Brevet FR2822933A1 — publié le 20021004

La présente invention concerne un dispositif générateur de vapeur d'eau plus spécialement destiné à être introduit dans un condi- tionnement pour le chauffage ou la cuisson notamment aux micro-ondes de denrées alimentaires. Depuis leur apparition sur le marché, les fours à microondes sont très appréciés par les consommateurs et nombreux sont les foyers qui en possèdent un. Les fours à micro-ondes ont pour avantage essentiel de permettre une cuisson ou un réchauffage très rapide des denrées alimentaires vu que les couches internes de celles-ci captent directement l'énergie électromagnétique rayonnée et que cette énergie est disponible immédiatement, sans nécessiter de temps de latence pour la montée en température du four. Toutefois, le contrôle du profil thermique dans un milieu chauffé par micro-ondes est complexe car il y a des interactions entre les champs thermiques et les champs électromagnétiques, ainsi qu'une influence de l'enceinte du four, du produit introduit dans celle-ci et du générateur ; par suite un chauffage aux micro-ondes ne peut pas dans la pratique permettre d'obtenir une qualité de cuisson comparable à celle obtenue dans un four traditionnel. En effet, dans ce dernier type de four, l'élévation de la température est consécutive à des phénomènes de rayonnement infrarouge, de conduction et de convection, et l'énergie thermique absorbée par les couches superficielles du produit alimentaire à chauffer diffuse vers les couches internes de celui-ci. Ces transferts thermiques sont en règle générale peu rapides (quoique pouvant être accélérés dans les liquides par la présence de courants de convection) et le chauffage des produits est par suite lent mais uniforme. Au contraire, du fait de sa rapidité le chauffage par microondes entraîne une hétérogénéité thermique consécutive à une répartition non uniforme de l'énergie dissipée et absorbée dans le produit chauffé qui ne peut être compensée au cours du chauffage par la diffusion de la chaleur. Or, il en résulte deux inconvénients majeurs. Le premier de ces inconvénients est lié au fait que la source de chaleur est constituée par le produit alimentaire lui-même ; par suite l'échauffement de ce produit est plus important dans ses couches internes qu'à sa surface, de sorte que la région centrale de celui-ci est souvent trop chaude et desséchée. Le second inconvénient est lié au fait que la répartition hétérogène des ondes électromagnétiques conduit à la présence de points (chauds Il et de points froids dont la distribution, très variable, dépend à la fois du four (dimensionnement de la cavité, structure et positionnement de l'élément rayonnant,...) et du produit à chauffer (composition, température, forme, volume, conditionnement, position dans le four,...). L'instabilité du chauffage dans un four à micro-ondes est également consécutive à des phénomènes de couplage entre le produit alimentaire à chauffer, la cavité du four et le générateur. La puissance effectivement absorbée par ce produit dépend en effet de la charge représentée par l'ensemble constitué par celui-ci et l'enceinte du four, qui agit sur la réflexion des ondes vers le générateur et sur la puissance émise par ce dernier. Or, cette charge varie pendant le chauffage, et par suite la puissance absorbée par le produit à chauffer ne peut pas être fixée pendant toute la durée de celui-ci. La thermique des micro-ondes se distingue en outre de la thermique classique par l'inversion du gradient thermique dans la masse du produit chauffé qui entraîne une inversion du sens de migration de l'eau ; or, comme c'est le produit alimentaire qui chauffe le four, l'eau présente toujours des difficultés à s'évaporer de sorte que la périphérie de ce produit reste toujours humide alors que sa partie interne se dessèche. Pour remédier à ces inconvénients et améliorer la qualité et l'efficacité du chauffage par micro-ondes, les spécialistes ont déjà eu l'idée de chercher à transformer une partie notable de l'énergie électromagnétique rayonnée en énergie thermique, ce sans nuire à la rapidité du traitement. Il est en effet bien connu que les denrées humides sont d'excellents convecteurs d'énergie du fait de la valeur élevée de leur permittivité. Cependant, la transformation rapide de l'énergie électromagnétique en énergie thermique au sein d'un produit alimentaire très riche en eau conduit très souvent du fait de la vaporisation de cette eau à des modifications importantes et à une altération de sa structure, notamment à une variation