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Section 6: Contrôle de la température et de l'humidité relative


Réfrigération du local
Refroidissement par ventilation
Hydro-refroidissement
Refroidissement par évaporation
Ventilation par air nocturne
Blessures dues au froid
Emploi de la glace
Méthodes alternatives de refroidissement
Augmentation de l'humidité relative

Il a été établi que pendant toute la période entre la récolte et la consommation, le contrôle de la température est le facteur le plus important pour le maintien de la qualité des produits fermiers. Les fruits, les légumes et les fleurs coupées sont des tissus vivants et respirants séparés de la plante mère. Garder les fruits et légumes à la plus basse température sans danger (0°C pour les produits tempérés ou 10°-12°C pour les produits sensibles au froid) augmente leur durée de conservation en diminuant les taux de respiration et de sensibilité à l'éthylène, et en réduisant la perte en eau. Diminuer la perte en eau ralentit le taux de dessèchement et de flétrissement, causes de nombreuses pertes après la récolte. Il est important d'éviter les blessures dues au froid, car les symptômes incluent, le non-mûrissage (bananes et tomates), l'apparition de piqûres ou de zones enfoncées (oranges, melons et concombres), de taches brunes (avocats, chérimoles, aubergine), une plus grande susceptibilité à la pourriture (concombres et haricots) et le développement d'un mauvais goût (tomates) (Shewfelt, 1990).

Si l'alimentation en électricité est disponible, les systèmes de réfrigération mécanique offrent la source de froid la plus sûre. Parmi ces méthodes, on trouve le refroidissement de local, le refroidissement par ventilation forcée, et le refroidissement par évaporation. Un grand nombre de refroidisseurs par ventilation forcée portatifs ont été mis au point pour les petits exploitants. (Talbot et Fletcher, 1993; Rij et al, 1979; Parsons et Kasmire, 1974). Néanmoins, il existe une variété de méthodes simples pour reffoidir les produits fermiers là où l'électricité n'est pas disponible ou est trop chère. Quelques exemples de ces systèmes alternatifs (de Thompson dans Kader, 1992) incluent la ventilation par air nocturne, le refroidissement par radiation, le refroidissement par évaporation, l'emploi de glace et le stockage souterrain (caves à racines et tubercules, silos champêtres, cavernes ou haute altitude).

Le refroidissement au transfert de chaleur du produit à un moyen de refroidissement, tel une source de réfrigération. Les processus de transfert de chaleur incluent la conduction, la radiation et l'évaporation.

Quelques méthodes simples sont utiles pour refroidir et augmenter l'efficacité des systèmes de stockage partout où on les emploie, et surtout dans les pays en voie de développement, où les économies d'énergie peuvent être critiques. Il faut donner de l'ombre aux produits récoltés, aux zones de conditionnement, aux bâtiments employés pour le refroidissement et le stockage, et aux véhicules de transport. Donner de l'ombre chaque fois que c'est possible réduira les températures des produits fermiers qui arrivent. Les arbres conviennent bien et peuvent réduire les températures ambiantes autour des installations de conditionnement et de stockage. Des couleurs claires sur les bâtiments reflètent la lumière (et la chaleur) et diminuent la charge thermique. Quelquefois, des dépenses permettent de faire des économies, comme c'est le cas lors de l'achat de l'équipement d'éclairage. Les lampes au sodium à haute pression dégagent moins de chaleur et emploient moins d'énergie que les ampoules incandescentes.

Un autre aspect à considérer lors de la manutention des fruits et des légumes est l'humidité relative de l'environnement de stockage. La perte en eau des produits fermiers est souvent associée à une perte de qualité car des changements visuels, comme le dessèchement ou le flétrissement, et des changements de texture peuvent se produire. Si l'on emploie une réfrigération mécanique, une plus grande surface de serpentins du réfrigérateur correspond à une plus grande humidité relative dans la chambre froide. Mais il faut se souvenir que la perte en eau n'est pas toujours indésirable, par exemple si les produits fermiers sont destinés à la dessiccation ou à la mise en conserve.

