Projets en cours

Projet ANR Coolisse (2024-2027)

La réfrigération secondaire est un moyen efficace de réduire fortement la quantité de fluide frigorifique primaire utilisée. Cette méthode améliore l'efficacité énergétique via le stockage et le transport de fluides secondaires à forte densité énergétique. Ces coulis de glace, composés de cristaux de glace suspendus dans une solution aqueuse, ne sont malheureusement pas encore répandus en raison du surinvestissement lié aux générateurs de type surface raclée. Dans ce cadre, le projet COOLISSE, consiste à participer à l’optimisation énergétique du secteur de la réfrigération en concevant de nouveaux types de générateurs de coulis de glace. Il s’agit de développer des surfaces en acier inoxydable où la glace formée sera emportée par l'écoulement du fluide, sans nécessiter de raclage mécanique. Ces surfaces biomimétiques micro/nanostructurées non mouillantes, dotées de propriétés antigivre, seront obtenues par une combinaison originale d’un procédé de fabrication additive (production de microstructures) et d’ablation laser femtoseconde (rugosité nanométrique), qui amèneront à une surface en acier inoxydable texturée multi-échelles. Ces surfaces seront imprégnées par un liquide inerte afin d'obtenir une surface infusée glissante (SLIPS). Le second objectif du projet est de développer des méthodes et une expertise sur la caractérisation de ces surfaces sous écoulement à basse température. Le potentiel de ces surfaces anti-givre sera étudié au travers de leurs actions sur la formation de glace, en analysant le temps de congélation, la force d'adhésion et la nucléation en cours de congélation. En parallèle, un modèle numérique sera développé pour décrire l'état d'équilibre thermique, le flux de chaleur et les changements d'interface gaz-solide-liquide pendant la congélation et le changement de phase. L'impact environnemental et le gain potentiel des nouvelles surfaces sur le processus de fabrication de coulis seront également étudiés par une analyse de leur cycle de vie.

Partenaires

• IEMN (coordinateur)
• FRISE INRAE
• DVRC 
• Centrale Lyon
• UMET INRAE

Projet ANR Coolhyd (2023-2026)

Avec un coût équivalent à 20 % de la consommation électrique mondiale, et des fluides frigorigènes fortement réglementés, l’industrie du froid doit faire face à plusieurs enjeux de développement durable tout en assurant son rôle fondamental pour divers secteurs (alimentaire, climatisation…). L’usage de coulis de matériaux à changement de phase (MCP) en réfrigération secondaire est une solution pour réduire la part des frigorigènes et améliorer les performances énergétiques. Ces suspensions de MCP peuvent en effet stocker et véhiculer de grandes quantités de froid par chaleur latente, un atout pour le dimensionnement et le rendement des installations. Les hydrates de CO₂ sont des MCP à fort potentiel : ils possèdent la meilleure chaleur latente parmi tous les MCP en réfrigération et sont stables sur une grande plage de température ; ils peuvent être formés par injection de gaz, évitant les procédés par raclage énergétiquement pénalisant ; enfin ce sont des matériaux verts car constitués d’eau et de CO₂. Un système de réfrigération secondaire repose sur 3 étapes principales : génération, transport et utilisation (restitution du froid). Ainsi, les coulis doivent répondre à différentes contraintes liées à ces étapes pour assurer une bonne continuité du procédé. En particulier, le contrôle de la cinétique de cristallisation des hydrates et des conditions d’écoulement des coulis, avec une distribution en taille de cristaux (DTC) adaptée, constitue toujours un verrou majeur. L'objectif global du projet COOLHYD est de proposer une approche fondamentale et systématique pour répondre aux enjeux de cinétique, de rhéologie et de continuité impliquées dans l'application de réfrigération à base de coulis d'hydrate de CO₂. On s’intéressera en particulier à : comprendre l'impact des conditions de génération des coulis sur les propriétés critiques pour le procédé (DTC, fraction solide en suspension, régimes d’écoulement) ; développer des modèles reliant ces propriétés critiques aux propriétés rhéologiques (pour le transport des coulis) et thermique (pour leur utilisation) ; optimiser la performance énergétique de l'ensemble du procédé, en fonction de l'architecture du dispositif et des variables de contrôle liées aux conditions de génération, de transport et d’utilisation, afin de fournir des recommandations pour concevoir un système de réfrigération secondaire efficace.

Partenaires

• FRISE INRAE (coordinateur)
• Toulouse Fluid Mechanics Institute (IMFT)
• Laboratory of Chemical Engineering and Materials (LGPM EA 4038 – CentraleSupelec – Université Paris-Saclay)

Projet ANR Supershield (2023-2026) 

Selon les données les plus récentes de la FAO, les pertes/gaspillages de produits alimentaires sont estimées à 12% des produits alimentaires et peuvent atteindre 30% pour les produits hautement périssables comme la viande ou le poisson. Une chaîne du froid améliorée avec des durées de conservation plus longues pourrait réduire considérablement ces pertes et éviter les émissions de CO₂ associées à la production gaspillée.  La technologie du superchilling a ce considérable potentiel de fournir un produit ultra-frais de haute qualité et d’une durée de conservation plus longue que celle des aliments réfrigérés. La température du produit doit être maintenue juste en dessous du point de congélation. La quantité de glace doit alors être contrôlée avec précision afin de maintenir une teneur en glace autour de 30%-35%. A ce niveau de température, une très faible croissance microbienne est observée. Ceci est particulièrement important pour les bactéries pathogènes psychrophiles telles que Listeria monocytogenes. 

