Basses températures

Le froid ralentit l’activité des microorganismes et des enzymes. Plus la température diminue, plus la biodégradation des aliments est retardée. Il est aussi bactériostatique : il ralentit ou bloque la prolifération des bactéries mais ne les tue pas. Leur reproduction, par « scissiparité » (ou division), reprend dès que la température augmente, comme lorsque la chaîne du froid est rompue. C’est pourquoi la conservation à basse température se pratique toujours sur des aliments sains et ultra-frais. Cependant, dans certains cas, le froid négatif (sous 0 °C) a un caractère assainissant ; par exemple, il tue les parasites logés dans la chair de porc, de bœuf (Taenia) et de poisson (Anisakis).

Stockées entre 0 °C et + 10 °C, les denrées alimentaires fraîches et transformées conservent plus longtemps une bonne qualité organoleptique. De rares espèces bactériennes pathogènes dites psychrophiles peuvent néanmoins continuer à se diviser à des températures basses, autour de + 5 °C. C’est le cas de Listeria qui est à l’origine d’une toxi-infection alimentaire grave, la listériose. En dessous de + 3 °C, on considère qu’il n’y a plus de risques de toxi-infections.

En dessous de 0 °C, l’eau liquide contenue dans les aliments cristallise en glace et devient indisponible pour les microorganismes. Cette baisse soudaine de l’activité de l’eau, couplée aux très basses températures bloque l’activité des microorganismes et des enzymes. Cependant, à température négative modérée, entre – 10 et 0 °C, de rares bactéries dites cryophiles peuvent encore se multiplier. En dessous de – 18 °C, on considère qu’il n’y a plus de risques de multiplication microbienne.

La glace est largement utilisée pour la conservation des produits de la mer, poissons, coquillages, crustacés, sur toute la chaîne du froid, depuis la production, la pêche, le transport, jusqu’à la vente aux consommateurs. Utilisée le plus souvent sous forme de glace pilée, placée en caisses isothermes étanches au contact direct des produits, la glace assure une réfrigération homogène autour de 0 °C (point de fusion de la glace) et la préservation de la qualité organoleptique pendant plusieurs jours. À cette température, la dégradation des chairs est nettement ralentie, ainsi que, par exemple, la formation d’histamine. Cette substance, produite par certaines espèces bactériennes naturellement présentes dans l’intestin de plusieurs familles de poissons, est toxique et peut provoquer un syndrome pseudo-allergique qu’on assimile à une toxi-infection alimentaire.

Les industries de la pêche disposent en général de leur propre ligne de production de glace pilée. Quant aux petits producteurs, pêcheurs, poissonniers ou restaurateurs, ils disposent aussi de machines à glace ou achètent des sacs de glace pilée.

La glace est parfois associée à du sel ou à de l’eau de mer, ce qui a pour effet une diminution de la température et donc un pouvoir de conservation plus long. Il existe d’autres procédés de réfrigération, similaires dans leur principe, pouvant assurer une conservation à température négative : glace en écaille, neige carbonique, eau réfrigérée à la neige carbonique, etc.

La réfrigération conserve les denrées au froid « positif », à une température comprise entre + 1 et + 10 °C. La congélation conserve les aliments au froid « négatif », c’est-à-dire à une température inférieure à 0 °C.

Les phénomènes de biodégradation des aliments réfrigérés sont retardés, leur date limite de consommation (DLC) s’étale de quelques jours pour les denrées périssables, comme le lait cru, la viande, le poisson, à quelques semaines pour les denrées « stabilisées », comme la charcuterie, les viandes cuites, le fromage, les plats préparés… Congelées, les denrées alimentaires périssables se conservent sans risque plusieurs semaines et les denrées stabilisées plusieurs mois.

Dans certaines productions traditionnelles à base de fruit, comme le vin ou l’huile d’olive, la réfrigération permet, en plus de ralentir la multiplication bactérienne, de freiner les oxydations sur les récoltes qui ont lieu souvent en périodes chaudes. Les oxydations, accélérées par l’augmentation de la température, ont en effet une incidence négative sur la qualité organoleptique du produit fini, notamment sur les arômes de fruit.

De manière générale, la congélation à – 18 °C impacte la qualité organoleptique et nutritionnelle des produits frais. C’est pourquoi, en industrie, elle n’est utilisée que pour conserver des aliments préalablement stabilisés, c’est-à-dire pasteurisés, cuits, séchés, etc. Pour les produits frais, une phase préalable de surgélation est souvent pratiquée. Dans le domaine de la restauration, l’obligation est d’être sous – 18 °C.