Pour les produits fermiers frais, toute méthode d'augmentation de l'humidité relative de l'environnement de stockage (ou la diminution du déficit de pression de vapeur entre le produit et son environnement) ralentira le taux de perte en eau. La meilleure façon d'augmenter l'humidité relative est de réduire la température. Une autre méthode est d'ajouter de l'humidité dans l'air, par l'emploi de brumisateurs, vaporisateurs ou faute de mieux, en mouillant le sol de l'entrepôt. Une autre manière est d'employer des barrières contre l'évaporation, telles que la paraffine, les doublures en polyéthylène dans les boîtes, les boîtes enduites ou une variété de matériaux d'emballage bon marché et recyclables. Les matériaux d'emballage rendront plus difficile un refroidissement on recommande donc d'employer des garnitures avec des trous de ventilation (environ 5% de la zone totale de la garniture). Les trous de ventilation dans la garniture doivent être alignés avec les trous de ventilation dans l'emballage pour faciliter le refroidissement du produit à l'intérieur. Les garnitures avec ventilation diminueront le déficit de pression de vapeur sans interférence sévère avec le mouvement d'oxygène, de dioxyde de carbone et d'éthylène.

Réfrigération du local

La réfrigération du local est une relativement peu coûteuse, mais lente, de refroidissement quand on dispose d'électricité pour la réfrigération mécanique. Au plus grande sera la surface de serpentins d'évaporation du réfrigérateur, au moins le produit perdra d'humidité pendant le refroidissement.

Il est important de laisser assez d'espace entre les piles de boîtes à l'intérieur du local réfrigéré pour que le produit refroidisse plus vite. Les piles doivent être étroites, d'environ une palette de largeur. L'air circulant à travers la pièce passe sur les surfaces par tout espace ouvert, de sorte que le refroidissement de l'extérieur au centre des piles se fait surtout par conduction. (voir Mitchell dans Kader, 1992 pour de plus amples informations).

Refroidissement du local

Source: Kasmire, R. F. 1977. California Tomatorama. (Tomatorama de Californie) Fresh Market Tomato Advisory Board Information Bulletin No. 17.

On peut construire des chambres froides peu coûteuses en employant du béton pour le sol et de la mousse de polyuréthanne comme isolation. Construire l'entrepôt en forme de cube réduira la surface par unité de volume d'espace de stockage réduisant de ce fait les coûts de construction et de réfrigération. Il faut calfater tous les joints et munir la porte d'un joint en caoutchouc.

Pour les plans complets de construction de chambres froides d'échelle réduite contactez le Small Farm Center (Centre de petites fermes) University of California, Davis CA 95616, et demandez l'ouvrage intitulé Small-Scale Cold Rooms for Perishable Commodities (Chambres froides d'échelle réduite pour les denrées périssables) par Thompson et Spinoglio (1994).

Source: Tugwell, B. L. No date. Coolroom construction for the fruit and vegetable grower. (Construction de chambre froide pour le producteur de fruit et légumes) Department of Agriculture and Fisheries, South Australia. Special Bulletin 11.75.

Refroidissement par ventilation

Le refroidissement par ventilation forcée fait circuler l'air à travers les récipients de stockage et augmente de beaucoup la vitesse de refroidissement de tout produit fermier. De nombreux types de refroidisseurs par ventilation forcée peuvent être construits pour faire circuler l'air humide sur les produits. L'exemple donné ci-dessous est un appareil fixe avec un ventilateur encastré dans le mur de la chambre froide.

Refroidisseur par ventilation forcée mural:

Le registre s'ouvre quand on pousse la palette contre le butoir

Source: Rij, R. et al, 1979. Handling, Precooling, and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. (Manutention, pré-refroidissement et gestion de la température des fleurs coupées pour transport en camion) USDA Science and Education Administration, AAT-W-5, UC Leaflet 21058.

