Les aliments usuellement distribués aux poissons existent sous différentes formes (d’après Pennel (1996)) avec des formes:
- humides ou semi humides obtenus à partir de produits de poisson pasteurisés et liés
- micro particulés réalisés en mélangeant différents composants et en les pulvérisant,
puis en sélectionnant les particules par taille. Les éléments trace, les vitamines et les composés lipidiques sont ajoutés à un moment variable du procédé de façon à couvrir les besoins du frai.
- micro encapsulés fabriqués en formant un revêtement externe à l’aide de protéines,
lipides ou de matériel fibreux. L’équilibre en acides aminés, les additions de lipides et le supplément vitaminique sont réalisés lors du procédé de micro encapsulation. - floconnés issus d’un séchage flash d’un mélange de farines supplémentées en lipides,
vitamines et éléments trace qui sont séchés et triés par taille (utilisés pour le frai). - miettes issues de la compression de granulés obtenus à partir d’un mélange de divers
ingrédients complémentés en vitamines, éléments trace et lipides. Les granulés sont émiettés et tamisés selon la taille des individus.
- petits granulés de 1 à 2 mm obtenus par compression d’un mélange de divers
ingrédients complémentés en vitamines, éléments trace et lipides, puis extrudés au travers d’une vis sous haute pression. Ils sont distribués au frai (les plus gros stades) et la taille des granulés augmente lorsque les poissons sont plus gros.
- granulés roulés faits par enroulement des mélanges de farine sous brumisation d’eau,
puis collecte des particules, séchage et sélection sur la taille et l’aptitude à la flottaison. Les tailles sont adaptables à des poissons de tous âges.
- granulés expansés (>2mm), fabriqués à partir de matières premières supplémentées
en minéraux et en lipides puis expansés sous vapeur haute pression. Après expansion, ils sont refroidis et sélectionnés par taille et par aptitude à la flottaison. Ces granulés, de par leur caractéristique de liaison supérieure et leur stabilité dans l’eau, sont les plus utilisés actuellement.
Le procédé de fabrication des granulés expansés est constitué de étapes : le dosage des farines qui précède une étape de mélange et d’homogénéisation de cette fraction solide. Le pré-mélange est ensuite soumis à cuisson-extrusion puis à séchage. La phase liquide (mélange huile/ eau/ pigments) est ensuite ajoutée au « granulé » qui a une structure d’éponge. L’ensemble est refroidi avant d’être conditionné.
1- Dosage/ mélange des farines :
Dans un premier temps, les farines, ingrédients secs, sont mélangées en préparation de l’extrusion à venir. Comme nous l’avons vu plus haut, le diamètre des particules d’aliment est variable en fonction de la taille des poissons. Même aux diamètres les plus fins, la composition finale doit être homogène. Or le diamètre final est conditionné par le grain initial de la mouture et le diamètre des moules utilisés en fin de procédé. Un broyage peut permettre d’uniformiser et de réduire le grain de la mouture. De plus, la taille des particules des farines de poissons modifie la croissance et l’utilisation de l’aliment en modifiant le temps de transit. (cf. partie II - A, anatomie et physiologie du tube digestif).
Une taille moyenne des particules inférieure ou égale à 500µm est recommandée dans les aliments pour les adultes, 250µm pour les juvéniles et moins de 50µm pour les larves. Une maille de tamis de 800µm suffit pour obtenir des tailles moyennes de particules d’environ 500µm.
Le dosage se fait de manière massale. Il permet de sélectionner l’apport des matières premières dans les proportions définies. Dans la plupart des fabriques d’aliment, il existe trois types de balances en fonction de la précision nécessaire : la balance pour les farines de poisson et les farines végétales, la balance pour la farine de crevette (5 à 7% du produit fini) et
la balance pour les vitamines et les pigments (la plus précise pour un élément représentant 1% du produit fini).
Photo 1 : balance à farine (2000kg), imprécision en kg Photo 2 : balance à pigments avec imprécision 5g (d’après photos de l‘auteur)
2- Mélange :
Cette étape a pour but l’homogénéisation de la préparation. Dans le mixeur, il y a addition d’eau, de vapeur, d’huile (addition à des fins technologiques car si les particules les plus grosses ne sont pas cimentées par les plus petites et par l’huile, il risque d’y avoir un « démélange » à chaque fois que la denrée est en mouvement). La température, la vitesse de circulation des matières premières, sont suivies en continu. L’ensilage produit par recyclage des premiers lots produits est ajouté au mélange, avant entrée dans l’extrudeuse, à un taux d’incorporation voisin de 6%. Lorsque la valve autorisant le passage du mélange de farine vers l’extrudeuse s’ouvre, la température est au moins de 80°C.
3- Cuisson -Extrusion :
Ce procédé cumule les effets de la pression et de la température. Il aboutit à la mise en forme des granulés par passage dans une ou plusieurs filières.
Pour les 100 premiers kilos produits lors du démarrage de la production, la température n’est pas assez élevée. Le système est placé en boucle fermée et le « mix » est recyclé soit par retour dans le mélange, soit par fabrication d’ensilage après addition d’acide et d’eau douce. L’extrudeuse a une température de 95 à 100°C. Le circuit ne s’ouvre vers la production de granulés que lorsque la température du mélange des matières premières est montée à 90/95°C. La capacité des extrudeuses est variable, celle présentée sur la photographie 3 a une capacité de12 à 15 tonnes par heure.
Le granulé a une structure alvéolaire caractéristique. L’humidité et la température dans l’extrudeuse conditionnent les caractéristiques physiques de l’aliment. Une température élevée et une humidité faible produisent des aliments très expansés, flottants, se réhydratant lentement.