La conservation au froid positif ou négatif est généralement accompagnée d’une déshydratation, d’une diminution de la quantité d’eau libre contenue dans l’aliment. Cela se traduit par une perte de poids et de volume dans le produit fini et par un impact sur sa qualité organoleptique (croûtage, décoloration, cristallisation de l’amidon…). La décongélation accentue encore ces pertes car elle entraîne la libération d’exsudats notamment sur les denrées fraîches composées de tissus vivants. Certains systèmes frigorifiques innovants rééquilibrent ces pertes d’eau par une hygrométrie contrôlée.

La surgélation fait appel au même procédé que la congélation et la réfrigération par compression, et au même mode de transfert de froid, le refroidissement indirect via un échangeur ou un évaporateur. Cependant, elle expose l’aliment à des températures de – 30 à – 50 °C, des valeurs atteintes parfois en quelques minutes, là où la congélation se produit entre 0 et – 20 °C, avec une descente en température lente, longue de plusieurs heures. La surgélation « saisit » par le froid les aliments « à cœur », c’est-à-dire jusqu’au centre de leur volume rapidement. Les denrées ainsi « bloquées » sont ensuite conservées à une température de l’ordre de – 18 °C.

En surgelant des aliments frais avant de les conserver congelés, on prolonge leur durée de conservation et on préserve leur qualité organoleptique et nutritionnelle. Leur déshydratation est bien plus limitée qu’en congélation, car l’eau libre contenue dans les aliments cristallise plus vite et reste davantage dans les cellules. De plus, la taille des cristaux de glace qui se forment est moins grande qu’avec la congélation. Leur effet délétère sur la structure physique et la texture est donc plus limité.

Pour la surgélation des fruits et légumes transformés en purées, coulis, compotes, ou pour les légumes entiers ou détaillés, on pratique souvent au préalable un traitement thermique court : pasteurisation éclair (flash), ébullition rapide (blanchiment), cuisson vapeur, etc. Cette étape vise à assainir le produit, en détruisant des bactéries, et à inactiver les enzymes, tout en préservant au maximum l’arôme du produit frais.

La surgélation mécanique a été optimisée par propulsion d’air froid et encore améliorée avec les jets d’air à haute vitesse (comme la technologie Impingement de GEA). Ces procédés de surgélation mécanique dits « de contact » ou « flash » ont pour conséquence d’augmenter la performance de la surgélation.

La surgélation cryogénique, ou cryogénie, repose sur l’utilisation de gaz cryogéniques comme celui produit par l’azote liquide (température d’ébullition à – 196 °C) ou le dioxyde de carbone liquide (température d’ébullition à – 79 °C). Les aliments sont mis en contact avec le gaz qui est pulvérisé de manière homogène dans un tunnel ou une enceinte close. Ce procédé permet d’atteindre des températures comprises entre – 70 et – 100 °C de manière quasi immédiate. Les gaz utilisés sont inertes chimiquement, c’est-à-dire qu’ils ne transforment pas la composition des aliments et n’altèrent pas leurs molécules, les macronutriments et micronutriments. Après le refroidissement, il ne reste aucune trace du gaz utilisé dans les aliments.

Une fois les aliments surgelés, ils sont conservés au froid négatif, – 18 °C. Plus performante que la surgélation mécanique, la surgélation cryogénique, minimise encore plus l’effet asséchant sur les aliments. De plus, du fait de sa rapidité, elle permet un gain de temps, qui se traduit par un gain de place, les tunnels sont moins longs, et d’énergie, la consommation électrique est bien moins importante.

La surgélation cryogénique a été récemment optimisée par une étape préalable de séchage partiel par microondes sous vide. Ce procédé permet d’extraire une partie de l’eau libre contenue dans les légumes avant l’étape de surgélation en vue de préserver leur structure cellulaire et donc leurs qualités organoleptiques et nutritionnelles. 

Cette technologie de production de froid exploite les propriétés magnétocaloriques de différents alliages et utilise de l’eau comme fluide caloporteur. Elle offre une alternative aux systèmes de réfrigération actuels basés sur la compression et la détente de fluides frigorigènes.

Fonctionnant à basse pression et à faible vitesse de rotation, elle permet de réduire fortement la consommation électrique, l’impact écologique (pas de gaz à effet de serre), le coût de maintenance et la nuisance sonore, tout en augmentant la durée de vie des appareils. Cette innovation pourrait dans les prochaines années remplacer les compresseurs traditionnels utilisés en froid industriel (réfrigération, conservation à – 18 °C et surgélation).

L’effet magnétocalorique consiste en un changement de température d’un matériau magnétique soumis à un champ magnétique externe variable : lorsqu’il y a aimantation le matériau s’échauffe et lorsqu’il y a démagnétisation le matériau refroidit. On peut utiliser cet effet par cycle, et ainsi créer une réfrigération (comme dans un cycle « compression/décompression » du fluide frigorigène dans un réfrigérateur traditionnel).

