rapport Rivier 2ième année - Génie des procédés appliqué à l'agro ...
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Fumage de poissons en Afrique de<br />
l’Ouest pour<br />
les marché és locaux et d’exportation<br />
Rapport final<br />
RIVIER M. / Cirad / UMR Qualisud<br />
KEBE F. / UCAD / ESP / CIFRES<br />
SAMBOU<br />
V. / UCAD<br />
/ ESP / CIFRES<br />
AYESSOU N. / UCAD / ESP / GC-BA<br />
AZOUMAH Y. / 2IE<br />
GOLI T. / Cirad / UMR Qualisud<br />
Mars 2010<br />
Ce travail bénéficie du concours de<br />
l’Agence Universitaire de la<br />
Francophonie<br />
Convention 20922 RR 813<br />
ACTIONS DE RECHERCHE EN<br />
RÉSEAU<br />
(ARR)<br />
Réseau de chercheurs « Génie <strong>des</strong> procédés appliqué<br />
à l’agro-alimentaire »<br />
Environnemen<br />
nt et développement durable<br />
solidaire<br />
AGENCE UNIVERSITAIRE DE LA FRANCOPHONIE
REMERCIEMENTS<br />
L’animation, l’exécution <strong>des</strong> activités et la formalisation de l’ensemble <strong>des</strong> résultats de cette<br />
action n’auraient pu se faire sans une réelle dynamique qui a pu se mettre en place autour de<br />
ce projet. Pour cela, les trois institutions partenaires remercient l’Agence Universitaire de la<br />
Francophonie et son réseau de chercheurs « Génie <strong>des</strong> procédés appliqué à l’agroalimentaire<br />
» pour la confiance accordée lors du financement de l’action.<br />
Une riche collaboration s’est établie entre les chercheurs qui ont su impliquer leur équipe<br />
respective et accueillir de nombreux étudiants. Il faut citer tout particulièrement les personnes<br />
suivantes qui ont apporté leurs compétences, disponibilité, enthousiasme et bonne humeur :<br />
- Cheikh Mouhamed Fadel Kébé, enseignant chercheur de l’UCAD/ESP/CIFRES de Dakar<br />
- Vincent Sambou, enseignant chercheur de l’UCAD/ESP/CIFRES de Dakar<br />
- Nicolas Ayessou, enseignant chercheur de l’UCAD/ESP/GC-BA de Dakar<br />
- Yao Azoumah, enseignant chercheur du 2IE de Ouagadougou<br />
- Thierry Goli, chercheur du Cirad/UMR Qualisud de Montpellier<br />
- Joël Grabulos, technicien du Cirad/UMR Qualisud de Montpellier<br />
- Julien Ricci, technicien du Cirad/UMR Qualisud de Montpellier<br />
- Lamine Maherzi, élève ingénieur de 3 ème année de Montpellier SupAgro<br />
- Fatou Binetou Fall et Dieme Dembo, étudiants de l’UCAD/ESP de Dakar<br />
Michel RIVIER<br />
Responsable scientifique de l’action<br />
2
SOMMAIRE<br />
Introduction .............................................................................................................................. 5<br />
1 Recherches bibliographiques .......................................................................................... 7<br />
1.1 Le fumage .................................................................................................................... 7<br />
1.1.1 Description du procédé de fabrication ................................................................. 7<br />
1.2 Le bois ......................................................................................................................... 8<br />
1.2.1 Composition ......................................................................................................... 8<br />
1.2.2 Carbonisation du bois ........................................................................................... 8<br />
1.3 La fumée ...................................................................................................................... 9<br />
1.3.1 Composition physique .......................................................................................... 9<br />
1.3.2 Composition chimique ....................................................................................... 10<br />
1.4 Action de la fumée sur le poisson .............................................................................. 10<br />
1.4.1 Action organoleptique ........................................................................................ 10<br />
1.4.2 Action chimique ................................................................................................. 11<br />
1.4.3 Action bactériologique ....................................................................................... 11<br />
1.4.4 Action toxique .................................................................................................... 11<br />
1.4.5 Rôle <strong>des</strong> composés chimiques ............................................................................ 11<br />
1.5 Facteurs influençant le dépôt de la fumée sur le poisson .......................................... 12<br />
1.5.1 Teneur en eau du poisson ................................................................................... 12<br />
1.5.2 Densité de la fumée ............................................................................................ 12<br />
1.5.3 Température de la fumée .................................................................................... 12<br />
1.5.4 Hygrométrie de la fumée .................................................................................... 12<br />
1.6 La fabrication du poisson fumé à l’échelle artisanale ............................................... 12<br />
1.6.1 Fours de fumage et fumoirs les plus utilisés en Afrique de l’Ouest .................. 12<br />
2 Matériels et métho<strong>des</strong> .................................................................................................... 14<br />
2.1 Méthodologie associée à l’étude du procédé de fabrication de Kong fumé au Sénégal<br />
14<br />
2.1.1 Identification <strong>des</strong> sites d’étu<strong>des</strong> de production « traditionnelle »...................... 14<br />
2.1.2 Matière première ................................................................................................ 14<br />
2.1.3 Site de production « Gueule Tapée » ................................................................. 14<br />
2.1.4 Site de production « Seuty N’diaré » ................................................................. 15<br />
2.1.5 Étude cinétique ................................................................................................... 16<br />
2.2 Méthodologie associée à l’étude d’une innovation ................................................... 17<br />
2.2.1 Travaux au Cirad Montpellier ............................................................................ 17<br />
Expérimentations .............................................................................................................. 18<br />
2.2.2 Travaux à l’ESP de Dakar .................................................................................. 19<br />
2.2.3 Analyses sensorielles .......................................................................................... 20<br />
2.3 Analyses laboratoire .................................................................................................. 20<br />
2.3.1 Dosage <strong>des</strong> phénols totaux ................................................................................. 20<br />
2.3.2 Extraction et dosage du Benzo(a)Pyrène (B(a)P) ............................................. 21<br />
2.3.3 Dosage <strong>des</strong> HAP ................................................................................................. 21<br />
2.4 Analyses et mesures réalisées sur les produits .......................................................... 21<br />
3 Résultats et discussions .................................................................................................. 22<br />
3.1 Étude du procédé traditionnel de fabrication ............................................................. 22<br />
3.1.1 Site de production « Gueule tapée »................................................................... 22<br />
3.1.2 Site de production « Seuty N’diaré » ................................................................. 25<br />
3.1.3 Bilan de l’étude .................................................................................................. 28<br />
3.2 Réingénierie du procédé de fumage de poisson ........................................................ 28<br />
3.2.1 Procédé de fabrication en opérations combinées ............................................... 29<br />
3
3.2.2 Principales caractéristiques <strong>des</strong> produits finis .................................................... 33<br />
3.2.3 Procédé de fabrication en opérations séparées ................................................... 34<br />
3.2.4 Bilan de l’étude « procédés et qualité produit » ................................................. 37<br />
3.3 Discussion générale sur les travaux « procédés et qualité produit » ......................... 38<br />
4 Étude de caractérisation thermique du fumoir ........................................................... 39<br />
4.1 Étude thermique du fumoir ........................................................................................ 39<br />
4.2 Modélisation du comportement thermique du fumoir ............................................... 42<br />
4.3 Optimisation de la forme du fumoir .......................................................................... 43<br />
4.4 Bilan de l’étude de caractérisation thermique du fumoir .......................................... 44<br />
5 Conclusion générale, bilan et perspectives ................................................................... 45<br />
6 Références bibliographiques ......................................................................................... 47<br />
7 Sommaire annexe ........................................................................................................... 49<br />
Annexe 1. Comparaison <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> de fumage à chaud et à froid ............................... 50<br />
Annexe 2. Questionnaire préliminaire ................................................................................. 52<br />
Annexe 3. Fiche évaluation sensorielle ................................................................................. 53<br />
Annexe 4. Procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé ........................................... 54<br />
Site de production « Gueule Tapée » .................................................................................... 54<br />
Annexe 5. Procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé ........................................... 57<br />
Site de production « Seuty N’diaré » .................................................................................... 57<br />
4
Introduction<br />
Le fumage est une technique traditionnelle de transformation agroalimentaire pratiquée pour<br />
la conservation du poisson, à qui il confère également couleur et goût particuliers, en général<br />
très appréciés <strong>des</strong> consommateurs. Il est souvent associé à une cuisson, un séchage et/ou un<br />
salage.<br />
Riche en protéines, le poisson constitue un apport nutritionnel de qualité. Le problème<br />
essentiel dans les pays chauds est de lutter contre sa rapide dégradation en raison <strong>des</strong><br />
températures élevées. En Afrique de l’Ouest, le fumage permet particulièrement de le<br />
stabiliser et ainsi de l’acheminer <strong>des</strong> sites de capture ou d’élevage vers <strong>des</strong> zones de<br />
consommation.<br />
Les fonctions préservatrices, d’aromatisation et de coloration sont bien corrélées à l’apport de<br />
fumée mais on sait également que la fumée véhicule <strong>des</strong> hydrocarbures polycycliques<br />
aromatiques (HAP), connus depuis plusieurs décennies pour leur pouvoir cancérogène sur<br />
l’homme. Aujourd’hui, les procédés de fumage sont sous surveillance <strong>des</strong> pouvoirs publics et<br />
dans l’Union Européenne une nouvelle norme sanitaire s’applique aux produits fumés.<br />
Dans ce contexte, un consortium de partenaires, le Cirad (Centre de coopération<br />
Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement), l’École Supérieure<br />
Polytechnique (ESP) de Dakar et l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de<br />
l’Environnement (2IE) de Ouagadougou ont mené un projet, soutenu par le Réseau de<br />
chercheurs « Génie <strong>des</strong> procédés appliqué à l’agro-alimentaire (GP3A) » de l’Agence<br />
Universitaire de la Francophonie (AUF), sur le fumage de poissons en Afrique de l’Ouest<br />
pour les marchés locaux et d’exportation. Les objectifs affichés étaient les suivants :<br />
- Établir <strong>des</strong> procédés de fumage adaptés aux contextes techniques et économiques locaux,<br />
respectant les normes sanitaires sous-régionales et de l’Union Européenne, respectueux<br />
de l’environnement.<br />
- Proposer <strong>des</strong> produits qui répondent aux attentes organoleptiques et habitu<strong>des</strong><br />
alimentaires <strong>des</strong> consommateurs.<br />
- Créer un réseau de chercheurs Nord-Sud.<br />
Il s’agit plus précisément d’étudier l’impact <strong>des</strong> paramètres de génération de chaleur et/ou de<br />
fumée sur la qualité de poissons transformés au cours de procédés traditionnels de fumage.<br />
Au cours de la première année du projet, <strong>des</strong> travaux ont porté sur la mise au point dans les<br />
laboratoires du Cirad, <strong>des</strong> techniques analytiques de mesure de contaminants (HAP) : par<br />
chromatographie en phase gazeuse couplée avec spectrométrie de masse puis par<br />
chromatographie liquide haute performance avec détecteur fluorimétrique. Le traceur de la<br />
famille <strong>des</strong> HAP qui est recherché est le benzo(a)pyrène (BaP).<br />
La première technique analytique (chromatographie) a été abandonnée car la phase<br />
d’extraction était trop contraignante et <strong>des</strong> pertes en HAP avaient été constatées sans avoir pu<br />
en déterminer l’origine. De plus, la norme française et européenne NF EN ISO 15302 du 5<br />
mai 2007 s’appuie sur la méthode par chromatographie liquide pour la détermination de la<br />
teneur en BaP.<br />
Pour l’élaboration de produits fumés, en année 1, un fumoir pilote inspiré du traditionnel<br />
« Chorkor » a été conçu et fabriqué. Deux mo<strong>des</strong> de « pilotage » du fumoir ont été mis en<br />
œuvre : l’un traditionnel (combustion de bois), l’autre « optimisé » par séparation <strong>des</strong><br />
5
opérations de séchage et de fumage et l’utilisation de différentes biomasses. L’objectif <strong>des</strong><br />
travaux était de pouvoir obtenir un produit fumé respectant la « typicité » du produit<br />
