Brevet FR2390206A1 — publié le 19781208

L'invention concerne un procédé et une installation pour soumettre des grains à un traitement thermique en deux étapes, au moyen d"ondes électromagnétiques du domaine des ondes ultracourtes ou du domaine du rayonnement infra-rouge. En corrélation avec le rapide accroissement du nombre d'habitants du monde entier, il est nécessaire d'assureur un accroissement correspondant de la quantité de denrées alimentaires d'ori- gine animale et végétale. L'approfondissement et l'intensification de la lutte contre les pertes, qui se montent, depuis l'obtention des matieres premieres jusqu'à leur consommation, suivant les estimations, jusqu'a 40 % de la production totale de denrées ali dentaires, ne sont pas sans importance. Une partie de ces efforts réside dans l'augmentation de l'effet obtenu par l'utilisation des produits agricoles comme fourrage et comme matière première dans l'industrie alimentaire. Cette augmentation se réalise en transformant les substances contenues dans les produits végétaux en d'autres qui sont plus avantageuses au point de vue de la nutrition et de la fabrication, et en outre, en améliorant les possibilités de tirer parti de certains éléments. Actuellement, les grains font l'objet de traitement de mouture, brisure, pressage, et étuvage. Les principes de ces procédés n'ont pas changé depuis longtemps, bien que leur application pourrait présenter un progrès pour leur exécution grâce au perfectionnement des installations. On a aussi étudié et introduit expérimentalement des procédés nouveaux, par exemple des préparations hydrothermiques et thermiques à sec. Dans les préparations hydrothermiques, on chauffe les grains a la vapeur pendant 8 à 30 minutes à 95 à 990C, ou l'on opère pendant 1 à 3 minutes à 95 à 1000C au moyen de vapeur sous pression dans un autoclave d'oû les grains sortent en explosant au bout d'un temps déterminé par une chute de pression brusque. Dans ce procédé, les grains s'attendrissent et la structure des tissus se modifie. Les grains contenant de l'amidon deviennent comme gras (gélatineux), et il se produit aussi une hydrolyse partielle de l'amidon en dextrine et en types de sucres inférieurs, solubles dans l'eau. Quand on chauffe a sec jusqu'a une température de 150 à 2500C pendant 10 à 100 secondes, on peut obtenir des effets analogues, en particulier dans des procédés qui ont été essayés pendant ces dernières années, dans lesquels on chauffe les grains de l'intérieur sous l'effet d'ondes électromagnétiques du domaine des ondes ultra-courtes ou du rayonnement infra-rouge. Sous ces influences, il se produit apparemment une oscillation de résonance des molécules a l'intérieur des grains, de sorte qu'il se produit un échauffement rapide. Grâce à l'action des ondes électromagnétiques dans le domaine des ondes ultra-courtes ou du rayonnement infra-rouge, la température s'élève avec le temps, dans le grain, d'une façon a peu près linéaire. I1 se produit alors à l'intérieur du grain des modifications physiques et chimiques; la teneur intérieure en eau est partiellement transformée en vapeur, qui, en commun avec l'élévation de la température, transforme l'amidon en une masse d'aspect gras et provoque apparemment, sous pression, l'hydrolyse mentionnée, le tégument agissant comme un autoclave miniature.Quand la température monte la pression intérieure de la vapeur monte toutefois aussi, ce qui peut provoquer un éclatement du grain ramolli, à la suite de quoi il se produit un échappement rapide de vapeur qui est associé à un refroidissement et à une interruption de l'opération indiquée, ce qui peut être défavorable. Le procédé suivant l'invention de préparation thermique en deux étapes des grains écarte cet inconvénient grâce à l'action d'ondes électromagnétiques du domaine des ondes ultra-courtes ou d'un rayonnement infra-rouge. Le procédé est caractérisé en ce que l'on chauffe les grains, dans la première étape, pour les faire passer de la température ambiante à 100 à 200 C, au moyen de rayons infra-rouges ou d'ondes électromagnétiques d'une longueur de 0,7 à 1 m, et que, dans la seconde étapes on les laisse pendant 5 à 200 secondes à la température obtenue dans la première étape ou à une température un peu plus élevée, de 10 % par exemple, et/ou à une température que l'on fait descendre progressivement jusqu'a 600C au maximum, que l'on régle la température dans la première étape, en ajustant l'intensité du rayonnement infra-rouge ou des ondes électromagnétiques d'une longueur d'ondes de 0,7 à 1 m, et dans la seconde étape on maintient l'allure de