Search

[Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / TRANSFRI; International audience; An experimental apparatus putting one face of a water-saturated glass bead bed in contact with a high-concentration (~23% NaCl) aqueous freezant (the other face being insulated thermically and from mass transfer) was constructed to study simultaneous heat and mass transfer at the product/solution interface and within the product more closely than it is possible in real foods. The selected flow allowed uniform heat treatment (constant heat transfer coefficient) over a large part of the product. The apparatus was used to monitor three elements within the product: temperature profiles, NaCl concentration profiles for the liquid phase and freezing and thawing fronts. First results showed that a surface layer of highly impregnated non-frozen product was present at the end of freezing. If the frozen product was left in contact with the refrigerating solution, progressive thawing occurred from the surface inwards ; thawed layer thickness seemed to be a linear function of the square root of time.; Un dispositif expérimental mettant en contact sur une face un lit de billes de verre saturé en eau avec un liquide réfrigérant fortement concentré (~23% en NaCl) a été élaboré, en vue d'étudier plus finement que sur aliments réels, les transferts simultanés de chaleur et de matière prenant place à l'interface liquide/produit et au sein du produit. L'écoulement choisi autorise un traitement thermique uniforme (coefficient d'échange thermique constant) sur une large partie du produit. Le dispositif permet au sein du produit de suivre les profils de température, de concentration en NaCl de la phase liquide et les fronts de congélation et décongélation. Les premiers résultats montrent qu'à l'issue de la congélation, il peut exister une couche superficielle de produit non congelée et fortement imprégnée. Lorsque le produit, une fois congelé, est laissé en contact avec le liquide réfrigérant, une décongélation progressive du produit s'opère à partir de la surface, et semble avancer comme la racine carré du temps.

International audience; Immersion chilling and freezing (ICF) consists of dipping a food material in an aqueous freezant (AF). During ICF, mass transfer (solute, water) arise at the solid/liquid interface before and after thermal equilibrium (denoted respectively the primary and secondary stages). The aim of this work was to assess the evolution of mass transfer against time during the secondary stage. Apple cylinders (height 3 cm, diameter 2 cm, initial temperature 5 degrees C) were soaked in four different AF: a binary monophasic NaCl-water liquid (m(1) = 4.55 mol.kg(-1)), a biphasic mixture (m(1) = 4.25 mol.kg(-1)) obtained from a binary NaCl-water solution, and two ternary NaCl-sucrose-water liquids (m(1) = 4.55 mol.kg(-1) m(1) = 0.5 or 2 mol.kg(-1)). The effect of temperature (-178 -17.4, -5 degrees C), composition and physical state (monophasic/biphasic) of the freezant, and of time duration (6h, 21 d) on mass transfer during the secondary stage were assessed. Results showed that mass transfer was lower over the whole process (stages I and II) when the AF temperature was lower, for example, after 6 h WL and SG were less than 2% of initial material (i.m.) at T-AF = -17.8 degrees C, against more than 7% im. at T-AF = -5 degrees C. The addition of sucrose in the AF led to a subsequent increase in WL (which could be as high as 29% i.m. after 21 d), but did not affect significantly SG levels over 21 d storage. Only the use of a biphasic mixture could limit mass transfer (less than 3.5% i.m, after 21 d).; La congélation par immersion (CPI) consiste à immerger un produit alimentaire dans une solution aqueuse concentrée appelée réfrigérant (AF). Au cours du procédé de CPI, des transferts de matière prennent place à l'interface solide/liquide, ceci avant et après que l'équilibre thermique soit atteint (faisant référence respectivement aux phases primaire et secondaire d'imprégnation). L'objectif de ce travail est de mieux caractériser les cinétiques de transferts de matière au cours de la phase secondaire. Des cylindres de pomme (hauteur 3 cm, diamètre 2 cm, température initiale 5°C) sont immergés dans quatre réfrigérants différents : une solution binaire eau-NaCl à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1), un mélange biphasique (m1=4.25 mol.kg-1) obtenu à partir d'une solution binaire eau-NaCl, et deux solutions ternaires eau-NaCl-saccharose à l'état liquide (m1=4.55 mol.kg-1, m2=0.5 ou 2mol.kg-1). L'influence de la température (-17.8, -17.4, -5°C), de la composition et de l'état physique (monophasique ou biphasique) du réfrigérant, et de la durée d'immersion (6h, 21 jours) sur les transferts de matière au cours de la phase secondaire a été étudiée. Les résultats montrent que les transferts de matière sont les plus faibles lorsque la température du réfrigérant est la plus basse possible ; par exemple après 6 heures d'immersion les pertes en eau et les gains en sel sont inférieurs à 2%(base humide) pour TAF= -17.8°C, alors qu'ils atteignent plus de 7%(base humide) pour TAF= -5°C. L'ajout de saccharose au réfrigérant provoque une augmentation des pertes en eau du produit (qui peuvent atteindre 29% après 21 jours de stockage), mais n'affecte pas de manière significative le niveau d'imprégnation en sel. Seul le recours à un mélange biphasique (liquide+cristaux de glace) a permis de limiter les transferts de matière ; par exemple, les perte en eau et gain en sel sont inférieurs à 3.5% après 21 jours d'immersion.

