Un équipement cryogénique innovant et économe en énergie pour peler les cerneaux de noix

Dans l’industrie alimentaire, les cerneaux de noix sont des ingrédients utilisés aussi bien en boulangerie, pâtisserie et confiserie que pour aromatiser les boissons et les glaces.  Le pelage de la pellicule qui recouvre le cerneau de noix est une première étape à valeur ajoutée avant toute autre transformation. Ce procédé réduit la teneur en tanins, améliorant ainsi le goût du produit final à base de noix. Toutefois, les méthodes actuelles de pelage des cerneaux de noix sont limitées, soit par une consommation d’énergie élevée ou par une faible efficacité de pelage. 

 

Une étude récente s’est intéressée aux méthodes de pelage des cerneaux de noix par traitement cryogénique. L’avantage d’un traitement cryogénique par rapport au traitement à haute température est qu’il peut inhiber le métabolisme et permettre une conservation à long terme sans endommager la texture et la composition des produits. Pour les noix, de précédentes études ont montré que les cerneaux de noix ne pourrissent pas dans un environnement cryogénique. 

 

Pelage des cerneaux de noix par immersion dans de l’azote liquide 

 

Les cerneaux de noix se séparent de leurs pellicules lorsqu’ils sont refroidis directement dans un bain d’azote liquide (LN₂) à une température de −196 °C.  C’est la différence de coefficient d’expansion thermique entre le cerneau et sa pellicule qui conduit à la séparation des deux. Le principal inconvénient de cette méthode est sa consommation élevée de LN₂. En effet, pendant le processus, la vapeur de N₂ est évacuée juste après le changement de phase liquide-gaz de l’agent de refroidissement. En d’autres termes, seule la chaleur latente du LN₂ est utilisée tandis qu’une part importante de la puissance de refroidissement du N₂ à basse température est gaspillée. 

 

Les auteurs de l’étude ont vérifié l’efficacité de l’immersion dans du LN₂ pour le pelage des cerneaux de noix. Ils ont constaté que la méthode par immersion dans l’azote liquide pouvait effectivement permettre un pelage complet, mais la consommation d’énergie était très élevée (14,61 kg de LN₂ pour 200 kg de cerneaux de noix). 

 

Pelage des cerneaux de noix à l’aide d’un équipement cryogénique innovant  

 

Les auteurs ont conçu un équipement cryogénique de pré-traitement à l’échelle industrielle capable de récupérer l’énergie froide et réduire la consommation de LN₂. 

 

Les cerneaux de noix à température ambiante ont été transportés dans l’équipement pour être refroidis à −160 °C par du gaz froid/LN₂. Après traitement à basse température, les enveloppes des cerneaux de noix ont commencé à se contracter et à se fissurer. Elles ont ensuite été progressivement retirées du système en y introduisant de l’air. L’équipement prototype pouvait peler et décharger 200 kg de cerneaux de noix toutes les 20 minutes. 

 

L’air ambiant a été utilisé pour le transfert de chaleur à l’intérieur du système. Sa température est progressivement descendue à −160 °C par échange de chaleur avec le N₂ à basse température et les cerneaux de noix froids. Par la suite, la température de l’air est progressivement remontée à température ambiante au fur et à mesure que l’air passe au travers des cerneaux de noix à une température plus élevée. Enfin, l’air est évacué par la bouche de sortie d'air. Étant donné que les cerneaux de noix et l’air en tant que fluide actif étaient à température ambiante à leur entrée/sortie de l’équipement, les auteurs ont émis l’hypothèse que leur système pouvait en théorie récupérer entièrement l’énergie de refroidissement. 

 

Leurs résultats ont montré que l’équipement prototype pouvait fournir une performance de pelage similaire à celle obtenue par immersion dans du LN₂ tout en économisant jusqu’à 92,81 % de la puissance de refroidissement. En outre, plus la masse de cerneaux de noix traités était grande, plus l’avantage en termes d’économie d’énergie pour l’équipement prototype était important. 

 

 

Source 

Zhao, Y., Chen, L., Ji, W., Guo, J., & Wang, J. (2021). Study on a novel energy-saving cryogenic pre-treatment equipment for walnut kernel peeling. Food Control, 121. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2020.107650