Brevet FR2197525A1 — publié le 19740329

La présente invention concerne le traitement de produits alimentaires et plus particulièrement la texturisation de matiè- res alimentaires protéiques en particules fines. Ces dernières années, de nombreux efforts ont été réalisés pour traiter des matières protéiques végétales en leur donnant une structure et d'autres caractéristiques courantes des dérivés de viande d'origine animale. Les matières protéiques végétales sont essentiellement la farine de soja, cependant, on peut utiliser d'autres farines d'huiles oléagineuses telles que les farines d'arachide, de coton et de sésame. On préfère généralement utiliser des concentrés de protéines de ces farines oléagineuses comportant de façon classique au moins 50 % en poids de protéine environ. On a dans le passé utilisé divers types de procédés et d'appareils pour texturiser les matières protéiques végétales. Par exemple on a extrudé une protéine de soja solubilisée dans un bain acide en formant ainsi des fibres texturisées. La matière protéique non texturisée contient les protéines sous forme de particules séparées. La texturisation se produit lorsque la protéine forme une phase pratiquement continue. La matière texturisée lorsqu'elle est humide est légèrement dure ou ferme comme la viande. On entend ici par texturisation le procédé qui consiste à transformer les particules de protéines séparées en une phase de protéine continue. On a récemment découvert qu'on peut texturiser des particules de matière protéique finement divisée en la faisant passer à travers un cylindre ou une canalisation allongé et en appliquant une pression et une température élevées. Bien que ce procédé récemment découvert donne des protéines texturisées très satisfaisantes, on a rencontré certains problèmes en cours de fonctionnement prolongé. Par exemple il se forme parfois des morceaux de protéine texturisée qui obturent ou bloquent l'appareil en nécessitant son arrêt et son démontage. L'appareil perfectionné selon la présente invention supprime ces problèmes. De plus 11 invention permet d'augmenter les vitesses de traitement de 50 % ou plus en améliorant la qualité du produit. La présente invention facilite également le traitement de texturisation. La matière protéique qu'on traite selon l'invention peut titre du type de celles utilisées dans les procédés de texturisation antérieurs. Ce sont en particulier diverses farines de grai nes oléagineuses dégraissées telles que les graines de soja, d'arachide, de coton et de sésame. On peut texturiser selon l'invention diverses autres matières protéiques non texturées telles que du gluten de blé, de la levure, du caséinate de sodium et similaires. La matière protéique utilisée dans l'invention est de préférence une farine et en particulier la farine de soja. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels la figure I représente une vue latérale d'un appareil de l'invention dont une partie a été découpée la figure Il représente une vue en bout de 1' appareil la figure III représente une partie d'une vanne de l'appareil les figures IV à VI représentent des coupes de la vanne dans diverses positions de fonctionnement les figures VII à IX représentent une buse de 11 invention dans diverses positions de fonctionnement les figures X à XII représentent une autre buse de l'invention. l'appareil de texturisation 10 (figure I) peut être constitué d'une vanne tournante 12, d'un réservoir sous pression 13 et d'un tube 14. L'appareil de texturisation 10 est raccordé à une source il de fluide sous pression élevée telle qu'une chaudière à vapeur qui est capable de fournir à la vanne tournante 12 une pression de fluide ou de vapeur suffisante pour texturiser la matière protéique. La vanne tournante 12 est constituée d'un logement 16 et d' une chambre 17 recevant l'élément tournant ou boisseau 18. Le logement 16 comporte une base 15 permettant de monter la vanne 12 sur un support 19. Le logement 16 comporte une ouverture supérieure 20 servant d'entrée à la matière à texturiser. Le logement 16 (figure IV) comporte de plus des ouvertures 21, 22 et 23 recevant respectivement les canalisations 26, 27 et 28. Par exemple les canalisations peuvent être vissées dans ces ouvertures. La canalisation 26 est raccordée à la source de vapeur Il et alimente la vanne 12 en vapeur sous pression. La canalisation 27 est une canalisation d'évacuation qui détend la pression de vapeur résiduelle dans la vanne 12 avant l'introduction de la matière protéique dans la vanne 12 par l'ouverture 20.La canalisation 28 est une sortie à travers laquelle