Brevet FR2081796A1 — publié le 19711210

i 2081796 La présente invention concerne un procédé pour préparer des émulsions comestibles du type eau-dans-huile contenant une phase grasse partiellement cristallisée, par exemple des margarines ou des'-denrées alimentaires à tartiner de faible valeur calorifique. Les constituants principaux d'une margarine sont une phase grasse cristallisée au moins partiellement, et aitffife proportion d'environ 75 a 85 % en poids, et une phase aqueuse, en une proportion d'environ 15 à 25 % en poids. Les denrées alimentaires à tartiner de faible valeur calorifique contiennent, en général, environ 30 à 60 % en poids d'une phase grasse pour margarine et environ 70 à 4-0 % en poids d'une phase aqueuse pour margarine. On prépare ordinairement ces produits en faisant passer la phase grasse à l'état fondu, en même temps que la phase aqueuse, dans les proportions voulues, dans un ou plusieurs échangeurs de chaleur à surface raclée pour induire la cristallisation d'au moins une partie de la phase grasse, et dans un appareil de cristallisation dans lequel s'opère la cristallisation du produit pour l'amener dans l'état requis pour 11 emballage. On a déjà proposé de préparer une margarine en injectant, à l'aide d'un atomiseur spécialement conçu, un courant d'une phase aqueuse salée, par exemple à une température de -6°C, dans un courant d'un mélange gras surfèndu, par exemple à 25°C, avec un débit critique afin d'atteindre pbur la phase aqueuse, le degré d'atomisation suffisant qui est nécessaire pour provoquer entre les deux constituants une égalisation brusque de température se traduisant par un, refroidissement et une cristallisation partielle de la phase grasse. La chaleur de cristallisation dégagée doit alors être évacuée au cours d'un refroidissement ultérieur, soit dans une chambre frigorifique, soit dans un échangeur de chaleur à surface raclée. La très haute teneur en sel de la phase aqueuse de la margarine, qui ne constitue pas plus de 15 à 25 % de la margarine, teneur'qui est nécessaire pour amener la phase aqueuse à la température basse requise avant la combinaison avec la phase grasse, est souvent inacceptable pour le consommateur et, en raison de la formation de cristaux dans l'atomiseur, les débits critiques peuvent subir de temps à autre une 71 07973 2081796 perturbation qui a un effet défavorable supplémentaire sur la qualité de la margarine» La présente invention a pour objet un • procédé de préparation de margarines et de denrées alimentai™ 5 res à tartiner de faible valeur calorifique, suivant lequel on combine un premier liquide chaud contenant une matière grasse cristallisable avec un second liquide refroidi qui est sensiblement dépourvu de matière grasse cristallisable, sans qu'un degré critique d'atomisation soit nécessaire à l'endroit où les 10 liquides sont combinés» Conformément au procédé de l'invention on peut utiliser une phase aqueuse exempte de sel ou pauvre en sel qui est refroidie jusqu'à une température non inférieure à 0°C avant sa combinaison avec le liquide contenant la matière gras-15 se cristallisable» Suivant la présente invention, on combine 10 à 60 % d'un premier liquide, se trouvant à une température d'au moins 28°C et consistant essentiellement en une phase grasse dont la dilatation à 10°0 est d'au moins 100 m.^/25 g, avec 20 40 à 90 % d'un second liquide se trouvant à une température de 8°C, au maximum qui est sensiblement exempt de matière grasse cristallisable, après quoi on émulsionne, on travaille et on conditionne le mélange partiellement cristallisé ainsi obtenu». Le procédé de l'invention peut être ap-25 pliqué avantageusement dans la préparation de denrées alimentaires à tartiner de faible valeur calorifique qui contiennent, par exemple, 70 à 40 % d'une phase aqueuse pour margarine ou dans la préparation de certaines margarines spécifiques dans lesquelles le second liquide peut être composé, pour environ 30 15 à 25 %, par une phase aqueuse pour margarine et,pour environ 15 à 75 % et de préférence 50 à 75 par ^e huile qui est liquide à 2°0 et de préférence également à 0°C» Axjpc fins de l'invention, tous les pourcentages sont pondéraux/rapportés au poids de l'émulsion. 