Les populations commencent à congeler l’eau en Chine vers 1000 avant notre ère, et de nombreuses sociétés stockent la neige ou la glace pour conserver les denrées, par exemple, en les gardant profondément sous terre, à l’abri de la chaleur.

Vers 1860 la glacière est inventée. C’est une armoire isolée avec un compartiment contenant de la glace qui garde au frais les aliments périssables. De la glace fraîche doit y être insérée chaque semaine environ. La glacière devient courante dans les familles des classes moyennes et supérieures dans les années 1890 aux États-Unis puis vers 1910 en Europe.

Carl Von Linde, un ingénieur allemand spécialiste de la cryogénie, crée la première machine de réfrigération à absorption dès 1870. Ses recherches contribuent largement à l’adaptation des techniques de réfrigération et à la mise au point des premiers réfrigérateurs. Ensuite de nombreux inventeurs perfectionnent le système. En 1913, la fabrication industrielle du premier réfrigérateur commence, il s’agit du Domelre pour « Domestic Electric Refrigerator ». Trois ans plus tard c’est au tour de General Motors de lancer son célèbre Frigidaire.

En 1944, le premier réfrigérateur à absorption est commercialisé. Il peut être alimenté à l’électricité, mais aussi au gaz et au pétrole. Dans les années 1950, ces appareils commencent à se démocratiser, notamment grâce à des tarifs plus accessibles.

En 1969, sont fabriqués les premiers appareils combinant réfrigérateur et congélateur. Cette innovation va permettre de congeler soi-même des aliments frais et favoriser l’essor du marché des produits congelés. Aujourd’hui, toutes sortes de réfrigérateurs existent. Certains distribuent de l’eau fraîche, des glaçons… et leur consommation d’énergie se réduit d’années en années, ce qui est plus que nécessaire car le réfrigérateur est le seul appareil ménager électrique fonctionnant en continu.

« Le “frigo” illustre une révolution démocratique. »

En 100 ans d’existence, cet appareil a révolutionné le quotidien et est devenu un incontournable : il est présent dans 99,2 % des foyers français (selon TNS Sofres). Il est cité comme l’appareil électroménager représentant le plus grand progrès du quotidien du XXe siècle. Il devance même le lave-linge, l’aspirateur ou le lave-vaisselle... Le « frigo » illustre une révolution démocratique. Autrefois, seuls les restaurants ou certains commerces de luxe disposaient de glace : celle débitée en grands blocs à partir des glaciers, transportée depuis les montagnes jusque dans les villes pour réfrigérer la marchandise. Les particuliers n’avaient qu’un cellier, une cave ou plus souvent un garde-manger situé sur la façade extérieure, sous la fenêtre, une sorte de coffre pour conserver les denrées. Parfois, un congélateur public permettait, par le biais d’un casier loué, de garder des aliments sur une plus longue durée.

« L’arrivée du réfrigérateur dans les années 1950 métamorphose le quotidien des ménages et à terme la société. »

Cette mutation lente réorganise la vie des femmes puis de toute la famille. L’impératif des achats au jour le jour, des petites portions, du passage du laitier disparaît avec l’arrivée de la réfrigération « privée ». L’entrée dans la maison de l’armoire froide sonne le déclin du commerce de détail, de l’épicerie de quartier « BOF » (beurre-œuf-fromage). Les grandes surfaces se développent et avec elles les aliments conditionnés pour être réfrigérés. Une véritable révolution du conditionnement et de la consommation voit le jour.

Le « frigo » permet l’anticipation, la préparation différée des plats, les repas surgelés… il permet de libérer une partie du temps et du travail liée aux courses et aux repas, tâches assumées en très grande majorité par les femmes. En allégeant ces tâches ménagères, il participe, par sa démocratisation, avec d’autres facteurs de l’époque, à l’évolution de la place des femmes dans la société qui quittent le foyer pour entrer massivement dans le salariat.

« un symbole : d’une révolution ménagère, sociale et hygiénique »

Sur un plan hygiénique, le réfrigérateur contribue sans aucun doute à améliorer la santé de la population en conservant les aliments plus sainement. Par exemple, la réfrigération des aliments est l’une des hypothèses avancées pour expliquer la diminution des cancers de l’estomac. Depuis plusieurs décennies l’incidence de cette maladie diminue à l’échelle mondiale et d’une manière plus intense dans les pays industrialisés.

Le réfrigérateur fait désormais entièrement partie du quotidien des pays industrialisés. Accusé par certains de détruire la cohésion familiale autour des repas, chacun mangeant à son heure, considéré aussi comme la cause de la disparition des produits frais en magasins au profit des aliments emballés « prêt-à-réfrigérer »... Pour d’autres encore il symbolise la surconsommation et le gaspillage… C’est un objet banal, mais tout un symbole : d’une révolution ménagère, sociale et hygiénique garant d’une conservation saine des aliments à laquelle une grande partie de la planète n’a pas accès.