Brevet FR2225274A1 — publié le 19741108

La présente invention concerne l'extrusion et notamment 1' extrusion et notamment l'extrusion conjointe d'une matière thermosensible et d'une gaine en matière plastique chaude. Il est bien connu d'enfermer dans une pellicule de gainage certains produits tels que saucisses et saucissons. Jusqu a présent, pour préparer de tels produits, on forme par extrusion une gaine, par exemple en protéines ou cellulose, qu'on garnit ensuite d'une composition à base de viande. Dans certains cas, on cuit cette composition avant de la mettre sous gaine et, dans d'autre cas, on remplit la gaine, puis on fume le produit. L'extrusion conjointe est aussi connue. Par exemple, on a récemment découvert qu'on peut boudiner conjointement une gaine à base de protéines comestibles et un produit carné. Bien que les produits ainsi obtenus soient acceptables, les caractéristiques de la viande et de la matière formant la gaine soulèvent certaines difficultés pendant extrusion conjointe. Par exemple, la température à adopter pour obtenir une masse de protéines chaude, plastique, pour l'extrusion d'une gaine est élevée et l'on risque de brûler localement la composition carnée contenue dans la filière. D'autre part, la matière plastique chaude risque d'entre fsscheusement affectée par le refroidissement prématuré résultant de ce qu'elle cède de la chaleur à la viande froide.Enfin, l'une des matières formant la gaine -ou la garniture risque de libérer des produits gazeux qui forment des bulles ou cloques entre la garniture et la gaine, imprimant à celle-ci un aspect peu attrayant. Par exemple, à chaud, une matière pour gaine d'un type préféré risque de libérer de la vapeur d'eau et/ou d'autres vapeurs. Le procédé et l'appareil suivant l'invention permettent de supprimer pratiquement ces difficultés. La présente invention concerne, sous son aspect le plus large, un matériel d'extrusion comportant une filière pour l1extru- sion conjointe d'une matière sensible à la chaleur et d'une matière plastique chaude de gainage. Le procédé suivant l'invention consiste (1) à préparer une masse de matière plastique chaude apte à l'extrusion et (2) à opérer simultanément (A) l'extrusion de la matière plastique chaude à travers une filière annulaire pour former une gaine et (B) l'introduction de la garniture, formée par une matière fluide sensible à la chaleur au milieu de la gaine en cours de formation de façon à remplir sensiblement celle-ci. La matière plastique chaude formant la gaine et la matière sensible à la chaleur sont séparées par un écran isolant pendant traversée de la filière.Suivant un mode de mise en oeuvre préféré, on établit au point d'extrusion une dépression entre la gaine et la matière sensible à la chaleur, ce qui limite ou évite la formation de poches de gaz entre la gaine et la matière sensible à la chaleur. Sous un aspect plus étroit, l'invention vise l'extrusion conjointe d'une émulsion de viande et d'une gaine en matière plastique chaude protéinée. Par "matière sensible à la chaleur", on entend ici toute matière, comestible ou non, qui se prête à etre enfermée dans une matière plastique chaude par extrusion conjointe, sous réserve du fait qu'elle est fâcheusement affectée par la température élevée de la matière plastique. L'effet fâcheux peut entre une dégradation de la viande, par exemple par carbonisation superficielle. Cet effet peut encore eatre une modification physique par passage de l'état solide ou semi-solide à l'état liquide, ce qui se produit pour les gelées et fromages. Des matières sensibles à la chaleur typiques comprennent la viande, le fromage, certains entremets, la gelée et diverses matières qui passent à l'état solide ou semi-solide en refroidissant. La matière plastique chaude formant la gaine peut entre toute matière qu'on puisse rendre plastique par chauffage et malaxage (par exemple dans une boudineuse à vis) et qui forme une gaine satisfaisante autour de la matière sensible à la chaleur. La matière formant la gaine peut etre typiquement une protéine, de la cellulose, du polyéthylène, du polypropylène, du chlorure de polyvinyle, du chlorure de polyvinylidène et analogues. Elle est de préférence