-2 ° C à -12 ° C, non réfrigérés mais non congelés

La volonté de maximiser la durée de conservation et de conservation des denrées périssables a conduit à un intérêt croissant pour la conservation des denrées alimentaires dans la région entre leur point de congélation et -12 ° C. Il s’agit d’une zone grise en termes de législation internationale, car les aliments ne sont généralement pas considérés comme entièrement « congelés » tant qu’ils ne sont pas inférieurs à -12 ° C et ne sont considérés comme « réfrigérés » qu’au-dessus de leur point de congélation. Il existe également une confusion des termes utilisés pour décrire l’état des aliments et des processus dans cette région de température. Les termes « super-réfrigérés », « réfrigérés profonds », « ultra-réfrigérés » ou « partiellement congelés » sont souvent utilisés pour les aliments conservés dans cette région de température; les Japonais utilisent également le terme « Hyo-on ».

De manière confuse, certains dans l’industrie alimentaire utilisent également des termes similaires pour les aliments réfrigérés qui sont simplement maintenus en dessous de 0 ° C, ou utilisent les termes « super-refroidissement », « refroidissement profond » ou « refroidissement dur » pour le processus d’utilisation de températures de réfrigération inférieures à 0 ° C (également communément appelé refroidissement « rapide » ou « ultra-rapide »). Lorsque la congélation se produit pendant le processus avant l’égalisation à la température de stockage requise, des termes tels que « congélation par croûte » et « congélation partielle » peuvent également être utilisés. La congélation de la croûte est souvent utilisée pour faciliter la coupe des aliments en rendant l’extérieur du produit rigide et donc plus facile à couper. Un procédé plus contrôlé, par lequel l’ensemble du produit est à une température uniforme où il a une teneur en glace importante pour le tranchage ou d’autres formes de traitement, est appelé « trempe ». Pour encore plus de confusion, certains aliments peuvent être maintenus nettement en dessous de leur point de congélation sans congélation (c’est-à-dire la nucléation des cristaux de glace); cela est généralement appelé « super-refroidi », « sous-refroidi » ou « sous-refroidi ».

Super-refroidissement

Généralement, le super-refroidissement a pour but de stocker les produits alimentaires à des températures juste en dessous de leur point de congélation initial; suffisamment bas pour réduire considérablement l’activité bactérienne mais suffisamment élevé pour éviter des niveaux importants de croissance de cristaux de glace pouvant causer des dommages structurels. Pour les aliments typiques tels que le poisson, la viande et les légumes, ces températures sont comprises entre -1 ° C et -7 ° C, à laquelle (selon la composition) environ 10 à 50% de l’eau contenue dans le produit est de la glace.

La majorité de la littérature sur le super-refroidissement a porté sur le poisson et d’autres fruits de mer1,2, 3,4,5, bien que le procédé ait été couramment utilisé aux États-Unis pour la volley6. Ce produit est rarement appelé super-réfrigéré, car légalement aux États-Unis, la viande de volaille conservée à une température supérieure à -3,3 ° C peut être commercialisée comme « fraîche » (règlement d’inspection des produits de volaille des États-Unis 9CFR381). Des études sur les joints de porc séchés et crus ont rapporté un super-refroidissement pour prolonger considérablement la durée de conservation de ces produits, par rapport au refroidissement, et produire un produit d’une qualité similaire au réfrigéré4,7, 8. Cependant, il a été démontré que le bœuf cru super-réfrigéré présente des caractéristiques de goutte à goutte similaires à celles du bœuf congelé et qu’il est super-réfrigérant pour produire de petites taches blanches disgracieuses à la surface des coupes9.

Le stockage super-réfrigéré présente un certain nombre d’avantages potentiels par rapport au stockage réfrigéré et congelé conventionnel, dont le principal est la capacité de prolonger la durée de stockage des produits alimentaires de plusieurs jours à plusieurs semaines sans avoir à subir les effets néfastes sur la qualité causés par une formation importante de cristaux de glace. Il a également été affirmé que la présence de cristaux de glace dans les produits super-réfrigérés pourrait aider à maintenir des températures acceptables tout au long de la chaîne de refroidissement en fournissant l’équivalent d’un « réservoir thermique interne »3. Si le processus rend la congélation inutile pour certains produits, il pourrait éventuellement offrir des économies d’énergie considérables en évitant le besoin de congélateurs à air comprimé et de stockage et d’affichage à basse température. De plus, les produits super-réfrigérés pourraient être commercialisés de manière plus attrayante par les détaillants par rapport aux équivalents congelés. Les produits qui sont actuellement congelés en vrac et qui doivent être décongelés avant d’être présentés au détail (comme de nombreux produits du poisson) n’auront pas besoin d’être décongelés.