nuisible de sa consistance. Pour produire de la vapeur d'eau sans altérer la structure des produits alimentaires à chauffer, on a eu l'idée d'apporter de l'eau supplémentaire dans l'enceinte du four notamment en y introduisant un verre d'eau : l'eau contenue dans ce verre peut en effet absorber les ondes électromagnétiques émises par le générateur et les transformer en vapeur capable de transférer l'énergie reçue aux denrées présentes dans le four. Une telle introduction d'eau dans l'enceinte d'un four à micro-ondes est cependant impossible lorsque le produit alimentaire doit être chauffé directement dans le conditionnement dans lequel il est proposé à la vente par son industriel fabricant. Or, de nombreuses denrées alimentaires sont actuellement vendues dans des conditionnements unitaires en particulier réalisés au moins partiellement à partir de films plastiques et destinés à être directement placés dans un four à micro-ondes et les produits ainsi conditionnés sont de plus en plus appréciés par les consommateurs. Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé de conditionner des denrées alimentaires dans des barquettes semi-rigides fermées par un film plastique et équipées d'un double fond délimitant une chambre d'humidification communiquant avec les denrées alimentaires par des perforations et renfermant un tampon imbibé d'eau. Malgré ses avantages indéniables un tel conditionnement présente un certain nombre d'inconvénients liés en particulier à la présence du tampon imbibé d'eau qui fait que : - il ne peut pas correspondre à un emballage entièrement réalisé en un film plastique souple mais doit obligatoirement être constitué par une barquette semi-rigide, - la barquette doit être modifiée pour permettre la mise en place du tam- pon (ajout d'un double fond et mise en place du tampon dans la cham- bre d'humidification délimitée par celui-ci) ; - le tampon doit être placé dans la barquette lors de la fabrication de celle-ci ; - le tampon ne peut absorber qu'une quantité d'eau limitée. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif générateur de vapeur d'eau pouvant être introduit dans des conditionnements de type quelconque en même temps que les denrées alimentaires à conditionner, et parallèlement susceptible d'emprisonner une quantité d'eau très importante pouvant être restituée par simple chauffage sous forme de vapeur d'eau. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il est constitué par un emballage, en particulier par un sachet réalisé en un matériau au moins partiellement poreux à la vapeur d'eau contenant un gel susceptible d'absorber rapidement les micro-ondes, ce gel renfermant une partie pondérale d'hydrocolloïde, correspondant à sa forme sèche, pour au moins 10 parties pondérales d'eau. Il est bien connu des spécialistes et en particulier mentionné dans le Dictionnaire de la chimie et de ses applications de C et R DUVAL qu'un gel est une masse visco élastique formée à partir de certaines suspensions colloïdales. Dans le cadre de cette description on entend par convention par hydrocolloïde la forme sèche d'un tel gel. L'hydrocolloïde est donc capable de fixer une quantité importante d'eau sous la forme d'un gel et de la restituer sous la forme de vapeur suite à l'échauffement provoqué en particulier par des microondes. Selon une autre caractéristique de l'invention la viscosité de ce gel est au moins égale à 2 à 3 10-1 Pa. s. Il est à noter que la formation du gel est consécutive à une réaction physique permettant de retenir l'eau au sein d'un réseau tridimensionnel formé par les molécules d'hydrocolloïde. L'eau perd par suite toute liberté et est donc emprisonnée et pour ainsi dire masquée par le réseau tridimensionnel. Ceci correspond à un phénomène essentiellement différent d'une simple absorption par laquelle l'eau imprègne un tampon similaire à un buvard et peut être restituée sous l'action d'une pression minime. Conformément à l'invention, il est avantageux de choisir la concentration de l'hydrocolloïde au sein du gel de façon à se trouver aussi loin que possible de la limite de saturation et à éviter autant que possible le relargage, permettant ainsi d'améliorer le pouvoir de rétention de l'eau. Il est à noter que le dispositif conforme à l'invention s'il est tout particulièrement adapté au chauffage ou à la cuisson dans un four à micro-ondes peut également être introduit dans un conditionnement pour le chauffage de denrées alimentaires au moyen d'un four thermique... Selon une première variante de l'invention, l'hydrocolloïde