Cours PTSCG - Beurre Et Margarine [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE ECOLE SUPERIEURE DES SCIENCES DE L’ALIMENT ET DES INDUSTRIES AGROALIMENTAIRES (ESSAIA) DÉPARTEMENT DU SECOND CYCLE 2 ASC – 4 ING SCCDA/STAF

Cours de PTSCG – Technologie des Corps Gras Technologie de fabrication du beurre et de la margarine

2020/2021

Cours assuré par: Dr. CHIKHOUNE A.

Le beurre - Définition  Le beurre est une appellation juridiquement protégée, non seulement en France, grâce au décret du 30 Décembre 1988 mais aussi sur le territoire Européen;  C’est un produit laitier, gras, sous la forme d’une émulsion solide malléable de type émulsion d’eau dans la matière grasse, obtenu par des procédés physiques, dont les constituants sont exclusivement d’origine laitière. Il est obtenu à partir de crèmes pasteurisées, congelées et surgelées;  Le décret de 1988 a précisé les dénominations de ventes, le traitement des crèmes, et la composition des beurres;  Avec ou sans qualificatif, le beurre, matières grasses 100% laitière, doit être composé d’au moins 82% de matières grasses butyrique (acide butyrique) pour les beurres doux et de 80% pour les beurres salés, d’au maximum 16% d’eau et ne doit pas dépasser 2% de matières sèches non grasses (lactose, protéines, sels minéraux);  Le beurre est un produit alimentaire exclusivement d’origine laitière, obtenu à partir de la crème. À l’inverse de celle-ci, il se présente généralement sous forme solide et c’est une émulsion de type eau dans l’huile. Cet état nécessite une inversion des phases présentes dans la crème qui peut s’opérer de différentes manières, mais qui nécessite toujours des chocs mécaniques pour y aboutir;  Le beurre occupe une place particulière au sein de la famille des corps gras alimentaires solides, encore appelés graisses alimentaires. En effet, c’est un produit obtenu à partir de crème fraîche, de ferments lactiques et éventuellement de sel.

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Le beurre - Différentes dénominations du beurre Le beurre cru ou beurre de crème crue Comme son nom l’indique, il est obtenu exclusivement à partir de crème n’ayant subi aucun traitement

d’assainissement (non pasteurisée), mis à part la réfrigération du lait après la traite dans des tanks à lait à 4° C, en vue de sa conservation. Le beurre extra-fin Il est fabriqué exclusivement avec une crème pasteurisée, n’ayant jamais été congelée, ni surgelée, ni désacidifiée. Ce qui signifie que la fabrication a démarré au plus tard 72 heures après la collecte du lait ou de la crème, et 48 heures après l’écrémage du lait. Le beurre fin C’est un beurre pasteurisé obtenu à partir d’un mélange de crème pasteurisée et de crème surgelée ou congelée. La proportion du mélange de crèmes ne peut dépasser 30%. En faisant varier la teneur en matières grasses du beurre, on obtient d’autres types de beurres, aux usages spécifiques en pâtisserie et en cuisine : les beurres concentrés et cuisiniers.

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Le beurre concentré

Le beurre - Différentes dénominations du beurre

Dans ce beurre pasteurisé, on a éliminé par fonte douce, décantation et centrifugation pratiquement toute l’eau

et la matière sèche non grasse. Il contient au minimum 99,8% de matières grasses laitière anhydre (MGLA). Le beurre cuisinier ou beurre de cuisine

Ce beurre pasteurisé et déshydraté contient au minimum 96% de matières grasses laitière. Il existe enfin d’autres types de beurre, différenciés essentiellement par leur goût: Le beurre salé

Sa teneur en sel est comprise entre 3 et 10%. Le beurre demi-sel Sa teneur en sel est comprise entre 0,5% et 3%. Le beurre aromatisé Il a subi l’adjonction, à chaud ou à froid, de divers produits : épices, herbes aromatiques, fromage, ail, persil et fruits.

