation des protéines végétales repose principalement sur deux procédés d'extrusion bivis : l'extrusion à faible humidité, produisant de la protéine végétale texturée (PVT), et l'extrusion à haute humidité, appelée HMEC (High Moisture Extrusion Cooking) ou HMMA. Bien que les deux méthodes utilisent des forces mécaniques et thermiques pour texturer les protéines, leurs applications et caractéristiques finales divergent significativement.

L'extrusion des protéines végétales texturées par PVT traite des mélanges contenant généralement moins de 35 % d'humidité. Le produit sort de la filière sous une forme expansée et poreuse, puis nécessite une étape de séchage pour garantir une conservation longue à température ambiante. Avant consommation, le PVT doit être réhydraté. C'est une solution économiquement performante pour les produits hachés ou comme agent de texture.

À l'opposé, la méthode d’extrusion des protéines végétales texturées par HMEC utilise un taux d'humidité élevé, entre 40 % et 80 %, se rapprochant de la teneur en eau d'une viande maigre. Ce procédé nécessite une filière de refroidissement spécifique en sortie d'extrudeur pour stabiliser l'écoulement laminaire et créer des structures fibreuses alignées, imitant la texture musculaire d'une pièce de viande entière (poulet, porc ou bœuf). Contrairement au PVT, les produits HMEC sont des produits frais ou surgelés, très sensibles microbiologiquement, nécessitant une gestion rigoureuse de la chaîne du froid.

L'expertise d'Air Liquide intervient comme un levier de performance pour ces deux modes de production avec ses solutions gaz pour la transformation des protéines végétales texturées. La maîtrise des gaz industriels est intégrée à chaque étape essentielle : l'azote (N₂) et le dioxyde de carbone (CO₂) sont utilisés pour le contrôle précis des températures lors du mélange ou du broyage, tandis que les solutions de cryogénie alimentaire assurent un refroidissement rapide et sécurisé des produits HMEC. Ces technologies permettent de préserver les textures, la saveur, les qualités nutritionnelles et sensorielles tout en améliorant les rendements industriels.

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