Redorer l’image de la frite : une friture profonde moins grasse est-elle possible ?

Beignets, panures, frites… La friture profonde est un mode de cuisson très populaire, notamment à domicile. Problème : le taux de matière grasse associé, avec des enjeux sur le plan nutritionnel. Comment fonctionne le processus de friture ? Quel rôle joue la friteuse sur le résultat obtenu en terme de matière grasse ? Peut-on l’améliorer – notamment à domicile ? Résultats du projet Fry’In labellisé par Vitagora.

Les Français aiment les frites. Plat populaire et convivial, que l’on déguste avec les doigts, la frite réunit des générations de consommateurs autour du plaisir de la table – à la maison ou à l’extérieur. Selon une étude menée par le CNIPT (Comité national interprofessionnel de la pomme de terre) en 2015, 87 % des Français mangent des frites à leur domicile et 68 % en restauration hors foyer (source). Ce qui plaît dans une « bonne frite » ? Elle doit être « croustillante » pour 79% des interrogés et… « préparée à la friteuse » pour 69%, sous-entendu, en friture profonde, c’est-à-dire par immersion dans l’huile.  

Problème : en raison de leur imprégnation en huile et de l’oxydation des huiles de friture, les aliments cuits en friture profonde présentent à la fois un profil nutritionnel peu recommandable – entre 10% et 15% de matières grasses pour une frite, jusqu’à 40% pour des chips – et un risque de dégradation pouvant aller jusqu’à la toxicité.

L’UMR GENIAL, aujourd’hui rebaptisée UMR SayFood suite à sa fusion avec l’UMR GMPA, s’intéresse depuis le milieu des années 90 à l’amélioration du processus de friture profonde, et notamment dans le cadre de Fry’In, un projet d’innovation collaboratif arrivé à clôture en fin d’année 2018 et labellisé par Vitagora.  

Redorer l’image de la frite, pour qu’elle soit plus saine même si cuite en immersion : utopie… ou question de technologie ? Comment optimiser le processus de friture profonde, notamment au domicile des consommateurs et en RHF, pour limiter la toxicité et la teneur en matière grasse des produits frits ? Quel est le rôle joué par la friteuse ?

Eléments de réponse avec Olivier Vitrac, chercheur à l’INRAE au sein de l’UMR SayFood, et spécialiste des phénomènes de transferts dans les aliments et les emballages.

Le projet Fry’In : pour une friture plus saine à domicile et en RHF

Les frites à la maison : laissées pour compte de la R&D ?

Bien que le phénomène de la friture profonde ait été étudié dans le cadre de l’amélioration des procédés industriels depuis les années 1990, les échelles domestique et de la restauration collective n’avaient encore que peu bénéficié d’avancées technologiques jusqu’à aujourd’hui.

Olivier Vitrac se rappelle : « Les premières études sur la friture remontent au milieu des années 1990 – au sein de notre UMR, nous ne comptons pas moins de 8 thèses sur le sujet. Par exemple, nos premiers travaux ont permis à l’industrie agroalimentaire de diminuer la teneur en matière grasse des produits frits : notre laboratoire a ainsi permis au groupe Mc Cain d’explorer des stratégies pour limiter l’imprégnation en huile jusqu’à -70%. »

« Mais ces solutions technologiques n’avaient pas encore été transférées à de petits dispositifs, notamment à domicile, où les équipements sont encore largement sous-optimisés. Nous avons donc voulu nous pencher sur l’optimisation des dispositifs domestiques de friture profonde, les friteuses domestiques de 3 à 5 L ainsi que celles de 15 à 25 L utilisées par la restauration collective (cantines, etc.). » 

Projet Fry’In : objectifs, brevets et publications

Devant ce constat, le projet d’innovation collaboratif Fry’In voit le jour en 2014. Labellisé par Vitagora, et réunissant au démarrage le laboratoire de recherche UMR GENIAL, le laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, et les entreprises Adventys, Ethera, Lesieur, et le groupe SEB, ce projet avait pour objectif de développer de nouveaux procédés domestiques et RHF de friture profonde dans le but :

• D’obtenir des produits alimentaires frits aux qualités nutritionnelles améliorées :
  • diminution de la quantité d’huile utilisée et absorbée dans le produit.
  • optimisation des produits riches en composés d’intérêt nutritionnel
• Tout en conservant les qualités sensorielles des produits alimentaires frits (goût, aspect)

Pour répondre à cet enjeu, le projet FRY’IN ambitionnait de travailler à la fois sur l’ingénierie des procédés de friture profonde mais aussi sur les interactions entre les produits alimentaires utilisés lors de la friture (huile/produits type pommes de terre). 