On peut construire un refroidisseur par ventilation forcée portatif en employant une bâche ou une feuille de polyéthylène. La feuille est enroulée au-dessus et derrière les boîtes sur le sol, isolant l'appareil et forçant l'air à travers les trous de ventilation (la surface de ventilation doit représenter au moins 5% de la surface du carton) des cartons empilés contre le refroidisseur. Cet appareil est conçu pour être employé à l'intérieur d'un entrepôt réfrigéré.

Refroidisseur par ventilation forcée portatif:

Source: Parsons, R.A. and Kasmire, R.F. 1974. Forced-air unit to rapidly cool small lots of packaged produce (Appareil de ventilation forcée pour refroidir rapidement de petites quantités de produits fermiers emballés) University of California Cooperative Extension, OSA #272

L'illustration ci-dessous montre deux types de refroidisseurs par ventilation forcée Chacun est équipé d'un ventilateur pour faire circuler l'air de la chambre froide à travers le produit en boîte.

Source: Rij, R. et al. 1979 Handling, Precooling and Temperature Management of Cut Flower Crops for Truck Transportation. (Manutention, pré-refroidissement et gestion de la température des fleurs coupées pour le transport en camion) USDA Science and Education Administration, UC Leaflet 21058.

L'illustration ci-dessous montre la disposition recommandée des trous de ventilation pour les cartons employés pour garder les produits fermiers refroidis par ventilation forcée. Les trous de ventilation doivent représenter 5% de la surface totale et doivent être situés à une distance de 5 à 7,5 cm des coins. Il vaut mieux avoir quelques grands trous de ventilation (1 à 3 cm) que plusieurs petits trous.

Source: Mitchell, F.G. et al. 1972. Commercial cooling of fruits and vegetables. (Refroidissement commercial des fruits et légumes) California Agricultural Experiment Station Extension Service, Manual 43.

Hydro-refroidissement

L'hydro-refroidissement apporte un refroidissement et uniforme pour certains produits. Le produit aussi bien que les matériaux d'emballage doivent pouvoir tolérer l'humectage, le chlore (employé pour stériliser l'eau d'hydro-refroidissement) et les dégâts du battage par l'eau. (Mitchell dans Kader, 1992).

La version la plus simple d'un hydro-refroidisseur est une cave d'eau froide dans lequel on immerge le produit. Le type montré ci-dessous arrose un lot de produits d'eau glacée tandis que le produit passe sur un convoyeur On peut construire un hydro-refroidisseur pour contenir des palettes entières de produits fermiers (Thompson dans Kader, 1992). On peut ajouter des convoyeurs pour contrôler le temps que les produits restent en contact avec l'eau froide

Hydro-refroidissement:

Hydro-refroidisseur par lots:

Source: Kasmire, R.F. 1977. California Tomatorama. (Tomatorama de Californie) Fresh Market Tomato Advisory Board Information Bulletin No. 17.

Refroidissement par évaporation

Ces entrepôts sont construits à partir de matériaux naturels qui peuvent être humectés d'eau. Mouiller les murs et le toit tôt matin crée les conditions pour le refroidissement par évaporation d'un hangar de conditionnement construit en paille.

Un hangar de conditionnement en paille:

Les murs d'un hangar de conditionnement illustré ci-dessous sont faits de grillages métalliques et contiennent du charbon de bois. En humectant le charbon de bois avec de l'eau chaque matin, on refroidit la structure par évaporation pendant la journée.

Source: FAO. 1986. Improvement of Post-Harvest Fresh Fruits and Vegetables Handling - A Manual. (Amélioration de la manutention post-récolte des fruits et légumes frais: Un manuel) Bangkok: UNFAO Regional Office for Asia and the Pacific.