35 Par "matière grasse cristallisable", on entend les triglycérides qui sont au moins partiellement cristallisés à des températures de 5 à 20°C» Ces triglycérides doivent être présents dans le premier liquide et peuvent être d'origine végétale aussi bien qu'animale» Les huiles, comme 40 l'huile de coprah, l'huile de palmiste, l'huile de palme et/ou 71 07973 2081796 les huiles végétales partiellement hydrogénées sont préférées à cette fin, à condition qu'à 10°Cjla dilatation du premier liquide^, qui est la mesure de la teneur en graisse solide à cette température, soit d'au moins 100 miir/25 g et de 5 préférence d'au moins 200 mm^/25 g et, plus avantageusement, d'au moins 400 mm^/25go Les dilatations mentionnées dans le présent exposé ont été déterminées par le procédé décrit par Boekenoogen dans "Analysis and Characterization of Oils, Fats 10 and Fat Products", 1964, Interscience Publishers, London, pages 143-145» Les huiles qui sont liquides à 2°C ou même à des températures plus basses ne contiennent pas de matière grasse cristallisable au sens de l'invention et sont de 15 préférence présentes dans le second liquide» Toutes les huiles liquides peuvent être utilisées pour les émulsions de l'invention, comme par exemple l'huile d'olive, l'huile de colza et l'huile de graines de thé. 20 II est toutefois préférable d'utiliser des hui3.es végétales liquides contenant au moins 40 % en poids d'acides gras poly-insaturés» spécialement des acides gras essentiels. On attribue à ces derniers acides un effet diététique avantageux» Un acide gras important parmi les acides 25 gras essentiels est l'acide cis-9»cis~12 octadécadiénoïque que contiennent diverses huiles liquides, comme l'huile de cartha-me, l'huile de coton, l'huile de germes de blé, l'huile de soja, l'huile de pépins de raisin, l'huile d'oeillette, l'huile de graines de tabac, l'huile de noix, l'huile de maïs et 30 l'huile de tournesol» Parmi ces diverses huiles, l'huile de tournesol est produite en grandes quantités et a une excellente saveur en conséquence de sa bonne stabilité à l'égard de l'oxydation. Elle est donc de préférence incorporée aux margarines préparées par le procédé de la présente invention» 35 Au moins une partie du second liquide consiste en une phase aqueuse pour margarine» Par "phase a~ queuse", on entend aux fins de l'invention lseau, de même que l'eau contenant à l'état solubilisé les divers additifs hydro-solubles habituels. La phase aqueuse peut contenir de l'eau, 40 du sel, du sorbate de potassium, de l'acide citrique, de t 71 07973 4 2081796 l'acide lactique, des agents aromatisants, des graines de soja "broyées ou du lait sous la forme de lait entier, de crème, de lait écrémé, de lait battu ou de lait écrémé reconstitué . Dans le procédé selon l'invention (voir figure 1), le premier liquide 1 et le second liquide 2 sont tout d'abord mélangés séparément avec les constituants li-posolubles et hydrosolubles dans des récipients respectifs 3 et 4, chaque liquide étant traité dans une cuve distincte. On peut également ajouter des émulsion-nants appropriés comme des monoglycérides et des diglycérides ainsi que des phosphatidese Le premier et le second liquide sont d'abord amenés chacun à la température voulue dans les récipients 3 et 6 respectifs» Pour le second liquide, cette température s'échelonne d'environ 0 à 8°C, et de préférence de 2 à 4°C, et pour le second liquide, elle s'échelonne d'environ 28 à 50°C ou plus et de préférence de 32 à 48°C» Les deux liquides sont alors admis séparément dans une pompe volumétrique à hâute pression 7 Qui permet l'apport des deux liquides avec des débits différents» Les deux courants liquides sont ensuite envoyés dans un appareil émulsionneur 8 et sont de préférence combinés juste avant l'entrée dans cet appareil » La température du mélange peut être d'environ 5 à 20°Co Dans l'appareil émulsionneur, la phase aqueuse du premier liquide s'émulsionne dans la