formée de protéines simples, non coagulables par la chaleur, telles que décrites dans la demande de brevet des Etats-Unis n0 20 799, à laquelle on pourra se reporter. On se ré férera, pour décrire l'invention, à l'extrusion conjointe d'une gaine en protéines et d'une émulsion carnée de garniture. Sur les dessins annexés la figure I représente schématiquement l'appareil suivant l'invention la figure Il est une vue en coupe droite d'une filière d'extrusion suivant un mode de réalisation de l'invention la figure III est une vue éclatée de cette filière la figure IV montre en coupe droite une filière suivant une variante la figure Y montre en coupe droite une filière suivant une autre variante. L'appareil suivant l'invention, dont une réalisation préférée est représentée en 10 sur la figure 1, comporte une filière d'extrusion conjointe 11, une boudineuse à viande 12 (telle que "Zuber E-Z-PAC#0#), un moyen (tel que pompe) 13 de déplacement de fluide isolant et une boudineuse à matière plastique (telle que 'tWayne Extruder (R)). La filière d'extrusion conjointe 11 (figures I à III) comporte des sections arrière 16, moyenne 17 et avant 18. La section arrière 16 comprend un corps 19 qui présente un passage central 20, éventuellement taraudé pour recevoir un conduit 21 d'amenée de viande à partir de la boudineuse 12. La section arrière 16 peut aussi présenter dans son corps une série d'alésage 22, à une fin qu'on exposera. Un tube à viande 23 pénètre dans le corps 19, dont il est solidarisé. La section moyenne 17 comporte un corps 24 qui présente un passage central 25, situé dans le prolongement du passage 20 de la section 16. Le corps 24 présente un alésage 26 partiellement taraudé pour accouplement avec un conduit de gaz 27. L'alésage 26 établit ainsi une communication entre le conduit de gaz 27 et le passage central 25. Le corps 24 présente aussi une série d'alésages tels que 28, situés en face des alésages 22 de la section arrière 16 et éventuellement taraudés pour recevoir des vis telles que 29 fixant la section arrière 16 à la section moyenne 17. Les vis 29 peuvent être thermiquement isolées de la section arrière 16, par exemple par des rondelles isolantes 71. Une garniture 31 peut entre interposée entre les sections 16 et 17. Elle joue le ralle d'écran thermique entre ces sections et interdit entre elles les fuites de gaz. La section moyenne 17 présente encore une série d'alésages 32 à une fin qu'on exposera. La section moyenne 17 peut comporter un tronçon antérieur 33 à section réduite, qui peut présenter une rainure recevant un joint d'étanchéité annulaire 34. La section avant 18 comporte un corps 35 qui présente un passage central 37 situé dans le prolongement des passages 20 du corps 21 et 25 du corps 23. Le passage 37 constitue un passage d' extrusion conjointe. Il comporte un tronçon 38 de grand diamètre juxtaposé à la section moyenne 17, un tronçon 39 de petit diamètre situé à l'extrémité avant de la section 18 et un tronçon moyen 30 de diamètre intermédiaire. Le corps 35 présente un taraudage d'accouplement avec un conduit 41 amenant la matière plastique chaude de gainage. Un mandrin 42 est disposé dans le passage 37 de la section 18. Ce mandrin présente un tronçon tubulaire 43, un tronçon formant épaulement 44 et un rebord de support 45. Le tronçon tubulaire 43 a un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du tronçon du passage 37 situé à l'extrémité avant de la section 18, avec lequel il ménage un interstice suffisant pour l'extrusion d'une pellicule d'épaisseur désirée. Le tronçon 44 formant épaulement a un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du tron çon moyen 30 du passage 37. Le rebord de support 45 a un diametre extérieur sensiblement égal à celui du tronçon large 38 du passage 37. Il peut présenter une rainure de réception d'un joint annulaire 48 qui assure l'étanchéité entre le rebord de support 45 et la section avant 18.Le tronçon formant épaulement 44 et le rebord 45 peuvent être formés d'un seul tenant par usinage. Le mandrin 42 est muni d'une goupille 50 conservant à la tranche antérieure du tronçon 44 l'orientation voulue pour qu'elle dirige convenablement la matière plastique. La