Trempe et congélation de la croûte

La trempe est le processus consistant à amener un produit alimentaire à une température où une quantité importante de l’eau contenue dans le produit est sous forme de glace, mais toute l’eau n’est pas devenue glace. Cette température doit être inférieure au point de congélation et se situe souvent entre -2 ° C et -5 ° C, températures souvent utilisées pour le stockage super-réfrigéré. A cet état, le produit est rigide mais pas dur, et donc plus facile à couper. Le produit trempé peut être soit refroidi à cet état à partir d’une température supérieure au point de congélation, soit réchauffé à partir d’une température congelée. La congélation de la croûte est souvent utilisée dans le même but, mais c’est essentiellement un processus moins contrôlé où seule la surface est gelée. C’est très bien pour certains produits, mais le revenu à une température et à une rigidité uniformes permet une coupe plus uniforme et contrôlée et est crucial pour le rendement de tranches non endommagées de haute qualité dans certains produits10,11.

Super-refroidissement

Le super-refroidissement est le phénomène où la température d’une solution ou d’un matériau est réduite en dessous de son point de congélation sans que la cristallisation ne se produise, en raison d’une barrière énergétique qui doit être surmontée avant le début de la nucléation. Lorsque la cristallisation commence, la température est élevée jusqu’au point de congélation. Le point auquel la nucléation est initiée peut être appelé « point de nucléation » ou « température limite méta stable  » 12.

Il est bien connu que les liquides peuvent facilement refroidir à l’excès dans les congélateurs domestiques avec de la glace qui se forme de façon inattendue et soudaine lorsque la bouteille ou la canette est ouverte ou secouée. De nombreux exemples d’expériences à domicile et de démonstrations de ces phénomènes peuvent être trouvés sur YouTube, par exemple. Un certain nombre d’entreprises de boissons ont développé des produits commerciaux utilisant le super-refroidissement. L’avantage de la formation de glace par super-refroidissement est que cette glace est créée à l’intérieur de la boisson, elle n’est donc pas diluée. Une bière blonde super-refroidie « Arc » a été développée par Bass Brewers (par la suite relancée par Coors sous le nom de « Coors Sub Zero ») qui a été servie à -2,5 ° C avec une tête de cristaux de glace qui ont été nucléés dans la bière blonde super-refroidie telle qu’elle était versée13. Il a également été récemment rapporté que Coca-Cola a développé une variante « super froide » de Sprite qui sera commercialisée sous le nom de « Sprite Super Chilled » 14. Ces produits super-refroidis ne doivent pas être confondus avec ce qui est couramment commercialisé sous le nom de boissons « super-réfrigérées ». Il s’agit simplement de produits conservés quelques degrés plus froids que des produits similaires, généralement en dessous de 0 °C mais au-dessus du point de congélation des produits.

En plus d’être importants dans la production de crèmes glacées, un certain nombre de nouveaux systèmes de congélation utilisent également le super-refroidissement en soumettant le produit cible à des champs magnétiques de faible intensité (comme dans Cells Alive System (CAS) développé par la société japonaise ABI Co Ltd) ou à une pression élevée15, pour obtenir une formation uniforme et rapide de glace dans tout le produit. Dans ces cas, le super-refroidissement est une étape sur la voie de la congélation complète.

La capacité des plantes à super-refroidir pour éviter les dommages causés par le gel est relativement bien connue16. Moins rapporté est la capacité des fruits et légumes entiers à super-refroidir. Dès les années 1920, Diehl17 a signalé que les pommes isolées pouvaient parfois être refroidies à un point aussi bas que sept ou huit degrés en dessous de leur point de congélation sans formation de glace, à condition que les fruits ne soient pas perturbés. Il a également été rapporté qu’une multitude d’autres fruits et légumes sont capables d’un refroidissement excessif important, notamment des fruits tels que les raisins, les oranges, les citrons 18, les fraises 19 et les tomates12, ainsi que des légumes tels que les pommes de terre (Hruschka et al., 1961) et le chou-fleur20. Des études récentes menées au FRPERC21 ont révélé un super-refroidissement significatif et étonnamment stable dans une grande variété de légumes (tels que l’ail, les échalotes et le chou-fleur) et ont démontré que certains légumes (tels que l’ail et les échalotes) peuvent être conservés à des températures nettement inférieures à leur point de congélation pendant des semaines sans que la congélation ne se produise.