la température, ou l'assure au moyen d'un rayonnement infra-rouge, d'ondes électromagnétiques d'une longueur de 0,7 à 1 m, ou, avantageusement, par chauffage avec une résistance électrique, après quoi les grains sont concassés ou aplatis encore chauds, et refroidis à une température inférieure à 400C. L'avantage de la préparation des grains en deux étapes, suivant l'inventionsréside dans la possibilité que l'on a de pouvoir ajuster, d'après le type de grains que'on doit préparer, la durée et la courbe d'échauffement pour passer de la température ambiante à la température voulue. En outre, on peut régler la durée pendant laquelle le grain sera traité à cette température ou à une température qui ne se modifie que modérément, c'est-à-dire à une température avantageuse qui est particulièrement favorable pour donner à l'amidon une consistance grasse et assurer partiellement son hydrolyse On obtient, en choisissant une allure correcte et une courbe d'échauffement analogue, une plus grande facilité de la digestion des protéines. Si l'on compare le procédé utilisé jusqu'à présent de préparation thermique en une seule étape avec le procédé en deux étapes suivant l'invention, on obtient un degré plus élevé de formation d'empois gras et d'hydrolyse, de sorte que les grains sont plus faciles à digérer si on les utilise. directement pour la préparation d'aliments ou de fourrages. Le rendement de leur utilisation par transformation en énergie et en masse vivante est aussi plus grand. Au cours du traitement thermique suivant l'invention, la chaleur des grains se modifie, pendant la première étape, pour passer de la température ambiante, d'une façon à peu près linéaire dans le temps, à une température à laquelle les grains n'éclatent pas encore. Dans la seconde étape la température est maintenu à peu près au même niveau, ou à un niveau qui ne s'en écarte que modérément. La courbe de température, et la durée de maintien de cette température dans les deux étapes, doivent être déterminées pour chaque sorte de grain, expérimentalement, en tenant compte des conditions optimalespourla courbe des modifications désirées. Au cours du traitement des grains suivant l'invention, il se produit une déshydratation et une stérilisation partielles. Grâce au procédé de préparation en deux étapes suivant l'invention, on améliore aussi l'économie des opérations en comparaison avec le procédé en une seule étape utilisé jusqu'ici. En introduisant la seconde étape sans fourniture de chaleur, on peut raccourcir la première étape d'échauffement, de sorte que l'on peut diminuer la consommation d'énergie thermique tout en obtenant des résultats égaux ou même supérieurs. Le procédé suivant l'invention convient particulièrement pour le traitement des céréales, des légumineuses et des graines de plantes oléagineuses L'installation destinée à la préparation thermique en deux étapes des grains est constituée d'une trémie pour italimentation en grains nettoyés, d'un distributeur réglable, fournissant un dispositif transporteur horizontal ou modérément incliné, d'un concasseur et d'un refroidisseur L'installation de l'invention est caractérisée en ce que le dispositif transporteur est constitué par un transporteur a courroie, à vibrations ou à secousses, dont la vitesse est réglable, que, dans la première étape, sur 20 à 90 % de sa longueur, le dispositif transporteur est soumis au rayonnement de radiateurs à infra-rouges, et dans la seconde étape, c'est-à-dire sur 80 a 10 % de la longueur, le dispositif transporteur est pourvu d'un chauffage par résistance électrique, qu'en outre la partie inférieure et les parois latérales d'une partie ou de la totalité du dispositif transporteur sont isolées de la chaleur, et que, dans la seconde étape, le dispositif transporteur est partiellement ou totalement isolé de la chaleur et comprend aussi une protection supérieure, isolante de la chaleur. La description ci-après concerne le procédé et l'inkaWaiDn correspondante, avec référence aux dessins annexés, représentant deux exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 montre une illustration schématique de l'installation avec une seule bande transporteuse. - la figure 2 une installation à deux bandes transpor tueuses. D'après la figure li les grains a nettoyés sont fournis par la trémie 1 au distributeur réglable 2, qui les répartit. De là, ils arrivent sur le dispositif transporteur 3, horizontal ou légè- rement incliné. Comme dispositif transporteur, on peut utiliser une courroie, un transporteur à vibrations, ou un transporteur à secousses dont la vitesse de