Brevet FR2285079A1 — publié le 19760416

La présente invention est relative a un procédé perfec tionné permettant d'obtenir de l'albumine à partir de jus, non dilué ou dilué, de pomme de terre. Selon un de ses aspects, elle concerne la préparation d'albumine hydrosoluble et, selon un autre aspect, elle vise la préparation d'albumine ayant des caractéris tiques améliorées de couleur et de goût. La possibilité d'un emploi utile du jus des pommes de terre a une grande importance pour les industries de traitement des pommes de terre, comme l'industrie de l'amidon de pomme de terre et l'industrie de fabrication des chips, du fait qu'on peut en retirer des sous-produits intéressants, comme des albumines de remplacement du blanc d'oeuf, des amino acides, et d'autres produits, et limiter la pollution de l'eau par les eaux résiduai res de ces industries. Ordinairement, le jus des pommes de terre contient environ 5% de matière sèche consistant en albumines, pep tides, amino acides, sucres et substances minérales. Des procédés connus consistent a coaguler l'albumine par introduction de va peur dans du jus de pommes de terre non concentré (qui renferme environ 1,5% d'albumine coagulable par la chaleur) et a séparer les matières albumineuses ainsi coagulées.Ces procédés sont moins économiques, en raison de l'utilssatioe de vcrpeur et des installations imr portantes qui sont nécessaires pour le taaitit des jus non concentres de pamr mes de terre. Est également connue la coagulation de 1' albumine du jus de pomme de terre préalablement concentré par vaporisation, suivie de la séparation de l'albumine coagulée. Toutefois, ce procédé conduit a des produits albumineux colorés et moins purs. On connait aussi des procédés permettant d'obtenir l'albumine par concentration des jus, par exemple par- évaporation sous vide et dessication du produit ainsi concentré. Les produits albumineux ainsi obtenus sont moins purs, et instables, du fait qu'ils renferment tous les autres constituants du jus, c'est-a-dire des amino acides, des acides organiques, des sels minéraux, des sucres, etc.. Bien que les procédé connus soient utilisables pour extraire l'albumine du jus de pommesde terre, il a été trouvé que des avantages et des améliorations peuvent être obtenus-par exemple une préparation plus convenable de l'albumine et l'obtention d'un produit plus soluble, ayant des caractéristiques améliorées de couleur et de goût - en procédant, comme première étape, a une concentration par ultrafiltration du jus traité. L'invention a pour objet un procédé d'extrxRinn d'albumine hydrosolu- ble du jus des pummes de terre, dans Bxe1 on soumet ce jus, non dilué ou dilué, une ultrafiltration et on arcane à sec le concentrat résultant de 1 'ultrafiltra- tion, en opérant à une tespérature inférieure à la tespérature à laquelle se produit une dénaturation importante de l'albumine.A cet effet, on maintient la température du produit en-dessous de 1000C. De préférence, l'albumine hydrosoluble est obtenue finalement en soumettant à un séchage par atomisation le concentrat résultant de l'ultrafiltration. I1 est également possible, bien que moins souhaitable, de sécher le concentrat sur des cylindres chauffés. On peut utiliser comme produit de départ pour cette ultrafiltration tout liquide, non dilué ou dilué, libéré par les pommes de terre lors de leur traitement. On peut par exemple, dans l'industrie de la farine de pomme de terre, tirer le jus de pomme de terre par pressage ou centrifugation du produit rapé, tel qu'il se présente après râpage des pommes de terre. De préférence, on utilise les jus de pomme de terre isolés après séparation des fibres dans un appareil à décantation, à partir d'un mélange de jus et de fibres tel que celui qu'on obtient dans un procédé selon la demande de brevet des Pays-Bas nb 72 00 127. Ces appareils à décantation sont décrits par exemple dans Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, New York, 1964, vol. 4, pp. 745-746. Dans la demande de brevet citée est décrit un procédé permettant d'obtenir en petite quantité un jus de pomme de terre dilué, dans lequel on râpe les pommes de terre et on sépare dans un hydrocyclone le produit râpé en un mélange de jus de pomme de terre et de fibres et une suspension d'amidon. Avant l'ultrafiltration, on peut soumettre le jus de pomme de terre à un traitement préalable, par exemple par modification du pH dans certaines limites (pH 2-12). On peut ainsi, par exemple, ajouter de l'hydroxyde de calcium, pour séparer les phosphates. et autres impuretés qu'on