Brevet FR2361829A1 — publié le 19780317

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l1 extraction d'eau de fruit à partir de tubercules ou de racines tubéreuses, par exemple de pommes de terre et de racines de manioc, selon lesquels les matières de départ sont broyées après lavage, le lait féculent produit étant séparé en un concentrat et en eau de fruit. Dans l'industrie de la fécule de pommes de terre, on broie ou râpe les pommes de terre lavées, selon un procédé connu, au moyen de râpes à pommes de terre, avec addition de SO2; puis on envoie le lait de pommes de terre obtenu, au moyen d'une pompe, à un centrifugeur à vis entièrement fermé, et on le sépare dans ce centrifugeur en concentrat et en eau de fruit. Alors que le concentrat est envoyé au stade d'extraction de la fécule, on récupère l'albumine à partir de l'eau de fruit débarrassée de fécule, par coagulation à chaud. L'extraction de l'albumine, qui présente biologiquement un grand intérêt, à partir de l'eau de fruit de pommes de terre, est d'une grande importance à la fois pour des raisons économiques et également pour des raisons d'évacuation des eaux résiduaires, mais a abouti toutefois avec les procédés d'extraction connus jusqu'ici, en particulier par suite de l'utilisation de ripes à pommes de terre qui ne travaillent pas à l'abri de l'oxygène de l'air, à une coloration foncée notamment du lait féculent de pommes de terre et ainsi de l'eau de fruit, de sorte que ce procédé a abouti simplement à l'obtention de produits à base d'albumine de faible pureté et colorés, qui ne convenait dans la plupart des cas que pour la nourriture des animaux.Toutefois, étant donné qu'on cherche de plus en plus à l'heure actuelle à utiliser l'albumine dérivée de la pomme de terre également pour la nourriture humaine, afin d'exploiter d'une façon plus complète et plus systématique les facteurs biologiques disponibles, et qu'il est nécessaire en conséquence d'améliorer nettement la couleur et le goût de l'albumine, il faut éviter également une coloration foncée de l'eau de fruit. La coloration foncée du lait féculent de pommes de terre et ainsi également de l'eau de fruit obtenus par le procédé connu, en opérant dans des systèmes de râpage des pommes de terre travaillant à l'air libre, se produit, malgré l'addition de SO2, de façon très rapide en présence de l'oxygène de l'air, et elle est provoquée par des réactions biochimiques-enzymati ques et chimiques. Tant que les pommes de terre ne sont pas broyées, c'est-à-dire tant que le tissu cellulaire n'est pas détruit, les enzymes, les substances phénoliques à titre de substrats et d'agents de formation de complexes et les traces de métaux lourds (Fe3+, Cu2+) sont séparés les uns des autres et encapsulés ou enrobés, de sorte qu'ils sont protégés vis-à-vis de i'accès de l'oxygène.Au moment du broyage des pommes de terre par râpage, il se produit une destruction de la matière des tissus cellulaires, et à la fois les enzymes et également les substrats sont libérés et réagissent immédiatement ensemble sous l'effet d'activation de l'oxygène provenant de l'air et de l'eau de lavage. L'activité de l'oxydase des phénols et polyphénols des pommes de terre est importante. Il se forme des pigments brun foncé et brun noir. Les protéines associées au cuivre (oxydase des polyphénols et tyrosinase) sont en mesure d'activer l'oxygène moléculaire, avec modification de la valence du cuivre, et d'oxyder ensuite des accepteurs d'hydrogène déterminés (par exemple des substances phénoliques).On conçoit ainsi quelle est l'importance technologique de l'élimination totale de l'oxygène lors du broyage des pommes de terre et du traitement ultérieur, jusqu'à la coagulation de l'albumine. Il se produit simultanément une formation de complexe métallique non enzymatique (coloration foncée) entre l'acide chlorogénique et d'autres ortho-diphénols et les ions fer trivalent. Les réactions enzymatiques et non enzymatiques évoluent dans le cas des procédés de broyage des pommes de terre à l'air libre utilisés jusqu'ici en employant des râpes sans aucune inhibition et dans des conditions de réaction favorables. Le but du procédé suivant l'invention est en conséquence de permettre l'obtention d'une eau de fruit renfermant des proportions aussi faibles que possible de produits d'oxydation enzymatiques et non enzymatiques, en vue de l'obtention d'albumine ayant des propriétés améliorées en ce qui concerne sa couleur et son goût. L'invention repose sur le fait que l'on modifie fondamentalement les conditions du processus technologique de traitement des pommes de terre, en particulier dans la phase initiale (lavage - broyage - séparation de l'eau de fruit), et en ce qu'on choisit simultanément des voies aussi courtes que possible (traitement aussi rapique que possible), afin d'inhiber dès le départ les réactions enzymatiques et non enzymatiques ayant une influence fortement défavorable sur la couleur