Face aux risques de détérioration des aliments, de nombreuses techniques de conservation ont été mises au point, de la conservation "artisanale" aux conservations chimiques modernes que l'on connait aujourd'hui. Contrairement aux traitements chimiques qui se basent sur l'ajout de substances telles que les additifs, les procédés physiques, apparaissent bien plus naturelles, en s'appuyant sur l'utilisation de facteurs comme le pH, l'activitée de l'eau ou les variations de températions.C'est le cas par exemple de la congélation . Le traitement par le froid est celui qui mantient l'aliment au plus proche de sa fraicheur naturelle, sans trop porter atteinte à ses constituants.

La congélation est un procédé de conservation consistant à entreposer un aliment à basse température aux alentours de -18 à -25°C, en vue d'une conservation prolongée tout en limitant leur altération. Plus les températures seront basses et mieux les aliments conserveront leurs qualités. La durée de stockage est variable selon le type de produits, généralement de 3 à 12 mois. Ce principe provoque la cristallisation en glace de l'eau contenue dans les aliments et les produits sont dès lors stabilisés en l'état.

     Le processus de congélation se caractérise en 3 phases : la précongélation, la congélation et le refroidissement.

     Lors de la première étape, la précongélation abaisse de façon rapide la température originelle du produit jusqu'à une température de fusion, également appelée température de congélation commençante ; Contrairement à la congélation de l'eau, la congélation des aliments ne s'effectue pas à 0 °C mais varie en fonction de la concentration en soluté du produit. Plus la solution est concentrée et plus la température de congélation sera basse.  Elle est par exemple de -1°C pour les viandes et de -2 à -3°C pour les jus de fruits.

     Vient ensuite la congélation qui correspond à la formation du premier cristal de glace (nucléation) et à la croissance de cristaux. La majorité du liquide est transformé en glace au cours de cette période. La température continue de baisser mais plus lentement. Enfin lors du refroidissement, la température continue de baisser jusqu'à atteindre la température de stockage.

    Il faut toutefois noter qu'un certain pourcentage d'eau des aliments reste incongelable : l'eau est intimement fixée aux constituants du produit et ne peut être séparée. Cette quantité dépend de la nature de l'aliment et décroît avec la température.

Proportion d'eau congelée dans divers aliments selon la température finale atteinte

     La congélation représente un atout important pour la conservation des denrées et de leurs qualités puisqu'elle agit sur plusieurs facteurs susceptibles de causer la dégradation rapide des aliments lorsqu'ils sont laissés à la température ambiante. En effet, cette méthode de conservation ralentit :

La croissance des microorganismes (bactéries et d'autres substances)
     Sous l'action du froid et de la transformation de l'eau en cristaux de glace,  l'activitée des bactéries est ralentie et cessent de proliférer. En effet lors de la congélation, l'activitée de l'eau diminue une fois à l'état solide et  n'est plus disponible pour les fonctions métaboliques des microorganismes . En dessous d'une température critique, le développement des microorganismes est arrêtée ; cette température varie avec la nature de ces derniers : -10°C pour les bactéries, -18°C pour les levures et moisissures . Néanmoins, les microorganismes ne sont pas détruits et survivent à basse-température . L'activité microbienne reprend lors de la décongélation .



L'activité enzymatique et l'oxydation

     Les enzymes sont thermo-sensibles et leur réaction ne peut s'effectuer qu'à des températures de vie . Trop chaud ou trop froid, elles deviennent inactives . Le refroidissement ralentit de ce fait leur activité.

   Les enzymes sont des substances naturelles présentes dans tous les aliments, essentiellement ceux d'origine végétale . Leur activitée a pour effet d'altérer la texture, la couleur ainsi que la saveur et l'odeur des aliments . C'est le cas par exemple lorqu'on observe le brunissement des fruits . La coloration de l'aliment est du à la réaction du dioxygène de l'air et des enzymes entourant les cellules, avec des composés chimiques, les phénols qui se trouvent à l'intérieur . Lorsqu'on coupe l'aliment, la menbrane qui séparait les deux substances est alors détruite et les enzymes entrent en contact avec les phénols . La réaction d'oxydation de ces phénols, venant de la présence de dioxygène, est accélérée par les enzymes aboutissant à la formation de quinones, qui elles-mêmes vont se décomposer en un pigment brun, la mélanine, d'où le brunissement des aliments concernés. Ce sont des biocatalyseurs .