traditionnel tout en limitant la teneur en contaminant BaP en <strong>des</strong>sous du « seuil » fixé par<br />
l’Union Européenne (5 ppb).<br />
Les premières manipulations avaient permis l’obtention de deux produits très proches : teneur<br />
en eau, activité de l’eau, teneur en phénols, couleur. Par contre sur les produits élaborés de<br />
façon traditionnelle, la teneur en Bap était de 38 ppb et indétectable après traitement optimisé.<br />
Ces résultats devaient être confirmés en deuxième année du projet par une série<br />
d’expérimentations en milieu contrôlé à Montpellier mais aussi par validation sur site de<br />
production de Kong fumé à Dakar<br />
La deuxième année du projet (2009) s’est déroulée en trois gran<strong>des</strong> étapes :<br />
- à Dakar, afin de réaliser un diagnostic complet sur le procédé traditionnel de fabrication du<br />
Kong fumé et identifier les contraintes liées à la qualité.<br />
- au Cirad Montpellier, en adoptant une démarche de réingénierie du procédé, dans le but de<br />
proposer <strong>des</strong> alternatives possibles permettant d’améliorer la qualité du produit fini tout en<br />
cherchant à conserver la spécificité et l’originalité du produit traditionnel.<br />
- au Cirad Montpellier, lors d’une mission de M. Vincent Sambou de l’ESP Dakar ; <strong>des</strong><br />
expérimentations ont été menées afin de caractériser l’installation de séchage-fumage d’un<br />
point de vue « thermique ».<br />
Ce <strong>rapport</strong> final est structuré en quatre parties. Une partie de recherche bibliographique<br />
permettant de prendre en compte les différents mo<strong>des</strong> et techniques de fumage, les différents<br />
combustibles utilisés et leur impact sur la qualité du poisson ainsi que de la réglementation.<br />
Une deuxième partie expose les matériels et métho<strong>des</strong> employés au cours <strong>des</strong><br />
expérimentations sur le produit alimentaire. Dans la troisième partie, les résultats sont<br />
présentés et discutés. La quatrième partie explique les travaux de caractérisation thermique du<br />
fumoir. Enfin, une conclusion générale est proposée ainsi que <strong>des</strong> perspectives pour<br />
d’éventuelles étu<strong>des</strong> ultérieures.<br />
6
1 Recherches bibliographiques<br />
1.1 Le fumage<br />
Le fumage semble être, avec la cuisson, la plus ancienne méthode de conservation de denrées<br />
d’origine animale (Laurent, 1981).<br />
1.1.1 Description du procédé de fabrication<br />
1.1.1.1 Opérations unitaires complémentaires<br />
• Le salage : c’est une <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> de conservation parmi les plus efficaces.<br />
Le salage peut s’effectuer soit à sec, le sel étant mis directement sur le poisson, soit en<br />
saumure, le poisson étant plongé dans une solution saline.<br />
Au cours de cette opération, l’activité de l’eau (a w ) diminue et la teneur en sel augmente, ce<br />
qui limitera les proliférations bactériennes et les phénomènes de détérioration naturelle. L’état<br />
de fraicheur du poisson est important car c’est une lutte de vitesse entre le processus de<br />
dégradation et la pénétration du sel (Gret, 1993).<br />
Sur le plan purement organoleptique, on considère que 3 à 3,5% de sel et environ 60 à 65%<br />
d’eau sont <strong>des</strong> teneurs acceptables (Knockaert, 1999).<br />
Le salage provoque un raffermissement <strong>des</strong> chairs, empêche la décoloration et confère un<br />
certain goût au poisson. Aux teneurs en sel choisies, il ralentit seulement la croissance<br />
bactérienne, sans empêcher l’altération de se produire. (Halle P, Taillez R, 1981).<br />
• Le séchage : il peut être effectué avant ou simultanément avec l’opération de fumage.<br />
Il a pour but de faciliter la conservation du poisson par diminution de l’activité de l’eau (a w ),<br />
par l’inhibition de la croissance <strong>des</strong> microorganismes (bactéries, moisissures), l’inactivation<br />
<strong>des</strong> enzymes intrinsèques et de réduire le poids à transporter ou à entreposer. (Sainclivier,<br />
1985).<br />
Le séchage se déroule en deux gran<strong>des</strong> étapes :<br />
- Première phase : l’évaporation a lieu en surface ou au voisinage de celle-ci.<br />
- Deuxième phase : l’eau contenue dans la chair passe de l’intérieur vers la surface (appel<br />
d’eau) pour s’y évaporer.<br />
La manière traditionnelle la plus simple est le séchage au soleil. Le poisson est simplement<br />
étalé au soleil et périodiquement retourné.<br />
1.1.1.2 Le fumage<br />
Cette opération consiste à exposer le poisson salé et/ou séché à l’action <strong>des</strong> fumées produites<br />
par la combustion de biomasse (bois, sciure de bois, bourre de noix de coco, …).<br />
Durant cette opération le poisson s’imprègne en composés volatils issus de la fumée qui lui<br />
donne une coloration particulière et une saveur agréable (Le Galle, 1938).<br />
On distingue deux types de fumage : le fumage « à chaud » et le fumage « à froid »<br />
caractérisés par la température d’ambiance et par la température atteinte à cœur du poisson.<br />
Une comparaison détaillée entre le fumage à froid et le fumage à chaud est présentée en<br />
annexe 1.<br />
• Le Fumage à froid : il est surtout pratiqué dans les pays du Nord. La température<br />
« ambiante » est maintenue entre 20°C et 25°C et ne doit en aucun cas dépasser 28°C car le<br />
poisson ne doit ni cuire ni trop se <strong>des</strong>sécher.<br />
7
La durée du traitement varie de quelques heures à quelques jours, selon le type d'installation<br />
et le produit désiré (Gret, 1993). Le fumage «à froid» requiert <strong>des</strong> conditions d'hygiène et un<br />
contrôle de qualité très rigoureux car le produit final ayant une teneur en eau encore<br />
importante, sa durée de vie est limitée ; il est en général emballé sous vide et entreposé au<br />
froid ou congelé.<br />
• Le fumage à chaud : Dans ce cas, le poisson est cuit tout en lui donnant un gout<br />
fumé. C'est la méthode la plus utilisée en Pays du Sud car on obtient un produit relativement<br />
stable. Les poissons sont, le plus souvent, préalablement salés et séchés. La température<br />
« ambiante » varie entre 60°C et 120°C (Gret, 1993). La teneur en eau du produit fini est très<br />
variable car elle dépend du produit désiré et du poisson utilisé.<br />
1.2 Le bois<br />
1.2.1 Composition<br />
Le bois est constitué de trois composés principaux : la cellulose, l’hémicellulose et la lignine<br />
en proportion variable selon le type de bois.<br />
- Cellulose (40 à 50%)<br />
- Hémicellulose (17 à 30%)<br />
- Lignine (20 à30%)<br />
1.2.2 Carbonisation du bois<br />
1.2.2.1 Définition<br />
La pyrolyse est une décomposition thermique d’un corps organique en l’absence d’air. La<br />
pyrolyse de la cellulose aboutit à la formation d’acide acétique, d’eau et de phénols. La<br />
pyrolyse de l’hémicellulose donne <strong>des</strong> aci<strong>des</strong> carboxyliques aliphatiques. La pyrolyse de la<br />
lignine conduit à <strong>des</strong> composés phénoliques (phénols, éthers).<br />
1.2.2.2 Les différentes phases de la carbonisation en fonction de la température<br />
Le tableau 1 présente la dégradation du bois en fonction de la température. La figure 1<br />
présente les produits obtenus lors de la fabrication du charbon de bois.<br />
Tableau 1. Effet de la température sur le bois (Brian et al., 1985)<br />
Température (°C) Effet sur le bois Produits dégagés<br />
170 Déshydratation Vapeur d’eau.<br />
270<br />
Pyrolyse endotherme<br />
400 Formation de charbon de bois<br />
1200 Combustion du charbon de bois<br />
Vapeur d’eau, Méthanol, acide acétique,<br />
CO, CO 2<br />
Gaz oxygénés + Hydrocarbures (dont<br />
HAP) + goudrons + charbon à 80% de<br />
carbone.<br />
Gaz contenant de l’hydrogène + charbon<br />
jusqu'à 95% de carbone.<br />
8
Acide acétique 60 kg<br />
Méthanol 25 kg<br />
Charbon de<br />
bois<br />
310 kg<br />
Aromes 35 kg<br />
Dérivés de phénols 30 kg<br />
1<br />
tonne<br />
de<br />
bois<br />
Eau<br />
280 kg<br />
Fraction<br />
condensable<br />
220 kg<br />
Gaz<br />
190 kg<br />
Furfural et Der 10 kg<br />
Brai 60 kg<br />
CO 2<br />
100 kg<br />
CO<br />
70 kg<br />
Hydrocarbures<br />
(dont HAP)<br />
20 kg<br />
Figure 1 : Produits obtenus lors de la fabrication du charbon de bois (Briane et al., 1985)<br />
Lors de la carbonisation il y a une élimination d’une grande partie <strong>des</strong> HAP. En effet, une<br />
étude récente a montrée qu’au cours de la fabrication du charbon de bois il y a un fort<br />
dégagement de HAP (Nakajima D, Nagame S, 2007).<br />
1.3 La fumée<br />
1.3.1 Composition physique<br />
La fumée est constituée d’une suspension de particules soli<strong>des</strong> et liqui<strong>des</strong> en milieu gazeux ;<br />
les substances contenues dans ces phases sont les mêmes, mais en concentration différentes.<br />
La phase liquide représente environ 90% de la fumée ; ses particules mesurent 0,1 micron,<br />
sont peu solubles et ont <strong>des</strong> points d’ébullition élevés.<br />
Les substances chimiques les plus volatiles, et qui sont absorbées par le poisson, se trouvent<br />
principalement dans la phase gazeuse. Elles se dissolvent dans l’eau superficielle du poisson.<br />
(Knockaert, 1999)<br />
9
1.3.2 Composition chimique<br />
La composition de la fumée est extrêmement complexe. Les constituants, pour la plupart<br />
identifiés, sont classés en phénols (les plus importants au plan technologique), aci<strong>des</strong><br />
organiques, alcool, composés carbonylés (les plus nombreux). (Sainclivier, 1985).<br />
Le tableau 2 regroupe les composés majoritaires dans la fumée de bois.<br />
Tableau 2. Quelques composants majoritaires de la fumée de bois (Sainclivier., 1985)<br />
Aci<strong>des</strong> Phénols Carbonyles Alcools Hydrocarbures<br />
Formique Syringols Formaldéhyde Ethanol Benzopyrene<br />
Acétique Gaiacols Propinaldehyde Methanol Benzanthracene<br />
Butyrique Crésols Furfuraldéhyde Inden<br />
Caprylique Xylenols Octyl aldéhyde Naphtalene<br />
Oxalique Acrotein Stibene<br />
Vanilique Methyl Fluorine<br />
Siringuique Acétophénone Phenanthrene<br />
Phatalique<br />
1.3.2.1 Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (H.A.P.)<br />
Les HAP représentent une famille de plus d’une centaine de molécules organiques comportant<br />
au moins deux cycles aromatiques. Les HAP se forment au cours de processus de pyrolyse ou<br />
de combustion incomplète de matière organique tel que bois, huile, tabac, déchet ou aliment<br />
(cuisson, séchage, fumage). (Sainclivier, 1985).<br />
Ces HAP sont reconnus comme cancérigènes. Le Benzo(a)Pyrène (B(a)P) est la molécule<br />
utilisé comme marqueur de présence <strong>des</strong> HAP.<br />
Le 1 er avril 2005 un nouveau règlement de l’union européenne (Règlement UE (CE)<br />
n° 208/2005 modifiant le règlement (CE) n° 466/2001 en ce qui concerne les HAP est entré en<br />
application. Il fixe les limites résiduelles maximales de B(a)P pour différents types d’aliment.<br />
Ainsi, pour les poissons fumés, la teneur maximale est de 5µg/kg.<br />
La concentration en HAP dans les produits fumés dépend du type de combustible utilisé. Une<br />
récente étude a montrée que la teneur en HAP pouvait être considérablement réduite dans les<br />
vian<strong>des</strong> fumées en utilisant du charbon de bois. (Stumpe-Viksna et al., 2008).<br />
1.3.2.2 Les phénols<br />
Les phénols sont <strong>des</strong> composés chimiques aromatiques portant une fonction hydroxyle -OH.<br />
Les dérivés portant plusieurs fonctions -OH sont appelés <strong>des</strong> polyphénols. Les phénols sont<br />
<strong>des</strong> alcools aromatiques qui proviennent <strong>des</strong> végétaux.<br />
Les phénols simples, déchets du métabolisme végétal, sont assemblés en polyphénols comme<br />
la lignine.<br />
1.4 Action de la fumée sur le poisson<br />
1.4.1 Action organoleptique<br />
La couleur du poisson fumé est essentiellement due à <strong>des</strong> réactions de type réaction de<br />
Maillard (fumage à chaud). La couleur est d’autant plus prononcée que le fumage dure<br />
longtemps (Sainclivier, 1985). D’après Knockaert (1999), la coloration varie avec les types de<br />
bois utilisés. Les phénols sont les principaux responsables de l’arome.<br />
10
1.4.2 Action chimique<br />
Les poissons fumés selon les techniques traditionnelles peuvent subir une légère dénaturation<br />
<strong>des</strong> protéines. L’action chimique intéressante, selon Sainclivier (1985), est surtout l’effet<br />
antioxydant dû aux phénols sur les lipi<strong>des</strong> du poisson ; ils inhibent la phase de propagation de<br />
l’autooxydation. Au cours du fumage il y a un léger abaissement de pH, dû à la formation<br />
d’aci<strong>des</strong> pouvant favoriser une bonne conservation.<br />
1.4.3 Action bactériologique<br />
Dans le fumage à chaud, c'est surtout la chaleur qui détruit les micro-organismes. La fumée<br />
peut avoir un rôle antiseptique grâce à la fraction phénolique à bas point d’ébullition qui<br />
prolonge la phase de latence <strong>des</strong> microorganismes. Mais cette action est faible et l’humidité<br />
élevée du poisson fumé peut permettre le développement <strong>des</strong> moisissures. (Knockaert, 1999).<br />
1.4.4 Action toxique<br />
Les composés présents dans la fumée n'ont pas toujours <strong>des</strong> rôles bénéfiques. Lorsque le<br />
fumage est mal conduit, certains peuvent présenter <strong>des</strong> risques. Ainsi les HAP qui se déposent<br />
sur le poisson sont susceptibles de provoquer l'apparition de cancers (avis de l’Afsaa, 2003).<br />
Ils sont surtout présents lors du fumage à chaud lorsque la température dépasse 45°C.<br />
1.4.5 Rôle <strong>des</strong> composés chimiques<br />
Le tableau 3 présente les rôles <strong>des</strong> composés chimiques de la fumée.<br />
Tableau 3. Rôles <strong>des</strong> composés chimiques (Sainclivier, 1985)<br />
Phénols<br />
Alcools<br />
Aci<strong>des</strong><br />
organiques<br />
Composés<br />
carbonylés<br />
HAP<br />
Antioxydant Très important - - - -<br />
Arome<br />
Odeur<br />
Important<br />
(gaiacol,<br />
syngrol)<br />
Couleur Faible rôle - -<br />
- - Important -<br />
Essentiel<br />
réaction de<br />
Maillard<br />
-<br />
Désinfection<br />
Préservation<br />
Bactéricide<br />
Faible<br />
Augmentation<br />
d’acidité<br />
- -<br />
Observations<br />
Critère de<br />
pénétration<br />
dans le<br />
poisson<br />
Porteur <strong>des</strong><br />
autres<br />
composés<br />
volatils<br />
- - Cancérigène<br />
11
1.5<br />
Facteurs<br />
influençant le dépôt de<br />
la fumée sur le poisson<br />
