Comment fonctionne un congélateur IQF pour la transformation des fruits ?

Principe fondamental de la congélation IQF : élimination rapide de la chaleur et contrôle des cristaux de glace

Physique de la congélation ultra-rapide : suppression de la nucléation de glace et minimisation des dommages intracellulaires

Les congélateurs IQF fonctionnent principalement en extrayant la chaleur très rapidement, généralement à des taux supérieurs à 1 degré Celsius par seconde. Ce refroidissement rapide modifie la manière dont la glace se forme à l'intérieur des aliments. Lorsque le gel est aussi rapide, il empêche le mode habituel de formation de glace (appelé nucléation hétérogène) et crée plutôt simultanément de nombreux sites de formation de cristaux minuscules. Le résultat ? Les cristaux de glace restent très petits, généralement inférieurs à 25 micromètres de taille, ce qui est en réalité plus petit que la plupart des cellules végétales elles-mêmes. Ces minuscules cristaux n'endommagent pas les membranes cellulaires comme le font les plus gros. Le congélation lente classique fonctionne différemment : elle tend à créer moins de points d'initiation de la formation de glace, conduisant à ces grands cristaux destructeurs qui transpercent les parois cellulaires et détruisent essentiellement la structure de l'aliment. Le fait de préserver les cellules intactes signifie qu'il y a moins de liquide perdu lorsque l'aliment décongèle plus tard, et que la texture reste également meilleure. Des recherches publiées dans des revues scientifiques montrent que la congélation IQF réduit les dommages cellulaires de plus de 80 % par rapport aux méthodes traditionnelles.

Rôle du flux d'air à haute vitesse et température inférieure à zéro dans l'obtention de cristaux de glace <25 µm (par exemple, étude de cas sur la fraise)

Lorsque de l'air froid circule dans les congélateurs IQF à des températures comprises entre moins 30 et moins 40 degrés Celsius, il devient le facteur principal dans la formation de minuscules cristaux de glace qui empêchent les aliments surgelés de devenir mous. À des vitesses allant de 2,5 à 4 mètres par seconde, cet air en mouvement rapide crée ce qu'on appelle un effet de lit fluidisé. De petits fruits comme les fraises flottent réellement dans ce courant d'air, rebondissant et étant frappés par l'air extrêmement froid de tous côtés. Le résultat ? L'eau à l'intérieur du fruit se transforme en glace presque instantanément, avant que de grands cristaux ne puissent se former. Des tests effectués sur des fraises ont montré que ces minuscules cristaux de glace avaient une taille moyenne de seulement 22 micromètres, soit en dessous du seuil critique de 25 micromètres où la texture commence à se dégrader. Cela signifie qu'environ 94 % des pigments colorés restent intacts et que les baies conservent leur fermeté après décongélation. Un autre avantage est l'absence d'agglomération pendant le congélation, car chaque fraise est solidifiée séparément en cinq à sept minutes. Toutefois, si la vitesse de l'air n'est pas correcte, des différences de température entraînent la formation de plus gros cristaux de glace en profondeur dans le fruit. Pour les entreprises travaillant avec des produits fragiles, trouver le bon équilibre est absolument essentiel pour préserver la qualité du produit tout au long du stockage et du transport.

Flux de travail du congélateur IQF : Du fruit frais au produit individuellement congelé

Préparation avant congélation : Lavage, calibrage, blanchiment et séchage de surface pour des performances IQF optimales

Lorsque des baies fraîches entrent dans le système de congélation IQF, elles passent d'abord par plusieurs étapes pour garantir une congélation uniforme et rapide. Les fruits sont lavés sous haute pression afin d'éliminer toute saleté provenant des champs. Ensuite intervient le tri optique, qui assure que tous les morceaux ont à peu près la même taille afin qu'ils gèlent correctement. Certains fruits doivent également subir un court échaudage à l'eau chaude pour arrêter ces enzymes indésirables qui les font brunir et développer des saveurs bizarres après congélation. L'élimination de l'humidité superficielle est également très importante. La plupart des installations utilisent soit des essoreuses rotatives, soit des jets d'air puissants pour réduire l'humidité à moins de 0,5 %. Cela empêche la formation de ponts de glace entre les produits congelés, phénomène responsable de leur agglutination. Une étude publiée l'année dernière dans le Journal of Food Engineering a montré que lorsque les fruits sont correctement séchés avant congélation, l'agglomération diminue d'environ 70 % par rapport au simple fait de mettre des fruits mouillés au congélateur. Une telle différence est cruciale pour les transformateurs alimentaires qui souhaitent que chaque morceau reste individuel.