La friture profonde, un sacré phénomène

Qui aurait pu voir en la frite un objet d’études en sciences physiques ? Si cet aliment familial, sujet à d’interminables et amicales disputes franco-belges, s’est popularisé dans le monde entier, il n’en reste pas moins le résultat d’un phénomène physique « à la fois rapide et brutal », selon le regard d’Olivier Vitrac : la friture profonde.

Ce moment où la frite devient grasse 

Comprendre comment fonctionne la friture a constitué une part importante du projet Fry’In. « Pour optimiser la friture, il était essentiel de décrire le phénomène de façon très précise et avec une approche de physicien », résume Olivier Vitrac.

C’est la friture profonde « en batch » qui constitue le domaine d’étude du projet Fry’In. « Dans ce type de friture, ce n’est pas le bain de friture qui fait pénétrer la graisse dans les frites. C’est en fait le moment très bref où l’on retire les frites du bain d’huile. »

Plongée dans un bain d’huile à 180°C, la frite crée une barrière de vapeur qui empêche l’huile de pénétrer : c’est ce que l’on appelle le phénomène de suppression. Dès lors que l’on retire la frite du bain de friture, la température retombe, l’effet barrière n’est plus, et l’imprégnation de l’huile se réalise en l’espace d’un dixième de seconde. « D’un point de vue physique, ce serait donc le fait de retirer la frite de son bain d’huile brûlante, et non pas de l’y plonger, qui l’imprégnerait en huile. »

Mise à nu de la friture

Comment se forme le film d’huile qui se forme et s’accroche à la frite ? Quelle en est l’épaisseur ? Comment procéder pour la retirer avec le plus d’efficacité ? Comment se comporte l’huile au début du refroidissement ?

Quantification de la prise d’huile en cours de friture, mécanisme d’imbibition, caractérisation et modélisation du mécanisme d’écoulement et d’égouttage de l’huile, oxydation… Pour comprendre avec précision le phénomène de friture profonde, le laboratoire GENIAL a fait appel à des équipements peu habituels dans le domaine : spectroscopie et imagerie infrarouges en mode ATR, photo-ionisation, mesures DSC, imagerie rapide.

« Nous avons découvert des choses très rigolotes ! », évoque Olivier Vitrac avec le sourire. « Par exemple, nous savons désormais que l’oxygène disparait à 5 mm sous la surface de la frite : l’oxygène minéral devient un oxygène chimique, embarqué. Ce sont les hydropéroxydes, qui sont par ailleurs à l’origine des odeurs ainsi que de la toxicité. »

Tous les aspects négatifs de la friture profonde ont pu ainsi être explorés dans le cadre du projet Fry’In. « Avec l’ensemble de ces connaissances, nous étions en mesure de développer une friteuse permettant de réduire l’imprégnation en huile des frites. Et nous avons commencé à voir un lien entre le design de la friteuse, la conduite du procédé, et ce qui se passe sur la frite. »

Réinventer le concept-même de friteuse

« La question centrale était alors : que rajouter à la friture batch domestique pour obtenir des frites moins grasses ? », résume Olivier Vitrac. Deux prototypes de friteuses « nouvelle génération » ont vu le jour dans le cadre du projet Fry’In : « nous avons tout changé au dispositif habituel de la friteuse », ajoute-t-il. 

Un premier prototype, version « beta test »

Une première version d’un prototype de 2 mètres de haut, affectueusement surnommée « wall-e » par Olivier Vitrac en référence au robot vétuste mais attachant de Pixar, a permis d’explorer de premières pistes d’amélioration.

