15.3.4 Production de graisses sans trans
L’hydrogénation complète offre une réponse simple à la recherche de matières grasses chimiquement stables, telles que requises par exemple dans les applications de friture. Cependant, le remplacement d’un liquide visqueux contenant des trans par un bloc solide de graisse entièrement hydrogénée pour les applications de friture pourrait ne pas être agréable ; notamment parce que les huiles entièrement hydrogénées ont des points de fusion glissants supérieurs à 65 °C et généreraient rapidement une couche de graisse solide autour des produits frits. Dans un passé récent, les fournisseurs d’huile ont été très actifs dans le lancement de nouvelles huiles sans trans. En 2004, Dow AgroSciences, Bunge et DuPont ont tous lancé leurs différentes marques d’huiles sans ou à faible teneur en trans. Cargill et Bayer CropScience les ont rejoints en 2005. La plupart de ces huiles sont censées être une réponse à la stabilité chimique limitée des huiles conventionnelles, car ces nouvelles huiles sont des variantes à haute teneur en acide gras oléique (à faible teneur en acide linoléique) des huiles de soja, de canola ou d’autres graines. Les nouvelles caractéristiques ont été développées par la sélection conventionnelle ou par des techniques de modification génétique. On peut aussi essayer d’obtenir des huiles plus stables par fractionnement, par exemple de l’huile de palme. Ce faisant, cependant, il faut noter que même une oléine de palme à double fractionnement est relativement riche en AGS, environ 30%, car c’est juste la nature des TAG présents dans l’huile de palme ; elle contient une grande fraction de TAG à base d’acide palmitique-oléique-oléique.
Pour les applications qui reposent sur la fonction structurante des TAG contenant des AGT, la substitution peut être beaucoup plus difficile. Alors que dans les applications se concentrant sur la stabilité chimique, l’absence de PUFA est l’objectif clé, ici, des TAG spécifiques qui remplacent vraiment de manière fonctionnelle les TAG contenant des TFA doivent être identifiés. Cela signifie que, selon l’application spécifique, des solutions sur mesure doivent être recherchées. Les applications de graisses pour lesquelles la stabilité à haute température et la fabricabilité sont essentielles peuvent être servies par des compositions de graisses riches en TAG entièrement saturés. Ces derniers sont plus facilement générés par hydrogénation complète, produisant une composition de graisse riche en acide stéarique. Si, pour des raisons de préférence du consommateur, l’hydrogénation doit être évitée, les fractions de stéarine de l’huile de palme offrent également le point de départ pour des compositions riches en TAG entièrement saturés. Le fractionnement par voie humide (avec solvant) ou le fractionnement à sec en plusieurs étapes permettent d’obtenir des stéarines de palme dont la teneur en AGS est supérieure à 80 %. Les deux voies décrites ci-dessus créent des compositions de graisses riches en un seul TAG, généralement la tristéarine dans les huiles de graines entièrement hydrogénées et la tripalmitine dans la stéarine de palme. Cela peut ne pas offrir la fonctionnalité des cristaux mixtes, qui ont tendance à être petits. À cette fin, on pourrait soit simplement mélanger ces graisses, soit les soumettre conjointement à un processus d’interestérification. Si le comportement de fusion d’une composition de graisse est important non seulement pour la stabilité et l’intégrité d’un produit, mais aussi pour la sensation en bouche ou le comportement de dépôt, alors la graisse doit satisfaire une spécification beaucoup plus étroite. Les TAG entièrement saturés basés uniquement sur l’acide palmitique ou stéarique doivent être utilisés en quantités très limitées dans de telles occasions. La