Brevet FR2398525A1 — publié le 19790223

La présente invention concerne un procédé de fabrication de poudres de matières relativement hydrophobes ayant une meilleure mouillabilité. L'invention concerne egalement les poudres ainsi fabriquées. On sait que la dispersabilité ou solubilité des poudres est déterminée, au moins en partie, par la mouillabilité de la poudre, c'est-à-dire son aptitude a' absorber de l'eau à sa surface. lies poudres contenant de la matière grasse, comme de la poudre obtenue par séchage par atomisation du lait entier, ont une mouillabilité médiocre, et un objet de la présente invention consiste à améliorer la mouillabilité, notamment, de telles poudres. Si la mouillabilité de poudres normalement hydrophobes-est suffisamment augmentée, et si d'autres facteurs comme la dispersabilfté, la capacité de plonger en immersion et la solubilité sont appropriés , il est possible d'instantanéiser de telles poudres.Bien qu'il n'existe pas de normes internationales définissant des produits "instantanés", le terme sert ici à décrire des poudres telles que, dans des conditions normales d'agitation, tous les grumeaux de poudre disparaissent dans les quinze secondes qui suivent le placement de la poudre à la surface d'une masse d'eau. Des efforts considérables ont été réalisés en vue d'améliorer la mouillabilité de matieres relativement hydrophobes comme du lait entier séché. Ces efforts ont pris trois directions principales en vue d'améliorer la mouillabilité de telles poudres. lies trois directions principales consistent (a) à ajouter un agent tensio-actif, comme la lécithine ou l'acide oléique, sous forme de poudre, de solution dans de l'huile ou d'émulsion, à de la poudre de lait, de préférence avec application d'un chauffage et/ou d'une action de mélange.De tels efforts sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique mo 2953458, NO 3120438, NO 3199985 et NO 3 773 Si9; (b) à agglomérer des grains d'une poudre, obtenue par séchage par atomisation, en provoquant la collision des grains pendant que leur surface est encore humide ou collante, de sorte que les grains adhèrent les -uns aux autres.On peut obtenir cette agglomération dans une méthode directe (ou méthode "straight through") selon laquelle on atomise du lait liquide dans un sécheur qui sèche le lait de façon que celui-ci ne contienne pas moins de 5 % d'humidité, ce qui permet à l'agglomération de se produire dans le sécheur. lies agglomérats sont ensuite séchés jusqu'au taux normal d'humidité égal ou inférieur à 3 . Dans un autre procédé d'agglomération (ou méthode indirecte de réhumidification),. on réhumidifie une poudre obtenue par séchage de lait et que l'on atomise dans une chambre avec une fine pulvérisation d'eau ou de vapeur d'eau ; les particules de la poudre de lait sont humidifiées par l'eau ou la vapeur d'eau et elles adhèrent par collision les unes aux autres.De telles tentatives sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 042 526, NO 3 121 639, NO 3 126 289, NO 3 164 473, NO 3 231 386 et No 3 300 315 (c) à ajouter un agent tensio-actif, comme de la lécithine, à du lait liquide puis à sécher le lait par atomisation. Tous ces procédés présentent des inconvénients en pratique. lie procédé (a) décrit ci-dessus est le seul connu comme fonctionnant suffisamment bien pour être admis à l'échelle in dustrielle pour la production de la poudre de lait entier instantanéisée. Cependant, même ce procédé implique un importait investissement en capital ; il présente l'inconvénient que le nettoyage de l'équipement est difficile, car le procédé utilise normalement une solution de lécithine dans la matière grasse du beurre ; et il y a les difficultés inhérentes à l'atomisation desolutions à base de matière grasse. lie procédé (b) décrit ci-dessus a été largement admis pour la production des poudres de lait écrémé instantanéisées, mais il ne s'est pas avéré convenir par lui-m8me pour l'instantanéisation des poudres de lait entier, qui contiennent une bien plus grande proportion de matière grasse que les poudres de lait écrémé et sont donc plus hydrophobes que celles-ci. On a trouvé que le procédé (c) ci-dessus n'est pas économique en raison des très grandes-quantités de