goupille 50 est située dans l'axe et pénètre à i'int8rieur~d'un trou 72 ménagé dans la section avant 18. Le corps 35 présente une périe de taraudages 47, dans lesquels des vis telles que 48, traversant les alésages 32 du corps 24, se vissent pour fixer la section 17 à la section 18. Une série de vis 55 sont aussi vissées dans le corps 35 à une fin qu'on exposera. La section avant 18 est garnie d'une série d'éléments chauffants 49 destinés à maintenir la matière de gainage à 1' é- tat plastique. Les éléments chauffants 49 peuvent être montés soit sur l'extérieur de la section 18, comme représenté sur la figure II, soit dans des logements convenables qu'on peut ménager dans le corps 35 de la section 18. On peut assembler la filière (figures Il et III) en insérant le mandrin 43 dans la section 18 de façon que son tronçon tubulaire 43 traverse le passage 37 et que son rebord 45 s'étende dans le tronçon large 38 de ce passage. Le tronçon tubulaire 43 a un diamètre un peu inférieur à celui du passage 37, avec lequel il définit ainsi un passage de matière de gainage. On peut monter la section moyenne 17 sur la section avant 18 en insérant son tronçon 33 dans le passage 37, où il bute contre le rebord 45. Une série de vis telles que celles désignées par l'indice 48 traversent les alésages 32 de la section 17 et se vissent dans les taraudages 47 de la section 18 pour fixer ces deux sections l'une à l'autre. On peut monter la section arrière 16 en enfilant son tube à viande 23 dans le passage 25 de la section 17 et dans le mandrin creux 42.Le tube 23 a un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tronçon 43 du mandrin 42, avec lequel il définit ainsi un passage de gaz 52. Le tube 23 et le tronçon 43 du mandrin 42 forment ainsi en combinaison un écran thermique entre la viande froide et la matière plastique de gainage chaude. Le tube 23 a aussi un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du passage 25, avec lequel il définit ainsi un passage de gaz 53. Le tube 23 dépasse de préférence un peu l'extrémité avant du corps 35, pour protéger la viande contre la chaleur de ce corps. Une série de vis telles que 29 traversent les alésages 22 de la section 16 et se vissent dans les taraudages 28 de la section 17 pour fixer ces deux sections l'une à 1' autre.On relie la filière ll assemblée aux conduits 21 d'amenée de viande, 27 d'amenée de gaz et 41 d'amenée de matière de gainage. On peut mettre l'appareil 10 en marche en ajoutant de la matière de gainage dans la boudineuse 14, où elle est pétrie et malaxée jusqu'à former une masse plastique. En disant de la matière de gainage qu'elle est "plastique", on entend qu'elle est apte à se déformer en continu suivant toute direction sans se rompre et peut etre transformée par extrusion en pellicule uniforme. La masse plastique susceptible d'extrusion peut, si elle est formée d'une protéine, comporter une protéine simple et un liquide, principalement eau. Le rapport en poids protéine/liquide peut entre d'environ 1/4 à 6/1 et dépend dans une certaine mesure de la nature de la substance protéinée utilisée. Diverses matières protéinées se trouvent dans le commerce ou peuvent être préparées par des techniques connues. On obtient du gluten de froment, par exemple, en le séparant du blé par toute méthode commode et on peut se le procurer dans le commerce. On trouve par exemple dans le commerce du gluten de blé desséché par pulvérisation ou par vaporisation instantanée convenant pour mise en oeuvre suivant l'invention.Un gluten de blé préféré du commerce est celui vendu par la General kills Inc. sous le nom commercial de "Ero-80( ). Ce produit est un gluten de blé vital desséché par vaporisation instantanée qui peut avoir diverses teneurs en humidité et dont la composition ramenée à sec est approximativement la suivante : 8A;o de gluten de blé vital, 5 à 10/o de graisses et 10 à 15 /0 d'amidon. Il est préférable que la source de gluten contienne au moins 80% de gluten de blé vital et la différence en diluants résiduels tels que graisses ou lipides, amidon, farine et analogues.La boudineuse 14, qui peut etre du type "Braben- der 200" ou du type "Wayne", refoule la masse de matière de gainage