Technologie pour les plantes nutraceutiques

La filtration forme l’alimentation du futur

Une expression est en train de précipiter une révolution dans l’industrie des aliments et boissons. Le terme « nutraceutique », et tout ce qu’il implique, va certainement changer les habitudes alimentaires des pays développés au cours des deux prochaines décennies. Les nutraceutiques sont des produits comestibles créés en combinant des composants alimentaires et pharmaceutiques. Également connus sous le nom d’aliments fonctionnels, prescriptifs ou de conception, ces suppléments hybrides présentent des avantages substantiels pour la santé et la prévention des maladies et deviennent extrêmement populaires dans le monde entier.

La tendance vers les compléments alimentaires nutraceutiques est née de l’idée que l’alimentation affecte fortement la santé. À la fin du XXe siècle, l’homme développé a succombé de plus en plus aux maladies modernes. La recherche suggère que notre alimentation moderne s’est progressivement éloignée des ingrédients naturels au profit de substances artificielles transformées et traitées, avec des bienfaits nutritionnels limités. Cette recherche conclut que nos ancêtres mangeaient des aliments plus sains que nous ne le faisons maintenant. On peut en trouver la preuve dans les sociétés reculées et les tribus centenaires vivant dans des endroits comme la Cordillère des Andes, où la pratique alimentaire primitive semble détenir le secret d’une longue vie. On rapporte que ces personnes vivent jusqu’à un âge avancé, sans arthrite, sans maladie cardiaque et sans cancer.

Bien que le marché ait connu une croissance très rapide, de nombreux obstacles doivent être surmontés. L’un des défis auxquels sont confrontés les fabricants est la méthode de filtration et de séparation précise des extraits et des composés qu’ils utilisent. Étant donné que le produit nutraceutique est constitué de petites quantités d’ingrédients qui doivent être mélangés avec précision, la technologie utilisée dans l’usine de traitement doit être à la pointe de la technologie. La méthode de filtration utilisée doit répondre à ces enjeux dès la phase de fabrication.

Il existe plusieurs types de produits qui relèvent du terme générique de nutraceutiques. Il peut s’agir d’un ou d’une combinaison de l’un des types suivants : vitamines, minéraux et autres compléments alimentaires sous forme de pilules ou de gélules ; extraits alimentaires ayant des bienfaits médicaux ; ingrédients actifs extraits d’aliments ou de boissons d’usage normal (par exemple, une forme manipulée, brevetée et embouteillée de brocoli, de chou, de raisin ou de champignons) ou de substances naturelles qui ne sont pas des aliments traditionnels tels que l’argent colloïdal, l’hypéricine ou les insénocides. Un développement plus récent a été la popularité croissante du phytochimique, qui utilise la source végétale nutritionnelle du supplément, comme la génistéine du soja ou les bioflavonoïdes, que l’on trouve dans l’ail, les agrumes et les baies.

D’une manière générale, un supplément peut être différencié comme une « herbe entière » ou un « extrait d’herbe ». Certaines personnes préfèrent avoir des herbes moulues car elles pensent qu’il existe d’autres ingrédients actifs, encore inconnus, qui sont perdus dans le processus d’extraction. Le plus grand secteur du marché estime cependant que les extraits sont l’ingrédient bénéfique sur le plan nutritionnel. Étant donné que les quantités constitutives varient dans la matière première elle-même, les producteurs d’extraits ont tendance à normaliser la force de ces ingrédients actifs pour produire un produit cohérent ; le processus de fabrication est donc conçu pour y parvenir.

La fabrication de nutraceutiques est un procédé complexe nécessitant une clarification et une concentration des ingrédients suivies d’un processus de séchage en aval. L’une des questions qui préoccupent actuellement les fabricants est la meilleure façon d’effectuer le procédé de standardisation susmentionné. Cela implique généralement la combinaison de plusieurs technologies, notamment les membranes, l’évaporation, les colonnes de résine et la distillation.

Les membranes permettent la séparation initiale de l’extrait de la matière première (fleurs, graines, racines) et éliminent l’utilisation de filtres non renouvelables tels que la terre de diatomées et les perlites, ainsi que les problèmes d’enfouissement qui y sont associés. Les membranes sont également utilisées pour le tamisage moléculaire afin de séparer davantage les ingrédients actifs dissous dans l’extrait des autres constituants indésirables. Dans certains cas, cela se fait en même temps que la séparation de l’extrait brut, d’autres fois cela se fait plus tard avant que le séchage n’ait eu lieu.

La méthode tubulaire de filtration tolère les matières en suspension présentes dans les extraits de morceaux de tiges, de graines ou de feuilles. Il ne nécessite qu’un pré-criblage minimal, alors que les autres filtres nécessitent un système d’élimination des solides important avant leur utilisation pour éviter le blocage. Dans de nombreux cas, une séparation initiale est possible pendant que les membranes clarifient l’extrait. Par exemple, les membranes d’ultrafiltration (UF) tubulaire peuvent retenir les composés de plus grand poids moléculaire pendant que la membrane retient simultanément les solides indésirables. Cela réduit la charge sur les autres équipements de séparation et d’épuration en aval.