tensio-actif qu'il faut ajouter au liquide pour parvenir à une concentration efficace à la surface des grains de poudre obtenus par séchage du lait liquide. La Demanderesse a découvert avec surprise que l'on peut préparer, avec des modifications mineures seulement d'un appareillage classique de séchage par atomisation, des poudres instantanéisées obtenues à partir de liquides donnant par séchage des poudres relativement hydrophobes. Ce procédé utilise des solutions aqueuses de lécithine pour modifier les caractéristiques superficielles de grains de poudre, à mesure que ces grains sont formés dans le sécheur. L'utilisation d'un équipement essentiellement classique et de solutions aqueuses de lécithine simplifie essentiellement le procédé, en comparaison des procédés antérieurs décrits ci-dessus.Bien que, de façon étonnante, les poudres ainsi produites montrent de bonnes propriétés d'instantanéisation, le procédé s'effectue facilement sans accumulation inopportune de poudre en un point quelconque de l'appareillage et sans le développement de qualités et caractéristiques inopportunes quelconques dans les poudres instantanéisées ainsi produites. La présente invention concerne donc un procédé de fabrication de poudres instantanéisées ("instantanées") à partir de liquides produisant par séchage des poudres hydrophobes. Le procédé comprend les étapes consistant à pulvériser ou atomiser le liquide dans une chambre de séchage par atomisation dans laquelle passe un gaz chauffé,et#à projeter simultanément par atomisation, dans cette chambre de séchage par atomisation, une solution aqueuse de lécithine de façon que les deux courants atomisés s'entremêlent. La présente invention concerne en outre des poudres -instantanées produites par le procédé selon l'invention. L'invention est particulièrement applicable à 1 'ins- tantanéisation de poudres de lait présentant une large gamme de teneurs en matière grasse, par exemple de 0,5 à 80 %, et plus particulièrement à des poudres de lait entier contenant environ 26 7/0 de matière grasse.L'invention peut également servir à améliorer la mouillabilité de poudres comme i) des poudres contenant du lait plus d1autres substances, comme du sucre, du cacao ou du café ii) des poudres ne contenant pas de lait mais à base de divers substrats comestibles comme de l'amidon ou de la fécule, des sirops de mais, du sucre, des pro téines et des matières grasses ne provenant pas du lait ; iii) des poudres toniques et thérapeutiques à base de substrats comestibles comme (ii) ci-dessus, mais contenant en outre des vitamines, des matières miné rales, des substances médicamenteuses et/ou d'autres substances iv) des poudres non comestibles auxquelles on désire conférer une meilleure mouillabilité. La lécithine est de préférence un produit de qualité alimentaire convenable. On a trouvé que la matière vendue sous la marque commerciale Metarin, et qui comprend Phosphatidyl-choline 30 à 32 % en poids Phosphatidyl-éthanolamine 25 à 28 # " " Phosphatidyl-inositol 18 à 20 % It Autres phosphatides 20 à 26 7; n est particulièrement utile. De préférence, la solution aqueuse de la lécithine contient au moins 5 parties en poids d'eau pour 1 partie de lécithine, encore mieux 12 à 18 parties en poids d'eau pour 1 partie de lécithine, et surtout 15 parties en poids d'eau pour 1 partie de lécithine. Il est souhaitable que la poudre sèche produite grâce au procédé de la présente invention contienne au moins 0,1 % en poids de lécithine et encore mieux au moins 0,2 5S à 0,5 % en poids de lécithine. On peut utiliser des taux supérieurs, mais des considérations économiques et touchant la saveur et le goût imposent une limite supérieure qui, en pratique, est d'environ 0,5 ffi en poids. lie débit auquel il faut atomiser la solution de lécithine dans le sécheur par atomisation dépend du débit de la matière que l'on sèche dans le sécheur et de la concentration de la lécithine dans la solutìon. On atomise de préférence la solution de lécithine en la faisant passer par une buse d'aspiration faisant pénétrer cette solution dans la chambre de séchage par atomisation, du côté cylindrique de la paroi de cette chambre. L'air qui aspire la solution de lécithine dans la chambre de