et le goût et abaissant la qualité de l'albumine.Ainsi, la formation de ces réactions est, suivant l'invention, empêchée dans une large mesure et même de façon complète au moment meme où elles vont se produire, tandis que dans les procédés connus jusqu'ici, la formation des produits de réaction foncés non seulement ne pouvait pas être empêchée au début du procédé, mais encore elle était favorisée par l'action intense de l'oxygène de l'air lors du broyage des pommes de terre par râpage.Les produits de réaction provoquant une coloration et rendant le goût plus mauvais, une fois formés, sont toutefois très stables (processus irréversible) et ils restent fixés dans l'albumine de pommes de terre par adsorption, en raison de leur affinité pour les protéines, ou bien on ne peut les éliminer que partiellement avec des moyens techniques importants et en réduisant simultanément le rendement en albumine, ce qui remet en question l'économie du procédé. Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait que l'on broie les tubercules à l'abri de l'oxygène, dans un premier appareil fermé, avec addition S02, et en ce qu'on envoie le produit obtenu depuis cet appareil, au moyen d'un système de conduits fermé sous pression, à un autre appareil isolé vis-à-vis de l'atmosphère, en vue d'un post-broyage, la dissociation ou désintégratfon mécanique du tissu cellulaire se poursuivant dans cet autre appareil dans des conditionstelles que l'eau de fruit soit séparée du concentrat dans le centrifugeur à vis complètement fermé prévu en aval avec des teneurs-aussi faibles que possible en produits d'oxydation. Selon le procédé faisant l'objet de l'invention, on choisit les conditions chimiques et biochimiques ainsi que les conditions techniques de telle sorte que, dans ces conditions, les réactions indésirables ne puissent pas du tout se produire. On a constaté par ailleurs qu'outre l'élimination de ltoxygène, avec le traitement simultané des pommes de terre par S 2 au cours du dernier stade de lavage et avant ou pendant le broyage des pommes de terre, la réaction de coloration peut en outre être inhibée dans une large mesure par l'addition d'agents de formation de complexes ou d'agents de formation de chélates, par exemple de EDTA (tétra-acétate d'éthylènediamine), étant don né que dans ce cas les ions Fe 3+ sont fixés par chélatation et sont ainsi rendus inoffensifs.De même, sous l'action des agents de formation de complexes,les ions Cu2+, qui jouent un royale important dans le mécanisme d'action de l'oxydase des phénols et des polyphénols, sont fixés et rendus inactifs, de sorte ; que l'ef- fet des enzymes (coloration foncée) disparat. Les recherches qui ont abouti à l'invention orten outre permis de déterminer qu'outre les réactions de coloration brune enzymatiques, il se produit simultanément une coloration franche non enzymatique, à savoir la réaction de sels de fer avec l'avide chlorogénique et d'autres diphénols, pour donner des complexes métalliques (complexe de phénolate) qui s'oxydent alors facilement en polymères de couleur foncée sous l'effet de l'oxygène de l'air. Les deux constituants de la réaction sont présents dans la pompe de terre, et la teneur en fer de la pomme de terre correspond R une quantité allant de 057 à 1,1 mg/100 g de substance fraithe, à laquelle il faut encore ajouter les traces de fer qui provienneat de l'usure des machines et appareils. Ces complexes métalliques ont une couleur rouge à brun foncé, et parfois gris-bleus et an peut observer une dépendance de la coloration par rapport au pH. On a pu constater que le complexe est jaunâtre à incolore à un allant de 4 à 4,3, tandis qu'à un pH allant de 5,5 à 6,5 et plus il présente une coloration rouge brun (à titre de comparaison, l'acidité du lait de cellules de pommes de terre correspond à WL pH de 5,7 à 6,i). Par addition d'acides organiques (par exemple d'acide citrique) ou d'acides inorganiques dilués (par exemple de H3PO4 et H2SO3), on peut réduire ou empêcher encore cette colcra- tion foncée du complexe métallique. La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est Ca- ractérisée principalement par le fait qu'on relie rigidement une vis à marteaux prévue pour le pré-broyage des tubercules avec une pompe à plateau nutant prévue en aval, on envoie sous pression au moyen de la pompe à plateau nutant le lait féculent de ripage ayant subi un pré-broyage, dans un système de conduits fermés à un homogénéiseur prévu en amont du centrifugeur à vis complètement fermé, et on prévoit en amont de la vis à marteaux, outre le branchement permettant l'admission de S02, un raccord pour l'ad- mission d'agent de formation de complexes et d'acides organiques et (ou) inorganiques. Par suite de l'utilisation, suivant l'invention, d'une vis à marteaux qui est isolée de façon hermétique vis-à-vis de l'atmosphère, en combinaison avec une pompe à plateau nutant, par exemple du type Gorator, il est maintenant