La déshydratation
     Tous les aliments sont susceptibles de perdre de l'eau et, par conséquent de changer de texture et de goût . Si la congélation ralentit ce phénomène, il faut aussi prendre en compte le choix d'un emballage adéquat . Un aliment congelé mal emballé aura tendance à se déshydrater davantage .



     La conservation par le froid ne présente pas que des avantages . Les effets qu'elle provoque sur les aliments sont plus ou moins marqués, des modifications néfastes qui peuvent conduire à l'altération des qualités organoleptiques des produits .

La congélation applique aux aliments un refroidissement progressif, délai au cours duquel l'eau se cristallise petit à petit, d'abord de façon extracellulaire puis ensuite intracellulaire . Or les cristaux qui se forment au coeur de la denrée peuvent endommager l'aliment en perforant sa paroi cellulaire . Plus la vitesse de congélation sera lente et plus les cristaux seront volumineux . Voilà pourquoi quand on décongèle un aliment, il baigne dans l'eau . En réalité, il s'agit de la perte de son eau . Et quand on sait que certains aliments sont composés essentiellement d'eau, on comprend pourquoi ils perdent leur saveur et leur texture, en devenant mous et décolorés . C'est le cas des légumes et des fruits, qui contenant une grande quantité d'eau ou de jus ne supportent pas bien la congélation . Le produit final est modifié .

     Au cours de la congélation, toutes les enzymes ne sont pas ihibés de la même façon par le froid . Ainsi lors d'une longue congélation, l'activitée prolongée de certains enzymes devient significative et risquent d'altérer les aliments . C'est le cas par exemple du rancissement des matières grasses (beurre, viandes grasses)  dû  aux  lipases, principal facteur limitant la durée de congélation . Sous l'action de ces enzymes qui ne sont inhibés qu'à -25°C, les lipides sont dégradés et conduisent notamment à la libération d'acides gras, qui en s'oxydant sont responsables de l'apparition de flaveurs désagréables .



     Conséquences sur les aliments végétaux :

Du fait de leur grande contenance en enzymes, le phénomène de brunissement est davantage marqué . C'est pourquoi le blanchissement des légumes est souvent nécessaire pour neutraliser l'activitée enzymatique, ou bien l'ajout d'antioxydants tel que l'acide ascorbique pour les fruits , avant la congélation .
Des modifications de couleurs de pigments : les anthocyanes bleuissent (fraises), la chlorophylle (haricots verts, épinards) vire au brun verdâtre et les caroténoïdes  (orange, tomate) brunissent .
Des modifications de flaveur liées à l'affaidissement de l'arôme par perte de constituants volatils .
                                         

     Conséquence sur les aliments animaux :

La dénaturation des protéines s'accentue lors de l'entreposage.  Sous l'action du froid, le pouvoir de rétention d'eau diminue et les protéines deviennent hydrophobes . La texture est finalement modifiée .

Les aliments à éviter de congeler

Une conservation qui varie en fonction de la température :

Parmi les techniques de conservation au froid négatif, la surgélation se distingue de la congélation  . Elles ont toutes la même finalité : amener le coeur de l'aliment à -18°C  mais  se diffèrent par la vitesse à laquelle elles y parviennent.

La surgélation ou congélation dite rapide  est une technique industrielle qui refroidit très rapidement (quelques minutes à une heure) des aliments en les soumettant  très fortement à des températures allant de -35 °C à -150 °C. Grâce à ce système, l'eau contenue dans les cellules se cristallise en fine molécule limitant ainsi la destruction des cellules.

Les produits ainsi surgelés conservent toute leur texture, leur saveur et peuvent être conservés plus longtemps.

Schéma des cellules d'un produit surgelé

1. Cristaux de glace  2. Cellules  3.Paroi de cellules



CHIFFRES CLÉS:


     Le domaine du froid s'étend de + 12 °C à -45 °C environ. On relève dans cette fourchette quelques températures clés :
- + 10°C Arrêt de production de toxines par staphylocoque doré et bacille botulique
- + 6°C Arrêt de la multiplication du staphylocoque doré
- + 5°C Arrêt de multiplication de salmonelle
- + 3°C Arrêt de toxicité des bactéries pathogènes
- 0°C Réfrigération
- - 10°C Arrêt de toute multiplication bactérienne
- - 18°C Arrêt de la multiplication des moisissures