Histoire de la réfrigération

L’importance de la réfrigération dans la conservation des aliments

La nécessité de la réfrigération pour la conservation des aliments est liée à deux concepts fondamentaux :

• L’activité bactérienne se développe entre environ 5 °C et 65 °C, en fonction notamment du type de bactérie et de l’humidité ambiante. La bactérie listeria est malheureusement encore active même à des valeurs proches de 0 °C.
• L’autre élément du développement des micro-organismes dépend de la fraction d’eau libre présente dans le milieu.

Il en ressort que tout moyen utilisé pour réduire les températures à des niveaux, disons inférieurs à 4 °C, ralentit la prolifération de ces éléments nocifs.

Quelle est la réduction de la fraction d’eau libre ?

Le séchage et le salage, par exemple, ont toujours représenté la solution pour conserver les aliments en réduisant la quantité d’eau qu’ils contiennent. Ces procédés entraînent une réduction de la fraction libre de l’eau.

Dans les régions de l’extrême nord, les populations indigènes ont découvert que la congélation rapide de la viande et du poisson, exposés à des températures ambiantes de -20 ºC, améliorait considérablement la qualité des produits à consommer, car la congélation transforme une grande partie de l’eau contenue dans les aliments en glace, garantissant ainsi une teneur réduite en eau à l’état liquide ou à l’état libre.

Connaissez-vous le point vitré ?

Un autre pas vers l’excellence en matière de conservation est l’obtention d’une température qui nous rapproche de ce que l’on appelle le point vitreux. À ce stade, à très basse température et en fonction de l’aliment, entre -40 ºC (crème glacée) et -80 ºC (poisson et viande), la présence d’eau libre est pratiquement nulle et un puissant effet bactéricide et virucide est obtenu. À ces températures, presque toute l’activité enzymatique est également interrompue.

C’est la raison pour laquelle nous avons créé des systèmes de congélation et de conservation du thon rouge et d’autres espèces prisées, qui permettent d’atteindre des températures de -60 °C. Cela garantit que toutes les qualités organoleptiques et la couleur sont maintenues au même niveau que le poisson fraîchement pêché. Cela permet de garantir que toutes les qualités organoleptiques et de couleur sont maintenues au même niveau que le poisson fraîchement pêché.

Histoire de la réfrigération

Aujourd’hui, la réfrigération est synonyme de congélateurs et de réfrigérateurs dans nos maisons. Mais l’utilisation de la réfrigération remonte à l’époque des Égyptiens, des Grecs et des Romains qui ont commencé à utiliser des grottes naturelles pour stocker et conserver la neige et la glace pendant les périodes chaudes et froides de l’année afin de préserver les aliments. Cela a permis aux rois et aux nobles de profiter de boissons et d’aliments froids dans leurs châteaux et leurs demeures.

De nombreuses sources décrivent la construction de ces fosses à neige, dans des endroits ombragés et frais, en utilisant de la paille et de la sciure de bois pour leur conservation. La neige stockée était pressée pour la compacter et lui permettre de se conserver plus longtemps.

À l’époque, cette activité générait du travail et une certaine richesse parmi la chaîne de personnes qui l’exerçaient. Depuis les “boleros” qui ramassaient la neige, les “guardas” qui gardaient les puits et les “arrieros” qui transportaient la neige pendant les heures les plus froides afin de réduire au maximum son dégel.

Tout au long de l’histoire de la réfrigération, des techniques ont également été développées pour permettre la congélation en surface de l’eau contenue dans des récipients spéciaux en terre cuite. Les couches de glace qui se formaient à la surface s’ajoutaient à la glace déjà stockée dans les puits voisins.

Comment le refroidissement du milieu a-t-il commencé ?

Le refroidissement d’un milieu peut être réalisé par différentes méthodes :

Chimique et physique

Dans le premier cas, il s’agit de réactions endothermiques où la combinaison de deux ou plusieurs composés chimiques qui réagissent absorbe de l’énergie externe, ce qui fait baisser la température. Par exemple, les mélanges d’eau avec du nitrate de sodium et de potassium ou un autre mélange très intéressant de glace et de sel.

Par exemple, l’Américaine Nancy Johnson a inventé la première sorbetière à manivelle en 1843. Il s’agissait d’un panier cylindrique en bois contenant un pot en métal. Dans l’espace formé entre le panier en bois et le pot, on plaçait un mélange de glace et de chlorure de sodium, qui avait pour fonction de refroidir les parois du pot à des températures de -16 ºC et d’obtenir ainsi une excellente crème glacée.