plastique, à travers le tuyau 41, dans la section avant 18 de la filière 11. La masse plastique chaude pénètre dans le passage 51 et s'infiltre autour du tronçon tubulaire 43 du mandrin 42. La tranche antérieure du tronçon de guidage 44 peut être inclinée pour contribuer à répartir la masse plastique chaude autour du tronçon tubulaire 43. La section avant 18 est portée d'avance par les éléments 49 à une température telle que la matière de gainage soit assez plastique pour s'écouler uniformément.Quand la matière de gainage est une protéine, la matière de gainage est typiquement à une température de 135 à 1770C, selon la vitesse d' extrusion. On peut refouler du gaz comprimé dans le passage 52 séparant le tube à viande 48 du mandrin 42. Ce gaz gonfle la gaine 53 en cours d'extrusion. On peut alors centrer le mandrin 42, à l'aide des vis 55, pour obtenir une gaine à paroi d'épaisseur uniforme. On peut introduire dans la boudineuse 12 une émulsion de viande telle que chair à saucisses et la refouler par le tuyau 21 dans la section arrière 16 de la filière d'extrusion conjointe 11. La viande est alors repoussée dans le tube à viande 23 et ressort par l'extrémité avant de la filière 11. Lorsqu'elle commence à sortir de cette extrémité avant, on peut établir une dépression dans le passage 52. La dépression doit entre suffisante pour évacuer les gaz d'entre la viande et la gaine en cours d'extrusion et pour favoriser une bonne adhérence entre celles-ci. Elle ne doit pas être assez accusée pour aspirer de la viande ni de la matière de gainage dans le passage 52. Elle peut être par exemple de l'ordre de 1 à 5 mm de mercure. ma pompe à vide ou le ventilateur aspirant 13 soutire ainsi tous produits gazeux, tels que vapeur d'eau ou autres vapeurs, éventuellement libérés entre la gaine 53 et l'émulsion de viande 54. La traversée du passage 52 par ces gaz maintient entre le mandrin 42 et le tube à viande 23 un écran thermique qui évite un chauffage excessif ou une brûlure superficielle de la viande tout en évitant un refroidissement prématuré de la masse plastique chaude présente dans le passage 51. S'il est nécessaire de nettoyer en fonctionnement le tube à viande 23, on peut démonter la section arrière 16 sans démonter ni arrêter la boudineuse agissant sur la masse plastique. La figure IV montre une filière #11A suivant une variante, semblable à la filière 11 sauf qu'elle ne comporte pas de section moyenne. La filière lIA comporte une section avant 18A qui présen- te un passage central 37A. La section 18A peut avoir la même struc- ture que la section 18 de la filière 11. Le mandrin 42A, qui peut être identique au mandrin 42, est disposé dans le passage 37A. La filière lIA comporte une section arrière 16A présentant un alésage 20A par lequel l'émulsion de viande pénètre dans la filière 11L à partir du conduit d'alimentation 21A. La section arrière 16A présente encore un alésage 26A de réception d'un conduit 27A par lequel des gaz peuvent pénétrer dans la filière 11A ou en ressortir. Le tube à viande 23A peut être emmanché à chaud ou vissé par sa partie arrière dans la section l6A. Il s'étend vers l'avant à travers le mandrin 42A. La filière lIA a une structure plus simple que la filière 11 mais ne permet pas de nettoyer le tube à viande sans arrêter I'extrusion de la gaine. Le fonctionnement de la filière lIA est sensiblement identique à celui de la filière 11 et l'on s'abstiendra donc de le décrire. La figure V montre une filière 11B suivant une autre variante, comportant des sections arrière 16B, moyenne 17B et avant 18B. La section arrière 163 comporte un corps 19B qui est traversé par un passage central 20B présentant un tronçon antérieur 55 et un tronçon postérieur 56 de diamètre réduit. Un alésage 57 s'étend radialement vers l'arrière et vers l'extérieur à partir du tron çon 55 du passage 20B. L'alésage 57 permet de raccorder la filière llB au conduit d'amenée de viande 21B. Le tube à viande 23B est creux, sous réserve d'un tronçon plein fileté 58 qui traverse le tronçon postérieur 56 du passage 20B. Un écrou 59 fixe le tube 23B à la section 16B. Le tube à viande 23B présente à l'arrière un trou 61 que traverse la viande arrivant par