This work was designed to give a better understanding and control of the mechanisms of simultaneous thawing and mass transfer occurring in a material in isothermal contact (T< 0°C) with an aqueous freezant. Two models of heat and mass transport in a porous medium were developed, one solved numerically and the other analytically. Despite different levels of simplification of the phenomena, simulations using both models demonstrated similar mechanisms, including the progress of a sharp thawing front separating a frozen, non-impregnated inner layer from a thawed, highly impregnated outer (surface) layer. The work contributes not only to our understanding of the underlying mechanisms but also develops a very simple tool for predicting thawing/impregnation phenomena during cold immersion storage. The time-course changes in the thawing front and solute gain obtained experimentally with apple pieces and those predicted by the analytical model were in good agreement, with only two food structure variables being identified for this purpose. The effect of process variables predicted by the analytical model was consistent with trends previously observed with real food, for instance an absence of thawing if the food was stored in a biphasic mixture.

[Departement_IRSTEA]GEAPA [TR1_IRSTEA]42 - ALITECH / TRANSFRI; Immersion chilling and frezing (ICF) consists of direct contact of a food product with a low freezing point aqueous solution (AF). Common AF are brine, sugar solutions, alcohol water mixtures. The development of ICF process as a common technique of refrigeration has been stalled by the poor control of solute uptake by the product to freeze. Although there is little experimental evidence of its effect for reducing solute impregnation, the main key factor reported in literature is the quick formation of a frozen food layer. Hence this work aimed at characterizing the effect of an air-blast precrusting before ICF (air temperature at -50°C) on the solute uptake level obtained by apple cylinders (r= 1cm, h = 3 cm) immersed in a NaCl-water freezant (21% w/w NaCl, -17.8°C). Results showed that common precrusting (1mm thick) is not efficient in reducing solute uptake compared to the non pretreatment reference and that deeper crusting should be performed to decrease solute impregnation during ICF. Our theorical knowledge about the mechanisms of coupled heat and mass transfer during ICF confirmed the experimental trends and emphasized that the impregnation rate is the slowest for food surface temperature as low as possible. For practical purposes, the use of precrusting should be optimized together with the rate of surface cooling during the ICF stage.; La réfrigération-congélation par immersion (RCPI) consiste à mettre en contact un produit alimentaire avec une solution aqueuse présentant un bas point de congélation. Les solutions les plus utilisées sont à base de sels (saumures), de sucres et d'alcools. Le développement du procédé de RCPI comme une technique courante de réfrigération-congélation a été freiné par un mauvais contrôle de l'imprégnation en soluté du produit à congeler. Le principal facteur de contrôle rencontré dans la littérature est la formation rapide d'une couche de produit congelé en surface, bien que peu de données expérimentales viennent confirmer l'effet d'une telle couche pour réduire l'imprégnation en soluté. Ce travail a donc pour objectif de caractériser l'effet d'un pré-croûtage (température de l'air, -50°C) avant RCPI sur le niveau de gain en soluté obtenu sur des cylindres de pomme (r=1cm, h=3cm) immergés dans une solution à base de NaCl (21%p/p, -17,8°C). Les résultats obtenus ont montré qu'un croûtage standard (1mm d'épaisseur) ne permettait pas de réduire l'imprégnation en soluté par rapport à une référence sans pré-traitement et qu'un croûtage plus en profondeur serait nécessaire pour obtenir une réduction significative. Notre connaissance théorique des mécanismes régissant les transferts couplés de chaleur et de matière au cours du procédé de RCPI a confirmé ces tendances expérimentales et a permis de montrer que la vitesse d'imprégnation est plus lente pour des températures en surface du produit les plus basses possibles. En pratique, l'utilisation d'un précroûtage doit donc être optimisée avec la vitesse de refroidissment du produit en surface au cours du procédé de RCPI.