Développements futurs

Le stockage et la transformation des aliments à des températures comprises entre -2 ° C et -12 ° C ont beaucoup à offrir en termes de sécurité et de qualité améliorées, de durée de conservation prolongée et de consommation d’énergie réduite. Davantage de recherche et de développement sont nécessaires pour maximiser ce potentiel et il est nécessaire de définir et de rationaliser juridiquement la définition des produits traités dans cette plage de températures.

1. Waterman, J. J. & Taylor, D. H. (1967) Superchilling. Note de recherche Torry No 32.
2. Le Danois, E. (1920) Nouvelle méthode de réfrigération du poisson. Brevet français n° 506.296. (Cité par Aune, 2003).
3. Aune, E. J. (2003) Superchilling of foodstuff, une revue. 21e Congrès International de la Réfrigération, IIR / IIF, Washington, États-Unis. ICR0127.
4. Haugland, A., Aune, E. J. & Hemmingsen, A. K. T. (2005) Superchilling – traitement innovant des aliments frais. EuroFreeze 2005: Surgélation Individuelle des Aliments, Actes de l’Atelier de l’UE (Projet QLK1-CT-2002-30544), 13-15 janvier 2005, Sofia, Bulgarie, pp1-8.
5. Gregersen, F. (2006) Durée de conservation encore plus longue. Fiskeriforskning Info, no.11.
6. Jul, M. (1986) Chilling broiler chicken: an overview. Progrès et développements récents dans la réfrigération de la viande par refroidissement, Réunion de la Commission de l’IIR C2, Bristol (Royaume-Uni), pp133-43.
7. Bøgh-Sørensen L & Zeuthen P (1984), « The validity of the TTT-concept on the shelf lives of chilled, saled meat products », Proceedings of the European Meeting of Meat Research Workers, 30, Section 5:5, 223-224.
8. Duun, A. S., Hemmingsen, A. K. T., Haugland, A. & Rustad, T. (2008) Changements de qualité pendant le stockage superchill du rôti de porc. LWT – Science et Technologie alimentaires. Vol. 41, pp2136-2143.
9. Small, A., Sikes, A. & Doral, D. (2008) Enquêtes préliminaires sur l’utilisation de températures profondes pour le stockage prolongé du bœuf. Actes du 54e Congrès International de la Science et de la Technologie de la Viande (ICoMST), Le Cap, Afrique du Sud.
10. James, S. J. & James, C. (2002) Réfrigération de la viande. Woodhead Publishing Limited, ISBN 1 85573 442 7 1-347.
11. Lammertz, M. & Brixy, N. (2001) Améliorations continues des processus et de la production par application de la réfrigération avec des gaz cryogéniques. Refroidissement Rapide des Aliments, Réunion de la Commission C2 de l’IIR, Bristol (Royaume-Uni) Paris: Institut International du Froid, ISSN 0151-1637 ISBN 2-913149-23-5, pp119-126.
12. Cox, D.R.G. & Moore, S. R. (1997) Un procédé de surfusion, Brevet WO 97/18879.
13. Derbyshire, D. (2006) Voulez-vous de la glace avec votre bière blonde? La bière qui est servie à -2,5°C. Télégraphe. 23 juin 2006. (http://www.telegraph.co.uk/news/main.jhtml?xml=/news/2006/06/22/nbeer22.xml&sSheet=/news/2006/06/22/ixuknews.html)
14. Reynolds, J. (2007) Coke trace un « sprite avec de la glace » à l’aide de nouvelles technologies. Semaine de commercialisation. 12 septembre 2007. (http://www.marketingweek.co.uk/cgi-bin/item.cgi?id=57846)
15. Urrutia, G., Arabas, J., Autio, K., Brul, S., Hendrickx, M., Kakolewski, A., Knorr, D., Le Bail, A., Lille, M., Molina-García, A. D., Ousegui, A., Sanz, P. D., Shen, T. & Van Buggenhout, S. (2007) SAFE ICE: Traitement sous pression à basse température des aliments: Aspects de sécurité et de qualité, paramètres de processus et acceptation par le consommateur. Journal de l’ingénierie alimentaire. Vol. 83:2, pp293-315.
16. Pearce, R. S. (2001) Congélation et dommages des plantes. Annales de botanique. Vol. 87, pp417-424
17. Diehl, H. C. (1924) Blessure par congélation des pommes. Journal de Recherche Agricole. Vol. 29, pp0099-0127.
18. Lucas, J. W. (1954) Sous-refroidissement et nucléation de glace dans les citrons. Physiologie végétale. Vol. 29, pp245-251.
19. Martins, R. C. & Lopes, V. V. (2007) Modélisation de la surfusion dans les fraises congelées: Analyse expérimentale, automatisation cellulaire et méthodologie des problèmes inverses. Journal de l’ingénierie alimentaire. Vol. 80, pp126-141.
20. Fuller, M. P. & Wisniewski, M. (1998) L’utilisation de l’imagerie thermique infrarouge dans l’étude de la nucléation de la glace et de la congélation des plantes. Journal de Biologie Thermique. Vol. 23:2, pp81-89.
21. James, C., Seignemartin, V. & James, S. J. (2009) La congélation et la surfusion de l’ail (Allium sativum L.). Journal international de la réfrigération. Vol. 32:2, pp253-260. IIR (2006) Recommandations pour la transformation et la manipulation des aliments surgelés. IIR, Paris.