Mais les premières applications sont antérieures et remontent au XVIe siècle. Le médecin espagnol Blas Villafranca, installé à Rome, refroidissait déjà des boissons à l’aide de mélanges réfrigérants.

Le développement scientifique de cette technique au XVIIe siècle est dû à Robert Boyle et à l’astronome Philippe Laire. En 1715, Daniel Fahrenheit fixe le thermomètre à l’aide d’un mélange de neige et de nitrate d’ammonium. Plus tard, en 1760, un scientifique du nom de Von Braun réussit à congeler du mercure à -40 ºC.

Processus physiques

Dans ces processus, la chaleur latente de vaporisation est utilisée pour “produire du froid”, pour utiliser un terme familier.

Le médecin et chimiste William Cullen est cité comme ayant réussi en 1748 à produire de la glace en vaporisant de l’éther éthylique dans l’atmosphère. En raison des propriétés hautement explosives de ce composé, de nombreux accidents ont été provoqués par les vapeurs dégagées.

Michael Faraday a expérimenté la liquéfaction et l’évaporation d’autres gaz, dont le dioxyde de carbone (R744), largement utilisé.

Par la suite, d’autres réfrigérants ont été utilisés, tels que :

• Le propane, aujourd’hui connu sous le nom de R290.
• Le butane (R600a), qui est maintenant largement utilisé dans les réfrigérateurs domestiques.
• Ammoniac R717.

En guise de commentaire, ces processus impliquent la perte de la vapeur générée dans l’atmosphère pendant le refroidissement.

Comment sont apparus les premiers systèmes de réfrigération ?

C’est à nouveau un médecin, John Gorrie, qui a pour objectif de refroidir les chambres des patients atteints de la fièvre jaune. En 1842, il a conçu et construit le premier système à cycle fermé. Ce système était basé sur la recompression mécanique des gaz réfrigérants évaporés et, en 1851, il a obtenu un brevet pour une machine à fabriquer de la glace.

Dans tous les systèmes de réfrigération à cycle fermé utilisant des réfrigérants, l’objectif est de réaliser une chute de pression qui permette l’expansion du réfrigérant liquide. Il convient de préciser que cette dépression peut être obtenue soit dans la phase d’aspiration d’un cycle avec un compresseur mécanique, soit en absorbant une vapeur au moyen d’une substance absorbante.Les premiers systèmes de production de glace ont été développés à l’aide d’une machine à absorption mise au point par Ferdinand Carré au milieu du XIXe siècle. Ces derniers systèmes étaient conceptuellement plus simples et ne nécessitaient pas d’énergie électrique pour fonctionner, la vapeur fournissant l’énergie nécessaire pour régénérer le fluide absorbant (eau) et libérer le fluide réfrigérant (ammoniac).

Ce système a perduré, avec des variantes et des améliorations, jusqu’en 1950, date à laquelle il a été abandonné en raison de sa moindre efficacité par rapport à la compression mécanique.

Cependant, en raison de la possibilité d’utiliser des énergies alternatives telles que la chaleur résiduelle ou l’énergie solaire, il a été réintroduit avec différents systèmes tels que l’eau ou le bromure de lithium dans les systèmes à température positive. C’est ainsi que les premiers systèmes de l’histoire de la réfrigération ont vu le jour.

En ce qui concerne les systèmes de compression mécanique, Jacob Perkins a breveté la première machine à glace en 1834. Il s’agit d’un système de réfrigération basé sur la compression, l’expansion, l’évaporation et la condensation, utilisant l’éther éthylique comme gaz réfrigérant. Mais la grande disponibilité de glace naturelle bon marché en provenance des États-Unis a fait échouer le projet sur le plan commercial.

Sur cette base, l’ingénieur français Charles Tellier, s’appuyant sur des travaux antérieurs, a conçu . Initialement destinée à produire de la glace, l’invention a été immédiatement utilisée pour construire des systèmes de réfrigération destinés à la conservation des aliments et utilisant l’ammoniac comme gaz réfrigérant. Ce système a fonctionné avec succès dans la chocolaterie Menier à Paris.

Carl Von Linde, qui a pu bénéficier des études précédentes, a produit sa première machine à compression en 1875 en utilisant de l’alcool méthylique comme gaz réfrigérant. Un an plus tard, il a produit son premier système de compression en utilisant l’ammoniac comme gaz réfrigérant. En 1877, il a remplacé le compresseur vertical d’origine par un compresseur horizontal à double effet. Quelques années plus tard, 75 % des producteurs de glace aux États-Unis utilisaient des machines dotées du même système.