1.5.1 Teneur<br />
en eau du poisson<br />
Si le poisson est sec, les phénols les plus<br />
volatils de<br />
la phase gazeuse se déposent en surface.<br />
La phase aqueuse étant faible, la quantité de phénol dissoute est<br />
peu importante.<br />
Si le poisson est humide, le dépôt de phénols est élevé ; ceux-ci de la<br />
fumée (Sainclivier, 1985).<br />
Ainsi le<br />
dépôt de la<br />
fumée est rapide en début du fumage et lent, voire nul ultérieurement.<br />
1.5.2<br />
Densité<br />
de la fumée<br />
Plus la densité de la fumée est élevée, plus la quantité de fumée déposée est importante.<br />
Cependant, une fumée trop épaisse, grisâtre, contien<br />
<strong>des</strong> goudrons aci<strong>des</strong> qui communiquent<br />
aux poissons traités<br />
une saveur désagréable.<br />
1.5.3<br />
Température de la fumée<br />
La vitesse d’absorption de la fumée par les tissus de<br />
poisson augmente avec l’élévation de la<br />
se dissolvent dans l’eau de<br />
surface jusqu'à saturation par <strong>rapport</strong> à la pression partielle<br />
température. Toutefois, dans le fumage<br />
à chaud, au-delà d’une température de 71°C, les<br />
quantités absorbées diminuent de nouveau. (Sainclivier, 1985) ). La température de la fumée<br />
entrant dans le fumoir doit toujours être supérieure à celle du poisson.<br />
1.5.4<br />
Hygrométrie de la fumée<br />
La fumée, pour être efficace, doit avoir une hygrométrie de 60%. Au-<strong>des</strong>sus de cettee valeur,<br />
elle provoque un croutage (Nicolle, 1978) ).<br />
1.6 La fabrication du<br />
poisson fumé à l’échelle artisanale<br />
Le poisson non consommé en frais sera transformé par les techniques<br />
traditionnelles de<br />
séchage<br />
/ salage / fumage. Le but de ces transformations est de ralentir le processus naturel de<br />
dégradation et d’augmenter ainsi la durée<br />
de conservation.<br />
En Afrique de l’Ouest, on peut observer que la technique séchage/fumage est la plus courante.<br />
(Gret, 1993). Le fumage traditionnel est un fumage généralemen<br />
nt à chaud.<br />
1.6.1 Fours de fumage et fumoirs les plus utilisés en Afrique de<br />
l’Ouest<br />
Dans les pays tropicaux où les<br />
conditions<br />
sont complètement différentes de<br />
celles <strong>des</strong> pays du<br />
Nord, la<br />
techniquee et les objectifs du fumage sont totalement différents<br />
(Gret, 1993). Les<br />
produits<br />
fumés traditionnel en<br />
Afrique de l’Ouest sont de consommation<br />
courante et<br />
de prix<br />
peu élevé. Il est donc difficile de justifier<br />
<strong>des</strong> investissements dans <strong>des</strong> matériels plus élaborés<br />
pour fabriquer <strong>des</strong> produits encore peu valorisés sur le marché.<br />
1.6.1.1 Types de fumoirs<br />
Les fumoirs les plus souvent utilisés en Afrique<br />
de<br />
l’Ouest sont :<br />
Le fumoir « Traditionnel » : il est fabriqué à partir<br />
d’un fût<br />
standard de 200 litres<br />
(figure 2) . Au <strong>des</strong>suss du<br />
fût, <strong>des</strong> traversess en bois sont disposées afin de<br />
supporter une grille où seront<br />
posés les poissons. Pour<br />
avoir une surface de séchage/fumage plus grande<br />
et<br />
pour améliorer la stabilité de l’ensemble, il est courant<br />
d’observer 2 ou 3 fûts adjacents et soudéss ensemble.<br />
Figure 2 : Fumoir « Traditionnel »<br />
12
Le fumoir « Cote d’Ivoire » : c’est un<br />
four dont la forme<br />
global est carrée,<br />
sa structure est en bois et en tôles. La<br />
fumée est dispersée par l’intermédiaire d’une tôle perforée.<br />
Le poisson est placé sur <strong>des</strong><br />
cadres superposés, le<br />
dernier<br />
étant recouvert par un toit en<br />
tôle (figure<br />
3).<br />
Figure<br />
3 : Fumoir<br />
« Cote<br />
d’Ivoire »<br />
Le fumoir « Chorkor » : c’est un fumoir moderne<br />
diffusé par la FAO<br />
en vue d’améliorerr la qualité<br />
du<br />
fumage du poisson<br />
(figure 4). De coût relativement<br />
peu<br />
élevé et combinant simplicité et efficacité, le four<br />
Chorkorr s'est avéré dans la pratique plus adapté aux<br />
conditions socio-économiques <strong>des</strong> communautés<br />
de<br />
pêcheurs artisanaux. Les matériaux nécessaires à sa<br />
construction sont<br />
souvent disponibles localement<br />
(Diakite<br />
B., 1988). C’est un four de forme<br />
rectangulaire. Il peut disposer jusqu'à quatre foyers.<br />
Figure 4 : Fumoir<br />
« Chorkor »<br />
Le fumoir « Altona » : ce fumoir est de<br />
forme rectangulaire. Constitué d’une structure<br />
extérieure maçonnée (en<br />
terre battue ou<br />
brique)<br />
et d’une structure<br />
intérieure<br />
métallique<br />
permettant<br />
la disposition<br />
de<br />
plusieurs étages<br />
de claies. L’unité de fumage<br />
peut être ferméee par une porte à deux battants<br />
(figure 5).<br />
Figure 5 : Fumoir<br />
« Altona »<br />
Le fumoir « Bidon » : en fût métallique, la capacité de ces fours est<br />
bien adaptée aux<br />
pécheurs qui ne traitent que de<br />
faibles quantités de poisson. Il est facilement transportable.<br />
13
2 Matériels et métho<strong>des</strong><br />
2.1 Méthodologie associée à l’étude du procédé de fabrication de<br />
Kong fumé au Sénégal<br />
2.1.1 Identification <strong>des</strong> sites d’étu<strong>des</strong> de production « traditionnelle »<br />
Au cours d’une première mission de Michel <strong>Rivier</strong>, coordinateur du projet et suite au travail<br />
de prospection réalisé par les partenaires sénégalais de l’ESP de Dakar, deux sites de<br />
production traditionnelle de « Kong » fumé ont été identifiés : un site nommé « Gueule<br />
Tapée » et un site (plutôt de type semi industriel) nommé « Seuty N’diaré ».<br />
2.1.2 Matière première<br />
2.1.2.1 Origine de la matière première<br />
L’espèce de poisson transformé dans les deux sites de fumage est le Machoiron (Arius<br />
heudelotti) plus connu sous le nom de « Kong » par les Sénégalais. Il provient du marché<br />
central de Dakar. Le poisson est livré frais dans <strong>des</strong> caisses de 20 ou 40 kg. Un quart de la<br />
caisse est rempli de glace.<br />
2.1.2.2 Caractéristiques de la<br />
matière première<br />
Le poisson a une teneur en eau initiale<br />
de 77,3 % BH. Trois tailles de poisson<br />
sont transformées :<br />
- grande taille : 1000g < masse < 1200g<br />
(L= 60 cm, l = 11 cm, ép. = 31 cm)<br />
- taille moyenne : 800g < masse < 1000g<br />
(L =43 cm, l = 8 cm, ép. = 20 cm)<br />
- petite taille : 400g < masse < 800g<br />
(L =33 cm, l = 7 cm, ép. = 15 cm)<br />
La photo 1 représente un poisson de petite<br />
taille.<br />
0<br />
Photo 1<br />
Kong frais de petite taille<br />
30<br />
cm<br />
2.1.3 Site de production « Gueule Tapée »<br />
2.1.3.1 Description du site<br />
Le site se trouve derrière un marché nommé<br />
« Gueule tapée » dans le quartier de « Parcelles<br />
Assainies » (banlieue de Dakar).<br />
Quelques éléments de caractérisation du site<br />
(photo 2) :<br />
- surface totale du site : 80 m 2 .<br />
- capacité de production : 450 kg de poisson<br />
fumé / jour.<br />
- équipements : 4 fumoirs en tôles, formés à<br />
partir de bidons de récupération de 200 l. ;<br />
179 x 157 x 83 cm.<br />
- capacité de chaque fumoir : 225 kg de<br />
poisson frais (140 à 150 poissons).<br />
Photo 2<br />
Site de production traditionnelle de « Kong » fumé<br />
« Gueule Tapée »<br />
14
- une seule claie par fumoir de dim. 175 x 145 cm. Distance claie-foyer : 76 cm.<br />
- personnel : 10 (4 à 6 ouvriers ; 2 commerciaux ; 2 gérants).<br />
2.1.3.2 Organisation de la production<br />
Le site travaille sur commande. Il reçoit 2 types de comman<strong>des</strong> :<br />
- comman<strong>des</strong> <strong>des</strong>tinées aux marchés de proximité. Le produit fini a une teneur en eau<br />
élevée (près de 60 % BH). Il peut être conservé jusqu’à 3 jours à température<br />
ambiante.<br />
- comman<strong>des</strong> pour <strong>des</strong> <strong>des</strong>tinations « sous régionales » (Mali par ex.). Le produit fini a<br />
une teneur en eau plus faible.<br />
Le gérant s’assure à l’avance que les combustibles nécessaires à la transformation seront<br />
disponibles : bourre de noix de coco (ou bois), cartons, sciure et papier kraft.<br />
2.1.4 Site de production « Seuty N’diaré »<br />
2.1.4.1 Description du site<br />
Le site « Seuty N’diaré » se trouve dans le<br />
quartier de Yoff à Dakar.<br />
Quelques éléments de caractérisation du<br />
site :<br />
- surface totale du site : 1500 m².<br />
- équipements : 14 fumoirs (photo 3) en<br />
béton type Chorkor (215 x 150 x 107<br />
cm). Une claie par fumoir (200 x 111<br />
cm).<br />
- capacité de production : 1550 kg de kong<br />
fumé / jour.<br />
- personnel : 10 à 25 ouvriers (selon la quantité<br />
<strong>des</strong> comman<strong>des</strong>).<br />
Photo 3<br />
Site de production de « Kong » fumé<br />
« Seuty N’diaré<br />
Le site dispose :<br />
- d’un espace carrelé de 128 m² pour le<br />
salage et le nettoyage (photo 4).<br />
- d’un espace de stockage de produit fini<br />
de 140 m² (photo 5).<br />
- d’un espace pour le séchage au soleil<br />
(photo 6).<br />
Le site a accès à l’eau potable et à<br />
l’électricité.<br />
Les conditions de propreté et d’hygiène sont<br />
assez satisfaisantes. Les ouvriers disposent<br />
de blouses propres, de bottes et de<br />
charlottes.<br />
Photo 4<br />
Espace carrelé pour le salage et le nettoyage<br />
15
Photo 5<br />
Espace de stockage de produit fini<br />
Photo 6<br />
Espace pour le séchage au soleil<br />
2.1.4.2 Organisation de la production<br />
Le site travaille sur commande et élabore plusieurs produits :<br />
- le « Keidj » produit salé-séché.<br />
- le « Kong » produit séché-fumé.<br />
- le « Ketiakh » produit salé-séché-fumé.<br />
L’étude s’intéresse uniquement au Machoiron fumé (le « kong fumé).<br />
2.1.5 Étude cinétique<br />
2.1.5.1 Enregistrement de la température<br />
Sur les sites de production, les températures à cœur du produit, à « l’attaque » du produit et<br />
ambiante sont enregistrées sur centrale d’acquisition tout au long d’un cycle du procédé.<br />
2.1.5.2 Suivi de la perte en poids (P P )<br />
La variation de masse est suivie par pesée sur une balance.<br />
Pour tracer une cinétique de la variation de masse <strong>des</strong> produits, les masses de 9 poissons ont<br />
été suivies tout au long du procédé :<br />
- trois poissons de petite taille<br />
- trois poissons de taille moyenne<br />
- trois poissons de grande taille<br />
La disposition <strong>des</strong> poissons échantillonnés sur la claie du fumoir a été fixée.<br />
2.1.5.3 Échantillonnage<br />
Chez les producteurs, les produits sont échantillonnés aux sta<strong>des</strong> de fabrication suivants :<br />
- avant transformation (matière première)<br />
- après transformation (produit fini « Kong fumé).<br />
A chaque prélèvement, trois poissons sont emballés dans <strong>des</strong> sachets puis stockés à 4°C avant<br />
d’être soumis aux analyses de laboratoire.<br />
16
2.2 Méthodologie associée à l’étude d’une innovation<br />
2.2.1 Travaux au Cirad Montpellier<br />
2.2.1.1 Matière première<br />
Origine de la matière première<br />
L’espèce de poisson utilisée pour le fumage est la truite (Salmo trutta). Le poisson est livré<br />
entier.<br />
Préparation de la matière première<br />
Les poissons sont éviscéré, filetés puis conditionnés en chambre froide à -20°C.<br />
Les principales caractéristiques de la matière première sont présentées dans le tableau 4.<br />
Tableau 4. Caractéristiques initiales <strong>des</strong> filets de poisson<br />
Moyenne Écart type<br />
Largeur (cm) 17,83 1,78<br />
Longueur (cm) 5,63 1,15<br />
Épaisseur (cm) 1,76 0.15<br />
Teneur en eau (% BH) 77,2 0.88<br />
2.2.1.2 Combustibles<br />
Selon le mode de pilotage choisi pour l’expérimentation, différentes biomasses sont utilisées :<br />
- charbon de bois, acheté en grande surface.<br />
- sciure de bois de hêtre commercialisée à une teneur en eau de 10 % BH et amenée à<br />
22 % BH pour le fumage.<br />
- buchettes de bois de hêtre.<br />
2.2.1.3 Dispositif expérimental : fumoir pilote<br />
Un fumoir de type « Chorkor » avait été construit en première année du projet. Pour faciliter<br />
les expérimentations, un nouveau fumoir (photo 7) de plus petite capacité a été construit. La<br />
surface utile de la claie est de 600 x 400 mm. Une hotte équipée d’une trappe peut être utilisée<br />
pour maintenir certaines conditions d’ambiance dans le fumoir (température, opacité de<br />
fumée).<br />
Clapet pour contrôler la circulation d’air<br />
Hotte<br />
Foyer<br />
Photo 7<br />
Fumoir pilote<br />
17
2.2.1.4 Démarche expérimentale<br />
Expérimentations<br />
Essais selon deux mo<strong>des</strong> de pilotage<br />
• fumage au bois : le foyer est alimenté en continue par du bois de hêtre. Dans ce cas<br />
l’opération de séchage et l’opération de fumage sont combinées. Le poisson subit<br />
simultanément séchage et fumage.<br />
• fumage au charbon + sciure : le poisson va subir 2 opérations distinctes de séchage et de<br />
fumage. La perte en eau sera assurée par un foyer alimenté en charbon et le fumage par<br />
la combustion de la sciure.<br />
Ces essais on été réalisés selon un protocole expérimental établi lors de manipulations<br />
préliminaires.<br />
2.2.1.5 Étude cinétique<br />
La température<br />
La température « à cœur » du produit, la température « à l’attaque » et la température<br />
ambiante sont enregistrées sur centrale d’acquisition.<br />
La perte en poids (P P ) et la variation de surface<br />
Les masses de tous les filets de truite disposés sur la claie (18 filets dans le cas du fumage<br />
bois et 21 dans le cas du fumage charbon + sciure) ont été enregistrées suivant un protocole<br />
expérimental établi lors d’essais préliminaires.<br />
Mesures de couleur<br />
L’évolution de la couleur <strong>des</strong> filets a été enregistrée tout au long du procédé. Les mesures de<br />
couleur sont réalisées au moyen d’un chromamètre Minolta CR-400 (Osaka, Japon), après<br />
calibrage de l’appareil sur un solide blanc de référence (vitrolite), avec un éclairage diffus<br />
normalisé D 65 , sous un angle constant correspondant à la normale par <strong>rapport</strong> à l’échantillon.<br />
Les résultats sont exprimés sous le mode de mesure L*a*b*. Un point précis sur le filet de<br />
poisson a été choisi pour la mesure de la couleur.<br />
2.2.1.6 Échantillonnage<br />
Les produits sont échantillonnés tout au long du procédé suivant le protocole expérimental. A<br />