Le projet SUPERSHIELD vise à générer de nouvelles connaissances et à développer des concepts et des techniques innovantes pour relever les défis spécifiques de cette technologie. Un accent particulier sera mis sur le contrôle de la teneur en glace tout au long de la chaîne du froid à l'aide de capteurs et d'équipements adaptés. Un autre objectif est une compréhension approfondie de la relation entre la microstructure du produit et de l'évolution de la croissance de pathogènes en la comparant en particulier à celles des aliments réfrigérés. Une évaluation du potentiel de cette technologie pour préserver les aliments de la croissance de Listeria monocytogenes sera également effectuée. Enfin, une analyse globale des impacts énergétiques et environnementaux complètera ces approches afin de donner aux acteurs de la filière agro-alimentaire, mais aussi aux décideurs politiques toutes les informations nécessaires pouvant les aider à la prise de décision. 

Partenaires

• FRISE/INRAE (coordinateur)
• MICALIS/INRAE
• GEPEA/ONIRIS
• IFIP
• CRITT PACA
• Pôle Cristal
• IMT-Atlantique

Projet européen ENOUGH (2021-2025)

ENOUGH est un projet européen d'une durée de 4 ans qui rassemble 29 partenaires européen, académiques, industriels et organisations de 11 pays différents. Ce projet a pour objectif de contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre de la filière logistique de l'agroalimentaire de 50% et tendre vers la neutralité carbone d'ici 2050. Les principaux objectifs du projet sont de: 

1. Construire une stratégie pour implémenter une chaîne d'approvisionnement alimentaire visant à long terme une émission nulle de gaz à effet de serre
2. Explorer par une approche système les voies de réduction, de stockage, de gestion et de limitation des demandes en énergie et en émission de carbone de la chaîne alimentaire
3. Fournir aux entreprises européénnes de l'agroalimentaire une information quantifiée et validée sur les possibilités de décarbonisation de la filière
4. Démontrer des technologies de décarbonisation de l'industrie alimentaire (niveau de développement de TRL5 à TRL7)
5. Fournir à la filière agroalimentaire européene des outils pour les guider sur la voie de la décarbonisation
6. Communiquer l'information issue du projet vers les entreprises, les décideurs et l'ensemble des acteurs de la filière

Projet ANR EcoFreshChain (2021-2024)

Eco-design of fruit and vegetable packaging and postharvest cold chain

EcoFreshChain est un projet ANR d’une durée de 4 ans coordonné par FRISE et avec 5 partenaires (UM-IATE, CTIFL, CTP, UMR SayFood et LGI). Il a pour but de concevoir un nouvel emballage biodégradable pour préserver les fruits et les légumes le long de la chaîne post-récolte jusqu’à la consommation. Plusieurs questions liées à cet emballage biosourcé seront étudiées: maîtrise des transferts thermiques/hydriques et de l’écoulement d’air au sein de la palette en interaction avec les échanges au sein de l’atmosphère modifiée des emballages, acceptation par le consommateur, coût logistique induit et impact environnemental. Pour optimiser la chaîne post-récolte en termes de qualité, de coût et d’impact environnemental, une approche multidisciplinaire sera développée incluant pratiques des professionnels, technologie de l’emballage unité de vente, qualité du produit et durée de conservation, équipement frigorifique, organisation logistique et analyse du cycle de vie. L'approche développée sera validée pour les salades (circuit local) et les fraises (circuit long) et pourra être généralisée à la filière fruits et légumes.

Partenaires

• FRISE INRAE (coordinateur)
• UM/IATE
• CTIFL
• CTP
• UMR SayFood
• LGI

Projet CASDAR FreshQualiTom (2020-2024) 

Impact du froid sur les qualités commerciales, organoleptiques et nutritionnelles de la tomate au cours du circuit logistique

FreshQualiTom est un projet du "Compte d'Affectation Spécial du Développement agricole et rural" (CASDAR) du Ministère de l'Agriculture d’une durée de 4 ans coordonnée par le CTIFL. Les professionnels des fruits et légumes rencontrent des problèmes liés à la qualité des tomates qui sont souvent source de déception gustative pour les consommateurs. Le refroidissement et le stockage inadaptés pourraient être à l’origine d’une baisse de la qualité. La maîtrise du froid par la compréhension de la circulation d’air, des transferts thermiques autour et au sein d’une palette est une contribution de Frise en complément avec l’expertise de qualité du Ctifl. FRISE contribue également à la mise en place de l’étude terrain de suivi de température et d’hygrométrie lors d’une chaîne logistique de tomates.

Partenaires

• CTIFL (Centre Technique Interprofessionnel des Fruits et légumes), coordinateur
• FRISE/INRAE

Une vidéo issue des résultats:
La vidéo ci-dessous montre l’évolution de la température des tomates dans quatre colis lors du refroidissement. L’air entre par la partie gauche et sort par la droite. On peut constater une grande hétérogénéité de la température durant le refroidissement : d’une part, une hétérogénéité entre les colis, entre l’amont et l’aval de l’écoulement ; et d’autre part, à l’intérieur d’un même colis, entre la partie centrale et les côtés.