peut éliminer par filtration ou centrifugation. I1 est également possible de tiédir le jus à 50"- 650C, pendant peu de temps, par exemple par injection de vapeur pour désactiver les enzymes ou précipiter une fraction contenant des précurseurs d'agents colorants. L'eau contenant l'albumine est refroidie après ce préchauffage à une température égale ou inférieure à 50 C, et on peut la clarifier avant de passer à l'ultrafiltration. Ces prétraitements améliorent les caractéristiques de couleur et de goût de l'albumine à obtenir. On doit veiller à ce que le jus de pomme de terre qui est pompé dans l'appareil d'ultrafiltration soit essentiellement exempt de mousse, ce qui peut être obtenu en séparant du liquide la mousse présente à l'aide d'un appareil connu, par exemple un dispositif pour détruire les mousses. L'ultrafiltration qui est utilisée dans le procédé selon 1'invention est un procédé employant des membranes dans lesquelles le diamètre des pores constitue le facteur principal dans le mécanisme de séparation. Pour le traitement des jus de pomme de terre, on choisit des membranes ayant des propriétés de perméabilité et de rétention permettant de retenir le produit albumineux et de laisser passer les constituants de jus de pomme de terre de poids moléculaire inférieur. Des membranes qui conviennent dans ce but sont par exemple, des membranes constituées d'acétate de cellulose ou d'autres produits polymères synthëtiques, comme par exemple des polyamides, ou des polymères ou copolymères dérivés de l'acrylonitrile, du chlorure de vinylidèné, du chlorure de vinyle et d'autres monomères vinyliques.Dans cette ultra-filtration on fait donc passer sous pression à travers la membrane les produits de faible poids moléculaire et l'eau du jus et on obtient un concentrat renfermant essentiellement les matières albumineuses, et un liquide de filtration contenant les produits de faible poids moléculaire tels que peptides, aminoacides, sucres et sels minéraux. La pression appliquée est de 2,8-17,5kg/cm2 environ, de préférence de 2,8-10,5kg/ cm 2 Le volume de concentrat obtenu peut varier approximativement entre la moitié et le dixième du volume initial de jus traité et représente de préférence un quart à un sixième de ce volume. Selon les membranes utilisées et le taux de séparation, le débit peut être de l'ordre de 5,1cm3/cm2/heure. De préférence il est maintenu à une valeur supérieure à 3cm3/cm2/heure. Du fait que le débit diminue en raison de la colmatation de la membrane au cours d'un cycle, on doit interrompre l'ultrafiltration à intervalles réguliers pour nettoyer la membrane et retrouver la valeur initiale du débit. Ce nettoyage se fait sur place par traitement avec de l'eau renfermant des enzymes, avec des détergents et/ou des agents d'oxydation et produits de nettoyage. On obtient de très bons résultats en utilisant à cette fin des solutions diluées dthypochlorite de sodium contenant jusqu 4 500 p.p.m. de chlore. Du fait que les membranes synthétiques, à la différence des membranes d'acétate de cellulose, ne sont pas altérées par un tel traitement, les premières sont d'un emploi très préférable. Le concentrat d'ultrafiltration de jus de pomme de terre convient bien comme produit de départ pour l'obtention d'albumine, du fait qu'il renferme moins d'impuretés de faible poids moléculaire. L'albumine que l'on recueille par séchage du concentrat est obtenue avec un plus grand degré de pureté que celle qui provient de l'évaporation de jus concentré de pomme de terre. Pour le séchage, on soumet le concentrat d'ultrafiltration à une atomisation, de préférence sous forme d'une solution claire, débarrassée de particules en suspension telles que fibres, amidon ou produit albumineux, par filtration ou centrifugation. On obtient un meilleur produit en diluant le concentrat avec de l'eau pure et en soumettant le concentrat ainsi dilué à une ultrafiltration. On peut répéter ce cycle le nombre de fois que l'on souhaite, pour obtenir un concentrat albumineux très pur. On prépare une albumine très pure en acidifiant le concentrat, en séparant par filtration l'albumine précitée et en soumettant le filtrat à une diafiltration, c'est à dire une ultrafiltration pendant laquelle on ajoute au concentrat en continu et de préf é- rence à contre-courant de l'eau fraiche pour entraîner les impuretés de poids moléculaire réduit. I1 a été trouvé par ailleurs que l'on peut sécher le concentrat d'une façon convenable pour recueillir une albumine hydrosoluble, se dissolvant plus facilement et plus complétement