chaque prélèvement, trois filets sont retirés et analysés. Pour pouvoir comparer par analyse de<br />
variance les traitements entre eux, chaque analyse est réalisée en triple. Pour éviter les effets<br />
d’hétérogénéité de traitement liés à la localisation sur les claies, les prélèvements se font<br />
aléatoirement. Un numéro a été attribué à chacun <strong>des</strong> filets ; selon le numéro du filet, un<br />
temps de traitement est attribué par tirage au sort. Ainsi, à chaque prélèvement, l’opérateur<br />
connaît les numéros <strong>des</strong> filets à retirer et leur position sur la grille du fumoir. La photo 8<br />
montre la disposition <strong>des</strong> filets sur la claie.<br />
La conduite de l’opération de fumage étant difficilement reproductible d’un essai à l’autre, il<br />
eut été important de tripler chaque essai pour chaque mode de pilotage (bois ou charbon +<br />
sciure) pour estimer la variabilité <strong>des</strong> réponses obtenues au cours de chaque traitement. Un tel<br />
plan d’expérimentations n’a pas pu être mené car le coût élevé de chaque essai en ce qui<br />
concerne la matière première et surtout les analyses (phénols et HAP) n’a pu être pris en<br />
charge sur le projet.<br />
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Numéro du filet<br />
14 16 18 20<br />
11 12 13 15 17 19<br />
21<br />
Photo 8<br />
Disposition <strong>des</strong> filets de truites sur la claie du<br />
fumoir à Montpellier<br />
2.2.2 Travaux à l’ESP de Dakar<br />
2.2.2.1 Origine et préparation de la matière première<br />
Il s’agit de poissons, de type machoiron (voir paragraphe 2.1.2) qui ont été préparés sur le site<br />
de « Seuty N’diaré ». Le poisson a été transféré à l’ESP puis conservé dans une chambre<br />
froide dans le laboratoire d’analyses et d’essais.<br />
2.2.2.2 Combustibles<br />
Selon le mode de pilotage choisi pour l’expérimentation, différentes biomasses sont utilisées :<br />
- charbon de bois<br />
- sciure de bois<br />
- bourre de noix de coco<br />
2.2.2.3 Dispositif expérimental<br />
Un fumoir de type « Chorkor » a été construit avant la campagne d’essais. Il est identique à<br />
celui utilisé au Cirad de Montpellier (paragraphe 2.2.1.3).<br />
2.2.2.4 Expérimentations<br />
Essais selon deux mo<strong>des</strong> de pilotage<br />
• Fumage au « coco + sciure » : le foyer est alimenté en continu par de la bourre de noix<br />
de coco et de la sciure. Le poisson subit simultanément séchage et fumage.<br />
• Fumage au « charbon + sciure » : le foyer est alimenté en continu en charbon et en<br />
sciure. Le poisson subit simultanément séchage et fumage.<br />
19
2.2.2.5 Étude cinétique<br />
La température<br />
Les températures à cœur du produit, à l’attaque du<br />
produit et ambiante sont enregistrées.<br />
La perte en poids<br />
Les masses de tous les poissons ont été<br />
enregistrées, tout au long du procédé, à <strong>des</strong><br />
intervalles réguliers. La photo 9 présente les<br />
poissons sur la claie du fumoir.<br />
Photo 9<br />
Disposition <strong>des</strong> poissons sur la claie du fumoir<br />
2.2.3 Analyses sensorielles<br />
L’objectif est d’évaluer l’effet de la méthode de fumage (« charbon/sciure ») sur l’aspect<br />
visuel et sur l’odeur de fumée.<br />
La méthode choisie est celle du test triangulaire. Deux produits ont été choisis :<br />
- Kong fumé par la méthode « traditionnel » (fumage coco/sciure)<br />
- Kong fumé par la méthode dite « améliorée » (fumage charbon/sciure).<br />
Une combinaison de 3 poissons est<br />
présentée à 22 juges. Chacun effectue une<br />
seule épreuve triangulaire. Les juges ont<br />
répondu à un questionnaire préliminaire<br />
avant le test (annexe 2). Chaque juge a été<br />
informé, après chaque épreuve, du code de<br />
l’échantillon non répété.<br />
En plus de la détermination de<br />
l’échantillon différent, il est demandé aux<br />
juges un complément de commentaires sur<br />
la nature de la différence (fiche évaluation<br />
sensorielle en annexe 3) :<br />
- pour l’odeur : précision de l’intensité de<br />
l’odeur de fumé sur l’échantillon perçu<br />
comme différent (+ ou – fumé).<br />
- pour la couleur : précision sur l’intensité de couleur de l’échantillon perçu comme différent<br />
(clair ou foncé).<br />
Pour déterminer la « significativité » éventuelle d’une différence liée au traitement, une table<br />
de nombres critiques de réponses justes est utilisée (ASTM 1968).<br />
2.3 Analyses laboratoire<br />
2.3.1 Dosage <strong>des</strong> phénols totaux<br />
Le principe général du dosage <strong>des</strong> phénols totaux se base sur une méthode de détection<br />
colorimétrique <strong>des</strong> composés par une lecture de densité optique à 455 nm (Afnor, 1996) qui a<br />
été adaptée aux produits de la mer fumés par l’Ifremer.<br />
20
2.3.2 Extraction et dosage du Benzo(a)Pyrène (B(a)P)<br />
L’extraction et le dosage du B(a)P avait pu être mis en œuvre au sein <strong>des</strong> laboratoires de<br />
l’UMR QualiSud.<br />
2.3.3 Dosage <strong>des</strong> HAP<br />
Des analyses complémentaires de teneur en HAP ont été réalisées sur certains échantillons par<br />
un laboratoire externe ExperAgro.<br />
2.4 Analyses et mesures réalisées sur les produits<br />
La figure 6 résume les différentes mesures et analyses réalisées sur les filets de truite et sur le<br />
Kong.<br />
Mesures réalisées en<br />
cinétique<br />
- Pesée<br />
- Température<br />
- Teneur en eau<br />
- Teneur en phénols*<br />
Matière première<br />
Fumage<br />
Mesures réalisées<br />
ponctuellement<br />
Poisson fumé<br />
- Pesée<br />
- Teneur en benzo(a)pyrène<br />
- Teneur en eau<br />
- Teneur en phénols<br />
- Couleur<br />
* : Uniquement sur les filets de truites au Cirad Montpellier<br />
** : Uniquement sur le Kong fumé à l’ESP de Dakar<br />
Analyses sensorielles**<br />
Figure 6 : Récapitulatif <strong>des</strong> mesures et analyses réalisées sur les produits<br />
21
3 Résultats et discussions<br />
3.1 Étude du procédé traditionnel de fabrication<br />
Cette première étude a pour objectif de réunir toutes les informations nécessaires à<br />
l’identification du procédé traditionnel de fabrication du poisson fumé, le Kong, sur deux sites<br />
de Dakar. Une étude cinétique a été conduite : évolution de la température et évolution de la<br />
perte en poids ; le type de combustible utilisé a été identifié et quantifié et <strong>des</strong> échantillons de<br />
produit ont été prélevés, permettant ainsi de caractériser le produit fini qui servira<br />
ultérieurement comme produit cible pour l’étude d’innovation.<br />
3.1.1 Site de production « Gueule tapée »<br />
3.1.1.1 Description du procédé de fabrication<br />
Le poisson est livré à 9 heures du matin. Il est sorti <strong>des</strong> caisses et étalé sur un tapis au sol. Le<br />
poisson est éviscéré puis lavé. Ensuite le poisson est plié en forme de couronne puis placé sur<br />
les claies, incliné coté chair vers le haut, à raison d’environ 140 poissons par fumoir. Il faut<br />
noter une très forte hétérogénéité de taille. Après égouttage, le fumoir est fermé sur le <strong>des</strong>sus<br />
en utilisant <strong>des</strong> tôles et le feu est allumé (12h30). Pendant 50 minutes les flammes sont<br />
maintenues en rajoutant de la sciure, et <strong>des</strong> cartons si nécessaire. Après une phase de repos<br />
(durée 1h), les poissons sont retournés et le feu est rallumé (14h40). Au cours de cette étape,<br />
la production et l’opacité de fumée sont recherchées avec le moins de flamme possible.<br />
Pendant 30 minutes, de la sciure est rajoutée en continu. A 16h40 (soit 3h50 de traitement)<br />
après la combustion de la sciure, le foyer s’éteint progressivement. Le poisson reste sur la<br />
claie, couvert par <strong>des</strong> tôles, toute la nuit (jusqu’à 6h du matin, moment où les poissons sont<br />
préparés pour être expédiés).<br />
Ces essais ont été réalisés en utilisant la biomasse + sciure. Pour étudier la consommation et<br />
l’impact <strong>des</strong> différentes biomasses, un essai complémentaire en fumage bois a été demandé<br />
aux opérateurs du site « Gueule tapée ».<br />
Cette identification du procédé de fabrication a été réalisée sur plusieurs jours de production.<br />
Peu de différences ont été relevées sur le mode de pilotage, la durée de traitement et sur les<br />
valeurs caractéristiques du produit fini.<br />
Au cours de tous les essais (et quelque soit la biomasse utilisée), l’opération et les durées <strong>des</strong><br />
phases sont déterminées par le producteur de manière visuelle et empirique (le « savoir faire »<br />
de l’opérateur). Dans notre cas, l’opération a duré 20h30.<br />
Le diagramme de transformation est présenté en figure 7.<br />
Ce procédé est présenté sous forme de « planches-photos » en annexe 4.<br />
22
3.1.1.2 Diagramme de fabrication<br />
Matière première<br />
100kg<br />
T eau = 77,3%<br />
Préparation MP<br />
2h<br />
87, 67 kg<br />
Bois (17,85 kg) ou<br />
Coco (14,5 kg)<br />
+<br />
Carton<br />
+<br />
Sciure (10,7kg)<br />
Égouttage<br />
1h30<br />
Fumage 1<br />
50 min<br />
83, 72 kg<br />
69, 21 kg<br />
Repos<br />
1h<br />
Bois (3,35kg)<br />
+<br />
Carton<br />
+<br />
Sciure (14,8 kg)<br />
Fumage 2<br />
30 min<br />
58, 43 kg<br />
Repos +<br />
« refroidissement »<br />
15h<br />
Kong fumé<br />
50,29 kg<br />
T eau = 60 % BH<br />
T Ph = 34 mg/100g MS (bois)<br />
T Ph = 43,2 mg/100g MS (coco)<br />
T BaP = 3,6 µg/kg<br />
Figure 7 : Diagramme de transformation pour le site de « Gueule Tapée »<br />
T eau : % teneur en eau en base humide<br />
T Ph : teneur en phénols totaux en mg/100g de matière sèche<br />
T B(a)P : teneur en Benzo(a)Pyrène en µg/kg base humide<br />
Coco : bourre de noix de coco<br />
MP : matière première<br />
23
3.1.1.3 Évolution de la perte en poids<br />
60<br />
%Perte en poids (p/p)<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
*<br />
Gros<br />
Moyen<br />
Petit<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18<br />
temps (heures)<br />
Figure 8 : Évolution de la perte en poids au cours du fumage pour 3 différentes tailles de poisson<br />
*pour le calibre <strong>des</strong> poissons (gros, moyen et petit), se référer au paragraphe 2.1.2.2<br />
La figure 8 présente, au cours du fumage, l’évolution de la perte en poids <strong>des</strong> trois différentes<br />
tailles de poissons. La matière première à transformer possède une teneur en eau de<br />
77,3% BH. Après le fumage, une perte en poids (P p) moyenne de 50% est obtenue, résultat<br />
notamment d’une perte en eau (P eau ) de 47%. Cette différence entre la P p et P eau s’explique par<br />
le fait que le traitement thermique met en jeu un transfert d’eau, entrainant un séchage du<br />
poisson mais également une fonte <strong>des</strong> matières grasses. La perte en eau associée à la fonte <strong>des</strong><br />
matières grasses du poisson conduit à un rendement du procédé de 50%. A une teneur en eau<br />
de 60% BH et même s’il est fumé, le produit fini n’est pas « stable ». Enfin, la teneur en<br />
B(a)P du Kong fumé est de 3,6 µg/kg (moyenne de 6 échantillons prélevés), valeur<br />
acceptable selon le règlement (CE) n° 466/2001 de l’Union Européenne (UE) en ce qui<br />
concerne les HAP. Cette « relativement » faible concentration en B(a)P peut être expliquée<br />
par le fait que la durée d’exposition du poisson à la fumée et à la température du foyer est<br />
courte par comparaison aux poissons fumés <strong>des</strong>tinés à l’exportation vers l’Europe (Goli,<br />
2002). Il est probable que, si le traitement était plus poussé afin d’obtenir <strong>des</strong> teneurs en eau<br />
d’environ 20% BH (produit « stable »), la toxicité en B(a)P pourrait être avérée.<br />
3.1.1.4 Évolution de la température au cours du fumage<br />
250<br />
Fumage 1 Repos Fumage 2<br />
200<br />
température (°C)<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />
temps (minutes)<br />
Température extérieure Température à cœur produit 1<br />
Température à cœur produit 2<br />
Température à l'attaque<br />
Figure 9 : Évolution de la température au cours du fumage<br />
24
La figure 9 représente les cinétiques de température à cœur de deux poissons, de la<br />
température extérieure et de la température « à l’attaque » du produit.<br />
Les températures à cœur et « à l’attaque » en début de fumage sont respectivement de 30°C et<br />
40°C et s’élèvent à 70°C et 220°C au bout de 30 minutes de traitement. Cette brusque<br />
augmentation de température s’explique par la combustion très vive du bois (ou du coco), de<br />
la sciure et <strong>des</strong> cartons dans le foyer. Durant cette première phase de fumage (50 premières<br />
minutes), la température du produit ne <strong>des</strong>cend pas en <strong>des</strong>sous de 60°C avec un maximum de<br />
70°C ; la température moyenne à l’attaque est de l’ordre de 180°C.<br />
Entre 50 minutes et 1h50 de fumage, les valeurs de températures diminuent progressivement,<br />
en raison d’une baisse d’intensité de combustion. En effet, lors de cette phase dite de<br />
« repos », le transformateur n’ajoute aucun combustible dans le foyer. Entre 1h50 et 2h20,<br />
l’ajout de combustibles dans le foyer entraîne une nouvelle élévation de la température à cœur<br />
du produit de 90°C et « à l’attaque » de 140°C.<br />
Au cours de ce fumage le « Kong » subit donc <strong>des</strong> températures élevés et fluctuantes. Ce<br />
traitement thermique, de type cuisson, peut conduire à une forte dénaturation protéique<br />
(Chang et al., 1996).<br />
3.1.2 Site de production « Seuty N’diaré »<br />
3.1.2.1 Description du procédé de fabrication<br />
Le poisson est livré à 10 heures du matin. Il est pesé, sorti <strong>des</strong> caisses et immergé dans une<br />
solution chlorée pour un premier lavage. Ensuite, le poisson est éviscéré et lavé une 2 ème fois<br />
puis placé sur les claies du fumoir pour égouttage. Il faut noter une très forte hétérogénéité de<br />
taille. Le feu est allumé à l’entrée du four puis étalé dans tout le foyer d’une façon homogène.<br />
Les fours sont fermés à l’aide de couvercles adaptés. Au bout de 15 minutes, les flammes<br />
s’éteignent et une bonne opacité de fumée est notée. Durant cette étape de 9h, de la sciure est<br />
rajoutée toutes les 3h. Après 9h et jusqu’à 20 h de traitement, aucune manipulation n’est<br />
notée ; c’est une phase dite de « repos et de refroidissement ».<br />
Ces essais ont été réalisés en utilisant de la sciure uniquement. Pour étudier la consommation<br />
et l’impact d’autres biomasses, un essai complémentaire en fumage coco + sciure a été<br />
