Eco-conception du couple « Emballage sous atmosphère modifiée Chaine du froid » pour minimiser l'impact post-récolte des fruits et légumes frais

Eco-design of Modified Atmosphere Packaging coupled with chilled chain system for minimizing the environmental impact of post-harvest stages of fresh fruit and vegetables

• Auteur / Autrice : Céline Matar
• Direction : Valérie Guillard, Stéphane Guilbert, Sébastien Gaucel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 21/09/2018
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Agro-Polymères et Technologies Emergentes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Wisniewski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Guillard, Sébastien Gaucel, Christelle Wisniewski, Bruno De Meulenaer, Rosalba Lanciotti, Marie Alminger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno De Meulenaer, Rosalba Lanciotti

Mots clés

Mots clés libres

Réduction des pertes

Durée de vie

Fruit et légume frais

Emballage sous atmosphère modifiée

Food losses reduction

Shelf life

Fresh fruit and vegetable

Modified Atmosphere Packaging

Résumé

La très courte durée de vie des fruits et légumes limite leur consommation pourtant hautement recommandé pour son bénéfice sur la santé. Cette courte durée de vie est liée à leur caractère périssable responsable d'importantes quantités de pertes et gaspillages et par conséquent d'un impact environnemental élevé. Parmi toutes les technologies innovantes, L'emballage sous atmosphère modifiée (EAM) a pour but de maintenir dans l'environnement proche du produit, une composition d'atmosphère qui prévient sa détérioration. Jusqu'à présent, les modèles existants de transfert de matière dans le système ‘produit emballé', prédisent l'évolution interne de gaz (O2 et CO2) sans aucune estimation du gain de durée de vie. Pourtant, une grande part des pertes est liée à la courte durée de vie du produit. C'est pourquoi, la prédiction de la durée de vie est un prérequis indispensable pour la quantification du bénéfice des EAM sur la réduction des pertes ainsi que sur l'impact environnemental dans la filière. L'objectif de ce travail est de proposer une approche innovante de prédiction de la durée de vie d'un produit en EAM, de la lier à la prédiction de la réduction de pertes et gaspillages et d'en évaluer le bénéfice environnemental. Un modèle de simulation de l'évolution de l'O2 et du CO2 a été couplé à un modèle de détérioration du produit. Ce dernier prédit le gain de durée de vie des produits frais en utilisant l'EAM en conditions réelles de temps et températures. Le modèle a été validé sur des fraises de la variété ‘Charlotte'. Un gain de durée de vie allant de 0.33 jours en EAM commercial à 2.76 jours en EAM optimisé est obtenu par rapport au mode de conservation classique. Le modèle de détérioration a ensuite été utilisé pour estimer un pourcentage de pertes au niveau de la phase consommateur en faisant l'hypothèse que ces pertes sont proportionnelles au niveau de détérioration du produit. L'étude révèle que, dans le cas où l'EAM est établi tout au long de la chaine post-récolte et si le consommateur conserve l'emballage intègre jusqu'à consommation, les pertes sont réduites de 40 % par rapport à l'emballage macro-perforé. Cette réduction de perte mène à une réduction limitée de l'impact environnemental de l'EAM commercial comme confirmé par l'Analyse de Cycle de Vie car ils ne représentent qu'une petite portion des pertes générées dans la chaine post-récolte, celle liée à la détérioration du produit. Cependant, en considérant un EAM théorique, optimisé, 20% de réduction de l'impact environnemental est enregistré comparé à l'emballage macro perforé.

Health benefit of fresh fruit and vegetables remains hampered by their very short shelf life due to their high perishability responsible of considerable food waste and losses and consequently high environmental impact. Among innovative technologies, Modified Atmosphere Packaging (MAP) aims to maintain, in the close surrounding of the product, an atmosphere composition that prevents its decay. Existing models of mass transfers in the food/packaging system predict the evolution of gas concentrations (O2 and CO2) in MAP but without any estimation of food shelf life gain. A large part of food wastage is related to product's short shelf life, shelf life prediction is thus an indispensable prerequisite for quantifying the benefit of MAP on the reduction of food losses and the impact of these losses on our environment. In this context, the objective of this work is to propose an innovative approach to predict the gain of shelf life due to MAP and its positive effect on the reduction of food losses and environmental impact. MAP modelling tools simulating O2 and CO2 transfer were coupled to a food deterioration model. This latter predicts shelf life gain of fresh produce using MAP in realistic storage conditions. The model was validated on strawberries of the variety “Charlotte”. A range of shelf life gain from 0.33 days in commercial MAP to 2.76 days in optimized MAP could be achieved compared to the conventional storage. This model was then used to predict a percentage of food losses at the consumer stage. To do this, a hypothesis was set assuming that food losses are proportional to the level of product deterioration. It was found that, if MAP packaging is established all along the postharvest chain and consumer are informed of the benefit of MAP, losses reduction may reach 40% in commercial MAP compared to macro-perforated packaging. These losses reduction leads to limited reduction of the environmental impact in commercial MAP as confirmed by LCA because they represent one small portion of the losses generated in the post-harvest chain, those linked to product deterioration. However, in optimized MAP, 20% of environmental impact reduction is recorded compared to current packaging.