On peut construire des refroidisseurs par évaporation pour refroidir l'air dans la totalité d'une structure de stockage ou pour seulement quelques récipients de produits. Ces refroidisseurs conviennent le mieux à des régions où l'humidité est basse car le refroidissement se limite à 1° ou 2°C au-dessus de la température au thermomètre mouillé. On fait circuler l'air au travers d'un bloc de refroidissement en fibre de bois ou en paille au moyen d'un petit ventilateur. Dans l'exemple donné ici, 2 litres d'eau par minute s'écoulent goutte à goutte sur un bloc de 0,75 m², apportant assez d'air humide pour le refroidissement de 18 cageots de produits fermiers en 1 ou 2 heures. L'eau est recueillie dans un plateau à la base de l'appareil et remise en circulation.

Un refroidisseur par évaporation peut être combiné avec un refroidisseur par ventilation forcée pour de petites quantités de produits. L'air est refroidi en passant à travers le bloc humide avant de passer à travers les emballages et autour des produits. L'air peut être refroidi jusqu'à quelques degrés de la température au thermomètre mouillé de l'air ambiant.

Refroidisseur par ventilation forcée et évaporation:

Source: Thompson, J. F. and Kasmire, R. F. 1981. An evaporative cooler for vegetable crops. (Un refroidisseur par évaporation pour les légumes) California Agriculture, March-April: 20-21.

Source: Mitchell dans Kader, 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. (Technologie post-récolte des récoltes horticoles) University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311. 296 pp.

Le refroidisseur par évaporation montré ci-dessous est équipé d'une machine à tourbillons d'air. On a employé un grillage à mailles hexagonales pour construire deux boîtes minces sur des côtés opposés du refroidisseur ces boîtes sont remplies des morceaux de charbon de bois humides ou de la paille mouillée. L'eau s'écoule goutte à goutte sur le charbon de bois ou la paille, et l'air met la turbine en mouvement, faisant circuler l'air froid et humide à travers les produits à l'intérieur du refroidisseur. Quand on emploie ce refroidisseur, les températures sont réduites de 3° à 5°C en dessous de la température ambiante et l'humidité relative est d'environ 85%.

Source: Redulla, C.A. et al. 1984. Temperature and relative humidity in two types of evaporative coolers. (Température et humidité relative dans deux types de refroidisseur par évaporation) Postharvest Research Notes, 1(1): 25-28.

On peut construire des refroidisseurs par évaporation à partir de matériaux simples comme le jute ou le bambou. Le refroidisseur goutte à goutte montré ici fonctionne uniquement par le processus d'évaporation, sans emploi de ventilateur. On peut accroître le refroidissement en tenant l'appareil à l'ombre et dans un endroit bien ventilé.

Refroidisseur goutte à goutte:

Source: Redulla, C.A. et al. 1984. Keeping perishables without refrigeration: use of a drip cooler. (Garder les denrées périssables sans réfrigération: emploi d'un refroidisseur goutte à goutte) Appropriate Postharvest Technology 1(2): 13-15.

La chambre de refroidissement peu coûteuse illustrée ci-dessous est faite de briques. La cavité entre les murs est remplie de sable, et les briques et le sable sont saturés d'eau. Les fruits et légumes sont placés à l'intérieur, et la chambre entière est recouverte d'une natte en joncs également tenue humide. Comme il faut une assez grande quantité de matériaux pour construire cette chambre froide elle peut n'être utile que pour des produits de grande valeur.

Pendant les chauds mois d'été en Inde, on rapporte que cette chambre maintient une température intérieure entre 15° et 18°C et une humidité relative d'environ 95%.

Chambre froide améliorée qui ne demande aucune source d'énergie:

Source: Roy S.K. 1989. Postharvest technology of vegetable crops in India (Technologie post-récolte des récoltes maraîchères en Inde) Indian Horticulture. Jan-June: 76-78.