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Le beurre allégé

Le beurre - Différentes dénominations du beurre

 Sa teneur en matières grasses (MG) doit être comprise entre 41% et 65%. La crème est préalablement

pasteurisée;  Le « beurre allégé », ou « à teneur réduite en matières grasses », est une émulsion obtenue par des procédés physiques, à partir de constituants d’origine laitière, et dont la teneur en matières grasses est au moins égale à

41 g et au plus égale à 62 g pour 100 g de produit fini;  Les mentions « à faible teneur en matières grasses », « light » ou « léger » font référence à des produits dont la teneur en MG est inférieure ou égale à 41 g pour 100 g de produit fini. Le demi-beurre Il ne contient que 41% de matières grasses. La crème est préalablement pasteurisée. Les spécialités laitières à tartiner et à teneur lipidique réduite ou mixtes Composées de matières grasses d’origine laitière, leur teneur en matières grasses est comprise entre 20 et 40%, et est obligatoirement spécifiée sur l’emballage. Tous ces produits peuvent se voir ajouter des denrées alimentaires conférant une saveur particulière (sel, épices) à l’exclusion des matières grasses autres que laitières. En outre, les beurres allégés et spécialités laitières peuvent comporter de la gélatine, de l’amidon, de la fécule, des arômes naturels et certains additifs. L’adjonction de vitamine A est imposée par la réglementation afin de garantir un apport quotidien équivalent à celui du beurre.

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Le beurre - Etapes de fabrication  Les beurres sont constitués d’une phase continue de matières grasses liquide dans laquelle sont dispersés des cristaux de triglycérides, des petits globules gras, des gouttelettes de phase aqueuse et des bulles d’air;  Ils s’obtiennent à partir d’une crème souvent pasteurisée contenant entre 40 et 50% de matières grasses qui est maturée puis barattée pour induire l’inversion de phase. La maturation correspond à l’origine à deux opérations couplées:  La maturation physique pour l’élaboration des caractéristiques rhéologiques des beurres;  La maturation biologique pour le développement de sa note aromatique.  Selon les époques, les pays concernés, les matières premières laitières disponibles et les beurres fabriqués, trois procédés ont été employés pour fabriquer du beurre:  Procédé par concentration;  Procédé par combinaison;  Procédé par agglomération. La fabrication du beurre en continu s’effectue ainsi d’après les trois procédés précédents, alors que la fabrication du beurre artisanal se fait par un procédé traditionnel en discontinu par agglomération.

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Le beurre - Etapes de fabrication

Figure 1: représentation schématique de la structure du beurre.

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Le beurre - Etapes de fabrication Réception et entreposage du lait

Ecrémage

Refroidissement et entreposage

Lait écrémé

Crème

Moulage et emballage

Malaxage

Refroidissement Salage

Désacidification (au besoin) Babeurre

Grains de beurre

Pasteurisation et refroidissement Barattage Maturation physique

Figure 2: diagramme de fabrication du beurre en discontinu

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Le beurre - Etapes de fabrication Réception et entreposage du lait

Ecrémage

Entreposage

Lait écrémé

Moulage et emballage Malaxage final et ajustement du taux d’humidité

Crème

Malaxage sous vide Refroidissement Salage (Saumure) Lavage éventuel

Désacidification (au besoin) Babeurre

Essorage du beurre

Pasteurisation et refroidissement

Barattage au moyen d’un batteur Maturation physique

Figure 3: diagramme de fabrication du beurre en continu

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Le beurre - Qualités organoleptiques  Le beurre, comme tous les aliments présente des intérêts et des limites, et à ce titre, il ne doit pas être banni du régime alimentaire. Les nutritionnistes préconisent des apports journaliers recommandés de l’ordre de 20 à 25 g de beurre;  Le beurre présente plusieurs avantages au niveau de la cuisine et de la pâtisserie. Tout d’abord, il dispose d’une excellente capacité piéger et à rediffuser les arômes des aliments avec lesquels il est associé lors de la cuisson. C’est un des corps gras les plus aromatiques. Ces arômes sont contenus:  d’une part, dans la phase aqueuse résultant des différents processus de fermentation opérés au cours de la fabrication (diacétyle). Cependant, si la cuisson est supérieure à 100 °C, l’eau et les substances aromatiques en solution s’évaporent. Pour éviter cela, il est préférable de réaliser les cuissons à des températures ne dépassant pas 70 à 80 °C ;  d’autre part, dans la phase grasse, avec notamment les acides gras à courte chaîne qui sont volatils.  Au cours de la cuisson du beurre, celui-ci peut provoquer des éclaboussures et développer une coloration brune recherchée dans certaines préparations culinaires, mais non souhaitée dans d’autres applications.

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Le beurre – Défauts de qualité  Les défauts du beurre proviennent soit de la crème, soit des techniques de fabrication inappropriées ou encore des conditions de conservation inadéquates. Il s’agit principalement des défauts de saveurs, de consistance et de texture, de couleur et de la disposition inégale de l’eau:  Défauts d’aspect extérieur : taches dues à des développements microbiens, bicoloration due à une dessiccation hétérogène de la surface, les zones les plus déshydratées présentent une couleur jaune plus soutenue;  Défauts d’aspect intérieur : marbrures, cavités avec exsudation d’eau, alvéoles d’air, points jaunes ou blancs;  Défauts de structure : beurre sableux, stratifié, huileux;  Défauts de consistance : beurre mou voire collant, beurre dur voire cassant;  Défauts de flaveur apportés par la matière première : aliments à flaveurs désagréables, résultant de développements microbiens dans le lait et/ou la crème (crèmes altérées, crèmes de sérum);  Défauts développés au cours de la fabrication : goûts de cuit, de yaourt, acide, malte, etc.;  Défauts développés durant la conservation du beurre : goût de moisi, de levure, de fromage, oxydé, piquant, rance, etc.