Dynamique des chambres de congélation : Comparaison des conceptions de congélateurs IQF à lit fluidisé et tunnel, et leur impact sur le débit et l'uniformité

Le fonctionnement d'un congélateur IQF dépend essentiellement de la conception de sa chambre. Prenons l'exemple des congélateurs à lit fluidisé : ces machines font littéralement flotter de petits aliments, comme des baies, dans un air extrêmement froid circulant à environ 2,5 à 4 mètres par seconde à une température de moins 40 degrés Celsius. Cela crée un effet visuel similaire à celui de l'eau bouillante, mais au lieu de bulles montant à la surface, les aliments restent séparés les uns des autres tout en étant congelés uniformément en moins de dix minutes. Il existe ensuite les congélateurs tunnel, qui fonctionnent différemment. Ils utilisent des tapis roulants faisant passer les produits à travers plusieurs étapes de refroidissement où la température diminue progressivement jusqu'à environ moins 35 degrés. Ces derniers sont généralement plus efficaces pour les aliments de plus grande taille ou aux formes irrégulières, comme des tranches de pomme ou des morceaux de mangue, qui ne se comporteraient pas correctement dans un système fluidisé. Bien entendu, ici aussi, tout comporte des compromis.

Les lits fluidisés atteignent une congélation individuelle ≥95 % mais fonctionnent à des volumes inférieurs ; les systèmes en tunnel s'adaptent efficacement tout en maintenant une séparation de 85 à 90 %, selon les résultats publiés dans le Journal international du froid (2022). Les deux conceptions limitent de manière fiable la croissance des cristaux de glace à moins de 25 µm lorsqu'elles sont correctement calibrées, garantissant ainsi la qualité dans toutes les applications.

Avantages qualitatifs de la technologie de congélation IQF pour les fruits

Indicateurs de préservation : vitamine C (92 %), anthocyanines (89 %) et maintien de la texture par rapport à la congélation conventionnelle

La technologie IQF se distingue particulièrement par sa capacité à préserver les nutriments et les arômes. Des recherches publiées dans des revues scientifiques indiquent que cette méthode conserve environ 92 % de la vitamine C et près de 89 % des antioxydants anthocyanes importants présents dans les baies, composés qui ont tendance à se dégrader rapidement avec les méthodes de congélation classiques. Le secret réside dans la taille minuscule des cristaux de glace formés pendant le processus : ces microcristaux, inférieurs à 25 micromètres, n'endommagent pas les cellules internes des fruits. Cela limite l'activation des enzymes et réduit l'oxydation. En ce qui concerne la texture, l'IQF fait également une grande différence. Les fruits ainsi congelés conservent environ 95 % de leur fermeté d'origine, tandis que la congélation standard entraîne généralement cette texture molle et désagréable que tout le monde connaît bien. La plage de température pour l'IQF est très précise, comprise entre moins 30 et moins 40 degrés Celsius. À ces températures, l'activité enzymatique cesse complètement, et tous les arômes délicats ainsi que les jus restent parfaitement emprisonnés. Prenons l'exemple des framboises : une fois décongelées, elles ont effectivement un goût quasi identique à celui des baies fraîches, ce que la plupart des gens n'attendraient pas d'un produit surgelé.

Caractéristiques critiques de conception permettant un vrai congélation rapide individuelle

Ingénierie anti-agglomération : buses à jet d'air ondulé et contrôle précis de la vitesse de l'air (2,5−4,0 m/s)

Lorsqu'il y a agglomération, cela compromet fondamentalement ce qui rend le surgélation IQF si précieuse dès le départ, à savoir des morceaux individuels et libres les uns par rapport aux autres. On obtient plutôt des blocs congelés qui perturbent la portionnement, modifient la texture et causent des problèmes ultérieurs lors du traitement. Pour lutter contre ce problème, les systèmes modernes utilisent des buses spéciales à impingement ondulatoire. Celles-ci émettent des flux d'air oscillants qui séparent effectivement les produits pendant leur congélation, sans causer aucun dommage par impact. Les jets sont orientés avec une inclinaison précise pour empêcher les particules de se toucher tout en maintenant une température suffisamment basse uniformément. Les débits d'air restent également très stricts, généralement compris entre 2,5 et 4 mètres par seconde. Ce point optimal crée ce qu'on appelle un effet de lit fluidisé stable. Trouver cet équilibre permet de maintenir les produits doucement en suspension et correctement séparés. Le résultat final ? La structure cellulaire reste intacte et l'on peut compter sur une congélation individuelle cohérente et fiable à grande échelle.

FAQ

Qu'est-ce que la surgélation IQF ?

IQF signifie congélation rapide individuelle, une technologie utilisée pour congeler des aliments individuellement, en évitant qu'ils ne s'agglomèrent.

En quoi la congélation IQF améliore-t-elle la qualité des aliments ?

La congélation IQF forme de petits cristaux de glace inférieurs à 25 micromètres, préservant ainsi la structure cellulaire, la texture, les vitamines et les antioxydants, contrairement à la congélation traditionnelle qui peut endommager les cellules.

Quelles sont les applications de la technologie IQF ?

La technologie IQF est particulièrement avantageuse pour les petits fruits comme les baies, mais peut également être adaptée aux fruits tranchés et aux morceaux grâce à différents designs de congélateurs.

Quelles sont les températures et vitesses d'écoulement de l'air optimales pour la congélation IQF ?

La congélation IQF s'effectue généralement à des températures comprises entre moins 30 et moins 40 degrés Celsius, avec des vitesses d'air allant de 2,5 à 4 mètres par seconde.