dans l'eau que les albumines de pomme de terre connues, en séchant le produit à des températures inférieures à la température à laquelle se produit une dénaturation appréciable de l'albumine. Selon l'un de ses modes de mise en oeuvre, le procédé selon l'invention fournit une albumine hydrosoluble en soumettant le concentrat obtenu après ultrafiltration à une atomisation à température réduite. I1 existe divers types d'appareils de séchage par pulvérisation pour réaliser convenablement l'atomisation du concentrat. L'unité d'atomisation peut être équipé d'un dispositif de pulvérisation à deux buses, à une seule buse ou à disque de centrifugation. L'atomiseur peut aussi être prévu pour que les gouttes pulvérisées soient séchées dans un courant chaud d'air ou de gaz inerte, éventuellement circulant à contre courant. La température d'admission du gaz chaud peut être de l'ordre de 100-3000C, en opérant dans des conditions telles que la température du produit reste inférieure à 1000C. Pendant le séchage par atomisation du concentrat, il se produit une coloration du produit bien plus faible et un encrassement de l'appareil bien plus réduit que dans le séchage d'un jus brut de pomme de terre concentré par évaporation. L'albumine obtenue par le procédé selon l'invention est blanche ou un peu grise et se dissout facilement et presque com plètement dans l'eau à la température ordinaire. I1 est également possible de sécher le concentrat sur des cylindres chauffés, pourvu que la température du produit reste inférieure à 1000C. On peut à cet effet utiliser divers types de séchoirs à cylindres, comme par exemple des séchoirs à un ou deux cylindres. L'amenée du concentrat sur les cylindres chauffés peut se faire par pluie, immersion, distribution par le dessus au moyen d'un ou plusieurs cylindres distributeurs, ou par une fente dans le cas d'un séchoir à deux cylindres. Des séchoirs à cylindres convenables sont décrits dans : Whistler et Paschall : "Starch, Chemistry and Technology", vol. II, pp 524-528 (New York 1967). On fait de préférence un séchage sur cylindres sous vide avec des températures de cylindre de 60-1000C. Toutefois le séchage par atomisation est préféré, car l'albumine séchée sur cylindres chauffés est colorée et est moins soluble dans l'eau que le produit séché par atomisation. Comme il a été indiqué précédemment l'invention fournit un procédé avantageux permettant d'obtenir de l'albumine soluble à patirde jus de pomme de terre, qui se dissout mieux dans l'eau, est moins colorée,possède en outre un goût neutre. Ceci est particulièrement important pour l'utilisation des pro priétés fonctionnelles de l'albumine de pomme de terre dans 1'aL- mentaion humaine. Le produit filtré résultant de l'ultrafiltration peut être concentré par osmose inverse et/ou évaporation et séché sur cylindres chauffés. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention. Exemple I On opère sur du jus de pomme de terre obtenu par un procédé de fabrication d'amidon selon la demande de brevet des Pays-Bas nO 70.00127. On débarrasse le jus des fibres dans un appareil à décantation, on en élimine la mousse et on le soumet à l'ultrafiltration dans un appareil muni de membranes ultrafiltrantes tubulaires. La pression dans l'appareil atteint 9,5kg/cm2 avec un débit initial du liquide de 4cm3/cm2/heure. La membrane employée est une membrane d'acétate de cellulose du type 215 fourni par Fluid Sciences. Le volume du concentrat est le quart du volume initial du jus traité. Par filtration du concentrat ainsi obtenu sur un tamis on recueille un filtrat limpide. On effectue le séchage par atomisation dans un atomiseur Niro équipé d'une buse, dans lequel les gouttes pulvérisées sont séchées par de l'air chaud insufflé dans le même sens. La température d'admission de l'air est de 150-1600C et la température de sortie de 850C. L'albumine ainsi obtenue se présente comme une poudre un peu grisâtre qui par agitation se dissout facilement dans l'eau à température ordinaire. Le produit contient 71% d'albumine, présente un indice de solubilité de 79% et présente un goût peu marqué. Par séchage du concentrat dans un simple séchoir à cylindres, avec des cylindres à la température de 1200C, on obtient un produit albumineux de couleur plus foncée et moins soluble dans l'eau que dans le cas d'un produit séché par atomisation. Exemple 2 On opère sur du jus de pomme de terre préalablement débarrassé de matières râpées dans un appareil à décantation et traité par du dioxyde de soufre. On soumet le jus à une injection de vapeur