Théoriquement, toutes les méthodes de séchage sont basées sur le phénomène de l’évaporation, régi par la loi de Dalton qui indique que :

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  m = k .S(Pm-pi)/P

m =masse d’eau en g, évaporée par unité de temps
k = coefficient dépendant du produit séché
S = surface d’évaporation
Pm = tension de vapeur saturante pour la température considérée
pi = pression partielle de la vapeur d’eau au niveau de l’air ambiant

P = pression ambiante



Pour augmenter la vitesse de séchage il faut  donc:



– augmenter S ( étaler, fragmenter les produits: donc découper les aliments )
–  augmenter la température car Pm croît avec celle-ci
– diminuer p (donc éliminer la vapeur formée par ventilation)
– diminuer P (en créant une sous-pression)



Outre la cuisson, friture et autres procédés où l'aliment est porté à la température d'évaporation de l'eau ou encore la méthode traditionnelle à l'air libre (viande suspendue dans un séchoir) différentes méthodes vont en découler :



La méthode classique pour les particuliers est le déshydrateur électrique (ou solaire) : cage à plateau soit en métal soit en plastique où de l’air chaud est chauffée (par une résistance électronique,un four, le soleil) puis ventilée par un ventilateur.

Par convection, l'air chauffé transfère la chaleur et apporte l’énergie de vaporisation: l'eau est évaporée sans ébullition (dû au gradient de pression partielle de l'eau). Ses ancêtres sont le séchoir et le vigneau. 

A chaque aliment est associé une température et un temps de chauffage: si la chaleur est trop élevée, les aliments peuvent former une croûte, ce qui signifie qu’ils sembleront secs à l’extérieur, mais l’intérieur, ils seront encore humides. Si la chaleur est trop basse, le temps de séchage et la consommation d’électricité augmenteront.



Il existe cependant d'autres méthodes utilisées couramment :



- Afin d’éliminer l'eau d'un aliment, on peut recourir à un autre moyen qu'une modification de la température: un traitement mécanique est à l'origine de nombreux plats faisant intervenir une déshydratation souvent partielle, et rudimentaire dans les recettes ''de grand-mère'' (ex: faisselle pressée à l'aide de tissu).

























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Quelques définitions :



- La centrifugation consiste à mettre en rotation autour d'un axe l'aliment et à utiliser la force centrifuge pour séparer les constituants (essoreuse à salade...). C'est une amélioration de l'égouttage qui n'utilise que la force de gravitation et la poussée d’Archimède, et qui est ainsi moins efficace.

- L’ultrafiltration utilise des membranes semi-perméables dont le diamètre des pores est compris entre 0,001 et 0,1 micromètre ne permettant que de faire passer des solvants et pas les protéines, macromolécules, et autres particules en solution. On l'utilise pour la clarification de liquides alimentaires et la concentration du lait pour faire du fromage. Dans le cas du tamisage on utilise une essoreuses dotée d'un panier en tôle perforée. Sous l'action de la force centrifuge, le sirop est évacué tandis que le sucre cristallisé se dépose sur les parois du panier.

 

- La déshydratation osmotique. C'est un procédé basé sur la mise en contact d'aliments entiers ou découpés en morceaux, avec des solutions concentrées (sel, sucre). Concrètement, il s'effectue deux circulations simultanées différentes:  l'eau des cellules du produit (qui est la solution la moins concentrée) vers la solution où l'aliment est plongé (et donc se déshydrate) et une entrée de soluté de la solution vers l'aliment (imprégnation) . L'aliment peut ainsi perdre jusqu'à 50% de son eau. Technique utilisée dans le saumurage des légumes, viandes, poissons ou fromages, le confisage et semi confisage.

- Pour une déshydratation plus poussée où  la quasi-totalité de l'eau doit être éliminée on utilise le terme de dessiccation. On lyophilise alors les aliments. Dans la lyophilisation, ou cryodessiccation (café ou soupe soluble, ou pour n'importe quel aliment) le principe mis en jeu est, lorsque l’on réchauffe de l’eau à l’état solide à très basse pression, l’eau se sublime. Elle passe alors de l’état solide à l’état gazeux. L'eau est éliminée du produit en s’évaporant et on la ''capture'' par congélation à l’aide d’un condenseur, ou piège froid.  Elle peut se faire de manière naturelle (séchage en montagne), ou plus rapidement dans un lyophilisateur.

On distingue trois phases principales dans un cycle de lyophilisation :

• la congélation: les produits sont réfrigérés à des températures de l’ordre de-20°Cà-80°C, l’eau se transforme alors en glace.

• la dessiccation primaire (sous vide) où la glace est sublimée, sans effet d’ébullition (=pas d’eau en phase liquide).

