1Chaque aliment est issu d’une ou plusieurs matières premières agricoles, auxquelles des opérations de transformation sont appliquées. L’ensemble des opérations de production des matières premières et de transformation contribue à l’élaboration des caractéristiques de l’aliment. L’apport de la transformation est nécessaire dans la mesure où les matières premières agricoles se conservent pendant un temps limité, possèdent des caractéristiques variables et sont de qualité nutritionnelle irrégulière ; les technologies agro-alimentaires les transforment en denrées alimentaires sûres, plus stables, de bonne valeur sensorielle et en général nutritionnelle.

Les variables d’analyse

Fig. 1 – Les échelles de structure et de temps caractéristiques dans un aliment céréalier

2La qualité de chaque aliment peut être décrite par huit variables, sensorielle (appelée aussi organoleptique), nutritionnelle, sécurité, coût, praticité, image, environnementale et éthique. Pour chaque objectif choisi de caractéristiques finales (c’est-à-dire le positionnement vis-à-vis de ces huit variables), il existe un choix raisonné d’opérations et de valeurs paramétriques. Les opérations à caractère additif (un emballage, par exemple) ou soustractif (un tri, par exemple) peuvent être décrites assez facilement sur l’ensemble de l’itinéraire technologique. D’autres en revanche créent des propriétés nouvelles car les éléments de l’aliment sont en inter actions : la compréhension des propriétés de l’ensemble dépasse celle des propriétés des parties constitutives. L’absence d’interaction, par exemple le fait de conserver un contraste de texture dans le même aliment, représente aussi une propriété nouvelle, qui s’oppose au principe des transferts de masse par diffusion dans un aliment. Apparaissent ainsi les notions de niveau d’organisation (Figure 1) et de propriété émergente, à la base de l’analyse de la complexité des aliments, comme le montre l’exemple de l’itinéraire technologique du pain français qui illustre comment l’existence d’une organisation multi-échelle renvoie à des mécanismes différents d’établissement de chaque niveau, avec des cinétiques différentes (Tableau). En raison de la complexité des aliments, il est en effet impératif de développer des approches multi-échelles qui identifient et représentent à la fois les agents essentiels de la réaction et l’environnement réactionnel nécessaire. Ces approches multi-échelles sont aussi indispensables pour relier les observations macroscopiques à des propriétés microscopiques de la matière.

Tableau 1 – Itinéraire technologique du pain français

La notion de filière

3Les liens entre les différents acteurs de l’itinéraire technologique définissent le concept de « filière » agricole et agro-alimentaire, qui permet de formaliser l’ensemble des opérations, flux de matière, d’énergie et d’informations et jeux d’acteurs intervenant à partir d’un produit agricole – et ce jusqu’au consommateur.

4Pour chaque catégorie d’aliment, ces filières peuvent aussi s’analyser comme des chaînes de valeur en répertoriant la séquence des activités qui créent de la valeur, considérées du point de vue de chaque entreprise. Les chaînes de valeur ainsi constituées ont conduit à l’établissement de chartes de qualité (labels), garantissant des propriétés sensorielles et nutritionnelles minimales, le respect de considérations environnementales (agriculture biologique) ou éthiques (commerce équitable).

L’évolution des itinéraires technologiques

5Les itinéraires technologiques sont par essence métastables : à chaque période, ils représentent un compromis entre l’état de l’art technique, les disponibilités des ingrédients, les attentes évolutives des consommateurs dans un segment de marché donné. Ils évoluent pour intégrer l’apparition de nouvelles technologies, de nouvelles attentes des consommateurs (Figure 2). Les impacts environnementaux et les considérations nutritionnelles sont aujourd’hui les forces motrices de ces changements.

6En particulier, la transition énergétique conduit à développer une approche globale qui analyse l’utilisation de l’énergie et des ressources (eau). Au niveau industriel, l’intégration énergétique vise notamment à utiliser, voire à stocker, l’énergie thermique pour différents usages (notion de « cascade énergétique »). Elle repose sur des techniques d’analyse systémiques (analyses Pinch*, exergétique*, etc.) et est largement complétée par le concept d’intensification des procédés. Ce dernier désigne le développement de méthodes et de dispositifs innovants qui, en comparaison de l’existant, offrent une diminution de la consommation d’énergie, de la production de déchets et du rapport taille sur capacité tout en maintenant la qualité des produits. Ces approches font partie de l’éco-conception* des procédés.

7La maîtrise des changements dans l’élaboration des produits alimentaires et de la conduite des procédés de transformation nécessite la construction d’outils adaptés d’aide à la décision. Différents concepts, compétences et outils méthodologiques innovants ont été développés pour faire « coopérer » et intégrer l’ensemble des informations ou connaissances ponctuelles capitalisées à différentes échelles et sous différents formats par les acteurs concernés. Deux champs de recherche complémentaires sont en particulier très actifs aujourd’hui : d’une part, l’acquisition de connaissances sur les interactions entre les constituants, notamment du point de vue de la dynamique (évolution au cours du temps) du système étudié ; d’autre part, l’intégration des connaissances, y compris le savoir-faire des experts, pour déterminer l’ensemble des chemins qui permettent d’amener le produit à la cible (tube de viabilité ; par exemple la « longue conservation » peut être obtenue de différentes façons : via l’emballage, via la cuisson prolongée, via l’acidification par des micro-organismes, etc.).

Fig. 2 – Grandes dynamiques historiques des itinéraires technologiques des aliments