Ventilation par air nocturne

On peut refroidir les structures de stockage en employant l'air nocturne si la différence de température entre le jour et la nuit est assez grande (Thompson dans Kader, 1992). L'entrepôt doit être bien isolée et des trous de ventilation doivent être situés au niveau du sol. Les trous de ventilation peuvent être ouverts la nuit et on peut employer des ventilateurs pour faire circuler l'air frais à travers la pièce. La structure conservera ses températures fraîches pendant la journée si elle est bien isolée et que les trous de ventilation sont fermés le matin.

Trous de ventilation ouverts:

Trous de ventilation fermés:

Blessures dues au froid

Les fruits et légumes sont souvent susceptibles de blessures dues au froid quand on les refroidit en dessous de 13° à 16°C. Une blessure due au froid réduit la qualité du produit et diminue sa durée de conservation. Le tableau ci-dessous donne quelques exemples de symptômes de blessure due au froid pour une variété de produits. Souvent les symptômes n'apparaissent qu'après le retour du produit à des températures plus chaudes, quand on remmène au marché, par exemple.

Fruits et légumes susceptibles de blessure due au froid quand stockés à des températures modérément basses mais sans congélation:

Produit

Température sans danger la plus basse (°C)

Symptômes de blessure quand entreposés en dessous de température sans danger

Aubergines

7

brunissure, noircissure des graines, pourriture

Bananes

12-13

couleur terne quand mûres

Cantaloups

2-5

piqûre, pourriture en surface

Citrons

11-13

piqûre, taches sur membrane, taches rouges

Concombres

7

piqûre, taches d'eau, pourriture

Courges (dures)

10

pourriture, surtout alternarioses

Grenades

4,5

piqûre, brunissement externe et interne

Haricots verts

7

piqûre et roussissement

Limons

7-9

piqûre, jaunissement

Mangues

10-13

peau devient grise, mûrissement inégal

Pamplemousses

10

piqûre, brunissure, détérioration aqueuse

Pastèques

4-5

piqûre, goft désagréable

Poivrons

7

piqûre, noircissement des graines, pourriture

Tomates mûres

7-10

saturation en eau et amollissement, pourriture

vertes mûres

13

vilaine couleur de mûrissement, alternarioses

Source: Harderburg, R. E., A. E. Watada, and C. Y. Wang 1986. The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stocks. (Le stockage commercial des fruits, légumes, fleurs et stocks de pépinières) USDA, Agricultural Handbook No. 66.

Emploi de la glace

On peut employer de la glace comme source de réfrigération un entrepôt (l'air circulant sur la glace et ensuite à travers les produits) ou comme glace de surface (posée directement sur le produit). La glace peut refroidir un produit seulement quand elle fond, une bonne ventilation est donc nécessaire pour un refroidissement efficace.

Détails d'un refroidisseur à glace:

Coupe - le moteur à essence ou diesel DOIT être monté à l'extérieur

Arrière de la pièce - un moteur de ventilateur électrique est en général monté à l'intérieur de la chambre froide, la capacité du ventilateur doit être au moins égale au volume de la pièce vide (plus est mieux)

Élévation frontale

Vue du dessus - les pales au-dessus du faux plafond améliorent beaucoup la distribution de l'air et le refroidissement

Source: Grierson, W. 1987. Postharvest Handling Manual Commercialization of Alternative Handling Crops Project. The Belize Agribusiness Company/Chenomics International/USAID.

De la glace pilée peut aussi être employée ou en suspension dans l'eau. L'emploi de glace pour refroidir les produits fermiers, donne une haute humidité relative à l'environnement autour du produit. La glace d'emballage ne peut être employée que pour des produits qui tolèrent l'eau et ne sont pas sensibles au froid (comme les carottes, le maïs, les cantaloups, les endives, la laitue, les épinards, les radis, les brocolis, les oignons verts) et pour des emballages résistant à l'eau (carton enduit de paraffine, plastique ou bois).