phase grasse du premier liquide et/ou du second liquide. Ensuite, 1'émulsion dans laquelle une partie de la phase grasse est cristallisée est soumise à un travail mécanique dans l'unité de travail 9» de préférence sans refroidissement extérieur, puis elle est amenée à une machine d'emballage 10 à une température n'excédant pas 28°Q et comprise de préférence entre 12 et 25°C« Un appareil permettant de préparer l'é-mulsion eau-dans-huile décrite précédemment comprend en principe \on appareil émulsionneur et line unité de travail» Il est possible d'utiliser, pour préparer 1'émulsion, tout appareil qui assure la subdivision de la phase aqueuse jusqu'à la finesse requise~mais qui, cependant, n'exige pas une quantité 71 07973 2081796 d'énergie capable de menacer thermiauement la stabilité de 1'émulsion en conséquence de l'énergie dissipée au cours de la formation de 1'émulsion. L'appareil émulsionneur et l'unité de 5 travail peuvent aussi être réalisés comme représenté schémati-quement sur la figure 2» L'appareil émulsionneur consiste, de préférence, en une chambre cylindrique 11, d'un diamètre d'environ 270 mm et d'une hauteur de 60 mm, divisée par un disque 12 animé 10 d'un mouvement de rotation coaxial» Ce disque est entraîné, par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse (non représenté), par m moteur à courant alternatif de 15 kW, de façon que sa vitesse de rotation puisse être réglée entre environ 855 et 1400 tours par minute» Les faces du disque et les faces de la 15 chambre cylindrique portent des bouts d'axe 13 disposés comme les dents d'un peigne et dont 1'engrènement mutuel exerce des forces de cisaillement élevées dans 1'émulsion» Le mélange pénètre axialement dans l'appareil émulsionneur, coule autour du rotor et, après un mélange 20 intensif, sort de l'appareil par la face opposée à l'admission. L'émulsion est ensuite travaillée dans l'unité de travail 14, ayant par exemple un diamètre de 250 mm et une longueur de 820 mm, par deux agitateurs à cadre 15 et 16 25 dont les sens de rotation sont opposés» Ces agitateurs sont entraînés par un moteur à courant alternatif de 20 kW par 1 ' intermédiaire d'un variateur de vitesse commun» L'allure peut varier de 500 à 900 tours par minute. L'émulsion sortant de l'unité de travail 30 est amenée à une machine d'emballage (non représentée)» Avant què 1'émulsion pénètre dans la machine d'emballage, elle peut être soumise à l'action d'une soupape d'homogénéisation si on le désire. La température et là pression du courant de produit sont réglées par des thermocouples et des manomètres. 35 Le débit de l'installation peut s'élever jusqu'à 2200 kg/heure» L'appareil émulsionneur décrit pourrait être remplacé, par exemple, par une pompe émulsionneuse du type des pompes à cisaillement Waukesha» La pompe à cisaillement est représentée sur la figure 3- Elle comprend une chambre d'é-40 mulsionnement cylindrique 17■> d'un diamètre de 110 mm et d'une 71 07973 fe 2081796 longueur de 110 mm, dans laquelle deux rotors 18 et 19 en forme de cage et comportant des encoches sont entraînés par un arbre commun 20 et sont séparés par un stator 21, de forme identique* Le rotor est entraîné par l'intermédiaire d'un variateur de 5 vitesse par un moteur à courant alternatif de 8 kW. L'allure peut varier de 1400 à 4200 tours par minute. Le premier et le second liquide peuvent être combinés peu avant de pénétrer dans la pompe à cisaillement. Le mélange pénètre axialement sur l'une des faces du sta-10 tor. L*émulsion quitte tangentiellement la pompe à cisaillement et parvient dans l'unité de travail représentée sur la fig. 4. Le rotor 22 qui est logé dans une enveloppe cylindrique 24 porte des bouts d'axe 23 et est entraîné,par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse, par un moteur de 15 7,7 kW. L'allure du rotor peut varier d'environ 100 à 320 tours par minute. L'émulsion sortant de l'appareil de cristallisation est envoyée à la machine d'emballage. Le débit du produit atteint 1000 kg/heure pour les nombres de tours indiqués. 