Comment la réfrigération s’est-elle répandue ?

L’un des premiers réfrigérateurs domestiques est le General Electric Audiffren, fabriqué à partir des études d’un moine français du nom de Marcel Audiffren et datant de 1911. Ces réfrigérateurs utilisaient du dioxyde de soufre comme gaz réfrigérant à l’aide d’un compresseur hermétique.

Il existe également un autre appareil attribué à Fred W Wolf (1913) et commercialisé sous la marque Domelere. Le prix était exorbitant, près de 1000 dollars à l’époque, soit deux fois le prix d’une Ford T. En 1918, Frigidaire et Kelvinator se lancent dans la production industrielle en modifiant la structure d’origine et cette dernière société ajoute un thermostat pour la régulation de la température. Une structure monobloc n’a pas encore vu le jour, mais plus d’un million d’unités ont déjà été vendues, malgré la dangerosité des gaz réfrigérants utilisés jusqu’alors. Les gaz réfrigérants utilisés, tels que le formiate de méthyle, le dioxyde de soufre et l’anhydride sulfureux, étaient toxiques, corrosifs et inflammables.

La grande impulsion pour l’introduction des réfrigérateurs domestiques a été donnée en 1931 lorsque DuPont a introduit les CFC, mieux connus sous le nom de “fréons”, en tant que gaz réfrigérants. Tous les gaz réfrigérants utilisés jusqu’alors étaient, dans une large mesure, toxiques, empoisonnés, avec un indice d’explosivité très élevé. Dans le cas du CO2, ils fonctionnaient à très haute pression. À l’époque, cette contribution a ouvert la possibilité de rendre les systèmes de réfrigération domestique pratiquement sans risque, avec des dimensions et des coûts abordables pour les familles américaines de la classe moyenne. D’où l’introduction de la réfrigération domestique dans une grande partie du monde.

Évolution et développement

Comme c’est toujours le cas, en l’occurrence dans l’histoire de la réfrigération, le développement scientifique a permis son évolution et sa mise en œuvre.

Dans ce cas, les facteurs déterminants ont été l’avènement de la machine à vapeur et sa mise en œuvre ultérieure dans les systèmes de production d’énergie électrique et leur distribution, en particulier dans les zones urbaines. Mais c’est l’avènement de l’électricité qui a donné la plus grande impulsion au développement et à la mise en œuvre des systèmes de réfrigération à compression mécanique.

Le premier réfrigérateur est apparu en Espagne en 1952, je ne connais pas son prix, mais en 1962, un réfrigérateur en Espagne coûtait 11 000 “pesetas”, alors que le salaire moyen était d’environ 3 000 “pesetas”.

Que se passe-t-il avec les fréons ?

Les fréons, qui ont tant contribué au développement de la réfrigération, en particulier de la réfrigération commerciale et domestique, se sont révélés nocifs pour l’environnement pour deux raisons essentielles :

La présence de chlore dans leur formulation endommage gravement la couche d’ozone et même de nombreux HFC récemment introduits ont un effet de serre important en raison de la présence de molécules de carbone.

En 1987, le protocole de Montréal pour l’élimination des chlorofluorocarbones (CFC) et des hydrochlorofluorocarbones (HCFC) a été élaboré.

Le protocole de Kyoto de 1997 établit un engagement juridiquement contraignant de réduction ou de limitation des émissions. Entré en vigueur en février 2005, il prévoit des réductions nettes des émissions de gaz à effet de serre pour les principaux pays développés et les économies en transition, ainsi qu’un calendrier de mise en conformité.

Par la suite, le protocole de Paris est entré en vigueur avec pour objectif de limiter le réchauffement climatique à moins de 2°C, de préférence 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels.

Au niveau européen, il existe ce que l’on appelle le F-Gas, qui, avec les développements successifs et les propositions législatives en cours d’examen, tend à proposer en pratique l’élimination de l’utilisation des gaz halogénés dans les appareils nouvellement construits à partir de 2025.

L’industrie de la réfrigération répond à ce défi en développant des gaz réfrigérants naturels dont le PRP est proche de zéro. Dans le même temps, la teneur en gaz réfrigérants des systèmes de réfrigération est réduite.

Intarcon oriente sa future production vers des gaz tels que l’ammoniac et le propane (R290), dont les caractéristiques de performance sont extrêmement élevées et qui fonctionnent à des pressions réduites, sans exclure le dioxyde de carbone pour les applications à basse température.