Glace d'emballage

La glace de surface est employée pour certains produits pendant le transport pour maintenir une haute humidité relative. La glace de surface ne peut être employée que pour des produits qui tolèrent l'eau et ne sont pas sensibles au froid (comme les carottes, le maïs, les cantaloups, les endives, la laitue, les épinards, les radis, les brocolis, les oignons verts) et pour des emballages résistant à l'eau (carton enduit de paraffine, plastique ou bois).

Il vaut mieux mettre la glace de surface en rangées plutôt qu'en une seule masse. Il est important de ne pas bloquer la circulation d'air dans le véhicule de transport.

Produits qui doivent être couverts de glace

Produits qui peuvent être couverts de glace

betteraves

artichauts

carottes

bettes

endives

melons

épinards

poireaux

navets


oignons verts


persil


radis


Sources: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. In: Kader, A.A. (ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. (Technologie post-récolte des cultures horticoles) Univ. of California, Div. of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.

McGregor, B.M. 1989. Tropical Products Transport Handbook. (Manuel de transport des produits tropicaux) USDA, Office of Transportation, Agricultural Handbook Number 668.

Méthodes alternatives de refroidissement

Refroidissement par radiation

On peut employer le refroidissement par radiation pour abaisser la température dans une structure de stockage si un collecteur solaire est connecté au système de ventilation du bâtiment. En employant le collecteur solaire pendant la nuit, la chaleur se perd dans l'environnement. On peut abaisser les températures à l'intérieur de la structure de 4°C.

Emploi de l'eau de puits

L'eau de puits est souvent beaucoup plus froide que la température de l'air dans la plupart des régions du monde. La température de l'eau d'un puits profond a tendance à être pareille à la température moyenne de l'air de la localité. L'eau de puits peut être employée pour l'hydro-refroidissement et en vaporisation pour maintenir une haute humidité relative dans l'environnement de stockage.

Stockage à haute altitude

En règle générale, les températures de l'air diminuent de 10°C quand l'altitude augmente d'un kilomètre. Si les manutentionnaires ont l'option de conditionner et/ou de stocker les produits à une altitude plus haute, les coûts peuvent être diminués. Les installations de refroidissement et de stockage à haute altitude demandent moins d'énergie que celles au niveau de la mer pour obtenir des résultats identiques.

Source: Thompson, J.F. 1992. Storage Systems, pp. 69-78. In: Kader, A.A. (ed). Postharvest Technology of Horticultural Crops. (Technologie post-récolte des cultures horticoles) University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, Publication 3311.

Augmentation de l'humidité relative

L'air réfrigéré a tendance à avoir une humidité relative plus basse que l'humidité relative idéale pour le stockage de la plupart de produits horticoles. La méthode la plus simple pour augmenter l'humidité relative de l'air de stockage est de mouiller le sol de la pièce ou de vaporiser de l'eau froide sur les récipients de stockage et de laisser l'eau s'évaporer.

Pour un système plus durable de haute humidité relative dans l'environnement de stockage, on peut augmenter l'humidité de l'air réfrigéré. Un ventilateur fait circuler l'air sur les serpentins d'évaporation du réfrigérateur (R) puis sur de la mousse ou de la paille humide (M). On fait ensuite circuler l'air humide dans l'entrepôt par un mur perforé (P).

Mousse humide comme source d'humidité à l'intérieur d'un entrepôt réfrigéré:

Source: Lopez, E. G. 1983. Conservación de la Producción Agrícola. (Conservation de là production agricole) Barcelona: Editorial Aedos. 188 pp.

Employer une doublure en polyéthylène dans une boîte en carton peut protéger les produits fermiers et réduire la perte en eau des produits comme les cerises, les nectarines, les kiwis, les bananes et les fines herbes. La vapeur d'eau générée par le produit est retenue par la doublure, augmentant l'humidité relative autour du produit. La doublure peut aussi diminuer les dégâts dus à l'abrasion qui se produisent quand les fruits frottent contre l'intérieur de la boîte.


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