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De l’usine à la cuisine : innovations sur la chaîne du froid

© Frisbee

13/08/2014

Le projet européen Frisbee, lancé en 2010 et coordonné par Irstea, développe de nouveaux concepts et solutions frigorifiques appliqués à la chaîne du froid alimentaire. Objectifs : maintenir la qualité de nos aliments, diminuer l'impact environnemental et réduire notre facture énergétique. Un défi ! 4 ans de travaux et quelques innovations technologiques plus tard, nos chercheurs livrent leurs résultats.

Chaque année, 360  millions de tonnes de produits alimentaires dans le monde sont perdus à cause d’une mauvaise gestion de la température de conservation. Or, 60 % de notre alimentation quotidienne nécessite l’utilisation du froid. Comment alors bien conserver les produits alimentaires, tout en diminuant les impacts environnementaux et la consommation énergétique ? À l’échelle mondiale, 8 % de l’énergie est en effet consommée par le froid alimentaire ! Une problématique qui nous concerne tous : l’Europe a ainsi financé en grande partie le projet de recherche Frisbee, lancé en 2010. Objectif : développer de nouveaux concepts et solutions frigorifiques appliqués à la chaîne du froid alimentaire.

Un projet qui n’a pas froid aux yeux : pour mener à bien ce projet ambitieux [1], industriels et scientifiques de toutes disciplines se sont associés, des sciences du froid aux sciences humaines et sociales. A l’issue de quatre années de collaboration, les résultats sont au rendez-vous. Pièce centrale du projet, la mise en place de la première base de données européenne sur la chaîne du froid.

Une base de données sur la chaîne du froid

"Pour y répondre, il faut avant tout rendre compte de l’état actuel d’une large gamme de produits alimentaires tout au long de chaîne du froid. C’est pourquoi nous avons réalisé, dans différents pays européens, le suivi d’un certain nombre de produits grâce à des capteurs embarqués. Ceux-ci nous ont permis de savoir par quelles températures passaient ces produits aux différents maillons de la chaîne, pendant la production, le transport, la distribution, la vente et jusqu’au frigo du consommateur", explique Graciela Alvarez, directrice de recherche spécialiste en procédés frigorifiques au centre Irstea d’Antony et coordinatrice scientifique du projet. Plus de 10 000 données ont ainsi été récupérées.

"Les tendances sont semblables au sein des pays européens, du fait des réglementation communes. Il y a cependant quelques disparités liées au climat : dans les pays chauds, au sud, on note par exemple des températures plus élevées", détaille la spécialiste. Auparavant, le maillon commercial avait été identifié comme problématique il y a 10 ans. "Les températures que nous avons relevées au niveau de la vente sont aujourd’hui très en accord avec les législations en vigueur. Des efforts ont vraiment été faits à ce niveau. Le maillon faible reste celui du consommateur, qu’il va falloir former", poursuit-elle. En 2012, une enquête complémentaire et spécifique au jambon a aussi été lancée en France, Grèce, Royaume-Uni et Hongrie, grâce à des enregistreurs de température [2] placés dans les emballages de jambon cuit dès la sortie de l’usine.

Pour les spécialistes du monde scientifique ou académique, cette base de données est une mine d’informations. Parce qu’elle donne des indications sur l’évolution des températures tout au long de la chaîne alimentaire, mais précise aussi les extrêmes de températures ou les temps de séjour dans chacun des maillons, comme les meubles de vente, elle sert de référence aux logiciels comparant différents scénarios. Lesquels identifient in fine comment la qualité des produits peut être affectée suivant ces différents scénarios. "L’idée, en se servant de ces données, c’est de dimensionner la chaîne idéale qui conserverait la qualité maximale d’un produit", envisage Graciela Alvarez.

Identifier les risques liés à l’augmentation des températures

Parmi les facteurs pouvant justement affecter la chaîne du froid, les conditions climatiques. Grâce aux outils de comparaison de scénarios développés, les chercheurs de Frisbee peuvent désormais identifier les risques liés à l’augmentation des températures. Parmi ces risques, la probabilité que des bactéries pathogènes se développent peut être estimée.

Un logiciel a aussi été mis au point afin de favoriser la gestion de la chaîne du froid suivant les températures extérieures : pour se faire, un modèle de calcul de la qualité des produits a été couplé avec un modèle de consommation énergétique des installations frigorifiques. Une innovation a consisté à prendre en compte les prévisions météorologiques dans le fonctionnement des installations frigorifiques. En effet, les températures extérieures influent les performances d’une machine frigorifique. Grâce à cette connaissance anticipée des températures extérieures, les scientifiques sont ainsi parvenus à améliorer le fonctionnement d’un entrepôt frigorifique, situé en Allemagne et contenant des produits surgelés, et ce depuis leurs bureaux en France ! Une façon de tester la gestion et l’optimisation à distance des procédés frigorifiques.

Innovations en série : le réfrigérateur du futur

Puisqu’il s’agit d’améliorer la chaîne du froid, Frisbee se penche bien évidemment aussi sur le stockage d’énergie, un thème de travail dirigé par Irstea au sein du consortium. En plus de raisons sanitaires, il est intéressant d’améliorer les technologies frigorifiques actuelles dans un but environnemental : lorsque les fluides frigorigènes qu’elles s’utilisent s’échappent dans l’atmosphère par des fuites, ils génèrent des indices très forts des emissions CO2 (1 kg de fluides frigorigenes ~ 2 tonnes de CO2).

Entre autres succès développés par les spécialistes :

  • le froid magnétique. Son principe ? Des matériaux aux propriétés spécifiques, dont les terres rares, sont chauffés ou refroidis par simple application d’un champ magnétique.
  • Les équipes de Frisbee planchent sur d’autres innovations. C’est le cas des matériaux à changement de phase. "Ces matériaux fonctionnent comme de petits glaçons, qu’on fait cristalliser lorsque l’énergie est peu chère, et qui change de phase et libère l’énergie lorsque celle-ci est plus chère", illustre Graciela Alvarez. Ce principe a été testé dans différentes techniques, notamment à une très petite échelle, avec les nanocristaux : des petits "nano glaçons" sont encapsulés dans les plastiques formant les parois des équipements frigorifiques. Autre solution : placer des matériaux à changement de phase dans les tuyaux et les échangeurs des équipements frigorifiques, afin d’obtenir une plus grande puissance frigorifique.

Le consommateur n’est pas en reste : les scientifiques travaillent aussi, en lien avec un fabricant de frigo ménager, à la mise au point d’équipements comprenant des matériaux à changement de phase pour la maison. Le réfrigérateur du futur, bientôt chez vous !

Infographie : de l'usine à la cuisine, innovations sur la chaîne du froid

Evénement

Le 29 août, une journée de démonstration Frisbee, organisée au centre Irstea d’Antony, permettra aux équipes du projet de présenter les résultats obtenus après 4 années de collaboration, ainsi que les principales applications tirées de ces travaux.

Consultez l'espace presse.

Plus d'informations sur le projet Frisbee.

En savoir plus

[1] 26 partenaires (13 industriels, 11 établissements de recherche et 2 ONG)

[2] Petite puce électronique associée à une antenne et permettant de récupérer des informations à distance.