ce qui a pour effet d'élever la température à 580C. Après ce premier traitement, on filtre le jus pour séparer les matières précipitées et, après élimination de la mousse, on l'envoie par l'intermédiaire d'une pompe, à la température de 400C, dans une unité d'ultrafiltration garnie de membranes en polyacrylonitrile. On nettoie les membranes en place avec une solution d'hypochlorite de sodium contenant 3000 ppm de chlore actif, pour maintenir le débit à une valeur d'au moins 3cm3/cm2/heure. Le volume du concentrat est réduit au cinquième du volume initial du jus mis en oeuvre et est séparé en deux fractions. La première fraction est séchée par atomisation comme à l'exemple 1. Le produit obtenu est presque blanc et contient 75% d'albumine et l'indice de solubilité de l'azote est de 83%. On acidifie la seconde portion par addition d'acide chlorhydrique. On sépare par filtration le précipité ainsi formé et après suspension dans l'eau on le sèche par atomisation pour obtenir un produit contenant 72% d'albumine. L'air est admis à la température de 1650C et sort à 900C. Le filtrat est soumis à nouveau à une ultrafiltration dans laquelle on ajoute en continu de 1'eau fraiche au concentrat en circulation. Une fois terminé ce traitement de lavage on concentre le liquide au quart de son volume initial et on le sèche par atomisation. La température d'entrée est de 1650C et la température de sortie de 900C. L'albumine blanche ainsi obtenue contient 77% d'albumine, tandis que l'indice de solubilité de l'azote est de 86%. Le goût du produit est neutre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour préparer de l'albumine hydrosoluble à partir de jus de pomme de terre, caractérisé en ce qu'on soumet du jus de pomme de terre non dilué ou dilué à une ultrafiltration et en ce qu'on sèche le concentrat recueilli par utrafiltration à une température inférieure à la température à laquelle se produit une dénaturation sensible de l'albumine. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on sèche le concentrat à une température du produit nférieure à 1000C. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le concentrat est séché à une température réduite par atomisation. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la température d'entrée du gaz servant au séchage du concentrat par atomisation est comprise entre 1000C et 3000C environ, les conditions du séchage étant telles que la température du produit reste inférieure à 1000C. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on débarrasse le jus de pomme de terre de toute la mousse avant de le soumettre à l'ultrafiltration. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'ultrafiltration sous une pression de 2,8 à 10,5kg/cm2. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du concentrat recueilli après ultrafiltration se trouve réduit à une fraction comprise entre la moitié et le dixième du volume initial. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit au cours de l'ultrafiltration est maintenu à une valeur supérieure à 3 cm3/cm2/heure. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le débit est maintenu à une valeur supérieure à 3 cm3/cm2/heure par nettoyage des membranes laissées en place, à l'aide d'hypochlorite de sodium, les membranes ultrafiltrantes étant constituées de matière synthétique. 10 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on clarifie par filtration ou centrifugation le concentrat avant son séchage. 11 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajuste le pH du jus de pomme de terre à une valeur de 2-12 et on sépare avant l'ultrafiltration le précipité ainsi formé. 12 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on chauffe rapidement le jus de pomme de terre à 500-650C, on le clarifie avant l'ultrafiltration à une température égale ou inférieure à 500C et on le refroidit. 13 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on acidifie le concentrat recueilli après ultrafiltration on sépare le précipité albumineux formé, on soumet le filtat à une diafiltration et on séche le produit obtenu par atomisation. 14 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on séche le concentrat recueilli par ultrafiltration en opérant sous pression réduite sur des cylindres chauffés à une température de 60-1000C. 15 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet le concentrat recueilli par ultrafiltration au moins une fois à un cycle, on le dilue avec de l'eau et on effectue une ultrafiltration sur le concentrat ainsi dilué, puis on sèche par atomisation.