R22 élimination progressive

Judith Evans, Food Refrigeration and Process Engineering Research Centre FRPERC

Depuis le 1er janvier 2010, le règlement CE (ODS) 2037/2000 spécifie qu’aucun HCFC vierge ne peut être fourni ou utilisé pour l’entretien des équipements existants. À partir du 1er janvier 2015, le même règlement stipule qu’aucun HCFC recyclé ou récupéré ne peut être fourni ou utilisé pour entretenir des équipements existants.

Le R22 est un HCFC et est couvert par le présent règlement. Le R22 est toujours un réfrigérant courant dans toute la chaîne du froid alimentaire. Une enquête réalisée en 2005 pour le compte du Carbon Trust (Strategic Review of Refrigeration Use in Food and Drink Sector) a révélé que 70 % des sites de transformation des aliments avaient une installation de réfrigération contenant du R22. Il est intéressant de noter que seulement 25% de ceux qui ont du R22 sur place ont déclaré qu’ils prévoyaient d’acheter une nouvelle usine dans les prochaines années. Cela indiquerait qu’un grand nombre de fabricants d’aliments ont encore aujourd’hui des plantes contenant du R22.

Il semblerait que peu d’entreprises aient une stratégie claire pour le remplacement du R22. À mesure que les dates d’élimination progressive de la R22 approcheront, la disponibilité des ressources (entrepreneurs, équipement et réfrigérant) deviendra plus rare et plus coûteuse. Les fabricants d’aliments ont plusieurs options pour s’assurer que les installations de réfrigération restent en service une fois que l’élimination progressive du R22 commence.

Le règlement sur les SACO n’interdit pas aux usines de fonctionner avec du R22, mais interdit l’utilisation de réfrigérants vierges et recyclés. Si l’installation est exempte de fuites, il est possible de continuer à fonctionner avec R22 aussi longtemps que l’utilisateur le souhaite. Cependant, l’utilisateur se laisse vulnérable si la plante fuit, s’endommage ou nécessite des travaux correctifs invasifs. Les utilisateurs qui possèdent un certain nombre d’usines fonctionnant sur R22 adoptent mieux une stratégie d’élimination progressive. Dans un premier temps, les dossiers de l’usine doivent être examinés pour déterminer la ou les installations qui présentent historiquement les problèmes de fuite et d’entretien les plus importants. Ces installations peuvent ensuite être remplacées par de nouvelles ou (après avoir été rendues exemptes de fuites) éventuellement modernisées avec une baisse de remplacement du R22. En supposant qu’il soit propre, le R22 de l’usine aujourd’hui disparue peut ensuite être utilisé dans d’autres usines R22 jusqu’en 2015. Si les installations contenant du R22 sont progressivement remplacées, les utilisateurs peuvent planifier et planifier une élimination progressive du R22.

La suppression progressive de R22, si elle est réalisée de manière planifiée, est une opportunité pour les utilisateurs d’améliorer et d’optimiser les installations. Au fil du temps, de nombreux systèmes de réfrigération peuvent avoir été modifiés et ne plus être parfaitement adaptés à leur tâche. Il existe donc des possibilités de s’adapter à des installations mieux optimisées et économes en énergie. Des informations sur les options disponibles maintenant et à l’avenir pour améliorer l’efficacité des installations de réfrigération sont disponibles via un projet financé par Defra à l’adresse suivante: www.frperc.bris.ac.uk/defraenergy/index.html