La réfrigération et la congélation directes consistent à immerger des produits alimentaires dans une solution aqueuse réfrigérante. Des essais ont été conduits sur gélatine et morceaux de pommes dans des solutions de chlorure de sodium et chlorure de sodium + sucrose de façon à évaluer les gains de soluté, la température au coeur du produit... Les résultats montrent qu'il est possible de contrôler l'imprégnation du soluté par le contrôle des paramètres : température de la solution/concentration, agitation, temps. La formation rapide d'une couche de glace barrière ainsi que l'addition de sucrose limitent les gains de soluté

The marketing of R&D projects proposes methods of adapting the technological offer to a market not yet in existence, as the technical innovation to be launched at the end of the R&D project will cause a disturbance to the existing market. We will first examine the different phases of the R&D marketing approach : internal analysis (construction of the marketing specifications) ; external analysis (surveys of industrialists after market segmentation) ; exploitation (R&D action plan proposal, preparation for introducing the innovation in the segment of the market concerned) ; refreshing (updating of the study after a few months). We will then discuss the first results obtained after a 5 months study into the marketing of the CIRAD-Cemagref project dealing with the development of immersion treatment processes to improve the quality of frozen materials.; Le marketing des projets de recherche et de développement propose des méthodes d'adaptation de l'offre technologique à un marché qui n'existe pas encore, étant donné que l'innovation technique à lancer à la fin du projet de recherche et de développement perturbera le marché existant. Nous examinerons d'abord les différentes phases de l'approche de commercialisation de la recherche et du développement : l'analyse interne (élaboration des spécification de marketing), l'analyse externe (études de l'industrialisation après segmentation du marché), l'exploitation (proposition de plan d'action en matière de recherche et de développement, préparation de l'introduction de l'innovation dans le segment du marché concerné), le rafraîchissement (mise à jour de l'étude après quelques mois). Nous discuterons ensuite des premiers résultats obtenus après une étude de 5 mois du marketing du projet CIRAD du Cemagref traitant du développement de procédés de traitement par immersion pour améliorer la qualité des produits congelés.

Soaking pretreatments in concentrated solutions (Immersion Chilling and Freezing, Osmotic Dehydration) can be used to improve frozen food quality and stability. ICF is generally used to achieve quick freezing prior to storage in conventional cold rooms. The main difficulty is related to solute entrance, which may not be desired. Recent results obtained on apple cylinder are presented, which clearly show that further control of solute entrance in freezing conditions could be achieved through food surface treatments, including: precoating with cold water before ICF; use of a complex immersion solution containing high molecular weight solute; quick freezing of the outer food layers. Osmotic dehydration is generally used to achieve partial dewatering and direct formulation of the food item, prior to conventional air blast freezing, or ICF. Storage behaviour (0-3 months) of pretreated or non pretreated apple cubes are compared in terms of colour evolution and exsudate loss after thawing.

Direct contact chilling and freezing in a concentrated aqueous solution (AF) consists in soaking foodstuffs into chilled aqueous solution (

When chilling and freezing a product by direct contact with a low freezing point aqueous solutions (NaCl+water, CaCl2+water etc...) at low temperature, simultaneous heat and mass transfers take place. To date, mass transfer remained uncontrolled and stalled the development of the process. We carried out a preliminary experimental study of simultaneous heat and mass transfer over time on gels immersed in binary NaCl solutions and we studied the effect of the solution concentration/temperature on these transfers.