20 Des essais détaillés ont démontré que dans la préparation d'émulsions dans lesquelles la répartition des gouttelettes d'eau est la même, la consommation d'énergie et le chauffage du produit qui en résulte sont moindres pour la combinaison de la pompe à cisaillement avec l'appareil de cris-25 tallisation que pour la combinaison de l'appareil émulsionneur avec l'unité de travail. On a constaté qu'une diminution ou une augmentation d'environ 25 % du débit de produit peuvent être obtenues sans modification du nombre de tours de l'appareil émul-30 sionneur et de l'unité de travail. Cette variation n'entraîne pas de détérioration de la texture de 1'émulsion. En outre, du fait que, conformément à l'invention, un refroidissement extérieur de l'émulsion d'ans l'appareil émulsionneur n'est pas requis, l'écoulement du produit peut être interrompu pendant de 35 courts instants sans risque de congélation. Lorsque le débit varie de plus de 25 %, la vitesse de l'appareil émulsionneur-et de l'imité de travail est réduite d'un facteur de 12 à 15 afin qu'un travail excessif et un échauffement trop important de 1'émulsion soient évités. 40 De ce fait, il est possible d'adapter le 71 07973 7 k 2081796 débit de produit de l'installation à la capacité de la machine d'emballage de façon que de brèves interruptions résultant de pannes de la machine d'emballage ne nécessitent pas un recyclage de 1'émulsion» 5 Les émulsions obtenues par le procédé de l'invention et dans lesquelles la phase aqueuse se présente pour au moins 90 % en gouttelettes d'environ 8 microns, ont de bonnes propriétés plastiques» En particulier, les émulsions contenant 40 à 70 % en poids de phase aqueuse se prêtent éminem-10 ment à être tartinées et, en raison de la densité plus élevée des gouttelettes de la phase dispersée, elles sont plus élastiques que la margarine» Le procédé de l'invention permet d'obtenir un autre produit par incorporation d'un gaz, comme l'air, 15 ou de préférence d'un gaz inerte, comme l'azote» Le gaz incorporé, qui est présent sous forme de bulles très finement divisées dans le produit emballé, donne au produit une surface mate, une structure poreuse et une consistance tendre» De plus, le gaz incorporé modifie le -fondant" du produit dans la 20 bouche. Le produit possède ces propriétés si le gaz a été incorporé dans le produit à raison de 7 à 50 ml et de préférence de 12 à 30 ml de gaz pour 100 g d'émulsion grasse. Le gaz est finement divisé dans le produit par injection 25 du courant gazeux dans le premier et/ou dans le second liquide en amont de 11 appareil émulsionneur ou par incorporation du gaz dans 1*émulsion avant l'unité de travail» Il est évidemment possible aussi d'injecter le gaz dans l'appareil émulsionneur ou dans l'unité de travail» 30 Exemple 1 Denrée alimentaire à tartiner de faible valeur calorifique On mélange un premier liquide, qui est u-ne composition grasse ayant un point de glissement de 30,5°C et les dilatations suivantes s 35 D10 460 Dn c 400 15 D20 230 175 71 07973 « 2081796 80 20 avec les constituants liposolubles, en utilisant 1 % (sur la 5 base de la phase grasse totale) d'un mono-diglycéride comme émulsionnant, et on ajuste sa température à 35°Co En conséquence, le second fluide est une phase aqueuse qu'on ajuste à +2°C après addition des constituants hydrosolubles» Les deux phases sont dosées séparément, par l'intermédiaire de la 10 pompe volumétrique à haute pression et sont envoyées, avec un débit de 400 kg/heure pour la phase grasse et de 600 kg/heure pour la phase aqueuse à l'appareil émulsionneur, en les combinant juste avant l'admission dans cet appareil» La température du mélange des phases au point de combinaison est de 11°C 15 et la pression est de 4,2 atmosphères» On émulsionne le mélange dans l'appareil émulsionneur avec •une allure du rotor de 1300 tours par minute, ce qui correspond à une caonsommation d'énergie de 8 kW, et 1'émulsion sortant de l'appareil est à une température de 17,5°C° On travaille ensuite l'émulsion dans 20 l'unité de travail avec une allure de l'agitateur de 700 tours par minute, ce qui correspond à