Description des différentes techniques de congélation des aliments

Découvrez les techniques de congélation des aliments, du froid mécanique à la cryogénie, et leur impact sur la qualité des produits alimentaires.

Lecture : 4 min

Techniques de congélation des aliments

La congélation est une technique essentielle de conservation des aliments. Elle prolonge leur durée de vie tout en préservant leurs qualités nutritionnelles et organoleptiques. 
Il existe différentes techniques de congélation, chacune ayant ses propres principes et applications. Le froid mécanique et le froid cryogénique sont les deux principales méthodes utilisées dans l'industrie alimentaire. 

Comprendre ces techniques permet de mieux apprécier les choix technologiques faits par les professionnels pour garantir la qualité des produits que nous consommons.
Cet article explore les différentes méthodes de production du froid et leurs applications spécifiques.

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Les différents principes de production du froid

Produire du froid, c'est absorber de la chaleur. Pour atteindre des températures basses, il faut utiliser des phénomènes endothermiques permettant une absorption de chaleur à des températures inférieures à celles que doit atteindre le corps à refroidir. Un système frigorifique prélève la chaleur à basse température et la rejette à une température plus élevée. Ce transfert de chaleur, selon les principes de la thermodynamique, nécessite un apport d'énergie.

Les quatre principes de production du froid sont :

  1. Détente d'un gaz préalablement comprimé : la détente d'un gaz permet de réduire sa température. Ce principe est utilisé dans divers systèmes de refroidissement et de congélation de type “mécanique”.
  2. Évaporation d'un liquide : par exemple, l'azote liquide s'évapore à -196°C à pression atmosphérique, absorbant 48 kcal/kg. Ce processus est couramment utilisé dans la “congélation cryogénique”.
  3. Sublimation d'un solide : la neige carbonique (CO2) se sublime à -78,9°C à pression atmosphérique, absorbant 138 kcal/kg. Ce principe est très recherché pour le transport des aliments.
  4. Dissolution de certains corps solides dans un liquide : cette méthode abaisse la température en dissolvant des solides dans un liquide approprié; bien que moins courante, elle reste utilisée dans certaines applications spécifiques.

 

Le froid mécanique 

Le froid mécanique repose sur l'utilisation d'un fluide frigorigène circulant en circuit fermé, décrivant un cycle en quatre étapes:

  1. Vaporisation dans un évaporateur : la vaporisation du fluide frigorigène génère l'effet frigorifique, absorbant les frigories.
  2. Compression de la vapeur : la vapeur est compressée pour augmenter sa température et sa pression.
  3. Condensation de la vapeur : la vapeur chaude est refroidie et condensée en liquide.
  4. Détente : le fluide frigorigène est détendu pour reprendre son état initial.

L'air ambiant ventilé absorbe les frigories, assurant ainsi l'échange thermique avec les aliments. 
Le consommable est donc l'énergie électrique utilisée d'une part pour compresser le fluide frigorigène et d'autre part pour assurer la ventilation de l’air.
Le froid mécanique est couramment utilisé dans les réfrigérateurs et congélateurs domestiques ainsi que dans les applications industrielles.

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Le froid cryogénique

Le froid cryogénique consiste à utiliser les frigories produites par la détente d’un gaz ou d’un liquide à la pression atmosphérique. La vaporisation ou la sublimation de gaz liquides se fait en “circuit ouvert”. Pour les applications de froid cryogénique, les 2 fluides concernés sont le Dioxyde de Carbone (CO2) et l’Azote (N2), stockés sous forme liquide.

Les transferts thermiques se font de trois manières :

  • Contact direct : Le fluide cryogénique entre en contact direct avec le produit.
  • Convection en ambiance gazeuse : Le fluide refroidit l'air ambiant qui à son tour refroidit le produit.
  • Pulvérisation : Le fluide est pulvérisé directement sur le produit.

Le consommable est dans ce cas, le fluide cryogénique.

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Impact des techniques de congélation sur la qualité des aliments

Congélation rapide ou surgélation

La surgélation consiste à congeler très rapidement les aliments grâce aux basses températures. 
La vitesse de descente en température entraîne la transformation de l’eau contenue dans les produits en petits cristaux de glace qui respectent la structure cellulaire des aliments.
Ces microcristaux associés à un faible temps d’exposition à la ventilation dans l’équipement, ont un effet direct sur la qualité de la surgélation, notamment sur le résultat de la tenue mécanique du produit à la décongélation (présence d’un exsudat). De plus, la température à cœur est atteinte très rapidement, ce qui limite le développement des micro-organismes.
Cette méthode est idéale pour les produits fragiles comme les fruits, les légumes, les viandes et les poissons.

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Congélation mécanique

Dans ce procédé, la descente en température est beaucoup plus lente. L’eau se transforme en glace sous la forme de grands cristaux qui peuvent endommager les cellules. 
Par ailleurs, les produits sont plus longtemps sous l’effet de la ventilation ce qui peut entraîner une dessiccation en surface et des pertes en eau. 
Cela n’aura pas d’impact pour les produits moins riches en eau ou bien congelés, déjà placés dans leur emballage.

 

Applications des différentes techniques de congélation

Le froid mécanique est tout à fait adapté pour une production de masse, régulière avec une visibilité sur le long terme.
Le froid cryogénique est particulièrement intéressant pour la surgélation de produits fragiles, sensibles aux pertes en eau et/ou aux produits à haute valeur ajoutée. Il s’adresse aux productions moyennes, pouvant être variées, irrégulières ou pour des lancements de produits ou une absence de visibilité à long terme.

Conclusion
Les techniques de congélation des aliments varient en fonction des besoins de production et des types d’aliments à conserver.
Que ce soit par froid mécanique ou cryogénique, pour du refroidissement ou de la surgélation, l'objectif est de préserver la qualité nutritionnelle et organoleptique des aliments tout en exploitant des procédés technico-économiques. 
En comprenant les atouts de chaque méthode, il est plus facile de bien choisir sa solution de froid, d'optimiser ses processus de fabrication et de garantir des produits de haute qualité aux consommateurs.

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