demandé aux opérateurs du site « Seuty N’diaré ».<br />
Cette identification du procédé de fabrication a été réalisée sur plusieurs jours de production.<br />
Peu de différences ont été relevées sur le mode de pilotage, durée de traitement et sur les<br />
valeurs caractéristiques du produit fini.<br />
Au cours de tous les essais (et quelque soit la biomasse utilisée), l’opération et les durées <strong>des</strong><br />
phases sont déterminées par le producteur de manière visuelle et empirique (le « savoir faire »<br />
de l’opérateur). Dans notre cas, l’opération a duré 26h.<br />
Le diagramme de transformation est présenté en figure 10.<br />
Ce procédé est présenté sous forme de « planches-photos » en annexe 5.<br />
25
3.1.2.2 Diagramme de fabrication<br />
Matière première<br />
100 kg<br />
T eau = 77,3%<br />
Préparation MP<br />
6h<br />
Sciure + Coco<br />
ou<br />
sciure<br />
Fumage<br />
9h<br />
77,68 kg<br />
56,21 kg<br />
Repos<br />
11h<br />
Kong fumé<br />
38,62 kg<br />
T eau = 45 %<br />
T Ph = 32 mg/100gMS (sciure)<br />
T Ph = 54 mg/100gMS (coco+sciure)<br />
T BaP = 3 µg/kg<br />
Figure 10 : Diagramme de transformation pour le site de « Seuty N’diaré »<br />
T eau : % teneur en eau en base humide<br />
T Ph : teneur en phénols totaux en mg/100g de matière sèche<br />
T B(a)P : teneur en Benzo(a)Pyrène en µg/kg base humide<br />
Coco : bourre de noix de coco<br />
MP : matière première<br />
3.1.2.3 Évolution de la perte en poids au cours du fumage<br />
% perte en poids<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Temps (heures)<br />
*<br />
Gros Moyen Petit<br />
Figure 11 : Évolution de la perte en poids au cours du fumage pour 3 différentes tailles de poissons<br />
* pour le calibre <strong>des</strong> poissons (gros, moyen et petit), se référer au paragraphe 2.1.2.2<br />
26
La figure 11 présente l’évolution de la perte en poids au cours du fumage pour trois<br />
différentes tailles de poissons. La matière première à transformer possède une teneur en eau<br />
de 77,3% BH. Après le fumage, une perte en poids globale d’environ 60% est obtenue,<br />
résultat notamment d’une perte en eau de 58%. Le traitement thermique met en jeu un<br />
transfert d’eau, entrainant un séchage du poisson mais également une fonte <strong>des</strong> matières<br />
grasses. La perte en eau associée à la fonte <strong>des</strong> matières grasses du poisson conduit à un<br />
rendement du procédé d’environ 38%. A une teneur en eau de 45% BH et même s’il est fumé,<br />
le produit fini n’est pas « stable ». Enfin, la teneur en B(a)P du Kong fumé est de 3 µg/kg<br />
(moyenne de 6 échantillons prélevés), valeur acceptable selon le règlement (CE) n° 466/2001<br />
de l’Union Européenne (UE) en ce qui concerne les HAP. Cette « relativement » faible<br />
concentration en B(a)P peut être expliquée par le fait que les biomasses utilisées ne génèrent<br />
peu de B(a)P (hypothèse notée dans la littérature).<br />
Une forte teneur en phénols (T Ph = 54 mg/100g de MS) est relevée lors de l’utilisation du<br />
coco. Lors de la combustion de la bourre de noix de coco il y a un fort dégagement de phénols<br />
totaux (Gargi et al., 1983).<br />
3.1.2.4 Évolution de la température au cours du fumage<br />
Température (°C)<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Fumage<br />
Repos<br />
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900<br />
Temps (minutes)<br />
Sciure + coco<br />
Sciure<br />
Sciure<br />
Température à l'attaque Température à coeur produit 1 Température à coeur produit 2<br />
Figure 12 : évolution de la température au cours du fumage<br />
La figure 12 représente les cinétiques <strong>des</strong> températures à cœur de deux poissons et la<br />
cinétique de la température « à l’attaque ».<br />
Au bout de 30 minutes de fumage, les températures à cœur du produit et « à l’attaque » sont<br />
respectivement de 60°C et 140°C Cette augmentation de température s’explique par la<br />
combustion très vive de la sciure et du coco dans le foyer. Durant cette phase de fumage<br />
(durée de 9h), de la sciure est ajoutée toutes les trois heures pour contrôler la température et<br />
assurer une bonne opacité de fumée. Au cours de cette phase, la température moyenne à cœur<br />
du produit est de l’ordre de 60°C et la température moyenne « à l’attaque » est de 120°C.<br />
Entre 9 heures et 16 heures de fumage, les valeurs de température « à l’attaque » et à cœur de<br />
produit décroissent progressivement, jusqu’à atteindre toutes les deux une valeur<br />
« asymptotique » de 30°C, correspondant à la température ambiante. Le Kong subit donc au<br />
cours de ce procédé <strong>des</strong> températures élevées et fluctuantes. La température à l’attaque est<br />
moins élevée que celle enregistrée sur le site de « Gueule tapée » (180°C). Cependant,<br />
l’évolution de la température à cœur du produit est quasiment identique. Dans ce cas aussi, le<br />
27
Kong subit un traitement thermique du type cuisson qui peut conduire à une dénaturation<br />
protéique. (Chang et al., 1996).<br />
3.1.3 Bilan de l’étude<br />
Le Kong fumé, élaboré dans les conditions de l’étude, pour une commercialisation sur le<br />
marché local est un produit instable en raison de sa teneur en eau élevée (T eauGT 1 = 60% BH,<br />
T eauSN 2 = 43% BH) et fortement fumé (T PhGT 3 = 34mg/100g de MS, T PhSN 4 = 60mg/100g de<br />
MS) 5 . Issu d’un long procédé empirique de transformation, les rendements massiques sont de<br />
40% dans le site « Seuty N’diaré » et de 50% dans le site « Gueule tapée ».<br />
La littérature indique que la contamination par le B(a)P, composé reconnu comme<br />
cancérigène, est en grande partie liée à la présence d’un foyer direct dans l’enceinte de<br />
fumage et aux types de combustible utilisés (ex. le bois).<br />
Même si dans les deux cas, les teneurs en B(a)P restent en deçà <strong>des</strong> normes européennes, elles<br />
sont très proches du seuil de 5 µg/kg et un traitement plus poussé amènerait à obtenir un<br />
produit hors norme ; l’abaissement de la teneur en eau (pour une éventuelle exportation)<br />
serait, en effet, obtenue par une mise en contact prolongée du poisson avec les fumées<br />
« contaminantes ».<br />
Les températures relevées lors <strong>des</strong> essais indiquent que le produit subit simultanément un<br />
fumage, un séchage et une cuisson (températures observées à cœur). Ces opérations<br />
concourent à la « stabilité » du produit ainsi qu’au développement de ses aromes (ex.<br />
composés phénoliques) et de sa couleur (assombrissement de la peau et apparition d’une<br />
couleur jaune-rouge au niveau de la chair).<br />
De ce travail, le Kong fumé caractérisé entre autre par une forte teneur en phénols, est retenu<br />
comme produit de référence pour l’étude d’innovation. La couleur du produit et sa qualité<br />
aromatique sont également <strong>des</strong> critères importants de qualité et seront également pris en<br />
compte.<br />
Si cette première analyse permet de caractériser et de quantifier le procédé de transformation<br />
dans son ensemble, elle demeure insuffisante pour aborder l’analyse <strong>des</strong> transferts de matières<br />
et <strong>des</strong> mécanismes biochimiques mis en jeu lors de l’élaboration du Kong fumé. En effet, à ce<br />
stade de développement de l’étude se pose la question de savoir comment interagissent les<br />
deux opérations de séchage et fumage ? Quels sont les combustibles susceptibles de limiter la<br />
teneur en B(a)P ? Quelles sont les conditions opératoires optimales qui permettent d’avoir à la<br />
fois, un produit qui ne présente pas de danger pour la santé du consommateur et qui respecte<br />
la spécificité et l’originalité du produit traditionnel. Les travaux présentés au chapitre suivant<br />
ont pour objectif de répondre en partie à ces questions.<br />
3.2 Réingénierie du procédé de fumage de poisson<br />
L’objectif est de définir <strong>des</strong> conditions optimales de traitement du procédé innovant<br />
permettant l’élaboration d’un produit de qualité proche du Kong fumé. Pour cela une première<br />
étape d’expérimentation a été réalisée : elle consiste, en milieu contrôlé (halle de technologie<br />
du Cirad à Montpellier et ESP Dakar), à caractériser les procédés et les produits lors <strong>des</strong><br />
opérations de séchage et de fumage combinées (procédé utilisé par les producteurs de Kong<br />
1 Teneur en eau de poissons fumés sur le site Gueule Tapée<br />
2 Teneur en eau de poissons fumés sur le site Seuty N’diaré<br />
3 Teneur en phénols totaux de poissons fumés sur le site Gueule Tapée<br />
4 Teneur en phénols totaux de poissons fumés sur le site Seuty N’diaré<br />
5 Par comparaison le saumon fumé commercialisé en Europe a une teneur en phénols de 6mg/100g MS<br />
28
fumé au Sénégal), sur deux équipements identiques de type fumoir traditionnel Chorkor<br />
(reproduits par les équipes du Cirad et de l’ESP), selon le pilotage adopté par les<br />
transformateurs ouest-africains (séchage-fumage par combustion de différentes biomasses).<br />
La deuxième étape de cette étude adopte une démarche de réingénierie du procédé qui<br />
propose une séparation <strong>des</strong> opérations de séchage et de fumage, tout en utilisant le même<br />
équipement (fumoir type Chorkor). Deux mo<strong>des</strong> de séparation <strong>des</strong> opérations unitaires ont été<br />
mis en œuvre :<br />
- séchage avec utilisation de charbon comme combustible pour la génération de<br />
température puis fumage avec combustion de sciure,<br />
- fumage par combustion de sciure puis séchage avec utilisation de charbon comme<br />
combustible pour la génération de température.<br />
Après traitement, le produit élaboré est caractérisé par sa teneur en eau, son poids, sa teneur<br />
en phénols, sa couleur et sa teneur en B(a)P. Sur les travaux réalisés au Cirad Montpellier, <strong>des</strong><br />
étu<strong>des</strong> cinétiques ont permis de suivre les évolutions de la température, de la teneur en eau, de<br />
la teneur en phénols et de la perte en poids.<br />
3.2.1 Procédé de fabrication en opérations combinées<br />
3.2.1.1 Résultats <strong>des</strong> travaux effectués au Cirad Montpellier<br />
Dans ce cas, la biomasse utilisée est le bois tout au long du traitement.<br />
Évolution de la température<br />
120<br />
100<br />
Température (°C)<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 120 240 360 480 600 720 840 960<br />
Temps (minutes)<br />
Température ambiante<br />
Température à l'attaque<br />
Température à cœur produit 1 Température à cœur produit 2<br />
Figure 13 : Évolution de la température au cours du fumage « bois »<br />
La figure 13 représente les cinétiques de la température à cœur de deux filets de poisson, de la<br />
température ambiante et de la température « à l’attaque » du produit.<br />
Au bout de 30 minutes de traitement, les températures à cœur et « à l’attaque » atteignent<br />
respectivement 40°C et 100°C. Cette brusque augmentation de température s’explique par la<br />
combustion vive du bois. Durant ce traitement (14 heures), la température moyenne du<br />
produit est de 60°C et la température moyenne à l’attaque est de l’ordre de 80°C. Il peut être<br />
noté que la température à cœur du produit se rapproche souvent de la température « à<br />
l’attaque » en raison de la faible épaisseur du filet de poisson.<br />
Ce traitement thermique, de type cuisson, même s’il est recherché peut conduire à une forte<br />
dénaturation protéique (Chang et al., 1996).<br />
29
Évolution de la perte en poids et de la teneur en eau<br />
Teneur en eau en % BS<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
0 2,5 5 7,5 10 12,52 15<br />
Temps (heures)<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Perte en poids en kg/100kg de<br />
produit<br />
Teneur en eau en % BS<br />
Perte en poids en kg/100kg de produit<br />
Figure 14 : Évolution de la perte en poids et de la teneur en eau au cours du fumage « bois »<br />
La figure 14 présente l’évolution de la teneur en eau et de la perte en poids au cours du<br />
fumage. La matière première à transformer possède une teneur en eau de 358% BS (78% BH).<br />
Après 2,5 heures de traitement, la teneur en eau du produit baisse rapidement pour atteindre<br />
147% BS (60% BH) et la perte en poids (Pp) évolue aussi rapidement pour atteindre 35%.<br />
Cette baisse de la teneur en eau et l’évolution de la Pp s’explique par une combinaison de la<br />
disponibilité de l’eau et la rapide montée en température à cœur du produit (une trentaine de<br />
minutes, figure 13), à l’origine d’un transfert d’eau rapide et important.<br />
Après le fumage, une perte en poids de 65% est obtenue, résultat notamment d’une importante<br />
perte en eau de 70%. La teneur en eau finale est de 38% BS (soit 27% BH). Le traitement<br />
thermique met en jeu un transfert d’eau, entrainant un séchage du poisson mais également une<br />
fonte <strong>des</strong> matières grasses. La perte en eau associée à la fonte <strong>des</strong> matières grasses du poisson<br />
conduit à un rendement du procédé de 35%.<br />
Évolution de la teneur en phénols totaux au cours du fumage<br />
10<br />
Teneur en phénols totaux en<br />
mg/100g de matière sèche<br />
9<br />
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16<br />
Temps (heures)<br />
Figure 15 : Évolution de la teneur en phénols totaux au cours du fumage « bois »<br />
La figure 15 représente l’évolution de la teneur en phénols totaux au cours du fumage.<br />
Après 2,5 heures de traitement, la teneur en phénols totaux T ph est de 6 mg/100g de MS. La<br />
cinétique d’imprégnation en phénols totaux est rapide puisqu’au bout de cette phase de 2,5<br />
heures de traitement, on atteint 80% <strong>des</strong> transferts. Ce résultat peut s’expliquer soit par la<br />
pénétration rapide <strong>des</strong> composés phénoliques en raison de la teneur en eau élevé du produit au<br />
30
début du traitement (Sainclivier, 1985), soit par <strong>des</strong> flux de transferts de matières importants<br />
et rapi<strong>des</strong> en raison de la faible épaisseur du filet de truite.<br />
Il serait intéressant, dans le cadre d’éventuelles étu<strong>des</strong> ultérieures, d’étudier la cinétique<br />
d’imprégnation en phénols totaux pendant les trois premières heures de ce traitement.<br />
Après 5 heures de fumage, le gain en phénols totaux (G Ph ) est quasiment nul. Ce résultat<br />
pourrait s’expliquer par la déshydratation du produit (T eau = 100% BS ou 50% BH, figure 14)<br />
conduisant à la diminution de la vitesse d’imprégnation vers le cœur du produit (phénomène<br />