• la dessiccation secondaire, où les molécules d’eau piégées à la surface des produits séchés sont séparées de l'aliment.

Au final l'aliment ne contient plus que 1% à 5% d’eau.

Cette technique  conserve à la fois le volume, l’aspect, les qualités nutritionnelles, l'architecture cellulaire.

Par ailleurs, les produits lyophilisés sont reconstitués facilement de par leur texture poreuse, en les réhydratant. Car lors de la sublimation, des canaux se forment par l'évaporation de l'eau et créent une structure poreuse permettant  un retour de l'eau tel quel dans la structure moléculaire de l’aliment.

 

Étapes de la lyophilisation 



Liquide           →          solide            →          vapeur       →        solide

                                                            

                                                            congélation              sublimation                 piégeage





Conséquences générales de la déshydratation :



- Conservation longue à température ambiante et à l’abri de l’eau
- A grande échelle facilitation du transport et du stockage (1 kg de légumes déshydratés équivaudraient à 12-15 kg de légumes frais).
- Facilité d’utilisation : café instantané, flocons de pomme de terre, céréales type corn flakes, cuisinés industriels ou de collectivité,  ou pour des repas en situation précaire
- Conservation des levains et ferments bactériens (ferments lactiques, levains de boulangerie).
- Arrêt de la croissance des micro-organismes, cependant le produit est seulement stabilisé mais non stérile, de fait une réhydratation accidentelle peut être dangereuse.
- Ralentissement des réactions enzymatiques (par exemple le brunissement d'une pomme coupée dû à la réaction du dioxygène de l’air et des enzymes entourant les cellules avec les composés phénoliques qui se trouvent à l’intérieur), des réactions d’oxydation et ainsi du brunissement qui y est lié.
- Dans le cas de déshydratation rapide on a le même principe que pour la lyophilisation, la structure devient poreuse, ce qui permet une réhydratation facile.
- Pour la lyophilisation la conservation peut durer plusieurs années sous vide et dans un emballage opaque sans perte de vitamines, presque sans altération des valeurs nutritives à température ambiante. De plus la réhydratation  est instantanée avec de l’eau froide ou chaude et  le volume est grandement diminué. Mais cette méthode reste coûteuse (matériel et consommation d’énergie importants).

- La teneur en eau dans les aliments et les produits de base joue un rôle très important pour la qualité, le traitement et la durabilité. La teneur en eau est ainsi contrôlée par la loi et pour assurer un taux d’humidité optimal du produit à toutes les étapes du processus de production, elle impose d’effectuer continuellement des mesures d’humidité sur le produit réel ou des échantillons.  L'affichage de la teneur en eau est par ailleurs obligatoire et pour certains produits il y des taux maximales: teneur en matière sèche des confiture égale ou supérieur a 55% (décret n°85-872), teneur maximal en eau de 16% m/m pour le beurre (codex stan ).



​Cependant certaines réactions biochimiques peuvent avoir lieu entraînant:


- Une perte en vitamines (entre 10 à 30%) et une évaporation de substances aromatiques volatiles (huiles essentielles).
- Une oxydation des lipides et des pigments.
- Un brunissement non enzymatique d’acides aminés essentiels diminuant la valeur nutritionnelle du produit.
- Une dénaturation et modification des capacités fonctionnelles des protéines ( par exemple baisse du pouvoir de foisonnement du blanc d’œuf ).
- La formation d'une croûte si la vitesse de séchage est trop élevée.



Exemple de recette :



• Fromage aux fines herbes

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Ingrédients (pour 1 fromage) :

- 1 litre de lait entier pasteurisé (vache ou chèvre)
- 5 cl de vinaigre de vin blanc ou de jus de citron
- 1 cuillère à soupe de gros sel
- selon les goûts, on peut ajouter : 1 gousse d'ail et/ou des herbes fraîches (ciboulette...) finement hachées, ou ni l'un ni l'autre pour un fromage nature

Préparation de la recette :
Porter lentement le lait à ébullition dans une casserole à fond épais.
Dès qu'il boue, retirer du feu. Verser le vinaigre et le gros sel.

Remuer quelques secondes.

On voit immédiatement se former le caillé, blanc et opaque, qui se sépare du petit lait, jaune pâle et limpide.
Ajouter le hachis d'ail et fines herbes (c'est optionnel) et remuer.
Laisser cailler au moins 5 minutes.
Filtrer le caillé à travers un linge en coton plié en quatre.

Presser légèrement pour extraire le petit lait et former une boule de fromage.
On peut manger ce fromage tout de suite (frais) ou le laisser sécher quelques jours (une semaine) à température ambiante, simplement en boule, ou dans une faisselle sur laquelle on pose un poids (par exemple un verre rempli d'eau) pour qu'il soit plus compact