une consommation d'énergie de 11,5 kW. A la machine d'emballage, le produit se trouve sous une pression de 0,8 atmosphère et à une température de 25°C. Après l'emballage, on conserve le produit dans les conditions 25 habituelles pour la margarine» L'émulsion eau-dans-huile uniforme obtenue, ayant une teneur en eau de 60 %, est plastique et facile à tartiner et elle est plus élastique que la margarine en raison de la contraction plus grande des gouttelettes dans la phase dispersée. Dans ces conditions de fabrication, 30 le diamètre des gouttelettes d'eau est compris entre 1,6 et 6 microns, quelques gouttelettes distinctes ayant un diamètre atteignant 15 microns. La fraction cristalline de la phase grasse atteint environ 21 % à 10°C et environ 11 % à 20°C. On amène à une température de 32°C un premier liquide consistant en une composition grasse ayant un point de glissement de 28,5°C et les dilatations suivantes î Exemple 2 35 Denrée alimentaire à tartiner de faible valeur calorifique D 10 530 i 71 07973 9 2081796 D15 405 d20 280 D25 150 D30 75 56 30 après addition des constituants liposolubles et de 1 % d'un mono/diglycéride comme émulsionnanto Le second liquide con- i siste en une phase aqueuse contenant les constituants hydrosolubles et est amené à 6°C. Les deux phases sont dosées séparément de manière que le débit de phase grasse soit de 605 kg/heure , et le débit de phase aqueuse de 495 kg/heure, soit Tin total de 1100 kg/heure , et sont combinées juste avant leur admission dans l'appareil émulsionneur» Au point de combinaison, la phase mixte est à une température de 16°C et se trouve sous une pression de 7 atmosphères» Dans l'appareil émulsionneur, le mélange est émulsionné à une allure de 2750 tours par minute, ce qui correspond à une consommation d'énergie de 7 kW, et elle sort de cet appareil à -une température de 23»5o0 et sous une pression de 6 atmosphères. Ensuite, 1'émulsion est travaillée dans l'appareil de cristallisation à une allure du rotor de 520 tours par minute, ce qui correspond à une consommation d'énergie de 4,7 kW, et elle est envoyée à la machine d'emballage à une température de 24,5°0 et sous une pression de 2,5 atmosphères, L1émulsion uniforme eau-dans-huile,ainsi obtenue, ayant une teneur en eau de 45 %•, possède des propriétés semblables à celles du produit de l'exemple 1. Le diamètre des gouttelettes d'eau est compris entre 3 et 5 microns, quelques gouttelettes ayant un diamètre s'élevant jusqu'à 12 microns. La fraction cristalline de la phase grasse est de 24 % à 10°G et de 12 % à 20°Co Exemple 5 Denrée alimentaire à tartiner de faible valeur calorifique Pour préparer une dengée alimentaire à tartiner de faible valeur calorifique contenant un gaz, on mélange le premier et le second liquide et on traite le mélange comme dans l'exemple 1. Les deux liquides, sont dosés à raison de 400 kg/heure pour la phase grasse et de 600 kg/heure 71 07973 10 2081796 pour 1a. phase aqueuse à l'aide d'une pompe alternative et sont combinés peu avant leur admission dans l'appareil é-mulsionneur. La température du mélange après la combinaison est de 11°C et la pression à ce moment est de 4,8 atmosphères» 5 La phase aqueuse est émulsionnée dans la phase grasse dans l'appareil émulsionneur pour une vitesse de 1500 tours par minute du rotor, avec une consommation d'énergie pour le moteur de 8 kW. L''émulsion quitte l'appareil émulsionneur à une température de 17,5°C» 10 Au moyen d'un ajutage à gaz, ayant un alliage d'un diamètre de 0,15 n®1» on incorpore à l'émulsion 250 litres/heure (dans des conditions normales) d'azote à une pression préalable de 20 atmosphères» L'émulsion se trouve sous une pression de 3*5 atmosphères au point d'injection» 15 On"répartit ensuite le gaz tout en tra vaillant simultanément 1'émulsion, à une vitesse de 1'agita-têtu? de 700 tours par minute. La consommation d'énergie par le moteur est de 12 kW. Le produit emballé a une teneur en gaz de 25 ni pour 100 g d'émulsion. 