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La margarine - Définition  La margarine a été développée en 1869 après que l’empereur Louis Napoléon III de France a offert un prix pour un produit de remplacement du beurre peu coûteux. La production beurrière traînait loin derrière la demande en raison d’un approvisionnement court en lait dans toute l’Europe occidentale;  La migration des populations des fermes aux usines pendant la révolution industrielle avaient créé une demande du beurre que l’offre de lait ne pouvait combler, causant des prix du beurre exorbitants. La situation était particulièrement sérieuse en France parce que le pays était dans une dépression sociale et économique, s’ajoute à cela la guerre imminente avec la Prusse;  Des tentatives avaient été entreprises durant des années pour créer un substitut du beurre, mais un chimiste français a gagné le prix la première année où il a été offert. Hippolyte Megè-Mouriès a obtenu le nombre de brevet français 86480 pour son développement, qu'il a appelé « oléomargarine, » une combinaison du mot grec pour « homologue de perle » (parce qu’il manifeste un aspect de lustre nacré une fois cristallisé);  La margarine est constituée principalement d’une émulsion entre une phase grasse (phase continue) et une phase aqueuse (phase dispersée);

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La margarine - Définition  Elle contient aussi des additifs (lécithines, monoglycérides, sel, colorant, antioxydants, conservateurs, vitamines) répartis en partie dans la phase grasse (solubles ou dispersables dans les corps gras) et en partie dans la phase aqueuse (solubles ou dispersables dans l’eau et/ou le lait);  A la différence du beurre, elle n’est pas fabriquée à partir de lait. L’origine de ses acides gras est diverse, principalement végétale;  La margarine était préparée au début en émulsionnant des graisses animales (suif ou saindoux) avec de l’eau et du lait ou de la crème;  On emploie à l’heure actuelle une grande variété de corps gras, dont des huiles végétales plus ou moins hydrogénées;  Les margarines sont actuellement préparées avec des huiles contenant principalement des acides gras en C18 ; elles consistent en un mélange de 2 ou 3 qualités d’huiles partiellement hydrogénées;  Au moment de la fabrication, la graisse se présente sous forme de cristaux d’une taille en général de l’ordre de 5 μm. La margarine peut être un bon compromis nutritionnel entre l’huile et le beurre pour certaines utilisations.

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La margarine - Définition  Au sens réglementaire, le terme « margarine » désigne les « produits se présentant sous forme d’une émulsion solide ou fluide (liquide) et malléable, principalement du type eau dans la matière grasse (huile), dérivés de matières grasses végétales et/ou animales solides et/ou liquides propres à la consommation humaine dont la teneur en matières grasses d’origine laitière n’excède pas 3% de la teneur en matières grasses;  La margarine est un aliment produit essentiellement à partir de graisses et d’huiles comestibles d’origine non exclusivement laitière, selon le Codex. La présente norme ne s’applique à aucun produit contenant moins de 80% de matières grasses et qui n’est pas étiqueté d’une manière indiquant directement ou indirectement qu’il s’agit de margarine;  Les dénominations concernant les margarines moins riches en matières grasses sont similaires à celles faisant référence au beurre, c’est-à-dire notamment l’autorisation des termes « allégé », « léger » et « demi ». Selon la disposition réglementaire nationale française, la dénomination « margarine » est réservée au produit obtenu par mélange de matières grasses et d’eau ou de lait ou de dérivés de lait se présentant sous la forme d’une émulsion renfermant au moins 82g de matières grasses pour 100g de produit fini dont au plus 10% d’origine laitière.

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La margarine – Analyse des constituants

Elément

Le blend des huiles

Nature et rôle de l’élément  L’origine des huiles alimentaires peut être végétale, graisse animale de carcasse ou les huiles de poissons marins qui ont été identifiées comme GRAS (Generally Recognized As Safe) ;  Les procédés de modification chimique et physique des huiles alimentaires avec un procédé admis est également autorisé. Plusieurs de ces procédés sont disponibles pour élargir le champ d’application des huiles alimentaires, à savoir l’hydrogénation, l’interestérification (chimique et enzymatique), le fractionnement et le mélange de ces trois.