de croutage) et/ou à la dégradation <strong>des</strong> molécules de phénols déposées en surface.<br />
3.2.1.2 Résultats <strong>des</strong> travaux réalisés à l’ESP Dakar<br />
Lors de ces essais d’une durée de 8 heures, le foyer est alimenté en continu en charbon et <strong>des</strong><br />
poignées de sciure sont régulièrement jetées sur le charbon. Il est rappelé que la matière<br />
première utilisée est du Kong et que la durée de traitement a été fixée à 8 heures afin que le<br />
produit final ait une teneur en eau proche <strong>des</strong> produits commercialisés localement.<br />
Évolution de la température au cours du fumage<br />
160<br />
140<br />
120<br />
Température (°C)<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 60 120 180 240 300 360 420 480<br />
Temps (minutes)<br />
Température à l'attaque Température à cœur produit 1 Température à cœur produit 2<br />
Figure 16 : Évolution de la température au cours du fumage « charbon/sciure »<br />
La figure 16 représente les cinétiques de la température à cœur de deux poissons et de la<br />
température « à l’attaque ».<br />
La température « à l’attaque » atteint 80°C en 15 minutes, et celle à cœur <strong>des</strong> produits<br />
nécessite 2 heures de traitement pour atteindre 75°C. Cette montée en température, lente et<br />
progressive à cœur du produit, est due principalement à l’épaisseur importante du poisson qui<br />
limiterait les transferts de chaleurs (Poligné, 2003).<br />
On remarque que, avec la méthode de fumage par charbon de bois, les températures montent à<br />
<strong>des</strong> niveaux moins importants qu’avec le fumage avec le bois, et que l’on arrive à obtenir une<br />
meilleure « régulation » de cette température. Le niveau de température pourrait être obtenu<br />
par le réglage de l’espace entre les claies supportant les poissons et le foyer de combustion du<br />
charbon.<br />
Évolution de la perte en poids et de la teneur en eau au cours du fumage<br />
La figure 17 représente la cinétique de la perte en poids et de la teneur en eau du Kong au<br />
cours du traitement.<br />
31
Perte en poids en<br />
kg/100kg<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2 4 6 8<br />
Temps (heures)<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Teneur en eau en % BS<br />
Perte en poids en kg/100kg<br />
Teneur en eau en % BS<br />
Figure 17 : Évolution de la perte en poids et de la teneur en eau au cours du fumage « charbon/sciure »<br />
* Teneur en eau estimée à partir de la perte en poids<br />
La matière première à transformer possède une teneur en eau de 350% BS (78% BH). La<br />
teneur en eau au cours du traitement n’a pas pu être suivie. Les teneurs en eau de la courbe<br />
représentée dans la figure 17 sont estimées à partir de la perte en poids ; ce qui constitue une<br />
approximation car durant le traitement, il y a également une perte en poids due à la perte de<br />
matière grasse.<br />
Après 4 heures de traitement, la teneur en eau du produit baisse pour atteindre 150% BS (60%<br />
BH) et la Pp est de 48%. Le produit fini à une teneur en eau de 60% BS (37% BH).<br />
Résultat <strong>des</strong> tests d’analyses sensorielles<br />
Le tableau 5 présente les résultats du test triangulaire réalisé auprès <strong>des</strong> consommateurs<br />
sénégalais.<br />
Tableau 5. Résultats du test triangulaire<br />
Odeur fumée<br />
Couleur<br />
Nombre de fois<br />
Code de<br />
Procédé choisi comme<br />
l'échantillon<br />
différent<br />
+ fumé - fumé Clair Foncé<br />
189 Coco + sciure 14 8 6 12 2<br />
341<br />
Charbon +<br />
sciure<br />
2 2 0 2 0<br />
727<br />
Charbon +<br />
sciure<br />
6 4 2 0 6<br />
22 juges, 14 réponses justes. Pour conclure à une différence entre produits, il faut que le<br />
nombre de réponses justes soit égal ou supérieur à la valeur critique donnée dans la table<br />
ASTM 1968.<br />
Dans notre cas 14 réponses sur 22 sont exactes. Donc les 2 poissons fumés sont<br />
significativement différents au seuil de 1%. Le consommateur arrive à percevoir la différence.<br />
Test d’odeur fumée<br />
Critère odeur +/- fumée : coco : 8 + et 6 - ; charbon 6+ et 2- : non interprétable.<br />
Conclusion : la différence a été perçu comme globale, mais n’est pas expliquée par le jury.<br />
Une formation du jury aux notes fumées serait nécessaire.<br />
32
Test de couleur<br />
Critère « foncé » : coco : 2 ; charbon : 6<br />
Critère « clair » : coco : 12 ; charbon : 2<br />
Le traitement coco procure indéniablement une teinte plus claire. Une tendance aussi à donner<br />
un aspect plus foncé pour le charbon.<br />
Les traitements de fumage conduisent à <strong>des</strong> produits significativement différents pour ce qui<br />
est de l’aspect extérieur notamment la couleur. L’odeur globale a pu être perçue sans être<br />
valablement précisée, tandis que l’aspect <strong>des</strong> produits fumés au charbon ont été perçus<br />
comme plus foncés. On peut penser que les consommateurs se sont surtout basés sur la<br />
couleur pour différencier les 2 produits.<br />
3.2.2 Principales caractéristiques <strong>des</strong> produits finis<br />
Le tableau 6 regroupe les principales caractéristiques <strong>des</strong> produits finis issus <strong>des</strong><br />
expérimentations en opérations combinées.<br />
T eau<br />
(% BH)<br />
T Ph<br />
(mg/100g MS)<br />
T B(a)P<br />
(µg/kg)<br />
Tableau 6. Principales caractéristiques <strong>des</strong> produits finis<br />
Fumage « bois »<br />
Fumage « charbon/ sciure »<br />
• à Montpellier<br />
• à Dakar<br />
• sur filets de truite<br />
• sur Kong<br />
• 15 h de traitement<br />
• 8 h de traitement<br />
27,3 35,4<br />
7,5 18<br />
10* 3<br />
*: 10 ppb est la valeur moyenne <strong>des</strong> valeurs mesurées au Cirad sur <strong>des</strong> échantillons de filet traités sur 15h.<br />
Les teneurs en eau finales, quel que soit le traitement de fumage, restent élevées. Pour une<br />
stabilité à température ambiante, il serait souhaitable de poursuivre le traitement jusqu’à une<br />
teneur en eau plus faible<br />
La teneur en phénols totaux est deux fois plus importante sur les produits traités en fumage<br />
« charbon/sciure combinés ». La valeur obtenue en fumage « bois » est celle que l’on observe<br />
sur les produits fumés type « saumon » pour les marchés européens, mais est trop faible pour<br />
répondre au goût <strong>des</strong> consommateurs ouest africains.<br />
Il apparaît donc une tendance à l’obtention d’un produit plus fumé par le mode de fumage<br />
« charbon/sciure combinés ». La teneur en phénols totaux, pourrait, a priori et sous réserve<br />
d’expérimentations complémentaires, être gérée par une maitrise de la production de fumée :<br />
à quel moment apporter de la sciure, quelle quantité, quelle opacité, …<br />
Les produits élaborés au bois sont à 10 ppb de B(a)P, tandis que les produits issus du fumage<br />
au charbon / sciure combinés sont à 3 ppb de B(a)P.<br />
Le poisson fumé par traitement au charbon/sciure répondrait donc aux normes sanitaires en<br />
vigueur au sein de l’Union Européenne, ce qui n’est pas le cas du poisson traité en fumage<br />
« bois »<br />
En première conclusion, la méthode de fumage charbon de « bois/sciure » permettrait :<br />
- d’avoir un produit qui répondrait aux normes sanitaires en vigueur sur les<br />
contaminants,<br />
- d’avoir un produit plus fumé qui se rapproche ainsi du produit traditionnel cible,<br />
- de gérer l’imprégnation en phénols<br />
33
- de gérer la température d’attaque du poisson.<br />
3.2.3 Procédé de fabrication en opérations séparées<br />
Les résultats sont présentés en deux parties selon le mode d’agencement <strong>des</strong> opérations :<br />
- Fumage, pendant 2,5 heures, par combustion de sciure assistée par l’utilisation d’une<br />
résistance électrique puis séchage, pendant 15 heures, avec utilisation de charbon de<br />
bois comme combustible pour la génération de température.<br />
- Séchage pendant 15 heures, avec utilisation de charbon de bois comme combustible<br />
pour la génération de température puis fumage, pendant 2,5 heures, avec combustion<br />
de sciure assistée par l’utilisation d’une résistance électrique.<br />
Ces essais ont été réalisés au Cirad Montpellier en utilisant le fumoir type Chorkor.<br />
3.2.3.1 Fumage puis séchage<br />
Évolution de la température<br />
120<br />
100<br />
FUMAGE<br />
(sciure)<br />
SÉCHAGE<br />
(charbon de bois)<br />
Température (°C)<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020<br />
Temps (minutes)<br />
Température ambiante Température à cœur produit 1 Température à cœur produit 2 Température à l'attaque<br />
Figure 18 : Évolution de la température au cours du fumage « sciure puis charbon »<br />
La figure 18 représente les cinétiques de la température à cœur de deux poissons, de la<br />
température ambiante et de la température « à l’attaque » du produit.<br />
Les températures à cœur et « à l’attaque » en début de fumage sont respectivement de 25°C et<br />
35°C. Durant la phase de fumage (durée de 2,5 heures), la température à cœur du produit<br />
augmente progressivement jusqu’à 40°C et la température à l’attaque monte progressivement<br />
tout au long de cette phase pour atteindre 60°C. Entre 2,5 heures (fin de l’opération de fumage<br />
et début de l’opération de séchage) et 4 heures de traitement une augmentation rapide de la<br />
température est notée. Au bout de 4 heures de traitement, la température à cœur du produit<br />
atteint 70°C et la température à l’attaque est de 80°C. Cette brusque augmentation de<br />
température s’explique par l’ajout du charbon de bois (il est à noter que le charbon avait été<br />
préalablement « préparé » sur un autre foyer). Jusqu’à la fin du traitement, la température<br />
moyenne à cœur du produit est de l’ordre de 65°C et la température moyenne « à l’attaque »<br />
est de 75°C.<br />
Il peut être noté que la température à cœur du produit se rapproche souvent de la température<br />
« à l’attaque » en raison de la faible épaisseur du filet de poisson.<br />
Ce traitement thermique, de type cuisson, même s’il est recherché peut conduire à une<br />
dénaturation protéique (Chang et al., 1996).<br />
34
Évolution de la teneur en eau et de la teneur en phénols totaux<br />
400<br />
Teneur en eaus en % BS<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Teneur en phénols totaux<br />
en mg/100g MS<br />
0<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5<br />
Temps (heures)<br />
Teneur en en % BS<br />
Teneur en phénols totaux en mg/100g MS<br />
Figure 19 : Évolution de la teneur en eau et de la teneur en phénols totaux<br />
au cours du fumage « sciure puis charbon »<br />
La figure 19 présente l’évolution de la teneur en eau et de la teneur en phénols totaux au cours<br />
du fumage. La matière première à transformer possède une teneur en eau de 358% BS (78%<br />
BH). Après la phase de fumage (soit 2,5 heures de traitement), la teneur en eau baisse pour<br />
atteindre 225% BS (69% BH). Cette « légère » baisse de la teneur en eau peut s’expliquer par<br />
le fait que, même si la température de l’air est peu importante, la disponibilité de l’eau dans le<br />
produit est telle que ce dernier se déshydrate. Au cours de cette phase, la teneur en phénols<br />
totaux atteint son maximum (plus de 85mg/100g de MS). Ce résultat est peu surprenant<br />
puisque le foyer est alimenté, en continu, avec de la sciure. L’imprégnation en phénols est<br />
importante : elle est 10 fois plus importante que la teneur en phénols du saumon fumé<br />
commercialisé en Europe.<br />
Entre 2,5 heures (début de la phase de séchage) et 5 heures de traitement, la teneur en eau du<br />
produit baisse rapidement pour atteindre 95% BS (49% BH). Cette diminution brusque de la<br />
teneur en eau s’explique par la combinaison de la disponibilité de l’eau et la rapide montée en<br />
température de l’air de séchage (entre 2,5 et 3 heures de traitement, la température à cœur du<br />
produit passe de 40°C à 60°C, figure 18) à l’origine d’un transfert d’eau rapide et important.<br />
A partir de 2,5 heures de traitement et jusqu’à la fin, une diminution de la teneur en phénols<br />
totaux est observée. Cette diminution peut s’expliquer d’une part, par le fait que le foyer n’est<br />
plus alimenté en sciure mais uniquement en charbon de bois et d’autre part, parce que les<br />
phénols sont <strong>des</strong> composés aromatiques très volatils (Sainclivier, 1985) et pourraient donc<br />
être entrainés par le flux d’air chaud avant qu’ils n’imprègnent le poisson.<br />
A la fin du traitement, le produit fini a une teneur en eau de 15% BS (13% BH) et une teneur<br />
en phénols totaux de 35 mg/100g de MS. Cette basse teneur en eau devrait lui conférer une<br />
certaine stabilité. Sa teneur en phénols totaux est proche de la teneur en phénols totaux du<br />
Kong fumé (de 35 à 60 mg/100g de MS).<br />
Mesure de B(a)P sur le produit fini<br />
Le produit final a une teneur en B(a)P élevée selon <strong>des</strong> analyses réalisées au Cirad (25 ppb) et<br />
confirmées par le laboratoire ExperAgro (15 ppb). Il est à noter qu’une mesure de teneur en<br />
B(a)P a été réalisée par ExperAgro sur un échantillon extrait du procédé après les 2,5 heures<br />
de fumage. La valeur est de 5 ppb. Si les teneurs en B(a)P, à 2,5 heures de fumage et au final,<br />
35
exprimées en ppb sont ramenées à une teneur en % de la matière sèche, les valeurs sont<br />
identiques. Ce qui indique que lors de la phase de séchage par utilisation de charbon, il n’y a<br />
pas d’imprégnation en B(a)P mais bien une concentration.<br />
Cependant, le résultat n’étant pas en cohérence avec la littérature (imprégnation en B(a)P par<br />
combustion de sciure). Des explications ont été avancées : le fait d’utiliser une résistance<br />
électrique pour l’entretien de la combustion de la sciure est celle qui a semblé la plus probable<br />
pour justifier cette génération de B(a)P.<br />
Un contrôle de la température du point de combustion a été fait pour les deux configurations.<br />
A l’air libre, la résistance électrique reste à sa couleur d’origine (noire) ; lorsqu’elle est<br />
immergée dans de la sciure, elle rougit et une température de 700°C a été relevée au point de<br />
combustion (contact entre résistance et sciure).<br />
En auto combustion, une température maximum de 350°C a été relevée sur le « front » de<br />
combustion.<br />
Un nouvel essai de fumage de 2,5 heures avec de la sciure en auto combustion a été réalisé.<br />
Une mesure de B(a)P a été effectuée sur le produit obtenu : 0,5 ppb par le laboratoire<br />
Experagro.<br />