fusion rapide des graisses partiellement hydrogénées et leur bonne sensation en bouche sont basées sur les propriétés physiques des TAG contenant à la fois de l’acide stéarique et de l’acide élaïdique. Ceux-ci donnent une gamme de points de fusion individuels de TAG bien au-dessus de la température corporelle mais en dessous de 60 °C. La nature ne fournit que très rarement des TAG dont le point de fusion se situe dans cette plage. Ces esters de glycérol sont composés de deux acides gras saturés et d’un acide gras insaturé, les acides gras étant généralement disposés de manière symétrique (SUS : saturé-insaturé-saturé). On les trouve par exemple dans le beurre de cacao, très apprécié pour son comportement de fusion, et dans toute une série d’autres graisses exotiques, telles que la graisse de sal, la graisse de kokum, l’huile de karité, l’huile de noyau de mangue et évidemment aussi l’huile de palme. Les fournisseurs d’huile prévoient déjà une augmentation significative de l’utilisation de l’huile de palme et des fractions d’huile de palme, car ils sont en train d’augmenter leurs capacités de production. Une autre façon de fabriquer une composition de graisse riche en SUS et SSU-TAG est actuellement promue par ADM et Novozymes. L’une de leurs matières premières dures interestérifiées par voie enzymatique est basée sur l’huile de soja entièrement hydrogénée et l’huile de soja native. Cette approche est particulièrement intéressante pour les États-Unis en raison de l’acceptation relativement faible de l’huile de palme. Outre cette approche, il y a eu de nombreuses tentatives pour développer des huiles de graines avec des niveaux élevés d’acide stéarique, riches en SUS-TAG, dont aucune n’a encore généré une graisse disponible à l’échelle industrielle.
Les SUS-TAG ont malheureusement un point de fusion très proche de la température du corps et présentent typiquement un comportement de cristallisation compliqué et lent. Le point de fusion relativement bas des SUS-TAGs nécessite que, pour la structuration à température élevée, des niveaux élevés de ces TAG soient présents. Les deux caractéristiques mentionnées, combinées à leur prix et à leur disponibilité limitée, rendent ces TAG moins adaptés aux applications robustes de produits de base.
Alternativement, les TAG composés d’acides gras saturés à chaîne moyenne et à chaîne longue fondent également dans la plage de température intermédiaire souhaitée (voir également Garti et Sato, 1988). Malheureusement, ils n’existent pas à l’état naturel. Ils peuvent être fabriqués par estérification d’un mélange de graisses contenant des quantités adéquates d’AGS à longue chaîne, dérivés de l’huile de palme par hydrogénation complète, et d’acides gras à chaîne moyenne présents dans la graisse de palmiste ou de noix de coco. Puisque l’interestérification fournit toujours un mélange statistique de triglycérides en accord avec le mélange d’acides gras de départ, la concentration des TAG ciblés, à haut point de fusion (HM), de di-chaîne longue, d’acides gras à mono-chaîne moyenne est toujours limitée.
Alternativement, des graisses similaires à haut point de fusion avec de bonnes propriétés de cristallisation peuvent être fabriquées par hydrogénation complète de la graisse de palmiste. Pour optimiser davantage les caractéristiques de cette graisse, qui convient parfaitement à l’enrobage et à d’autres applications semblables à celles du beurre de cacao, elle est souvent interestérifiée par la suite pour rendre aléatoire la distribution de ses acides gras. Malgré la suggestion que la graisse de palmiste entièrement hydrogénée interestérifiée est une bonne alternative aux graisses partiellement hydrogénées, son application dans d’autres produits reste limitée en raison de son prix et de son interaction avec les enzymes.
