Caractéristiques des différents gaz en cryogénie alimentaire

Cet article explore les caractéristiques de ces fluides cryogéniques alimentaires, leurs applications et leurs impacts sur la qualité des produits surgelés.

Avantages des fluides cryogéniques alimentaires

Les fluides cryogénique présentent de nombreux avantages pour l’industrie alimentaire :

• Qualité préservée : L’apport de froid rapide et intense préserve la texture et les qualités nutritionnelles. En effet, le froid cryogénique congèle très rapidement l’eau contenue dans les aliments favorisant la formation de petits cristaux de glace et minimisant les dommages aux membranes cellulaires. 
• Efficacité : Réduction significative du temps de congélation comparé aux méthodes classiques. On parle alors de “congélation cryogénique” ou encore de surgélation.
• Flexibilité : Adapté à tous types de produits (entier, piécé, portion, IQF, solide, liquide, pâteux, mous…), sa mise en œuvre offre une grande polyvalence dans les chaînes de production.
• Investissements réduits : les équipements cryogéniques associés à l’utilisation de l’azote liquide sont compacts et de conception simple générant des investissements plus faibles qu’en froid mécanique.   

Mise en œuvre dans une application industrielle ?

Les fluides cryogéniques sont particulièrement faciles à mettre en œuvre. Dans les deux cas,

• l’installation comprend un stockage cryogénique, une ligne de transfert, un équipement d’application avec son système d’extraction des gaz, les équipements de sécurité.
• les fluides sont acheminés par semi-remorques dans les stockages mis à disposition des utilisateurs.

Matériel d’application
De façon générique, il s’agit de l’équipement cryogénique qui s’intègre dans le procédé agroalimentaire pour l’application concernée telle que le refroidissement ou la surgélation.

Chaque équipement met en œuvre un système de transfert des frigories spécifiques, sachant qu’il se fait principalement par contact direct avec le produit à traiter.
En cryogénie alimentaire, ce contact peut se faire de différentes manières :

• Par immersion ou pulvérisation dans le cas de l’azote liquide, ce qui peut permettre par exemple de figer une surface,
• Par convection des gaz froids,
• Au contact, solide/solide dans le cas de la neige carbonique.

On peut citer les technologies suivantes comme exemples : les cellules cryogéniques (aussi appelées de cellules de congélation rapide) ou pour des productions en continu les tunnels à tapis ou encore à immersion. 

Applications dans l’industrie

L’azote liquide et le CO₂ peuvent être utilisés directement pour assurer différentes fonctions :

• Figer ou "croûter" un produit en surface, par exemple par projection de neige carbonique ou pulvérisation d’azote liquide,
• Contrôler la température dans des mélangeurs, pétrins, hachoirs… (dans la viande et les produits de la pâte notamment),
• Refroidir ou surgeler à cœur
• Surgeler des produits individualisés (ex: dés de fromage, lardons, fruits rouges..),
• Mettre en forme (ex: production de billes de ferments lactiques par immersion dans l’azote liquide),
• Broyer à basse température pour obtenir des granulométries très faibles,
• …

Dans le cas du CO₂ liquide, l’essentiel des frigories est donc contenu dans la neige carbonique qui, compactée sous forme de glace carbonique, a une excellente inertie thermique. Cette inertie est particulièrement recherchée pour assurer un contrôle de température “longue durée” (de quelques minutes à 48h) lors des transports réfrigérés routiers, ferroviaires ou aériens.

Sécurité

Les installations cryogéniques fonctionnent en boucle ouverte, c’est-à-dire que les gaz froids générés doivent être canalisés et évacués vers l’extérieur des locaux de travail.
Afin d’assurer le bon fonctionnement des équipements dans des conditions de travail sûres, des moyens de protections sont mis en place au titre de la prévention comprenant en particulier :

• un extracteur qui aspire le fluide gazeux froid généré dans le matériel, 
• des panneaux de signalisation sur les risques de brûlures par le froid, risques d’anoxie…
• des détecteurs de teneur en gaz associés.

En conclusion, le choix entre l'azote liquide et le dioxyde de carbone dépend des besoins spécifiques de refroidissement, de la nature des aliments et des installations disponibles. En tirant partie des avantages de chaque fluide cryogénique, il est possible d’optimiser les processus de production pour garantir des produits réfrigérés ou surgelés de haute qualité.