Les résultats sont présentés dans le tableau 7.<br />
Tableau 7. Teneur en B(a)P et température du foyer selon le mode de combustion<br />
Sciure en combustion assistée<br />
par résistance électrique<br />
Sciure en autocombustion<br />
Température du foyer (°C) 700°C 350°C<br />
B(a)P (ppb) 25*
A la fin du traitement, la teneur en phénols totaux est de 14,7mg/100g de MS. Cette valeur est<br />
six fois moins importante que celle relevée sur <strong>des</strong> filets ayant subi un fumage avant le<br />
séchage (et deux fois moins importante si on compare avec le produit final). Ce résultat<br />
pourrait s’expliquer par la faible teneur en eau du produit (18,8% BH, après 15 heures de<br />
traitement) qui limiterait l’imprégnation <strong>des</strong> phénols vers le cœur du produit (phénomène de<br />
croutage) (Sainclivier, 1985). Il est aussi à noter que durant cette phase de fumage, le produit<br />
continue à perdre de l’eau. A la fin du traitement les filets de truites ont une teneur en eau de<br />
12,34% BH.<br />
3.2.4 Bilan de l’étude « procédés et qualité produit »<br />
Dans un premier temps, l’étude du procédé de fabrication en opérations combinées<br />
(séchage/fumage) a certes permis d’obtenir un produit répondant aux normes sanitaires en<br />
vigueur sur les contaminants (T B(a)P = 3ppb pour une teneur en eau de 34% BH) mais cette<br />
valeur reste proche de la teneur maximum autorisée 6 (cette valeur pourrait aller au-delà <strong>des</strong><br />
5ppb si le séchage était poursuivi pour atteindre une teneur en eau de 15% BH). La teneur en<br />
phénols totaux du produit obtenu reste faible (T ph = 18mg/100g de MS) comparée à celle du<br />
produit cible habituellement consommé au Sénégal, le Kong fumé 7 .<br />
En deuxième temps, le procédé de fabrication en opérations séparées « fumage puis séchage »<br />
a permis d’obtenir un produit qui répond aux normes sanitaires en vigueur (
3.3 Discussion générale sur les travaux « procédés et qualité<br />
produit »<br />
L’étude sur site de production au Sénégal a permis d’identifier le procédé traditionnel de<br />
fabrication du Kong fumé et de caractériser le produit fini.<br />
Ainsi nous retiendrons que le Kong fumé est un produit :<br />
- issu d’un procédé empirique de transformation long,<br />
- qui subit simultanément deux opérations de fumage et de séchage,<br />
- instable en raison de sa teneur en eau élevée (dans le cas d’une commercialisation<br />
dans les marchés locaux),<br />
- fortement fumé,<br />
- riche en B(a)P (composé bloquant dans le cas d’une commercialisation à<br />
l’exportation).<br />
L’étude de réingénierie du procédé a permis d’approcher les conditions optimales de<br />
traitement du procédé innovant permettant l’élaboration d’un produit de qualité proche du<br />
Kong fumé. Ainsi nous retiendrons de cette étude :<br />
- la séparation <strong>des</strong> opérations fumage et de séchage permettrait de mieux gérer la<br />
température à l’attaque du produit,<br />
- l’utilisation de la sciure en autocombustion pendant la phase de fumage et<br />
l’utilisation du charbon de bois durant la phase de séchage permettraient d’obtenir un<br />
produit peu concentré en B(a)P,<br />
- le traitement « fumage puis séchage », permettrait d’obtenir un produit riche en<br />
phénols totaux et donc fortement fumé.<br />
Le tableau 9 résume les principales caractéristiques <strong>des</strong> produits élaborés lors de cette étude.<br />
Procédé<br />
Tableau 9. Principales caractéristiques de Kong et de truite fumée<br />
Lieux de production<br />
Temps de<br />
traitement<br />
(h)<br />
Teneur en eau<br />
(% BH)<br />
Teneur en<br />
phénols totaux<br />
(mg/100g de<br />
MS)<br />
Concentration<br />
en B(a)P<br />
(µg/kg)<br />
Bois/sciure GT 3 58,26 34 3,34<br />
Coco/sciure GT 3 61,76 43,2 3,87<br />
Sciure SN 9 45,96 32 1,81<br />
Coco/sciure SN 9 43,69 54 3,51<br />
Charbon/sciure ESP 8 34,43 18 2,74<br />
Coco/sciure ESP 8 40,56 95 4,15<br />
Sciure puis charbon* Cirad Montpellier 17,5 12 35 25<br />
Bois Cirad Montpellier 15 27,80 7,5 10<br />
Sciure ** Cirad Montpellier 2,5 70 30
4 Étude de caractérisation thermique du fumoir<br />
Les objectifs de l’étude sont de faire :<br />
- une caractérisation thermique du fumoir construit en année 2 au Cirad, afin de<br />
déterminer les pertes thermiques à travers ses différentes parties.<br />
- une proposition d’optimisation de la forme du fumoir pour minimiser les pertes<br />
thermiques.<br />
4.1 Étude thermique du fumoir<br />
Le fumoir, objet de l’étude est présenté sur la photo ci-<strong>des</strong>sous :<br />
Photo 10<br />
Fumoir construit au Cirad<br />
Une campagne de mesure de température a été réalisée sur le fumoir aux points indiqués sur<br />
la figure 20. Les températures de surfaces sont mesurées par sonde infrarouge et les<br />
températures d’ambiance (température d’attaque T° att et température extérieure T° amb ) sont<br />
mesurées avec <strong>des</strong> son<strong>des</strong> thermocouples.<br />
39
T° T° 3B 3A T° 3C<br />
T° att<br />
550 mm<br />
T° T° 4B 4A T° 4C<br />
Vue de face<br />
600 mm<br />
660 mm<br />
T° amb<br />
310 mm<br />
80 mm<br />
T° T° 5B 5A T° 5C<br />
T° 1<br />
80 mm<br />
140 mm<br />
T° 2<br />
790 mm<br />
Figure 20 : Points de mesures <strong>des</strong> températures<br />
Les températures T° 3A , T° 4A et T° 5A sont les températures à la surface extérieure <strong>des</strong> parois du<br />
fumoir tandis que les températures T° 3C , T° 4C et T° 5C sont celles de la surface intérieure de ces<br />
même parois. Ces températures permettent de calculer le flux de chaleur à travers les parois<br />
verticales.<br />
Les températures T° 3B , T° 4B et T° 5B sont les températures à l’interface entre la brique<br />
réfractaire et le mortier de ciment réfractaire. Ces températures doivent permettre de<br />
déterminer l’établissement du régime permanent du fumoir.<br />
Les températures T° 1 et T° 2 sont respectivement les températures de surface intérieure et<br />
extérieure de la dalle. Elles permettent de calculer le flux thermique à travers la dalle.<br />
La tempérance d’ambiance extérieure T° amb donne une indication <strong>des</strong> conditions extérieures<br />
pendant l’expérimentation et permet de relativiser les flux thermiques calculés.<br />
Les mesures expérimentales sont résumées dans le tableau 10 ci-<strong>des</strong>sous.<br />
Durée<br />
(h)<br />
Tamb<br />
(°C)<br />
Tatt<br />
(°C)<br />
T 1<br />
(°C)<br />
Tableau 10. Températures mesurées<br />
T 2 T 3A T 3B T 3C T 4A<br />
(°C) (°C) (°C) (°C) (°C)<br />
0:00 29 49 102 68 29 30 44 30 32 51 29 31 45<br />
0:20 30 75 175 70 32 32 80 33 33 92 32 33 120<br />
0:35 32 74 280 80 34 34 75 35 37 97 34 38 118<br />
0:50 31 70 250 95 35 35 83 37 40 108 36 41 127<br />
1:20 32 74 210 112 39 39 83 42 48 126 41 44 122<br />
1:50 33 73 185 130 44 42 85 47 44 123 46 44 128<br />
2:20 33 73 190 137 42 43 88 45 50 118 44 46 122<br />
2:50 30 79 202 139 44 44 90 46 53 125 45 50 128<br />
3:20 30 61 187 132 42 45 78 45 54 108 44 46 110<br />
3:50 29 81 180 130 43 44 81 45 50 111 43 46 125<br />
4:20 28 63 165 127 42 45 72 45 51 99 44 45 101<br />
T 4B<br />
(°C)<br />
T 4C<br />
(°C)<br />
T 5A<br />
(°C)<br />
T 5B<br />
(°C)<br />
T 5C<br />
(°C)<br />
40
Une analyse <strong>des</strong> températures T° 3B , T° 4B et T° 5B permet de voir que ces dernières sont<br />
erronées. En effet, ces températures sont très proches <strong>des</strong> températures de surface extérieure<br />
suggérant ainsi que la chute de température la plus grande soit dans la brique réfractaire. Ce<br />
qui ne peut pas être vrai du fait que la résistance thermique de cette brique est très inférieure à<br />
celle de la couche de béton cellulaire. Ainsi, ces températures n’ont pas pu servir à la<br />
confirmation du régime permanent.<br />
En examinant l’évolution de la température de la surface intérieure de la dalle en fonction du<br />
temps (figure 21), on peut supposer un régime permanent établi au bout de deux heures<br />
d’opération.<br />
300<br />
250<br />
Température (°C)<br />
200<br />
150<br />
100<br />
Régime permanent<br />
50<br />
0<br />
0:00 0:28 0:57 1:26 1:55 2:24 2:52 3:21 3:50 4:19 4:48<br />
Durée d'opération (h)<br />
Figure 21 : Évolution de la température de surface intérieure de la dalle en fonction du temps<br />
La moyenne <strong>des</strong> températures de surface pendant la phase du régime permanent a été<br />
calculée. Les résultats de calcul <strong>des</strong> flux sont donnés dans le tableau 11 :<br />
Tableau 11. Résultats de calcul <strong>des</strong> pertes thermiques<br />
Parois verticales<br />
Dalle<br />
Température de surface intérieure (°C) 99.0 189<br />
Température de surface extérieure (°C) 44 134<br />
Résistance totale (K.m2/W) 0.256 0.057<br />
Surface totale (m2) 1.632 0.466<br />
Flux thermique (W) 350.9 448.6<br />
Densité de flux (W/m2) 215.0 962.5<br />
Les pertes thermiques par unité de surface de la dalle représentent 4,5 fois celles <strong>des</strong> parois<br />
verticales. Ainsi, la dalle qui représente seulement 22% de la surface d’échange avec<br />
41
l’extérieur (sans prise en compte de l’ouverture sur la face avant du fumoir) constitue 56%<br />
<strong>des</strong> pertes thermiques.<br />
Il est donc nécessaire d’isoler thermiquement cette dalle avec du béton cellulaire ou tout<br />
autre isolant qui tient à la température (laine de verre, etc…).<br />
4.2 Modélisation du comportement thermique du fumoir<br />
La modélisation du fumoir a été réalisée à partir d’un code de calcul CFD. Bien que le fumoir<br />
soit en réalité en « 3D », une modélisation en « 2D » a été choisie pour <strong>des</strong> raisons de manque<br />
de puissance de calcul. Cette modélisation permettre cependant d’avoir une idée précise du<br />
comportement thermique du fumoir.<br />
La représentation « 2D maillée » du fumoir est donnée en figure 22.<br />
Figure 22 : Représentation 2D du fumoir<br />
Figure 23 : Champ thermique (K)<br />
Hypothèses de calcul :<br />
Les surfaces extérieures échangent par convection (h = 8 W.m -2 .K -1 ) avec l’ambiance<br />
extérieure à 31°C.<br />
La surface intérieure de la dalle est maintenue à une température constante égale à 189°C.<br />
Le débit d’air est juste celui qui est nécessaire à la combustion du charbon.<br />
L’écoulement de l’air est supposé turbulent.<br />
Un aperçu de la distribution <strong>des</strong> températures est donné par la figure 23.<br />
Les flux thermiques perdus à travers les parois du fumoir sont présentés dans le tableau 12.<br />
42
Tableau 12. Flux thermiques<br />
Paroi verticale Paroi verticale<br />
gauche<br />
droite<br />
Dalle<br />
Surface d'échange (m 2 ) 0.66 0.42 0.59<br />
Flux thermique (W) 118 73.2 477<br />
Densité de flux (W/m 2 ) 178.8 174.3 808.5<br />
Les pertes thermiques par unité de surface théorique sont de même ordre que les densités de<br />
flux calculées à partir <strong>des</strong> mesures expérimentales.<br />
Les pertes surfaciques à travers la dalle représentent ici aussi 4.6 fois celles à travers les<br />
parois.<br />
Ces résultats montrent que la modélisation faite ici donne une idée assez précise du<br />
comportement thermique du fumoir.<br />
Une telle modélisation en 3D est utilisée ensuite pour optimiser la forme du fumoir.<br />
4.3 Optimisation de la forme du fumoir<br />
Afin de déterminer la forme du fumoir présentant le moins de pertes thermiques possibles,<br />
plusieurs cavités d’un même volume ont été simulées par un code de calcul CFD.<br />
Toutes les cavités ont la même hauteur h = 0,1m et la même surface de base S=0.01m². Seule<br />
la forme de la surface de base change. Les parois latérales ont une épaisseur de 0.01m et sont<br />
en béton cellulaire.<br />
Six cavités ont été testées. Les formes <strong>des</strong> surfaces de base et les dimensions intérieures sont<br />
données ci-après (tableau 13).<br />
Cas 1 : Carré<br />
Coté : 100 mm<br />
Cas 4 : Cylindre<br />
Rayon : 56.4 mm<br />
Tableau 13. Cas étudiés<br />
Cas 2 : Rectangle<br />
Longueur : 125mm<br />
Largeur : 80 mm<br />
Cas 5 : Ellipse<br />
Demi grand axe : 71 mm<br />
Demi petit axe : 45 mm<br />
Cas 3 : Rectangle<br />
Longueur : 160 m<br />
Largeur : 62.5 m<br />
Cas 6 : Ellipse<br />
Demi grand axe : 118 mm<br />
Demi petit axe : 27 mm<br />
Hypothèses de calcul :<br />
Une densité de flux de 1000 W/m 2 est imposée sur la base inférieure. Les pertes thermiques<br />
ont lieu uniquement sur la surface latérale et sur la base supérieure qui échangent par<br />
convection avec un milieu extérieur à 30°C avec un coefficient de 8 W.m -2 .K -1 .<br />
Les pertes thermiques calculées par simulation sont consignées dans le tableau 14 :<br />
Tableau 14. Pertes thermiques<br />
Surface latérale<br />
Surface de base supérieure<br />
Flux perdu (W) Flux perdu (%) Flux perdu (W) Flux perdu (%)<br />
Cas 1 7.605 76.1% 2.395 24.0%<br />
Cas 2 7.736 77.4% 2.264 22.6%<br />
Cas 3 7.818 78.2% 2.182 21.8%<br />
Cas 4 7.695 77.1% 2.292 22.9%<br />
Cas 5 7.718 77.0% 2.307 23.0%<br />
Cas 6 8.201 82.0% 1.795 18.0%<br />
43
A la lecture de ces résultats, le cas 1 c’est-à-dire une cavité avec une surface de base carrée<br />
présente les pertes thermiques latérales les plus faibles (76%). La forme optimale semble donc<br />
être la forme carrée qui présente une symétrie parfaite.<br />
Cependant la différence entre les valeurs est très faible. Ces calculs de simulation mériteraient<br />
d’être affinés pour confirmer la tendance observée et surtout expliquer cette tendance.<br />
Ci-après est exprimé le champ thermique sur la base supérieure <strong>des</strong> différentes formes<br />
étudiées (figure 24).<br />
Cas1 Cas 2 Cas 3<br />
Cas 4 Cas 5 Cas 6<br />
Figure 24 : Champ thermique sur la base supérieure <strong>des</strong> formes étudiées<br />
4.4 Bilan de l’étude de caractérisation thermique du fumoir<br />
L’analyse <strong>des</strong> mesures expérimentales montre la prépondérance <strong>des</strong> pertes par la dalle<br />
suggérant d’isoler cette dernière.<br />
La modélisation thermique à partir d’un code CFD a montré <strong>des</strong> résultats satisfaisants<br />
montrant la faisabilité de la méthode. Cependant, lors de nouvelles étu<strong>des</strong>, il faudrait affiner<br />
les calculs pour s’approcher au mieux <strong>des</strong> résultats expérimentaux.<br />
L’utilisation d’un code CFD pour optimiser la forme du fumoir est très intéressante.<br />
Cependant, les résultats obtenus montrent que l’incidence de la forme du fumoir sur les pertes<br />
thermiques est très faible. Ce résultat doit être également être affiné lors de nouvelles étu<strong>des</strong>.<br />