la matière protéique quitte la vanne 12. Une trémie 31 (figure I) peut titre utilisée pour introduire la matière protéique dans l'ouverture 20 de la vanne 12. Le l.gei.nt 16 comporte un coussinet 29 placé dans la chambre 17 permettant la rotation du boisseau 18. Le coussinet 29 entoure pratiquement la chambre 17 à l'exception des ouvertures appro prIées correspondant aux ouvertures 20, 21, 22 et 23 du logement 16. Le logement 16 comporte un dispositif de serrage tel qu'un boulon ou une vis 36 pour serrer le logement 16 et le coussinet 29 contre le boisseau tournant 18 en réalisant un joint étanche à la vapeur entre le coussinet 29 et le boisseau tournant 18.Le coussinet 29 peut astre réalisé dans un cylindre de laiton. Le boisseau tournant 18 (figure III à VI) peut Titre en acier et construit dans un cylindre plein ou Titre coulé. Le boisseau 18 comporte un nombre approprié quelconque de poches transportant la matière telles que les poches 41, 42, 43 et 44. Le boisseau 18 comporte normalement un nombre pair de ces poches, par exemple 4, 6 ou 8. Un passage 46 réunit chaque paire de poches telles que les poches 41 et 43 pour une raison décrite ci-après. Le boisseau tournant 18 comporte un axe 47 et un pignon à channe 48 qui lui permettent autre entratné par un dispositif tel qu'un moteur 49 (figure I). Le boisseau 18 peut titre maintenu en position dans le logement 16 par des plaques de maintien telles que la plaque 50 qui est assujettie au logement 16 par des vis. Le réservoir sous pression ou réservoir intermédiaire 13 et le tube 14 peuvent, dans le mode de réalisation illustré par la figure I, autre constitués de tubes concentriques. Le réservoir sous pression 13 peut 8tre fixé au support 19 par le rebord 53 et, de plus, tre porté par une ou plusieurs pattes telles que la patte 54. Le tube 14 est monté dans le réservoir sous pression 13 par l'intermédiaire de plaques transversales 56 et 57. Le réservoir sous pression 13 est isolé de l'atmosphère sauf par le tube 14. Si on le désire, une partie 58 du tube 14 proche de la vanne 12 peut Titre évasée pour mieux recevoir la matière protéique apportée par la canalisation 28. Un espace est ménagé entre le bord extrême de la partie évasée 58 et la paroi adjacente du réservoir sous pression 13 pour que la pression puisse s'égaliser dans la totalité du réservoir 13. Le tube 14 comporte une buse 59, qui limite la perte de pression de l'appareil de texturisation 10, et provoque une montée de pression dans le réservoir 13. Les figures VII à IX illustrent un mode de réalisation préféré de la buse de l'invention. La buse 59 comporte un corps 62 de forme rectangulaire constitué d'une paroi supérieure 63, d'une paroi inférieure 64, de deux parois latérales 66 et 67 et de deux parois terminales 68 et 69. Le corps 62 peut titre réalisé en plaques métalliques soudées par exemple. Les parois terminales 68 et 69 comportent chacune une portion tubulaire 71, 72 permettant de raccorder la buse à la canalisation 14 et, si on le désire, à une canalisation de transport 73. Les parties tubulaires peuvent être vissées avec les canalisations respectives. La buse comporte de plus un battant ou porte 74 qui pivote dans le corps 62, autour d'une tige 76 par exemple. De préférence la porte 74 engage de façon étanche les parois latérales 66 et 67.Cependant, la porte 74 doit pouvoir pivoter librement par rapport aux parois latérales 66 et 67. La buse comporte un ressort 77 qui repousse la porte 74 en position fermée en exerçant sur elle une force de compression. Le ressort 77 peut hêtre, par exemple, un ressort à boudin, une lame ressort ou un ressort pneumatique. Une vis 78 permet le réglage de la force de compression exercée par le ressort 77 permettant ainsi un certain réglage de la pression dans la canalisation 14. Les figures X à XII illustrent un autre mode de réalisation préféré de la buse. La buse 59A peut titre constituée de façon semblable à la buse 59 et comporte un corps 62A. La buse 59A comporte une paire de battants ou de portes 74A et 743. Si on le désire, la buse 59A peut comporter des portes additionnelles disposées autour du trajet du produit. Si la buse comporte trois portes ou plus, il est souhaitable de les incliner pour que les extrémités extérieures des portes puissent se déplacer dans une position provoquant le rétrécissement suffisant pour maintenir la pression nécessaire.Les portes 74A et 74B peuvent titre semblables à la porte 74 et sont montées respectivement sur les tiges 76A et 76B. La buse 59 comporte un ressort 77A qui repousse la porte 74A en position fermée et un