« Ce prototype tenait vraiment du bricolage : comme si l’on avait collé un four micro-ondes à une friteuse. Mais des premiers éléments étaient instructifs : le panier de la friture était pensé de façon verticale, et un rayonnement par micro-ondes au moment de retirer les frites permettait de maintenir l’ébullition pour limiter l’imprégnation d’huile. En même temps, l’égouttage était favorisé par une source de chaleur projetée. »

Un deuxième prototype : des frites moins grasses, une huile moins oxydée

Olivier Vitrac continue : « la deuxième version est plus aboutie, et plus réfléchie. Il s’agit d’un concept de friture par décongélation au magnétron, avec un bain d’huile qui monte et descend. Le magnétron reste actif pour maintenir l’ébullition. L’effet d’avalanche est favorisé afin que l’huile glisse très vite dans le bain l’huile, sans s’accrocher aux frites. Grâce à cet écoulage, l’imprégnation en huile des frites est limitée. »

Cet équipement oblong et vertical, que l’on peut facilement disposer sur une table, représente de nombreux avantages complémentaires aux yeux du chercheur :

• Une cuisson très rapide (moins de 5 minutes) ;
• L’huile est apportée en format « cartouche », ce qui facilite le nettoyage ;
• La qualité nutritionnelle des frites est optimisée car ce processus ne nécessite pas de second bain de friture ;
• Un travail sur les filtres permet la dégradation des molécules odorantes : cela en limite l’encrassement et assainit les vapeurs qui s’échappent ;
• La friteuse est intégralement fermée : cela limite le problème de l’oxydation, le bain d’huile n’étant pas exposé à l’air.

Suite à ce prototype, de nombreuses publications ont été obtenues du côté de l’UMR GENIAL, dans diverses revues : Journal of Food Engineering, Encyclopedia of Food Security, Sustainability, Elsevier, etc. En parallèle, plusieurs brevets ont été déposés :

• SEB : brevet FR20170056448   titre = FRITEUSE AVEC COUVERCLE ANTI-OXYDATION
• ETHERA : brevets (co-déposant CEA CNRS Ethera) FR 1856413 PCT/FR 2018/050030
• ADVENTYS : brevet FR 1853384
• Un dernier brevet est cours de rédaction entre ADVENTYS et l’UMR GENIAL.

A noter également que ce prototype est en démonstration sur des salons professionnels depuis la fin d’année 2018, date de clôture du projet Fry’In.

« L’aventure continue »

Ces résultats encouragent Olivier Vitrac et son équipe à aller plus loin encore autour de la friture profonde.

« Nous avons touché du doigt une vraie innovation de rupture », se réjouit-il. « C’est une réussite scientifique, autour d’une question agroalimentaire complexe et interdisciplinaire, touchant à la fois à la composition et à la toxicité de l’huile, au design de la friteuse, à la modélisation, au goût, etc. Et l’aventure de la friture profonde continue. »

En effet, des travaux récent, publiés en 2020 dans la revue Elsevier (Revisiting the mechanisms of oil uptake duringdeep-frying) et issus de la thèse réalisée par Maxime Touffet co-dirigée par Gilles Trystram et Olivier Vitrac, suggèrent que le processus est plus complexe et que d’autres types d’imprégnation existent dès les premières minutes d’immersion, par exemple. Pour en savoir plus, lire la thèse de Maxime Touffet Transferts et réactivité de l’huile au cours du procédé de Friture, accessible en ligne sur ce lien.

« Il y a un vrai génie français dans les sciences agroalimentaires. Au sein de notre laboratoire, nous voulons éveiller les consciences que des innovations sont possibles.  Nous voulons apporter un nouvel éclairage sur ce procédé ancestral, décrié pour ses méfaits nutritionnels », conclut-il. 

Envie d'aller plus loin ?

• Qui a dit que les produits frits devaient être gras ?
• Modeling in food across the scales: towards a universal mass transfer simulator of small molecules in food, September 2020, SN Applied Sciences 
• Revisiting the mechanisms of oil uptake during deep-frying, June 2020, Food and Bioproducts Processing 
• Effects of oxygenation and process conditions on thermo-oxidation of oil during deep-frying, October 2016, Food and Bioproducts Processing 

Mots clés

Friture, nutrition, aliments frits, frites, graisse, alimentation, plaisir de manger, appareil de cuisson, friteuse