La phase aqueuse : l’eau  Au départ, le lait de vache a été employé, mais maintenant la poudre de lait et/ou le lait et les peut être employée à 0% de matière grasse mélangée à de l’eau ; protéines  Les éléments protéiques appropriés incluent le lactosérum, l’albumine, les caséines, les caséinates, ou l’isolat de protéines de soja à teneurs adéquates ;  Les protéines peuvent affecter la stabilité d’une émulsion par des moyens électrostatiques, stériques ou rhéologiques. Les mécanismes impliqués sont souvent complexes, interactifs et par conséquent difficiles à quantifier.

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La margarine – Analyse des constituants

Elément

Les émulsifiants

Les hydrocolloïdes (stabilisateurs)

Nature et rôle de l’élément  Les émulsifiants ont un rôle important dans la rhéologie des émulsions. Ils permettent de réduire la tension entre deux liquides non-miscibles ;  L’émulsifiant doit aussi être plus soluble dans la phase continue que dans la phase aqueuse, sa solubilité étant reliée à sa polarité. Les émulsifiants eau dans huile ont un rapport hydrophilie/lipohilie compris entre 3,5 et 6;  Le système d'émulsifiant utilisé généralement dans les margarines comprend deux composants : la lécithine et les mono et diglycérides;  La lécithine est habituellement ajoutée à des teneurs de 0.1 à 0.2%, connue pour son effet anti éclaboussant lors de l’émulsification, permet une libération plus rapide du sel dans la bouche.  Des stabilisateurs hydrocolloïdes peuvent être utilisés pour augmenter la viscosité de la phase aqueuse d’un produit tartinable contenant peu de matières grasses tel que la margarine;  La gélatine, certains carraghénanes (k notamment) et l’amidon peuvent être utilisés. Ces stabilisateurs arrivent à bloquer l’eau.

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La margarine – Analyse des constituants

Elément

Colorants, conservateurs et vitamines

Nature et rôle de l’élément  La législation autorise la coloration artificielle de la margarine pour en uniformiser la couleur;  Les colorants les plus utilisés sont les extraits de graine d’annatto (Bixia orellana) et le β-carotène ou provitamine A d’origine hémisynthétique ou naturelle;  Les conservateurs de la margarine se répartissent en trois catégories : antimicrobien, antioxydants et chélateurs de métaux ;  La lécithine (palmitate ascorbylique et stéarate), le citrate d’isopropyle, et l’acide éthylènediaminetétracétique disodique de calcium (EDTA) agissent en tant qu’antioxydants synergistes;  La fortification de la margarine avec de la vitamine A est obligatoire ; elle doit contenir pas moins de 15.000 unités internationales (UI). L’utilisation de la vitamine D est facultative, mais une fois supplémentée, elle doit être présente à raison de 1500 (UI). Les antioxydants naturels des huiles végétales « tocophérols » sont des sources importantes de vitamine E et des teneurs variables survivent aux traitements;  Des extraits naturels contenant des caroténoïdes, l’huile de carotte et huile de palme ont été également employés pour colorer les margarines. L’apocarotenal est un colorant synthétique qui est employé principalement comme renforçateur de couleur pour le β-carotène.

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La margarine – Analyse des constituants

Elément

Nature et rôle de l’élément  Du sel, chlorure de sodium, est ajouté pour la saveur et agit également en tant que conservateur ;  Beaucoup de saveurs synthétiques de beurre sont disponibles pour

l’usage en margarine. Celles-ci sont habituellement basées sur des Le sel (NaCl)

mélanges de composés qui ont été identifiés comme contribuant à la saveur de la margarine, comme les lactones, les esters butyriques d’acides

gras, les cétones et les aldéhydes;  Les sels de phosphate de disodium et de citrate de trisodium ont peu d’effets.

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Le margarine - Etapes de fabrication

Figure 4: diagramme de fabrication de la margarine.

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Le margarine - Etapes de fabrication

Figure 5: layout du process de fabrication de la margarine dans une chaîne de production pilote (adapté à partir d’un schéma interne à l’entreprise CEVITAL SPA).

