Analyse des graisses en temps réel dans la transformation du bœuf haché

Pourquoi la teneur en matière grasse est la spécification déterminante

Le bœuf haché s'achète, se mélange et se vend selon son rapport maigre/gras, de sorte que la teneur en matière grasse est à la fois réglementée, déclarée et tarifée. Aux États-Unis, le 9 CFR 319,15 définit le bœuf émincé, le bœuf haché et le hamburger comme des produits qui ne doivent pas contenir plus de 30 pour cent de matière grasse ni d'eau ajoutée, de phosphates, de liants ou d'agents de charge [1]. La règle d'étiquetage 9 CFR 317 362(f) n'autorise une mention du pourcentage de maigre sur la viande hachée que si le pourcentage de matière grasse figure à côté, en caractères de même couleur, taille et type [2]. Dans l'Union européenne, le règlement (UE) n° 1169/2011 (annexe VI, partie B) fixe des teneurs maximales en matière grasse pour la dénomination “viandes hachées”, contrôlées sur une moyenne journalière : 7 % pour les viandes hachées maigres, 20 % pour le pur bœuf haché, 30 % pour les viandes hachées contenant de la viande de porc et 25 % pour les autres espèces, et exige la mention “pourcentage de matières grasses inférieur à …” sur l'étiquette [3]. Pour un transformateur de l'industrie agroalimentaire, la tâche est double : ne jamais dépasser le niveau de matière grasse déclaré, et ne jamais donner du maigre en se tenant plus bas que nécessaire.

Les méthodes de référence et pourquoi elles sont lentes

Les méthodes de référence pour la composition de la viande sont des procédures classiques de chimie par voie humide. L'ISO 1443 détermine la matière grasse totale par hydrolyse acide de l'échantillon pour libérer la matière grasse liée, suivie d'une extraction au solvant [4]. L'ISO 1442:2023 détermine l'humidité par séchage direct, ou par distillation pour les produits contenant de nombreuses substances volatiles autres que l'eau [5]. L'ISO 937:2023 détermine l'azote selon le principe de Kjeldahl, à partir duquel la protéine brute est calculée [6]. Chacune exige des heures de digestion, d'extraction ou de séchage, de sorte que le résultat se rapporte à un lot qui a déjà quitté le mélangeur ou le hachoir. Prieto et al. ont constaté que le NIR convient bien à la prédiction de la composition chimique de la viande mais qu'il est plus faible pour les caractéristiques technologiques et sensorielles, et attribuent ces résultats plus faibles à l'hétérogénéité des échantillons et à leur préparation, à la faible fidélité des méthodes de référence et à la subjectivité des panels de dégustation [7].

Ce que rapportent les études on-line

La mesure en continu du bœuf haché au point de production a un historique évalué par les pairs qui remonte à trois décennies, en grande partie issu du groupe norvégien autour d'Isaksson, Tøgersen et Hildrum. Isaksson et al. ont monté un instrument NIR en réflexion diffuse directement en sortie de hachoir et, pour des échantillons couvrant 6,2–21,7 % de matière grasse, 59,6–72,9 % d'humidité et 18,1–20,7 % de protéine, ont obtenu des erreurs de validation croisée (RMSECV) de 0,73–1,50 % pour la matière grasse, 0,75–1,33 % pour l'humidité et 0,23–0,32 % pour la protéine selon la grille du hachoir ; les plus petits diamètres de trou ont donné les erreurs les plus faibles, et les résultats ont été jugés acceptables pour les grilles de 4, 8 et 13 mm [8]. Tøgersen et al. ont appliqué la même approche à des lots à l'échelle industrielle de bœuf et de porc hachés à travers une grille de 13 mm (7–26 % de matière grasse, 58–75 % d'eau, 15–21 % de protéine) et ont rapporté des erreurs de prédiction de 0,82–1,49 % pour la matière grasse, 0,94–1,33 % pour l'eau et 0,35–0,70 % pour la protéine ; la méthode a été adoptée en routine dans une usine de viande norvégienne à la place de la standardisation manuelle [9].