Immersion freezing of foodstuffs consists in diving the food into a liquid at low temperature (T; La congélation par immersion des denrées alimentaires consiste à plonger les denrées dans un liquide à basse température (T

International audience; The aim of this work was to verify whether the existence of an impregnated, non-frozen surface layer of a product was theoretically possible during immersion freezing. A simple model of heat and mass transfer in a porous medium was developed for this purpose. The equation system was solved analytically for the time interval before the product starts to freeze. Two dimensionless groups, representative of the interaction between heat and mass transport during the initial moments of treatment, were identified. These numbers estimated for real foods are close in value to those of a glass bead bed which for this point-of-view, can get the status of model food. Simulations carried out on the glass bead bed also clearly demonstrated that there is a surface layer which does not freeze. The existence of such a layer in foodstuffs treated by immersion freezing would explain the persistence of high impregnation observed even after the formation of a freezing front.; L'objectif de ce travail est de vérifier si pendant la congélation par immersion d'un produit, l'existence d'une couche superficielle imprégnée et non congelée est théoriquement possible. Pour ce faire, un modèle simple de transferts de chaleur et de matière au sein d'un milieu poreux est développé. Le système d'équations est résolu analytiquement sur l'intervalle de temps où le produit n'a pas commencé à congeler. Deux nombres adimensionnels, représentatifs de la compétition entre transports de chaleur et de matière, ont ainsi été élaborés. Les valeurs de ces deux nombres pour un aliment réel et un lit de billes de verre sont proches, et donc leur comportement thermique et matière au cours des premiers instants de traitement. Parallèlement, les simulations réalisées sur lit de billes de verre montrent clairement qu'il existe une couche superficielle qui ne congèle pas. L'existence de cette couche sur les aliments traités par RCPI permettrait d'expliquer la persistance d'une imprégnation forte même après la formation d'un front de congélation.

Direct contact chilling and freezing in a concentrated aqueous solution consists in soaking foodstuffs into a chilled aqueous solution (

The effect of immersion chilling and freezing (ICF) process parameters (solution -ternperature, concentration and composition, initial food temperature) on heat and mass transfer was studied on apple cylinders dipped into a sodium chloride aqueous solution, with particular emphasis on the unsteady-state period (first hour of treatment). Food behaviour was characterized for various thermal processes; the levels of salt impregnation in chilling and supercooling conditions, at 2 'C and - 10 'C, respectively, were similar (3% i.m. after 1 h of processing) and much higher than in freezing at - 17.8 'C (0.6% initial mass for the same processing time). Further control of solute entrance in freezing conditions could be achieved through food surface treatments, including precoating with cold water before ICF; use of a complex immersion solution containing a high molecular weight of solute; quick freezing of the outer food layer. Above all, the frozen water fraction inside the food was found to be an important factor governing solute entrance in freezing conditions.

International audience; Immersion contact chilling and freezing (ICF) in aqueous refrigerating media consists of soaking foodstuffs in a cooled aqueous solution. Binary brine solutions (sodium chloride, calcium chloride) are usually used, and less frequently ternary or more complex solutions such as water+salt+ethanol or water+sugars. The advantages claimed for ICF include shorter processing times, consequent energy savings and better food quality. This freezing technique nevertheless has a limited range of applications as it is not yet fully developed, in particular because of the problem of uncontrolled penetration of solutes into the food material. Recent advances in ICF process involve a detailed understanding of multicomponent mass transfer during soaking processes and solution properties at low temperatures. These advances should be of practical benefit, opening the way for new applications in the chilled and frozen food sector. The present paper comprehensively reviews the current state of the art and analyzes new prospects for the ICF process.; La réfrigération et la congélation par immersion dans des milieux réfrigérants aqueux consistent en le trempage des aliments dans une solution aqueuse refroidie. Les solutions les plus souvent utilisées sont des solutions salines binaires (chlorures de sodium et de calcium). Plus rarement, on emploie des solutions ternaires ou des solutions plus complexes telles que eau+sel+éthanol ou eau+sucres. Les avantages revendiqués du procédé sont : un temps de traitement plus court, des économies d'énergie et l'obtention d'aliments d'une meilleure qualité. Cependant, les applications de cette technique de congélation sont limitées, car son développement est encore en cours ; la pénétration aléatoire des solutés dans des aliments est un problème qui reste à résoudre. Une approche qui consiste à élucider le transfert massique de plusieurs composants lors du trempage et les propriétés des solutions à basse température a permis récemment de progresser dans le domaine de réfrigération par immersion. Ce progrès devrait avoir des retombées pratiques qui ouvriront la voie aux applications nouvelles dans le secteur des aliments réfrigérés ou congelés. Cet article passe en revue la technologie de pointe actuelle et analyse les perspectives du procédé.