peut être choisi parmi des molécules naturelles telles qu'alginates, carraghénanes ou gomme guar. Selon une seconde variante de l'invention l'hydrocolloïde peut être choisi parmi les dérivés cellulosiques tels que la carboxyméthyl- cellulose ou l'éthylcellulose. Selon une troisième variante de l'invention l'hydrocolloïde peut être choisi parmi les super absorbants de synthèse, tels que les sels d'acides polyacryliques qui absorbent au moins 7 fois plus d'eau au gramme que des buvards et jusqu'à environ au moins 50 fois leur poids d'eau. Le super absorbant pouvant être mis en oeuvre conformément à l'invention, correspond à un composé réticulé ayant une granulométrie variable pouvant être située dans une plage allant du micromètre à plusieurs millimètres. L'eau ajoutée à cet hydrocolloïde pour permettre la formation du gel peut le cas échéant être une eau de source, en particulier dans le cas de l'utilisation d'un hydrocolloïde naturel, notamment lorsque la qualité de l'eau disponible sur les lieux d'emballage du produit alimentaire est discutable, et inapte à rassurer les consommateurs. Cette eau peut en outre le cas échéant et sans pour cela sortir du cadre de l'invention être additionnée d'ingrédients tels que parfums, arômes, ou extraits naturels volatils susceptibles de présenter des activités diverses sur la saveur ou la conservation du produit alimentaire (bactériostatiques ou fongistatiques ; huiles essentielles ou oléorésines) ou sur la santé et le bien être des consommateurs. Bien entendu, la quantité de gel contenue dans le sachet est dans chaque cas fonction de la quantité de vapeur d'eau souhaitée et de la durée de production de cette vapeur recherchée. Selon l'invention, la porosité du sachet doit être suffisante pour permettre l'évacuation rapide de la vapeur d'eau engendrée sous l'effet des micro-ondes, sans risque d'éclatement de ce sachet. A cet effet, cette porosité doit en règle générale être supérieure à 1 500 ml/minute mesurée au porosimètre Bendtsen. Il est en outre nécessaire de s'assurer que le matériau constitutif du sachet résiste à la température consécutive à l'échauffement du gel sous l'action du rayonnement micro-ondes. Selon l'invention, ce matériau peut à titre d'exemple être constitué d'un matériau non tissé notamment à base de polyéthylène ou mieux de polypropylène. Dans le cas d'une membrane en polypropylène non tissé ou d'une membrane non hydrophile ce matériau peut être traité par adjonc- tion d'une substance tensioactive agréée pour le contact alimentaire, notamment de la famille des dérivés siliconés, à titre d'exemple de polydiméthylsiloxanes, ce de façon à la rendre hydrophile et à accélérer le transfert d'eau. Selon l'invention, il est avantageux que le dispositif générateur de vapeur d'eau puisse, après la phase de production de vapeur, réabsorber les condensats formés lors du refroidissement et également les exsudats produits par le produit alimentaire ayant été traité dans le four à micro-ondes. A cet effet, il est bien entendu indispensable que le sachet ne soit pas étanche à l'eau et ne présente par lui même un caractère absorbant. Dans ce cas, il convient d'utiliser préférentiellement, en tant qu'hydrocolloïde un super absorbant tel que des sels d'acides polyacryliques, dans une qualité apte au contact alimentaire. Pour optimiser la réabsorption de l'eau condensée et des exsudats, il est possible, conformément à une autre caractéristique de l'invention que le sachet comporte une membrane extérieure en un matériau hydrophile. A titre d'exemple, le sachet peut être réalisé à partir d'un papier contre collé sur un film perforé soudé sur lui-même, le papier étant placé à l'extérieur du sachet. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le sachet peut également être réalisé en un complexe soudé sur lui même constitué par une face externe en un matériau non hydrophile perforé et par une face interne en un matériau hydrophile notamment constitué par un non tissé. Cette confirmation présente l'avantage de permettre d'obtenir un sachet dont la face externe est moins sensible aux risques de souillure au contact des aliments. De plus le matériau non hydrophile peut être translucide et imprimé sur sa face interne en contact avec le matériau hydrophile. A titre de premier exemple, on a pu établir qu'un sachet de format 120 x 80 mm formé d'un papier 30 g/m2 contrecollé sur un film de polypropylène perforé thermosoudé sur lui-même contenant d'une part 2 g de super absorbant constitué de polyacrylate de sodium et d'autre part 