ressort 773 qui repousse la porte 743 en position fermée. Les vis 78A et 78B permettent de régler respectivement la tension des ressorts 77A et 773. Les ressorts 77A et 773 sont représentés sous forme de ressorts à boudin ; cependant on peut, bien entendu, utiliser d'autres dispositifs pour régler la position des portes et, par conséquent, la taille de l'orifice, par exemple une lame ressort ou un ressort pneumatique. Le fonctionnement de l'appareil de l'invention va maintenant Strie décrit. On peut introduire la matière protéique dans l'appareil de texturisation 10 au moyen d'une trémie 31, par exemple. Si on le désire, on peut mesurer ou contr8ler la quantité de matière introduite par la trémie 31. La matière à traiter sortant de la trémie 31 tombe par l'ouverture 20 dans le logement 16 de la vanne 12, et est déposée, par exemple, dans une poche 41 comme le montre la figure IV. Le boisseau 18 peut tourner dans le sens direct, si bien que la poche 41 vient en alignement de la canalisation 28 et la poche 43 en alignement de la canalisation 26, comme le montre la figure V. À ce moment, la pression résiduelle dans le réservoir 13 et la pression de la canalisation 26 s'exercent sur la matière protéique. La pression exercée sur la matière protéique est suffisante pour provoquer la texturisation.On obtient une bonne texturisation avec une pression manométrique de 2 bars et, apparemment, on obtient une certaine texturisation me & sous un bar manométrique. La pression est en général d'au moins 3,8 bars manométriques et, de préférence, comprise entre 5,5 et 7,6 bars manométriques. La pression exercée par la canalisation 26 par la source de fluide Il doit titre suffisamment plus élevée que celle exercée par le réservoir 13 pour que la matière protéique soit forcée rapidement à travers la canalisation 28, le tube ou chambre 14 et la buse 59. Le fluide fourni par la source 11 peut être un fluide ayant un coefficient de transfert de chaleur élevé tel que de la vapeur ou un mélange d'un tel fluide et d'un autre fluide gazeux par exemple un mélange de vapeur et d'air.On estime que la texturisation se produit immédiatement lorsqu'on applique la pression à la matière protéique à la fois par la canalisation de vapeur 26 et le réservoir intermédiaire 13. Dans tous les cas, la matière protéique est texturisée lorsqu'elle quitte la buse 59. La vapeur sous pression continue à s'écouler par la vanne 12 et la canalisation 28 pendant un certain temps suivant 1 1expul- sion de la matière protéique de la canalisation 28. Ceci élève la pression du réservoir 13. Bien entendu une certaine partie de la pression est perdue par le tube 14 et la buse 59 dans l'instant qui suit l'expulsion des morceaux de protéine par la buse 59. Cependant, on peut maintenir la pression appropriée dans le réservoir 13 par suite de la limitation de la taille de l'orifice de la buse 59.On a constaté que la matière protéique ne se texture pas de façon appréciable si la contrepression du réservoir sous pression 13 s'abaisse en dessous de 1 bar manométrique. Le boisseau 78 continue à tourner, la poche 49 vient en alignement de la canalisation d'évacuation 27 et la pression résiduelle dans les poches 41 et 43 et le passage 46 est détendue. La poche 43 atteint ensuite l'orifice d'alimentation et est chargée de matière à texturiser. Le fonctionnement se poursuit comme décrit pour la texturisation réalisée dans la poche 41. La texturisation se produit dans les poches 42 et 44 comme il a été décrit pour les poches 41 et 43. Le boisseau 18 peut tourner à une vitesse appropriée quelconque, déterminée par la taille et le nombre des poches et la vitesse d'alimentation en matière protéique. Les figures VII à IX illustrent le fonctionnement de la buse 59. Pendant le fonctionnement normal, le ressort 77 repousse la porte 74 en position fermée avec une force suffisante pour maintenir la contrepression désirée dans la canalisation 14 et maintenir en m8me temps cette contrepression à une valeur pratiquement constante. Il se forme parfois un gros morceau de protéine texturisée qui pénètre dans la buse et bloque, momentanément au moins, une partie de l'orifice (figure VIII). La pression de vapeur s'élève jusqu'à ce que la force du ressort 77 soit vaincue et la porte 74 s'ouvre suffisamment pour permettre le passage du gros morceau (figure IX). Le ressort 77 ramène alors la porte 74 dans sa position normale de fonctionnement illustrée par la figure VII. Le fonctionnement de la buse 59A (figures X à XII) est pratiquement semblable à celui de la buse 59. Les portes 74A et 74B pendant le