transport est réglable. Les grains a sont irradiés pardes-radiateus à infrarouge 4 dans la première partie b qui occupe de 20 à 90 % de la longueur du dispositif transporteur 3, Ces radiateurs à infra-rouge sont constitués par des petites plaques de céramique, qui sont chauffées par un gaz chaud ou électriquement, et sont assemblées en sections appropriées, réglables séparément. La seconde partie c restante du dispositif transporteur, c'est-a-dire entre 80 et 10 % de sa longueur, est pourvue d'une isolation thermique et/ou d'un chauffage 5 par une résistance électrique, qui maintient la température des grains au niveau voulu La conservation ou le réglage de la courbe de température des grains dans la seconde étape peut aussi être assurée en modifiant l'intensité des rayons infra-rouges, en limitant la température des radiateurs, ou par leur mise hors circuit partielle. La partie inférieure et les côtés du dispositif transporteur ou la totalité de ce dispositif sont isolés de la chaleur, et le dispositif est pourvu aussi, éventuellement, dans la seconde partie c, d'une protection 6 supérieure, isolante de la chaleur. Les grains tombent, après avoir subi le traitement thermique, du dispositif transporteur dans le concasseur 7, et arrivent de lâ dans un refroidisseur 8, d'où les grains concassés sont refroidis par un courant d'air dont la température est inférieure à 400C Après refroidissement, le produit d est envoyé vers d'autres traitements ou dans un local de magasinage. Des types différents de grains demandent, pour que l'on obtienne le meilleur résultat, des degrés d'échauffement et des durées de traitement différents dans la première et dans la seconde étape du traitement thermique. Avant de commencer le travail, on doit déterminer ces facteurs par des essais, afin de pouvoir ajuster correctement le dispositif. A cet effet, on opére ce réglage en réglant à la valeur nécessaire l'intensité du rayonnement, la vitesse du dispositif transporteur, et les longueurs choisies pour la première et la seconde étape du traitement thermique. Pour ces motifs, on raccorde les radiateurs à infrarouges de façon å pouvoir prolonger ou raccourcir suivant les besoins la longueur de la section soumise aux radiations du dispositif de transport, et régler l'intensité du rayonnement thermique suivant les besoins, en mettant en service ou hors service les radiateurs ou leurs sections voulues. En même temps, on peut raccourcir ou prolonger la seconde partie du traitement thermique, par exemple en retirant ou en ajoutant des parties amovibles de la protection supérieure thermiquement isolante. En meme temps on peut régler de façon appropriée la durée du passage des grains dans l'installation de traitement thermique en réglant convenablement la vitesse du dispositif transporteur On peut obtenir une augmentation de l'action du rayon nement infra-rouge en réfléchissant les rayons inutilisés sur la matière qui doit être soumise aux radiations au moyen d'une protection latérale faite en un matériau réfléchissant. On peut aussi pour la même raison constituer les surfaces actives du dispositif transporteur en matériau réfléchissant.Les surfaces du transporteur à vibrations ou à secousses peuvent etre pourvues de cannelures ou dssondulations dans les sens transversal et longitudinal, la profondeur de ces cannelures ou ondulations pouvant se monter de 0,2 à 4 mm Ces cannelures et ondulations réfléchissent partiellement les rayons infra-rouges sur les grains, et provoquent aussi un retournement des grains au cours de leur avancement progressif. Le dispositif pour la préparation thermique des grains suivant lbinventione a deux étapes, peut aussi comprendre, suivant la figure 2 deux dispositifs transporteurs. Le second échelon de l'installation de préparation eSt réalisé au moyen d'un dispositif transporteur 9 indépendant, d'un transporteur a courroie, a vibra tison ou à secousses, séparé, dont la vitesse est réglable. De mêmes on peut réaliser lainstallation de préparation thermique en deux étapes, de façon telle que l'intensité du chauffage dans la seconde étape et éventuellement aussi la totalité de la courbe de température dans la première et la seconde étape puissenrtêtre réglées et que l'on puisse ajuster cette courbe de la façon optimale déterminée par des essais. On peut à cet effet aJuster l'intensité du rayonnement des radiateurs à infra-rouges 4, qui sont disposés, dans ce cas au- dessus de la seconde étape du dispositif transporteur aussi. Exemple 1 On soumet à un rayonnement infra-rouge, pendant 30 secondes, 50 g d'orge, étalée en une