20 Exemple 4 Margarine On utilise un premier liquide se trouvant à 36,5°C et contenant 12.4 % d'huile de coprah 25 25 % d'huile de palme hydrogénée ayant un point de glissement de 45°0 0,2 % de monoglycérides d'huile de palme, ayant un point de glisse-50 ment de 58°C 0,2 % de lécithine et ayant une dilatation de 1400 à 10°C. On combine avec ce liquide un second liquide se trouvant à 6°C et contenant : 55 45,5 % d'huile de tournesol (liquide à 0°C) • 16.5 % d'eau et 0,2 % de lécithine en opérant dans un appareil émulsionneur du type décrit dans l'exemple 1, dans lequel il se forme une émulsion eau-dans- 71 07973 ii 2081796 huile, La température de l1émulsion quittant l'appareil émulsionneur est de 18,3°C. On travaille ensuite 1'émulsion dans une unité de travail, telle que celle qui est décrite dans l'exemple 1, 5 unité dans laquelle la température s'élève à 21,0°0, après quoi on emballe le produit. Le produit obtenu se prête éminemment à être tartiné, même à 5°C« On ne constate pas de séparation de l'huile a-10 près conservation à 20°C pendant trois semaines. Exemple 5 Margarine On répète les opérations de l'exemple 4, avec un premier liquide à une température de 40°C, ayant une dilata-15 tion de 1500 à 10°C et comprenant : 12 % d'un mélange gras transestérifié formé de 50 parties d'huile de palmiste hydrogénée, ayant un point de glissement de 39°C? et de 50 parties d'huile de palme hydrogénée, ayant un point de glissement de 58°C, et 20 avec un second liquide, à une température de 2°C, comprenant : 72 % d'huile de tournesol (liquide à 16% d'eau. °°C^ A la sortie de l'appareil émulsionneur, la température est de 12 à 13°0o 25 Après avoir travaillé 1*émulsion, on l'emballe à 14°0. Le produit obtenu est lisse et homogène et se prête éminemment à être tartiné dans un grand intervalle de température (5 à 25°C). Exemple 6 Margarine 30 On prépare une margarine liquide comme dans 11 exemple 4.Le premier liquide, qui est à une température de 50°C,comprend 2 % d'huile de palme hydrogénée d'un point de fusion de 70°G, et 11 % d'huile de tournesol. Ce premier fluide a une dilatation de 400 à 10°C. Le second liquide qui est à une température de 1°C, comprend : 71 % d'huile de tournesol (liquide à 0°C) 16 % d'eau A la sortie de l'appareil émulsionneur, la température est de Hq 10°C. Après avoir travaillé 1'émulsion, on l'emballe à 11°C. 71 07973 12 2081796 HBYBHDICAIIOHS 1. Procédé de préparation, d'émulsions comestibles du type eau-dans-huile, contenant une phase grasse partiellement cristallisée, par combinaison d'un premier liquide 5 chaud contenant une matière grasse cristallisable avec un second liquide refroidi qui est sensiblement exempt de matière grasse cristallisable, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on combine 10 à 60 % du premier liquide se trouvant à une température d'au moins 28°C et consistant essentiellement 10 en une phase grasse ayant une dilatation d'au moins 100 mrn^/25 g à 10°C, avec 40 à 90 % du second liquide se trouvant à une température de 8°C au maximum, après quoi on émulsionne, on travaille et on emballe le mélange partiellement cristallisé ainsii obtenu. 15 2. Procédé suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait qu'on combine 50 à 60 % du premier liquide avec 40 à 70 % du second liquide. 3- Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le second liquide est une phase 20 aqueuse pour margarine. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le second liquide contient 15 à 25 % d'une phase aqueuse pour margarine et 15 à 75 % d'une huile qui est liquide à 2°C, et de préférence également à 0°Co 25 5. Procédé suivant la revendication 4, ca ractérisé par le fait que le second liquide contient 50 à 75 % d'une huile qui est liquide à 2°C. 6. Procédé sùivant 11 une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisé par le fait qu'on ne refroidit 30 pas le mélange pendant 1'émulsionnement et le travail de 1'émulsion. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'avant la combinaison du premier liquide et du second liquide, leurs tem- 35 pératures sont telles que le mélange résultant de leur combinaison se trouve à une température de 5 à 20°C„