L’étude de Mørkøre (2004) a comparé l’effet d’un aliment humide et d’un aliment extrudé sur la texture, le gaping et le statut cuivrique de la chair du saumon (mesuré en teneur en cuivre dans le sérum, les muscles et le foie). L’étude a eu lieu sur la période de janvier à mai (tableau 16). A cause de contraintes technologiques, les aliments humides ne peuvent cependant avoir la même densité énergétique que les aliments extrudés : l’étude consiste donc également à comparer deux aliments à ratio PD/ED équivalent.
Tableau 16 : Comparaison de l’effet de deux présentations différentes d’aliment (humide vs extrudé) sur les
performances de croissance de saumons de 2,3kg (d’après Mørkøre (2004)).
Aliment humide alginates (MF)
19,8 MJ/ kg MS 43% de MS 28% de Protéines (% de MS) PD/ED = 1,45 Extrudé commercial (DF) 27,7 MJ / kg MS 93% de MS 43% de Protéines (% de MS) PD/ED = 1,5 Poids final 3,55kg 4,01kg
Activité de nage Nage plus profonde et plus active
MS du muscle Constant : 32% Augmente : 32 à 35% au cours du temps
pH 6,33 en avril 6,10 en avril
Résultat final
MS Pas d’augmentation significative Augmentation (lien linéaire MG)
Facteur k 1,2 1,4
Rendement filet 55,9 57,8 (proportion tête, os et nageoires diminue)
Teneur gras filet 11,3 14,2
% de poissons supérieurs 72 61
L’aliment MF contient plus de cuivre, mais celui-ci est piégé par des alginates. De plus il contient également plus de phosphore et de calcium qui diminuent l’absorption d’autres éléments. La diminution des teneurs musculaires et sériques observée de mars à avril (figure 31) est due à une baisse du transport des éléments du tube digestif vers les autres tissus, à un ralentissement de l’activité métabolique, et à une diminution des protéines sériques de transport.
Figure 31 : Comparaison de l’effet de deux présentations différentes d’aliment (humide vs extrudé) sur le statut
cuivrique de saumons de 2,3kg. Teneur en cuivre du sérum (A), des muscles (B) et du foie (C). des lettres différentes signifient que les valeurs sont statistiquement différentes (P<0,05) entre les périodes d’échantillonnage, au sein d’un même traitement (d’après Mørkøre (2004)).
L’aliment humide, de part sa teneur en eau limite le stress osmotique sur les poissons, ce
qui est entre autres révélé par un taux de problèmes cutané nettement diminué. Cet aliment est cependant plus compliqué à stocker et plus fragile à l’oxydation.
4- Sécheur :
Le sécheur permet de ramener la teneur en eau de 35 % en sortie d’extrudeuse à 6 % environ en sortie de sécheur. Il est divisé en 4 zones à des températures différentes (125, 105, 95, 90°C). Au fur et à mesure de l’avancée du produit, la température diminue avec un différentiel entre chaque zone qui va en diminuant. Le temps de résidence des matériaux dans chaque zone est de 45 minutes. Les postes les plus forts consommateurs en énergie sont les sécheurs et le recyclage. Il y a plusieurs possibilités d’énergie utilisable. Le choix est fait en fonction du coût relatif de chaque type d’énergie (électricité, propane…).
5- Addition du pré-mélange huile-eau-pigments :
L’huile est mélangée avec des pigments au préalable dilués avec de l’eau. Ce prémélange est ajouté au produit d’extrusion qui se comporte comme une éponge. L’huile est ajoutée en fonction des quantités finales désirées en matières grasses dans l’aliment. Quelques litres d’eau sont nécessaires pour diluer les pigments et les incorporer dans les aliments finis. La plupart des fabriques d’aliment utilisent un système de pilotage automatisé et de calcul des doses de chaque ingrédient en fonction des contraintes nutritionnelles et technologiques, ces systèmes permettent également la gestion des stocks en continu.
Pour les pigments (astaxanthine, canthaxanthine…), le produit matière première doit être dilué dans le mélange eau et huile. En général, dans les aliments la concentration finale en astaxanthine est de 50 mg/kg d’aliment fini. Les matières premières les plus utilisées comportent 500 mg de pigments/kg : elles sont donc diluées au dixième. Le mélange pigment- huile-eau se fait dans une mélangeuse (par exemple Vacum conterND) : pour un aliment à 32,2 % de matières grasses on ajoute 481 kg pour 1505 kg de farine.
6- Refroidissement :
Le point de fusion de l’huile de poisson est de 15°C. La température finale cible du produit est donc inférieure. En fin de procédé, un air froid permet d’abaisser la température des granulés de 40°C à 12°C, tout en enlevant une partie de l’eau. Ce refroidissement permet la formation d’une coque protectrice autour de l’aliment. Les pellets sont refroidis, puis stockés en vue du conditionnement. Le mélange avec le mix eau-pigments s’étant déroulé à 35°C, les pellets restent ensuite en chambre de refroidissement pendant 30 minutes, jusqu’à la température de 3,5°C. La durée de vie durant laquelle les qualités nutritionnelles sont garanties est de 3 mois après fabrication.
Les aliments sont caractérisés en fonction des valeurs suivantes : - taille des particules, masse volumique,
- résistance à l’abrasion (friabilité selon la norme norvégienne ASAE S 269), - résistance à l’écrasement (force nécessaire à la rupture),
- aptitude à la réhydratation,
- stabilité à l’eau ou taux de délitement.
Les règles liées aux problèmes techniques d’un aliment pour saumon sont qu’un aliment contenant moins de farines de poisson a besoin de moins de liants, qu’un aliment plus riche
grasses, et qu’un aliment composé de plus de concentrés protéiques contient plus de leucine et moins d’acides aminés non énergétiques totaux (Dunajski (1979) et Espe et al (1999)).