couche à un seul grain, l'humidité étant de 14, 15 % et la densité apparente de 650 kg/m . La température a atteint 1560C, et l'on a laissé l'orge a cette température pendant 60 secondes. Dans l'orge ainsi traitée, on constate la présence de 82,6 % de substances azotées digestibles, la quantité totale de substances azotées dans l'orge non traitée étant de 63,9 %. Exemple 2 On soumet à un rayonnement infra-rouge, pendant 20 secondes, 50 g d'orge étalée en une couche à un seul grain, l'humidité étant de 22,22 %c La température a atteint 1480C. On a ensuite laissé l'orge à cette température pendant 60 secondes. Dans l'orge ainsi traitée, on a constaté, au moyen d'une méthode enzymatique, une influence sur 52,04 % de l'amidon, dans l'orge non traitée, la proportion influencée était de 9,60 % seulement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, a partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la préparation thermique, en deux étapes, de grains sous l'effet d'ondes électromagnétii;es du domaine des ondes ultra-courtes, ou du rayonnement infra-rouge, caractérisé en ce que l'on chauffe les grains, dans la première étapes, pour les faire passer de la température ambiante à 100 à 200 C, au moyen de rayons infra-rouges ou d'ondes électromagnétiques d'une 0,7 à 1 m, et que, dans la seconde étape, on les laisse pendant 5 à 200 secondes à la température obtenue dans la première e'*ape eu à une température un peu plus élevée, de 10 % par exemple, et/om à une température que l'on fait descendre progressivement jusqu'à & 0C au maximum, que l'on régle la température dans la étape, en ajustant l'intensité du rayonnement infra-roege ou des ondes électromagnétiques d'une longueur d'ondes de 0,7 a 1 m, et dans la seconde étape on maintient l'allure de la température, ou l'assure au moyen d'un rayonnement infra-rouge, d'ondes électroma- gnétiques d'une longueur de 0,7 à 1 m ou avantageusement, par chauffage avec une résistance électrique, après quoi les grains soest concassés ou aplatis encore chauds, et refroidis à une température inférieure à 400C. 20) Installation pour l'exécution de la préparation thermique en deux étapes des grains suivant la revendication 1, constituée d'une trémie pour l'alimentation en grains nettoyés, d'un distributeur réglable, fournissant un dispositif transporteur horizontal ou modérément incliné, d'un concasseur et d'un refroidis- seur, installation caractérisée en ce que le dispositif trportur est constitué par un transporteur à courroie, a vibrations ou à secousses, dont la vitesse est réglable, que, dans la poernire étapes sur 20 à 90 % de sa longueur, le dispositif transporteur est soumis au rayonnement de radiateurs à infra-rouges, et dans la seconde étape, ctest-à-dire sur 80 a 10 % de la longueur, le dispositif transporteur est pourvu d'un chauffage par résistance électrique, qu'en outre la partie inférieure et les parois latérales d'une partie ou de la totalité du dispositif transporteur sont isolées de la chaleur, et que, dans la seconde étape, le dispositif trans- porteur est partiellement ou totalement isolé de la chaleur et comprend aussi une protection supérieure, isolante de la chaleur. 30) Installation pour l'exécution d'un traitement thermique en deux étapes de grains, suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'on peut prolonger ou raccourcir la seconde étape du dispositif transporteur, en ramenant ou retirant des parties de la protection supérieure isolante de la chialeur, les radiateurs a infra-rouges qui se trouvent au-dessus de la partie découverte du dispositif transporteur de la première étape étant, en même temps, mis en service ou hors service. 40) Installation suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que l'intensité du rayonnement de la première étape du dispositif transporteur peut etre réglée en mettant en service ou hors service un certain nombre de radiateurs a infrarouges 50) Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que la surface active du dispositif transporteur est faite d'un matériau réfléchissant 60) Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que, dans le dispositif transporteur3 la surface active du transporteur a vibrations ou à secousses est pourvues sur la largeur ou sur la longueur, de cannelures ou d'ondulations dont la profondeur se monte de 0,2 à 4 mm. 70) Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 et 4 à 6, caractérisée en ce que le dispositif transporteur de la seconde étape est constitué d'un transporteur à courroie, à vibrations ou à secousses séparé, dont la vitesse est réglable.