20 g d'eau peut dégager environ 5 litres de vapeur par minute d'exposition dans un four à micro-ondes (750 W) pendant 5 minutes. Après avoir perdu la quasi-totalité de son eau sous l'effet du chauffage par micro-ondes, un tel sachet est capable de réabsorber jusqu'à 60 g d'eau condensée et d'exsudats. A titre de deuxième exemple, on a pu établir qu'un sachet de format 80 x 80 mm, formé d'une part de deux feuilles associées par thermosoudage à leur périphérie, à savoir une feuille en un matériau imperméable à la vapeur d'eau revêtue d'une couche de polypropylène soudable sur sa face interne et une feuille en un matériau non tissé en polypropylène 75 g/m2 et contenant d'autre part 1,5 g de super absorbant constitué de polyacrylate de sodium, peut ainsi absorber, au contact de l'eau, par la feuille réalisée en polypropylène, au moins 40 g d'eau en quelques secondes. Cette quantité d'eau peut être restituée par chauffage à titre d'exemple aux micro-ondes. A titre de troisième exemple, on a pu établir qu'un sachet de format 80 x 80 mm, réalisé d'une part en un complexe soudé sur lui même constitué par une face externe en polyéthylène perforé contrecollée sur une face interne en un matériau non tissé en polypropylène et contenant d'autre part 1,5 g de super absorbant constitué de polyacrylate de sodium, peut ainsi absorber, au contact de l'eau chaude, au moins 40 g d'eau en quelques dizaines de secondes. Cette quantité d'eau peut être restituée par chauffage, à titre d'exemple aux micro-ondes. A titre de quatrième exemple, on a étudié le pouvoir de rétention d'un dispositif générateur de vapeur d'eau conforme à l'invention. A cet effet, on a réalisé des sachets de format 80 x 80 mm en un complexe soudé sur lui même constitué par une face externe en polyéthylène téréphtalate (PET) perforé et par une face interne en un matériau hydrophile non tissé en PET/polyéthylène (PE) constitué lui-même de fibres courtes bicomposant (PET au coeur et PE en surface) associées entre elles par liage thermique pour former un voile de 35 g par m2. Le film perforé externe en PET est imprimé sur la face en contact avec le matériau non tissé sur lequel il est contrecollé. On a introduit 20 g d'eau dans un sachet ainsi réalisé et constaté que celui-ci fuit goutte-à-goutte sans contrainte autre que son propre poids. On a en outre placé un tel sachet sous une charge de 1 kg et constaté que celui-ci se vide en quelques secondes. On a ensuite introduit dans un sachet similaire 1,5 g de super absorbant constitué par du polyacrylate de sodium. On a constaté qu'un tel sachet peut absorber 40 g d'eau chaude à 60 C en 10 secondes et 60 g d'eau chaude à 60 C en 17 secondes. On a constaté qu'un sachet contenant 60 g d'eau et 1,5 g de super absorbant ne fuit pas et reste parfaitement sec. Cependant, lorsque le sachet est placé sous une charge de 1,15 kg, l'eau perle au niveau des perforations du PET. On a parallèlement constaté qu'un sachet contenant 40 g d'eau et 1,5 g de super absorbant ne fuit pas et reste parfaitement sec même sous une charge de 1,15 kg, ainsi que sous des charges de 1,9 et 3,8 kg. En revanche, lorsqu'il est placé sous une charge de 5,3 kg, le sachet devient humide, et lorsqu'il est placé sous une charge de 20 kg l'eau perle au niveau des perforations du PET. L'invention concerne également un conditionnement pour le chauffage ou la cuisson notamment aux micro-ondes de denrées alimentaires caractérisé en ce qu'il renferme des denrées alimentaires ainsi qu'un dispositif générateur de vapeur d'eau du type susmentionné. Ce conditionnement peut bien entendu être quelconque, notamment être constitué par une barquette en un matériau rigide ou semi rigide sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, un tel conditionnement est toutefois constitué par un film de préférence thermorétractable. Selon une autre caractéristique de l'invention le film est réalisé dans une matière plastique transparente aux micro-ondes. Lorsqu'un tel conditionnement réalisé avec un film thermorétractable est introduit dans un four à micro-ondes le rayonnement électromagnétique entraîne une importante augmentation de la pression régnant au sein de celui-ci. Cette augmentation est consécutive d'une part à la production de vapeur d'eau et d'autre part à la réduction du volume lié à la rétraction du film. Or, celle-ci a pour corollaire une élévation de la température de la vapeur, donc de son efficacité thermique, permettant ainsi d'obtenir en quelque sorte un effet cocotte-minute . L'emballage peut également intégrer