Des études ultérieures ont abordé les cas difficiles. Pour le bœuf semi-congelé, Tøgersen et al. ont utilisé en sortie de hachoir un instrument à filtres sans contact, avec des filtres choisis pour être aussi insensibles que possible à la cristallisation de l'eau, et ont estimé chaque lot à partir de la moyenne de ses lectures ; sur 55 lots de 400–800 kg, le RMSECV était de 0,48–1,11 % pour la matière grasse, 0,43–0,97 % pour l'humidité et 0,41–0,47 % pour la protéine [10]. Sur une bande transporteuse, Hildrum et al. ont suivi 60 lots de bœuf grossièrement haché avec un instrument à barrette de diodes en conditions industrielles ; après suppression du signal de la bande elle-même, les erreurs de prédiction en validation croisée étaient de 1,6–2,4 % pour la matière grasse et l'eau et de 0,5–0,8 % pour la protéine, là encore les meilleures au hachage le plus fin [11]. Anderson et Walker ont mesuré un flux continu moulé de bœuf haché avec un spectromètre visible/NIR à barrette de diodes et ont obtenu une erreur standard de prédiction de 2,15–2,28 % de matière grasse sur des mesures de validation individuelles, mais de 0,70–1,05 % lorsque les prédictions étaient regroupées sur des blocs entiers [12]. Wold et al. rapportent le même effet pour un scanner d'imagerie NIR sur des parures de bœuf : les parures individuelles ont été prédites avec un RMSEP de 8,7 %, les flux formant des lots de 10–24 kg avec 1,33 %, et des simulations indiquaient environ 0,6 % pour des lots de 100 kg [13].

Concevoir le point de mesure

La littérature donne trois règles pratiques pour placer un analyseur on-line dans une ligne de bœuf haché :

• Rapportez des moyennes par lot, non des spectres individuels. La viande hachée est hétérogène à l'échelle d'un point de mesure, et les études on-line ont atteint une exactitude utilisable en moyennant les lectures sur un lot ou un bloc [10][12][13]. La décision de contrôle — ajouter des parures maigres ou grasses au mélangeur — relève de la moyenne du lot.
• Mesurez après le hachage le plus fin disponible. La viande hachée à travers les plus petits trous de grille a donné les erreurs les plus faibles tant en sortie de hachoir que sur la bande [8][11] ; plus le produit est grossier, plus il faut moyenner de matière pour la même erreur.
• Gardez la population d'échantillons sous contrôle. La viande semi-congelée modifie le spectre par formation de glace et nécessite sa propre sélection de longueurs d'onde ou son propre étalonnage [10] ; un fond de bande doit être soustrait des mesures sur convoyeur [11] ; et comme le modèle hérite de l'erreur de la méthode de référence, les procédures ISO pour la matière grasse, l'humidité et l'azote [4][5][6] doivent être conduites dans des conditions documentées pour les échantillons de référence.

Transformer l'estimation courante de matière grasse et d'humidité en une boucle de standardisation maigre/gras signifie ajuster les proportions de matière première maigre et grasse avant la vidange du lot, ce qui est la façon dont l'usine norvégienne de l'étude de 1999 l'a utilisée [9]. La valeur déclarée sur l'étiquette reste du ressort de la méthode de référence et de la réglementation ; le résultat NIR on-line complète cette analyse plutôt qu'il ne la remplace [1][3].

L'approche d'USTECH

Pour la viande hachée sur convoyeurs et en sortie de mélangeur ou de hachoir, USTECH propose le ProLine17EC, un analyseur NIR in-line robuste IP65 avec barrette InGaAs, boîtier en acier inoxydable et fenêtre en saphir, et le ProLine17ECS pour la mesure à grande vitesse sur produit en défilement rapide. La suite caliX fournit la régression PLS et les outils de prétraitement utilisés dans les études ci-dessus, et ProChem transmet les valeurs moyennées par lot au système PLC ou SCADA qui pilote le dosage du maigre et du gras. Quels intervalle de moyennage, finesse de hachage et population d'étalonnage donnent l'exactitude qu'exige une spécification maigre/gras donnée est établi dans une étude de faisabilité avec vos propres échantillons de viande et analyses de référence, et non supposé à partir de chiffres publiés.