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Le margarine - Etapes de fabrication  La chaîne pilote (Figure 5) est conçue pour une large gamme de margarines et graisses et offre une bonne cristallisation à ces produits. Les différentes unités qui la composent permettent un développement de produits optimal, avec une grande flexibilité dans la production et à coûts bas;  La chaîne dispose d’un logiciel de pilotage. Celui-ci est conçu pour le contrôle, l’enregistrement et la documentation des paramètres importants concernant le process de fabrication. Des paramètres comme la recette de la formulation, la capacité, la pression, la température et la charge du moteur peuvent être contrôlés à des stades spécifiques du process pour toutes les applications. Ce système de pilotage est caractérisé par : la reproductibilité et la flexibilité dans le process pour un produit donné, l’économie dans la production, fonctionnalités intéressantes (mode automatique ou semi-automatique, NEP programmables et traçabilité) et facilité d’utilisation;  Le blend de la margarine est préparé dans des bacs d’émulsion prévus à cet effet. Il en existe deux: l’un pour la préparation de la phase grasse (le blend des huiles) et l’autre pour la phase aqueuse. Les deux bacs sont des cylindres en acier inoxydable à double paroi et munis d’agitateurs. Un système d’émulsification permet une homogénéité de l’émulsion (distribution et taille des particules).

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Le margarine - Etapes de fabrication  Parfaitement scellé, aucune intrusion d’air n’est possible assurant ainsi l’impossibilité d’oxydation au cours de la production et du produit fini. Un système de dosage, composé de circuits de contrôle parmi lesquels : un dispositif de régulation, un convertisseur de fréquence, une pompe et un débit mètre, assure une flexibilité de dosage, une haute précision de mesure et une sécurité renforcée grâce à une supervision continue du paramétrage;  L’émulsion passe par une étape de pasteurisation. Cette étape est réalisée au niveau du pasteurisateur. Deux opérations ont ainsi lieu : une pasteurisation (chauffage) à 80 °C à l’aide d’une vapeur saturante et un refroidissement jusqu’à 40 °C. La température de l’émulsion étant au préalable de 45 °C avant son entrée dans le pasteurisateur;  Une fois pasteurisée et refroidie à 40°C, l’émulsion passe à travers des refroidisseurs (échangeurs de chaleur à surface raclée). Ceux-ci permettent le refroidissement du produit à la température requise du process. Chaque refroidisseur se compose d’un cylindre à double paroi dans lequel circule un axe équipé de lames rotatoires. La surface des tubes en contact avec l’émulsion est en acier inoxydable, tandis que la surface externe est en acier carbone soutenue par une couche de chrome dur;

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Le margarine - Etapes de fabrication  Le refroidissement est assuré par un liquide frigorigène (le fréon) qui circule dans la chemise réfrigérante (un échange de chaleur s’opère entre celle-ci et le produit). A l’intérieur du tube refroidisseur, les lames de l’axe raclent la paroi intérieure du tube cylindrique. Elles empêchent ainsi la cristallisation du produit sur celle-ci et assurent un transfert de chaleur optimal. L’intensité de raclage et de refroidissement au cours du process dépend du produit (type de margarine par exemple);  Le produit sortant de l’échangeur est travaillé dans les cristalliseurs (ou combinateurs). Les appareils de cristallisation ou cristalliseurs permettent un traitement intermédiaire du produit pendant la phase de cristallisation. Chaque Cristalliseur se compose d’un cylindre à double paroi équipé de tiges, dans lequel circule un autre porte-tiges. A l’intérieur du Cristalliseur les tiges mélangent le produit pour en améliorer la structure. Dans les conditions de fabrication d’une margarine à tartiner par exemple, les températures au niveau de C1 (Combinateur 1) et C2 (Combinateur 2) sont respectivement de 22 °C et 13,5 °C respectivement. Ces derniers assurent un refroidissement suffisant de l’émulsion pour donner une forme au produit et lui assurer une bonne cristallisation au niveau du tube à repos.

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Le margarine - Etapes de fabrication

 Les cristalliseurs ou combinateurs offrent deux avantages :  Des ajustements peuvent être faits pour changer le niveau, l’intensité et la durée du malaxage. Ceci permet de sélectionner les huiles, en se basant sur leur disponibilité et la demande sur le marché. Ainsi, on prend avantage des fluctuations des prix des huiles sur le marché, sans pour autant compromettre la qualité du produit fini;  Une flexibilité de travailler avec une large gamme de margarines et de shortenings, sous haute ou basse pression et à des vitesses variables;  Le produit passe enfin au tube dit de repos. Celui-ci est obligatoire pour atteindre la consistance et la performance souhaitées pour le produit fini, notamment dans le cas précis des margarines destinées à la pâtisserie (pâte feuilletée) et la confiserie;  La température finale étant de 20°C, la margarine est ainsi récupérée à la sortie du cristalliseur dans des barquettes de 400g et est laissée reposer avant de la mettre au frais dans un réfrigérateur à une température de 4 à 6 °C.

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Le margarine - Les différentes margarines commercialisées

Figure 6: Classification des margarines disponibles sur le marché mondial.

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