une valve ou, par exemple, une pré-découpe, permettant d'éviter son éclatement à une surpression trop élevée. Il est à noter que dans ce cas, la porosité du sachet renfermant le gel peut être réduite à quelques 10 à 50 ml par minute mesurés au porosimètre Bendtsen : en effet, la réduction du volume du conditionnement renfermant la denrée entraîne une augmentation rapide de la pression au sein de celui-ci qui a pour effet de compenser la pression interne du sachet et ainsi d'éviter son éclatement. Il est à noter que ce conditionnement, conforme à l'invention peut s'adapter à une large gamme d'applications notamment au blanchiment, à la pré cuisson ou à la cuisson de fruits ou de légumes frais ou encore de céréales et de plats préparés, et au réchauffage de produits conservés en froid négatif non seulement au moyen d'un four à micro-ondes, mais également au moyen d'un four thermique... Il est par ailleurs à noter que les fours à micro-ondes actuellement proposés dans le commerce peuvent avoir deux fréquences différentes. La fréquence des fours à micro-ondes ménagers est en effet de 2 450 MHz tandis que la fréquence des fours à micro-ondes industriels est de 915 MHz. Ces derniers fours à micro-ondes qui sont en particulier utilisés dans l'industrie alimentaire pour la mise en oeuvre de processus de décongélation (tempérage) ont une pénétration nettement supérieure. Ils ne peuvent toutefois pas être utilisés sans autorisation particulière. Or, un autre avantage de l'invention est lié au fait qu'elle permet de réaliser avec des fours ménagers classiques des opérations telles que la décongélation de gros blocs de produits alimentaires qui ne pouvaient jusqu'alors être effectuée qu'avec des fours industriels. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif générateur de vapeur d'eau plus spécialement destiné à être introduit dans un conditionnement pour le chauffage ou la cuisson notamment aux micro-ondes de denrées alimentaires, caractérisé en ce qu' il est constitué par un emballage en particulier par un sachet réalisé en un matériau au moins partiellement poreux à la vapeur d'eau contenant un gel susceptible d'absorber rapidement les micro-ondes, ce gel renfer- mant une partie pondérale d'hydrocolloïde correspondant à sa forme sè- che, pour au moins 10 parties pondérales d'eau. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la viscosité du gel est au moins égale à 2 à 3 10-1 Pa. s. 3 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'hydrocolloïde est choisi parmi des molécules naturelles telles qu'alginates, carraghénanes ou gomme guar. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'hydrocolloïde est choisi parmi les dérivés cellulosiques tels que carboxyméthylcellulose ou éthylcellulose. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'hydrocolloïde est choisi parmi les super absorbants de synthèse tels que les sels d'acides polyacryliques. 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sachet est constitué d'un matériau non tissé notamment à base de polyéthylène ou de polypropylène. 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sachet comporte une membrane extérieure en un matériau hydrophile. 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le sachet est réalisé à partir d'un papier contre collé sur un film perforé soudé sur lui-même, le papier étant placé à l'extérieur du sachet. 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sachet est réalisé en un complexe soudé sur lui même constitué par une face externe en un matériau non hydrophile perforé et par une face interne en une matériau hydrophile. 10 ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau hydrophile est constitué par un non tissé. 11 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'eau utilisée pour constituer le gel est une eau de source. 12 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'eau utilisée pour constituer le gel est additionnée d'ingrédients, tels que parfums, arômes et/ou extraits naturels volatils. 13 ) Conditionnement pour le chauffage ou la cuisson notamment aux micro-ondes de denrées alimentaires, caractérisé en ce qu' il renferme des denrées alimentaires ainsi qu'un dispositif générateur de vapeur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14 ) Conditionnement selon la revendication 13, caractérisé en ce qu' il est constitué par un film de préférence thermorétractable. 15 ) Conditionnement suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le film est réalisé dans une matière plastique transparente aux microondes.