Pour le remplacement des graisses partiellement hydrogénées dans les pâtes à tartiner et les applications similaires, d’autres contraintes s’appliquent. Tout d’abord, les pâtes à tartiner modernes, produits à cuve souple, sont généralement conçues pour délivrer des quantités élevées d’huiles liquides saines. Cela implique que la graisse structurante, généralement appelée « hardstock », est utilisée en quantités limitées. Des graisses similaires à celles mentionnées ci-dessus peuvent être utilisées dans les produits à tartiner. Comme nous l’avons déjà souligné, pour les procédés de fabrication sous forte sursaturation, la cinétique de la transition polymorphique est de première importance. Il s’avère que les graisses riches en TAG composés de SFA à chaîne moyenne et longue (HM-TAG) ont en fait des temps de transition courts. En outre, ce type de TAG, peut-être en raison de l’encastrement assez complexe au niveau moléculaire dans le réseau cristallin, produit des cristaux plus petits que, par exemple, les TAG à base d’acides gras à longue chaîne entièrement saturés. Cela fait des TAG saturés mixtes des candidats particulièrement appropriés pour le remplacement des graisses partiellement hydrogénées. Il faut noter ici que, dans cette substitution, le profil de fusion des produits changera également selon l’illustration de la Fig. 15.1. Les graisses interestérifiées donnent des lignes de SFC relativement droites en fonction de la température qui peuvent être manipulées par la composition du mélange d’interestérification. Avec une application simple des graisses interestérifiées, les limites d’un SFC élevé à 20 °C en combinaison avec des niveaux de SFC très bas à 35 °C sont rapidement atteintes. Afin de créer des lignes de SFC significativement plus raides, les TAG de type SUS ou les niveaux de HM-TAG doivent être optimisés dans la formulation. Ceci peut être réalisé par la combinaison de différentes matières premières dures. Cependant, en mélangeant, par exemple, une matière première dure HM-TAG avec de la graisse de beurre de cacao, économiquement peu intéressante pour les pâtes à tartiner, on peut constater qu’au lieu d’un avantage synergique, c’est tout le contraire qui se produit. À certains rapports de mélange, l’immiscibilité du TAG dans la phase solide se produit et le SFC et le potentiel de structuration chutent. Cela montre que le comportement de mélange des TAG, qui peut être influencé par les conditions de traitement, est un élément clé dans la conception de compositions de graisses fonctionnelles. Dans la tentative de fabriquer des matières premières dures hautement fonctionnelles, le fractionnement joue un rôle important. Il existe deux applications possibles du fractionnement : il peut être appliqué avant ou après l’interestérification. L’aspect économique de l’application du fractionnement dépend fortement de la valeur et de l’utilisation de la fraction secondaire issue du processus de séparation. Par exemple, pour augmenter la concentration de HM-TAG dans une graisse, on peut améliorer le rendement de l’interestérification par rapport à la concentration de HM-TAG en optimisant la composition en acides gras des matières de départ vers deux tiers d’acide stéarique et palmitique mélangés à un tiers d’acide laurique. L’élimination des acides gras insaturés du mélange d’interestérification peut être obtenue en utilisant des matières premières entièrement hydrogénées. Cependant, pour les compositions de graisses non hydrogénées, le fractionnement des matières premières est le seul outil disponible pour aller dans ce sens. L’utilisation abondante de la stéarine de palme dans les interestérifications, qui est économiquement intéressante en raison de la bonne valeur marchande de l’oléine de palme, est l’exemple le plus marquant de ce procédé. Encore une fois, cela soutient l’installation de capacités accrues de fabrication d’huile de palme, comme mentionné précédemment. Des rendements plus élevés de TAG fonctionnels dans les graisses de base peuvent être obtenus par le fractionnement appliqué après l’interestérification. Cependant, il y a deux inconvénients à cette approche de fabrication. Tout d’abord, les TAG que l’on souhaite concentrer sont caractérisés par la formation de cristaux mixtes avec des tailles de cristaux relativement petites. Cette caractéristique a évidemment des effets négatifs sur le bon déroulement du processus de fractionnement, car la séparation des fractions stéarine et oléine sera affectée négativement. Les remèdes à cet inconvénient peuvent être soit l’utilisation d’un fractionnement par solvant, avec des implications financières importantes, soit une nouvelle conception du procédé. Deuxièmement, le sous-produit issu des processus de post-fractionnement est moins susceptible d’avoir une valeur élevée, ce qui peut entraîner un coût prohibitif pour l’application globale. En général, il est juste de conclure que le post-fractionnement des graisses de base est considéré comme un dernier recours dans la substitution des graisses partiellement hydrogénées, car il ajoutera un coût substantiel. Cependant, pour d’autres applications de grande valeur, le procédé discuté pourrait très bien convenir.