fonctionnement normal sont repoussées en position fermée (c'est-à-dire l'une vers l'autre). Il se forme parfois un gros morceau de protéine texturisée qui pénètre dans la buse 59A et bloque momentanément l'ouverture séparant les portes 74A et 743. La vapeur sous pression ne peut s'échapper et la pression s'élève jusqu'à ce que les portes 74A et 74B soient suffisamment écartées pour permettre le passage du gros morceau texturisé. Les portes 74A et 74B reviennent ensuite dans leur position de fonctionnement normal. On peut utiliser l'invention pour texturiser diverses matières en utilisant diverses conditions opératoires. La protéine texturisée peut entre une protéine végétale telle qu'une protéine de soja, une protéine de protiste telle que des levures ou d'au tres microbes, ou une protéine animale telle que la caséine. La matière non texturisée de départ peut Titre une farine de graines oléagineuses dégraissée telle que la farine de soja, un concentré tel que le concentré de soja ou un extrait tel qu'un extrait de soja.Selon l'invention, on texturise de façon satisfaisante une matière ayant une teneur en protéine aussi faible que 30 % (en poids sec) ou aussi élevée que 95 w. Dans la plupart des utilisations de la protéine texturisée selon l'invention, la teneur en protéine est d'au moins 50 % et de préférence d'environ 55 à 75%. Sauf indication contraire les pourcentages sont exprimés en pourcentrages pondéraux. Selon l'invention, on peut texturiser une matière protéique ayant une teneur en humidité aussi faible que 4 à 6 % ou aussi élevée que 40 % en poids. On peut texturiser selon l'invention des matières ayant une teneur on humidité supérieure à 40 %, mais qui, cependant, tendent à devenir poisseuses et difficiles à manipuler. On a constaté quten augmentant la teneur en humidité, la texturisation augmente. La teneur maximale en humidité semble n' outre limitée que par l'appareil de texturisation particulier utilisé. La gomme d'humidité de la matière à traiter est de préférence comprise entre 16 et 26 % et généralement entre 18 et 24 A. La pression maximale utilisée dans 11 invention n'est limitée que par l'appareil particulier utilisé. Lorsqu'on opère selon 1' invention en utilisant un appareil pratiquement identique à celui illustré par la figure I, on peut utiliser des pressions manomé- triques aussi élevées que 9,7 bars ou aussi faibles que 1 bar. En augmentant la pression, on obtient généralement une augmentation de la texturisation et/ou de l'expansion. Dans l'invention on préfère que la pression manométrique soit d'au moins 1,7 bar et généralement d'au moins 3,8 bars c'est-à-dire de façon caractéristique comprise entre 5,5 et 7,6 bars. Les utilisations et les modes d'utilisation des protéines texturisées de l'invention sont identiques à ceux des protéines texturisées précédemment connues. On peut imprégner la matière protéique sortant de l'appareil de texturisation d'un liquide imitant la viande constitué classiquement d'un liant, d'armes et d'eau permettant d'imiter un morceau de boeuf ou de poulet. On peut broyer la matière protéique par exemple avec un broyeur Comitrol Cutter , l'hydrater et la mélanger avec du boeuf haché ou de la chaire à saucisse de porc en l'utilisant ainsi pour di luer la viande. Sinon, on peut hacher finement la matière texturisée et l'imprégner d'un liquide classique imitant la viande, obtenant ainsi une imitation de boeuf haché ou de porc haché.Par exemple, on peut préparer une imitation de boeuf haché en mélangeant environ 3,5 parties de suif de boeuf, 4,3 parties de farine de mais, 1,7 partie d'albumine d'oeuf, 1,2 partie de cassonade, 1,2 partie de poudre d'oignon, 1,0 partie de sel, 50 parties d' eau, 24 parties de matière protéique texturisée, de l'arme de boeuf et suffisamment de colorant au caramel pour obtenir la couleur désirée d'hamburger cuit. On peut chauffer le mélange pour coaguler l'albumine d'oeuf. EXEiPLE On texturise une matière protéique selon la présente invention en utilisant un appareil pratiquement semblable à celui utilisé dans la figure I en utilisant une buse pratiquement semblable à celle illustrée dans les figures VII à IX. La matière protéique est un mélange de 70 parties de concentré de soja (extrol 1), 30 parties d'extrait de soja (Promine R2) et 0,5 parties de monos téarate de glycérol (layvaplex 6013). Le mélange contient 20 % en poids d'humidité. On introduit le mélange dans l'appareil 10 à un débit de 6,3 kg/mn. La température de la vapeur introduite dans l'appareil 10 est de 2320C. La pression manométrique dans la chambre 14 est d'environ 5,4 