le trou 57. Le tube à viande 23b présente à son extrémité avant une protubérance radiale 60. La section moyenne 17B comporte un corps 24B qui présente un passage central 25B et un alésage radial 26B par lequel du gaz peut pénétrer dans la filière 113 et/ou en ressortir. Les sections arrière 163 et moyenne 17B sont fixées l'une à l'autre par des vis 29B. La section avant 18B comporte un corps 35B qui présente un passage central 37B situé dans le prolongement des passages 20B du corps.193 et 25B du corps 24B. Le passage 37B comporte un tron çon arrière large 38B et un tronçon avant plus étroit 39B. Un mandrin 42B est disposé dans le passage 373. Le corps 353 présente un alésage 403 qui relie une source de matière plastique chaude au passage central 373. Le corps 35B présente un tronçon antérieur 64 à section réduite. Une enveloppe chauffante 62 entoure le tronçon 64 et est maintenue en place par un patin de serrage 63. Le fonctionnement de la filière 113 est sensiblement identique à celui de la filière 11 et l'on s'abstiendra donc de le décrire, sans réserve du montage et du démontage du tube à viande 2313. Du fait que le tube à viande 23B présente à l'avant une protubérance 60 plus large que le tronçon 39B du passage 37B, on monte ce tube en l'insérant, à partir de l'extrémité avant de la filière 11B, à travers les passages 37B, puis 25B et enfin 20B. On visse ensuite l'écrou 59 sur le tronçon plein 58 du tube à viande 23B. Pour démonter le tube 23B, on dévisse l'écrou 59 et l'on extrait vers l'avant le tube 23B de la filière 113. On peut ainsi démonter le tube à viande 23B sans désassembler les sections 16B, 17B et 18B et, de plus, sans interrompre 1'extrusion de la gaine. EXEMPLE On prépare de la matière de gainage pour saucisses en mélangeant dans un moulin wHobart", pendant 10 à 15 minutes, 2 000 g de gluten, 1 200 g d'eau, 160 sl-de solution 15 normale d'hydro zyde d'ammonium, 20 g de sulfite de sodium, 100 g de "Cab-o-Sil EH 5" (silice fumée ayant les caractéristiques suivantes : aire spécifique (essai B E T) 390+40 m2/g ; granulométrie 0,007 ; résidu maximum sur tamis à mailles de 44 0,02% ; densité maximale 0,037 ; perte au feu à l0000C, calculée à sec 2,5% ; pH en dispersion aqueuse à 4% 3,5 à 4,2) et 660 g de glycérine.On travaille le mélange dans un malaxeur de dispersion à trois rouleaux, puis dans une boudineuse de Wayne à vis de 25,4mm de diamètre et de 60 cm de long. La boudineuse fonctionne à 40 tr/mn, sous pression effective de 103 bars et à une température de 600C. On en voie la matière de gainage, plastifiée dans la boudineuse de Wayne, à une filière d'extrusion conjointe ayant sensiblement la structure représentée sur la figure Il, portée à environ 14toc. L'interstice entre le mandrin et le corps de la section avant est d'environ 152 p et l'épaisseur de la pellicule venue d'extrusion d'environ 101 à 127,u. Pendant mise en route, on envoie à la filière 11 de l'air sous pression effective de 0,14 à 0,28 bar environ pour empêcher la gaine en cours d'extrusion de s'affaisser. On fait arriver une émulsion de chair à saucisses de type courant, comportant du porc et du boeuf haché, ainsi que des épices, dans la section arrière de la filière, sous pression effective d'environ 5,5 à 7 bars à l'aide d'une boudineuse du type "Zuber E-Z FAC'1. Quand la viande commence à sortir de l'extrémité avant de la filière, on inverse la marche de la pompe 13 pour mettre le passage 52 sous dépression d'environ 3 mm de mercure. Les saucisses obtenues par extrusion sont satisfaisantes. REVENDICATIONS 1) Appareil pour 1'extrusion conjointe d'une matière susceptible de détérioration par la chaleur et d'une masse plastique chaude pour le gainage de cette matière, cet appareil comportant une filière, un moyen pour l'amenée de la matière détériorable par la chaleur à cette filière sous pression d'extrusion et un moyen propre à amener la matière plastique chaude de gainage à cette filière sous pression d'extrusion, caractérisé en ce qu'il comprend une filière d'extrusion conjointe comportant un moyen qui définit un passage central pour 1'extrusion de la matière détériorable par la chaleur, un moyen définissant un passage tubulaire, pour l'extrusion de la matière de gainage, qui entoure coaxialement ledit passage central et un moyen d'isolation thermique formant écran thermique entre le passage central et le passage tubulaire. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'isolation thermique de la filière d'extrusion conjointe comporte un passage de canalisation de fluide. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans sa filière d'extrusion conjointe, le passage de canalisation de fluide est sous dépression et communique avec l'interface entre la: matière de gainage chaude et la matière détériorable par la chaleur au point où ces matières quittent ladite filière, pour évacuer ainsi tous corps gazeux éventuellement présents entre la matière de gainage et la matière détériorable par la chaleur. 4) Appareil selon la revendication I, caractérisé en ce que la filière d'extrusion conjointe comporte des moyens chauffants propres à chauffer ledit passage tubulaire et la matière de gainage. 5) Filière pour l'extrusion conjointe d'une masse plastique chaude et d'une matière détériorable par la chaleur, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier passage par lequel est refoulée la masse plastique chaude, un second passage voisin du premier par lequel est refoulé la matière détériorable par la chaleur et un écran thermique interposé entre lesdits premier et second passages. 6) Filière d'extrusion conjointe caractérisée en ce qu'elle comporte un corps définissant une chambre allongée, un mandrin tubulaire disposé dans cette chambre et espacé dudit corps pour ménager avec lui un premier passage d'extrusion et un moyen tubu laire disposé en partie au moins dans ledit mandrin et espacé de ce dernier pour définir avec lui une chambre de gaz d'isolation thermique, 11 intérieur de ce moyen tubulaire définissant un second passage d'extrusion. 7) Filière selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens propres à mettre ladite chambre de gaz sous dépression. 8) Filière selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens dé chauffage dudit corps. 9) Appareil pour 1'extrusion conjointe de viande et d'une matière protéinée de gainage de cette viande, caractérisé en ce qutil comprend une filière d'extrusion conjointe comportant un corps qui définit un passage d'extrusion, un premier mandrin tubulaire disposé dans ce passage et espacé dudit corps pour définir avec lui un passage d'extrusion de matière de gainage, un second mandrin tubulaire disposé en partie au moins dans le premier mandrin tubulaire pour définir avec lui un passage de gaz, un mandrin pour 1'extrusion de viande à travers le second mandrin tubulaire, un moyen opérant llextrusion d'une masse plastique chaude de matière de gainage à travers le passage d'extrusioz de matière de gainage pour appliquer en pellicule mince ladite masse plastique chaude autour de la viande en cours d'extrusion et un moyen propre à mettre ledit passage de gaz sous dépression pour évacuer les produits gazeux formés entre la viande et la matière de gainage en cours d'extrusion et assurer ainsi entre celles-ci une étroite adhérence, ces produits gazeux formant en se déplaçant un écran thermique entre lesdits premier et second mandrins. 10) Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit corps comporte encore un moyen chauffant destiné à maintenir ladite matière protéinée à l'état plastique pendant extrusion. 11) Procédé pour l'extrusion conjointe à travers une filière d'une matière détériorable par la chaleur et d'une pellicule pas tique chaude entourant cette matière, caractérisé en ce qu'on établit un écran thermique entre la matière détériorable par la chaleur et la matière plastique chaude pendant traversée de la filière. 12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit écran thermique est formé par un courant gazeux. 13) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'écran isolant est formé par une zone sous dépression. 14) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la dépression établie élimine les corps gazeux formés entre la matière détériorable par la chaleur et la pellicule plastique chaude et assure ainsi entre celles-ci une bonne adhérence à la sortie de la filière.