« En plus de cela, nous avons constaté que le format tubulaire a une récupération de filtrat plus élevée que les autres, ce qui le rend plus rentable, en particulier lorsque la matière première est chère. »

Additionnellement, une deuxième phase de membrane tubulaire peut être utilisée pour concentrer les composés souhaités dans le perméat issu de la première étape de filtration. Cela augmente encore le rendement des matières premières et élimine le gaspillage.

Les composants antioxydants de la plupart des produits pharmaceutiques naturels utilisés dans la production de nutraceutiques sont appelés composés phénoliques (également polyphénoliques) et leurs composés apparentés. Ceux-ci ont tendance à encrasser les membranes et autres équipements de séparation tels que les résines. La membrane tubulaire, avec ses flux tangentiels élevés, réduit cette tendance à l’encrassement et est facile à nettoyer lorsque le cycle de filtration est terminé. Une méthode courante consiste à utiliser une membrane tubulaire pour l’étape UF suivie d’une membrane spiralée à l’étape de l’osmose inverse.

Un autre avantage clé de cette méthode est qu’elle tolère des températures plus élevées que les autres alternatives et, par conséquent, est capable de traiter les matériaux antioxydants délicats plus rapidement et avec plus de précision.

L’évaporation peut également être utilisée pour concentrer l’extrait filtré avant le séchage, afin de réduire la taille du sécheur et les coûts énergétiques associés. Dans certains cas, les composés indésirables qui sont de taille similaire aux composés souhaités peuvent être séparés et éliminés avec des résines. La distillation est également utilisée pour la récupération des solvants, ainsi que pour la séparation éventuelle des composés dissous.

Comme le montre le diagramme 1.1, la matière première est déversée dans l’alimentation vers un convoyeur qui la soulève jusqu’au réservoir d’extraction. Si désiré, un dégrillage peut être effectuée pour séparer les graines ou les solides du reste de la matière première si cela est nécessaire pour la recette particulière. Une autre option au cours de ce processus de criblage consiste à laver la matière première. Tous les solides tamisés qui en résultent peuvent ensuite être envoyés au compost et sont donc entièrement recyclables.

La cuve d’extraction peut être à pression atmosphérique et à température ambiante, ou chauffée à volonté (des autocuiseurs peuvent également être utilisés) et peut également utiliser des solvants tels que l’éthanol pour améliorer l’extraction des ingrédients actifs souhaités.

Lorsque l’extraction est terminée, l’extrait peut être à nouveau tamisé pour séparer l’extrait des solides utilisés (fleur, racines, graines, etc.). Des pulvérisations d’eau pendant les phases de criblage, ou des extractions à contre-courant peuvent également être utilisées pour éliminer complètement les principes actifs dissous des matières sèches utilisées. Ces solides utilisés peuvent également être pressés pour séparer davantage l’extrait des solides utilisés. L’extrait pressé peut ensuite être combiné avec l’extrait tamisé ci-dessus, et là encore, le déchet de pressage peut simplement être envoyé au compost.

L’extrait récupéré lors de ce second criblage est envoyé dans une phase d’ultrafiltration ou de microfiltration. À ce stade, toutes les matières en suspension restantes sont éliminées de l’extrait. Des étapes supplémentaires de séparation et de concentration peuvent être utilisées, en fonction de la concentration d’ingrédients actifs souhaitée dans le produit final. Ces étapes supplémentaires peuvent être nécessaires pour obtenir non seulement une concentration plus élevée, mais aussi une concentration standardisée cohérente dans le produit final. Ici, l’évaporation, les colonnes de résine et la technologie de distillation peuvent être utilisées comme indiqué précédemment. Une séparation et une concentration membranaire supplémentaires peuvent être effectuées après cette étape. Le perméat provenant d’une étape de concentration membranaire peut être réutilisé à l’étape d’extraction, et si des solvants se trouvent dans le perméat, ceux-ci peuvent être concentrés lors d’une étape de distillation, avant d’être réutilisés.

Avec la croissance rapide du secteur nutraceutique dans l’industrie des aliments et boissons, l’utilisation de la technologie membranaire tubulaire se développe dans le monde entier. Parmi les nombreux produits fabriqués à l’aide de cette méthode de filtration, on trouve des sous-produits nutraceutiques à base de fruits, de légumes et d’extraits de plantes. La variété des applications d’extraction qui utilisent les membranes tubulaires de PCI Membranes reflète la tendance croissante vers des ingrédients nutraceutiques qui révolutionnent actuellement nos habitudes d’alimentation et de santé.