44
5 Conclusion générale, bilan et perspectives<br />
La démarche adoptée vise à analyser puis à réaliser la réingénierie du procédé traditionnel de<br />
fabrication du Kong fumé au Sénégal.<br />
Ce procédé traditionnel, issu d’un savoir faire empirique, a été identifié. Une étude cinétique<br />
(suivi de la température et de la perte en poids) a été conduite à Dakar, sur deux sites de<br />
production traditionnelle : « Gueule Tapée » et « Seuty N’diaré ». Des échantillons ont été<br />
prélevés, sur les sites de productions et dans les marchés locaux, permettant de caractériser le<br />
Kong fumé (teneur en eau, teneur en phénols totaux, teneur en hydrocarbures). Le produit fini<br />
traditionnel a été définie comme produit de référence, pour servir ultérieurement de produit<br />
cible de l’étude d’innovation.<br />
Les résultats de la première phase d’étude montrent que le Kong fumé, commercialisé dans<br />
les marchés locaux, est un produit non stable (en raison d’une teneur en eau élevée), son degré<br />
de fumage est élevé et il subit simultanément fumage/séchage/cuisson.<br />
Lors de l’élaboration de produit pour un marché à l’exportation et/ou dans un souci de<br />
conservation, les producteurs sont amenés à réaliser un fumage plus « poussé » pour s’assurer<br />
de la stabilité du produit. La conduite de ces procédés influence fortement la qualité sanitaire<br />
<strong>des</strong> produits conduisant à <strong>des</strong> teneurs en Benzo(a)Pyrène -composé cancérigène- jusqu'à dix<br />
fois supérieures à la réglementation en vigueur.<br />
Dans un deuxième temps, une étude d’innovation, basée sur la réingénierie du procédé, a été<br />
menée pour améliorer le procédé global et la qualité finale du produit, tout en cherchant à<br />
conserver la spécificité et l’originalité du produit traditionnel.<br />
Les résultats issus de cette étude montrent qu’il est possible, dans certaines conditions de<br />
traitement, d’améliorer la qualité du poisson fumé traditionnel tout en gardant sa typicité<br />
original. La méthode proposée consiste à séparer les opérations de fumage-séchage pour<br />
mieux gérer le degré de fumage et mieux contrôler le traitement thermique, et à utiliser<br />
d’autres types de combustibles ne conduisant pas à la formation <strong>des</strong> HAP. Ainsi l’utilisation<br />
de la sciure en autocombustion durant la phase de fumage et de charbon de bois durant la<br />
phase de séchage permettraient d’avoir un produit fini peu concentré en B(a)P. Le fait de<br />
précéder la phase de séchage par la phase de fumage permettrait d’obtenir un produit riche en<br />
phénols totaux et donc proche du produit cible le Kong fumé.<br />
Cependant la réingénierie du procédé ne peut être validée car d’une part, l’étude d’innovation<br />
a été réalisée sur <strong>des</strong> filets de truites et non pas sur le Kong et d’autre part l’acceptabilité du<br />
produit par les consommateurs ouest africains n’a pas pu être correctement évaluée.<br />
Enfin plusieurs points paraissent intéressants à développer :<br />
- Une étude cinétique plus approfondie sur les principales caractéristiques du produit<br />
(pH, couleur, activité de l’eau, teneur en phénols, teneur en HAP, perte en eau) qui<br />
permettrait de caractériser le produit à chaque étape de transformation.<br />
- Une analyse <strong>des</strong> transferts de matières mis en jeu à chaque opération unitaire ainsi que<br />
les mécanismes biochimiques.<br />
- Une campagne d’analyses sensorielles plus approfondies (aspect visuel et<br />
organoleptique) pour évaluer l’acceptabilité du produit par les consommateurs ouest<br />
africains.<br />
L’étude de caractérisation thermique du fumoir, même si elle n’a pas pu être très poussée, a<br />
apporté <strong>des</strong> indications sur la configuration de l’équipement (forme et dimensionnement).<br />
En ce qui concerne la collaboration interinstitutionnelle, il est à relever que l’exécution <strong>des</strong><br />
tâches de ce projet a permis de créer puis d’entretenir un élément du réseau de chercheurs<br />
« GP3A » de l’Agence Universitaire de la Francophonie.<br />
45
Les missions d’échange scientifique suivantes ont pu avoir lieu, sur financement de l’AUF ou<br />
sur financements « propres » apportés par les organismes partenaires :<br />
- Messieurs Fadel Kébé et Vincent Sambou du CIFRES / ESP de Dakar au Cirad<br />
Montpellier,<br />
- Messieurs Nicolas Ayessou et Mady Cissé du département GC / BA / ESP de Dakar au<br />
Cirad Montpellier,<br />
- Monsieur Yao Azoumah du 2IE Ouagadougou à l’ESP de Dakar et au Cirad<br />
Montpellier,<br />
- Monsieur Michel <strong>Rivier</strong> du Cirad Montpellier à l’ESP de Dakar.<br />
De nombreux étudiants (Université de Dakar, Institut Universitaire de Technologie de<br />
Montpellier, Montpellier SupAgro) ont été accueillis dans les différents laboratoires <strong>des</strong><br />
équipes de recherche.<br />
Les collaborations scientifiques initiées lors de ce projet sont considérées aujourd’hui comme<br />
pérennes. En effet, un consortium d’organismes de recherche et de développement (8<br />
d’Afrique et 4 d’Europe) a construit et obtenu le financement d’un projet européen 8 sur quatre<br />
ans (2010-2014) : le projet AFTER, « African Food Tradition Revisited by Research ». Parmi<br />
les dix produits du projet, le Kong et son procédé de fabrication ont été retenus. Les activités<br />
de recherche s’inscrivent dans la continuité de celles réalisées dans le cadre du projet AUF et<br />
seront réalisées en partenariat avec les équipes de l’ESP de Dakar. Un autre projet (Hortinov)<br />
a été soumis en janvier 2010 à l’Union Européenne ; les deux équipes de l’ESP Dakar et de<br />
l’UMR Qualisud du Cirad, partenaires du projet AUF, sont associées.<br />
8 Projet déposé dans le cadre du 7 éme programme cadre de recherche et développement technologique de l’Union<br />
Européenne ; coordination assurée par l’UMR Qualisud du Cirad ; budget de 3,8 millions d’euros sur 4 ans.<br />
46
6 Références bibliographiques<br />
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47
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Toth L, Hamm R (1979). Technologie de la viande et <strong>des</strong> produits carnés. Collection Sciences<br />
et Technique Agro-Alimentaires. Ed. Lavoisier. 280 p.<br />
48
7 Sommaire annexe<br />
Annexe 1 : comparaison <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> de fumage à chaud et à froid<br />
Annexe 2 : questionnaire préliminaire<br />
Annexe 3 : fiche évaluation sensorielle<br />
Annexe 4 : procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé ; site de production<br />
« Gueule Tapée »<br />
Annexe 5 : procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé ; site de production<br />
« Seuty N’diaré »<br />
49
Annexe 1. Comparaison <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> de fumage à chaud et à froid<br />
Paramètres Fumage à chaud<br />
Méthode<br />
Le poisson est soumis à l'action<br />
combinée de la chaleur et de la fumée.<br />
Le but recherché est de cuire le<br />
poisson, tout en limitant la <strong>des</strong>siccation<br />
de celui-ci. Anciennement, le poisson<br />
était exposé à la fumée non loin du<br />
foyer de combustion. Selon la distance,<br />
il était soumis à une température plus<br />
ou moins élevée. De cette manière, on<br />
déshydratait partiellement le poisson, le<br />
rendant ainsi plus ferme avant la<br />
cuisson. Sans cette phase, le poisson<br />
trop mou tombait dans le foyer.<br />
Actuellement, on procède à une<br />
élévation de température progressive<br />
grâce à l'action de résistances<br />
électriques.<br />
Température Le fumage à chaud se fait généralement<br />
en trois étapes:<br />
- une période de séchage-fumage à<br />
30°C;<br />
- une cuisson-fumage à 60°C;<br />
- un séjour à température de 90/100°C<br />
pour cuire et faire exsuder les graisses:<br />
la température à cœur doit atteindre au<br />
minimum 65°C et ce pendant quelques<br />
minutes.<br />
Durée Une augmentation importante de la<br />
vitesse de dépôt de la fumée, due aux<br />
conditions d'hygrométrie et de<br />
température, permet d'appliquer <strong>des</strong><br />
temps plus courts que pour le fumage à<br />
froid. La fixation <strong>des</strong> produits<br />
résultants de la combustion du bois est<br />
maximale à la température de 75°C<br />
pour une humidité relative de 60 %<br />
(Nicolle, 1978).<br />
Hygrométrie Il peut être nécessaire d'introduire de la<br />
vapeur ou un spray» (mélange airvapeur)<br />
afin d'augmenter l'hygrométrie.<br />
Dans le cas de températures élevées, on<br />
évite ainsi le séchage du produit.<br />
Fumage à froid<br />
Le poisson est préalablement plus ou<br />
moins séché à une température ne<br />
dépassant pas 28°C. Autrefois, le<br />
poisson se déshydratait au-<strong>des</strong>sus du<br />
feu, à une distance suffisante pour ne<br />
pas le cuire. Dans un second temps, le<br />
feu était étouffé avec de la sciure pour<br />
produire de la fumée. De nos jours, on<br />
effectue un séchage superficiel, en<br />
évitant de «croûter» le produit. Cette<br />
opération doit être conduite en<br />
surveillant les trois paramètres:<br />
ventilation, température et<br />
hygrométrie. Ensuite, le produit est<br />
fumé: la durée peut varier de quelques<br />
heures à plusieurs jours, suivant le<br />
matériel utilisé et le produit désiré.<br />
La température est de l'ordre de 22 à<br />
26°C et ne dépasse jamais 28°C tout<br />
au long du traitement. Selon les<br />
régions, il est indispensable d'installer<br />
une batterie froide permettant de<br />
traiter le mélange air-fumée.<br />
La durée du traitement varie d'une<br />
installation à l'autre. Elle dépend du<br />
goût et de la couleur recherchés.<br />
Le degré hygrométrique est de 60 à 70<br />
%. Sur les installations récentes, ce<br />
paramètre est contrôlé grâce aux<br />
climatiseurs. Avec les fumoirs<br />
classiques, la sciure doit être<br />
humidifiée.<br />
50
Circulation<br />
de l'air<br />
La ventilation doit être suffisante pour<br />
uniformiser la température dans la<br />
cellule.<br />
Conservation La durée de conservation est<br />
relativement courte: la cuisson<br />
provoque la désorganisation <strong>des</strong> tissus<br />
du poisson et celui-ci devient plus<br />
sensible aux dégradations. e plus, la<br />
teneur en eau est encore élevée. La<br />
conservation, selon la nature du<br />
poisson, varie entre huit et dix jours<br />
(produit emballé sous vide et stocké à<br />
+2°C).<br />
Nuisance Le 3-4 benzopyrène est présent en<br />
quantité huit à neuf fois plus élevée<br />
dans les produits fumés à chaud.<br />
Afin d'éviter le «croûtage», il est<br />
important de ne pas ventiler trop<br />
violemment l'enceinte. autre part, une<br />
ventilation trop forte peut provoquer<br />
un déséquilibre au niveau du foyer du<br />
générateur occasionnant par aspiration<br />
<strong>des</strong> risques d'incendie.<br />
La conservation du produit fini dépend<br />
de la teneur en sel, de la perte en eau<br />
occasionnée par le traitement et de<br />
l'intensité du fumage. En général, la<br />
durée de conservation est de quatre<br />
semaines à + 2°C (emballé sous vide).<br />
Le hareng saur se conserve plus<br />
longtemps car il est très salé et<br />
fortement séché / fumé.<br />
Source : « Le fumage du poisson », Camille Knockaert, IFREMER, 1999.<br />
51
Annexe 2. Questionnaire préliminaire<br />
Fumage de poissons en Afrique de l’Ouest<br />
pour les marchés locaux et d’exportation<br />
Analyse sensorielle / Questionnaire préliminaire<br />
Nom et Prénom : Date :<br />
- Est-ce que vous connaissez le Kong fumé ?<br />
Oui<br />
non<br />
- Est-ce que vous en consommez ?<br />
Oui<br />
non<br />
- Si oui, combien de fois par mois ?<br />
- Seriez-vous d’accord pour participer à un test d’analyse sensorielle ?<br />
Oui<br />
non<br />
52
Annexe 3. Fiche évaluation sensorielle<br />
Fumage de poissons en Afrique de l’Ouest<br />
pour les marchés locaux et d’exportation<br />
Analyse sensorielle / Test triangulaire<br />
Nom et Prénom : Date :<br />
- Deux poissons fumés ont été préparés par deux métho<strong>des</strong> différentes. D’après<br />
l’odeur et l’aspect du poisson, indiquez le code de l’échantillon qui vous semble<br />
différent <strong>des</strong> autres.<br />
- Si la différence été perçu nettement, indiquez en quoi le produit unique diffère<br />
<strong>des</strong> 2 autres<br />
- Couleur (clair ; foncée) :<br />
- L’odeur (+ fumée ; - fumée) :<br />
- Une autre caractéristique, laquelle ?<br />
- Est-ce que vous avez déjà achetez du poisson fumé ?<br />
Oui<br />
Non<br />
53
Annexe 4. Procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé<br />
Site de production « Gueule Tapée »<br />
Planche 1 : Éviscération et nettoyage manuel du Kong sur un tapis au sol.<br />
Bac de Lavage<br />
Planche 2 : Lavage à l’eau<br />
Planche 3 : Dispositions <strong>des</strong> poissons sur la claie du Fumoir pour égouttage.<br />
54
Fumoir en tôle (formé à partir de bidons de<br />
récupération de 200 l. ; 179 x 157 x 83 cm.)<br />
Combustibles (sciure + Coco ou bois +cartons)<br />
Planche 4 : Préparation du foyer<br />
Couleur brune, et est sec en surface.<br />
Si on le manipule, du jus s’écoule<br />
Planche 5 : Kong après un 1 er fumage (50 min de traitement)<br />
Couleur plus sombre à la fin du 2 ème<br />
fumage<br />
Planche 6 : Kong fumé après le 2 ème fumage (2h20 de traitement)<br />
55
Bois<br />
Coco<br />
Balance<br />
Planche 7 : pesée <strong>des</strong> combustibles<br />
Bourre de noix de coco Cartons Sciure<br />
(ou « Coco »)<br />
Planche 8 : Combustibles utilisés<br />
Claie<br />
Foyer Direct<br />
Planche 9 : Fumoir vide<br />
56
Annexe 5. Procédé traditionnel de fabrication de Kong fumé<br />
Site de production « Seuty N’diaré »<br />
Bascule<br />
Kong frais<br />
Planche 1 : Réception et pesée de la matière première<br />
Bac de lavage en plastique<br />
Planche 2 : Premier Lavage<br />
Caisses propres nettoyées avant utilisation<br />
Sol carrelé<br />
Planche 3 : Éviscération et nettoyage manuel<br />
57
Planche 4 : Préparation de la solution chlorée pour un 2 ème lavage<br />
Kong posé horizontalement sur<br />
la claie du fumoir (coté chair vers le<br />
haut<br />
Couvercles pour fermer le fumoir<br />
Fumoir en béton type Chorkor<br />
Kong plié en forme de couronne<br />
puis posé verticalement sur la claie.<br />
Planche 5 : Disposition <strong>des</strong> poissons sur la claie du fumoir.<br />
58
Planche 6 : Kong après 4 heures de fumage<br />
Planche 7 : Kong après 9 heures de fumage<br />
59