bars.Le produit est texturisé et a une valeur à la presse à cisailler de 900. Le produit a une capacité de rétention de l'eau de 2,0. Les valeurs à la presse à cisailler sont déterminées en pesant 75 g (poids sec) de matière protéique texturisée. On place 11 échantillon dans un excès d'eau froide et on fait tremper à environ 4,40cl pendant 1,5 heure. On égoutte 1' échantillon pendant 5 minutes et on le divise en 3 parties de poids égal. On enveloppe les trois parties dans une feuille de plastique et on laisse reposer à la température ordinaire pendant 20 minutes.On soumet chacune des parties à un essai avec la Allo-rammer Shear Press (Série nO 1042, Modèle n0 5-2R) selon les techniques classiques en utilisant un anneau de 1134 kg et une tête à 10 lames. On ajoute les trois valeurs. La capacité de rétention de l'eau est la quantité totale d'eau que la matière protéique peut retenir et on la détermine en trempant la protéine dans un excès d'eau pendant 20 minutes puis en égouttant pendant 5 minutes. La capacité de rétention de l'eau est égale au poids humide moins le poids sec divisé par le poids sec. 1. Le Textrol R est une matière protéique traitée dérivant du soja et ayant une teneur minimale en protéine de 63,5 Vo qui est produit par Central Soya Co., Inc. 2. La Promine R est un extrait de protéine de soja ayant une teneur en protéine d'environ 95% qui est produit par Central Soya Co. Inc. 3. Le Myvaplex 601R est un monostéarate de glycérol concentré pour usage alimentaire produit par DPI Division d'Eastman Chemical Products, Inc. RKTENI)ICAIONS 1 Appareil pour la texturisation d'une matière protéique en particules, comportant un cylindre allongé, une entrée d'alimentation adjacente à une première extrémité du cylindre et une sortie adjacente à l'autre extrémité du cylindre, un dispositif pour maintenir une pression de fluide dans le cylindre, un dispositif pour appliquer la force d'un courant de vapeur à la matière protéique dans l'entrée d'alimentation pour forcer la matière protéique à travers le cylindre allongé sous pression et la faire sortir par la sortie, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif délimitant un orifice réglable dans la sortie et un dispositif pour régler cet orifice selon la quantité de pression dans le cylindre si bien que la taille de l'orifice augmente lorsque la pression augmente et diminue lorsque la pression diminue ce qui maintient la pression dans le cylindre pratiquement constante. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif délimitant un orifice réglable est une buse constituée d'un cylindre et d'un dispositif de porte monté dans le cylindre, le dispositif de porte pivotant entre une position pratiquement fermée et une position pratiquement ouverte et le dispositif de réglage étant constitué d'un dispositif à ressort pour repousser le dispositif de porte vers une position pratiquement fermée0 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de porte comporte au moins une paire de portes montées pour pivoter en se rapprochant et s'éloignant l'une de l'autre 4.Procédé pour texturiser une matière protéique en particules consistant à introduire la matière en particules dans une champ bre de traitement allongée ayant une entrée à une extrémité et une sortie à l'autre extrémité, à soumettre la matière enparticules lorsqu'elle est dans l'entrée à un fluide sous pression de la direction de la chambre et à soumettre la matière à un courant de vapeur d'une autre direction, le courant de vapeur ayant une force suffisante pour déplacer la matière à travers la chambre allongée et la faire sortir par la sortie, caractérisé en ce que l'on règle l'importance de l'ouverture de la sortie selon la pression dans la chambre de telle sorte que la taille de l'ouverture augmente lorsque la pression augmente et diminue lorsque la pression diminue. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la chambre est d'au moins 1 bar. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression manométrique dans la chambre est d'au moins 3,8 bars. 7. Appareil pour la texturisation d'une matière protéique, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un cylindre allongé ayant une entrée d'alimentation adjacente à une première extrémité du cylindre et une sortie adjacente à l'autre extrémité du cylindre, le dispositif d'alimentation étant constitué dinde vanne tournante et la sortie étant constituée d'une buse comportant des parois délimitant un passage de sortie et d'un dispositif de porte monté dans le passage, le dispositif de porte réduisant le passage étant déformable.