possible d'effectuer la mise en oeuvre du procédé dans un système fermé, à l'abri de l'air, entre la vis à marteaux, lthomogénéiseur et le centrifugeur à vis complètement fermé placé en aval. Par suite de la combinaison} suivant l'invention, d'une vis à marteaux, d'une pompe à plateau nutant et d'un homogénéiseur, il se produit une dissociation telle des cellules que tous les grains de fécule sont libérés et qu'il est possible d'obtenir un rendement plus élevé en fécule. Le dessin schématique annexé, donné à titre non limitatif, est une représentation schématique d'un mode de réalisation possible du dispositif suivant l'invention et permettra de mieux comprendre cette dernière. Les pommes de terre lavées sont envoyées au moyen d'une vis doseuse 1, par l'intermédiaire d'un système de conduit fermé 2 et d'un registre rotatif à alvéoles 3, à la vis à marteaux 4, en vue d'un pré-broyage, et on ajoute aux pommes de terre, en amont de la vis à marteaux, par un conduit 5 du S02 et par un conduit 6 un agent de formation de complexes et des acides organiques et (ou) inorganiques, en vue d'un réglage à un pH de 4,0 à 4,3.Une pompe à plateau nutant 7,par exemple du type 'sGorator" est prévu en aval de la vis à marteaux 4, à laquelle elle est reliée de façon rigide, pour le broyage et l'acheminement simultané sous pression des pommes de terre pré-broyées, par l'intermédiaire d'un système de conduit fermé 8, à un homogénéiseur 9 dans lequel les pommes de terre pré-broyées sont soumises à un postbroyage avec dissociation et désintégration du tissu cellulaire. A partir de l'homogénéiseur 9, les pommes de terre broyées ou pées sont envoyées par un conduit fermé 10, avec admission d'une nouvelle quantité de S02 par un conduit 11, au centrifugeur à vis complètement fermé 12, et elles subissent une séparation en concentrat contenant de la fécule et en eau de fruit non féculente. Alors que le concentrat est évacué par le conduit 13 en direction d'un poste (non représenté) d'extraction de la fécule, l'évacuation de l'eau de fruit à partir du centrifugeur à vis complètement fermé s'effectue sous pression et à l'abri de l'oxygène de l'air, par le conduit 14,en direction d'un poste ou stade ultérieur (non représenté) de coagulation de l'albumine. L'eau de fruit recueillie par ce procédé dans des conditions correspondant à une exclusion totale d'oxygène de l'air à l'intérieur d'un système fermé, avec une consommation réduite de S02, améliore nettement la qualité de l'albumine recueillie ou extraite de l'eau de fruit, qui convient ainsi pour l'alimentation humaine. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour itextraction d'eau de fruit à partir de tubercules ou de racines tubéreuses, par exemple de pommes de terre et de racines de manioc, selon lequel on broie la matière de départ après son lavage et on sépare le lait féculent obtenu en concentrat et en eau de fruit, caractérisé en ce qu'on broie les tubercules ou racines tubéreuses à l'abri de l'oxygène dans un premier appareil fermé, avec addition de S02,-et on les transfère sous pression depuis cet appareil, par un système de conduits fermés, à un autre appareil fermé isolé de l'atmosphère, en vue d'un post-broyage, la désagrégation ou désintégration mécanique ultérieure du tissu cellulaire étant effectuée dans ce dernier appareil de telle sorte que l'eau de fruit soit séparée du concentrat dans le centrifugeur à vis complètement fermé placé en aval, avec une teneur aussi réduite que possible en produits d'oxydation. 2.- Procédé suivant la revendication t, caractérisé en ce qu'on ajoute aux tubercules ou aux racines tubéreuses, en amont du premier appareil de broyage, des agents de formation de complexes, par exemple de L'ENTA (tétroacétate d'éthylène-diamine) ou du DTPA (pentaacétate d'éthylène-triamine). 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ajoute aux tubercules ou aux racines tubéreuses outre les agents de formation de complexes, en amont du premier appareil de broyage, des acides organiques (par exemple de l'acide citrique) et (ou) des acides inorganiques (par exemple H3P04, H2S03) et on règle de cette manière le lait féculent à un pH de 4,0 à 4,3. 4. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce qu'une vis à marteaux (4) prévue pour le pré-broyage des tubercules ou racines tubéreuses est reliée rigidement à une pompe à plateau nutant (7) placée en aval, cette pompe envoyant sous pression le lait féculent résultant du broyage préalable, par un système de conduits fermés (8), à un homogénéiseur (9) monté en amont du centrifugeur à vis complètement fermé (12), et en ce qu'il est prévu en amont de la vis à marteaux (4), outre un raccord (5) destiné à l'admission de S02, un autre raccord (6) servant à l'admission d'agents de formation de complexes et d'acides organiques et (ou) inorganiques. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe à plateau nutant (7) est une pompe du type "Gorator".