séchage par atomisation est de préférence à une pression de 5,6 à 6,3 bars pour que l'on obtienne l'at-omisation de la solution dans le sécheur L'écoulement de la solution à travers la buse d'aspiration dépend de la hauteur équivalente de la solution et donc de la pression de la solution à la buse, et de l'ouverture de la buse. Une expérimentation simple va révéler le débit nécessaire pour produire la concentration de lécithine souhaitée dans la poudre rendue instantanée. On prépare de préférence la solution aqueuse de la lécithine en mélangeant vigoureusement la poudre de lécithine avec de l'eau chaude. On peut commodément y parvenir en introduisant la poudre de lécithine dans l'eau dans un chaudron de confiserie maintenu à une température convenable. On eff#ectue de préférence le mélange en faisant circuler liteau du chaudron par une pompe et en la faisant revenir dans le chaudron, de façon à provoquer un tourbillonnement vigoureux de l'eau dans ce chaudron. lia lécithine introduite dans l'eau tourbillonnante est rapidement dissoute dans l'eau. Si on le désire, on peut mettre le présent procédé en oeuvre de façon à provoquer l'agglomération des grains de la poudre après l#entremeAlement de la poudre et de la lécithine. Si l'on fait varier la température et le volume du gaz traversant le sécheur par atomisation de façon que la poudre présente une teneur en humidité non inférieure à 5 % en poids, le produit décharge du sécheur présentera un taux important d'aggloméra- tion. il faut encore sécher les agglomérats, dans une chambre de séchage convenable, jusqu'à la teneur en humidité finale souhaitée, égale ou inférieure à 3 #. Bien que- la Demanderesse ne souhaite pas etre limitée par cette théorie, elle pense que la solution de lécithine atomisée dans la chambre de séchage par atomisation s'évapore rapi dement et que les particules de lécithine entrent au contact des grains de poudre, dont au moins la surface est sèche, se trouvant dans la chambre de séchage et adhèrent à ces grains La lécithine peut ensuite se dissoudre dans la matière grasse superficielle libre présente à la surface du grain semi-séché, par suite de- la température régnant dans la chambre de séchage par atomisation. La lécithine modifie essentiellement la mouillabilité de la matière grasse superficielle libre et améliore ainsi la dispersabilité des particules de poudre dans l'eau. On comprendra qu'il n'est pas indispensable de réaliser par aspiration l'atomisation de la solution de lécithine à projeter dans le sécheur par atomisation, mais que cette atomisation peut être réalisée en plaçant une seconde turbine d'atomisation dans la chambre de séchage ou en utilisant un dispositif d'atomisation sous pression.De préférence, la dimension moyenne des gouttelettes de lécithine est de tordre de 1 à 20 microns, encore mieux de 10 microns, ce qui est à comparer à une dimension moyenne préférée des gouttelettes du liquide soumis au séchage pour former la poudre et qui est de 5 à 180 microns, et surtout de 80 microns On va maintenant décrire plus en détail, à titre d'exemple non limitatif, une forme préférée de réalisation, en regard de la figure unique annexée montrant une coupe schématique d'une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On soumet à un chauffage préliminaire jusqu'à 1100C durant 30 secondes du lait entier liquide, standardisé (ou homogénéisé) et frais, présentant une teneur en matière grasse de 3,2 % en poids et une teneur totale en matière sèche de 11,9 % en poids, puis l'on maintient ce lait à 720C dans une cuve d'équilibrage. On soumet ensuite le lait à une évaporation sous vide dans un appareil à deux étages, pour obtenir un produit à 45 % en poids de matière sèche totale que l'on introduit dans la cuve 10 de stockage. On soumet le lait concentré à un chauffage préliminaire dans un appareil Il de chauffage préliminaire pour le porter à 720C en 20 secondes immédiatement avant d'atomiser le lait concentré. On effectue l'atomisation par distribution obtenue grâce à une turbine 12 de 33 cm de diamètre, tournant à 3500 tours par minute dans de l'air chaud dans une chambre de séchage 13 en forme de cône vertical.L'air est chauffé à 1500C dans un appareil 14 de chauffage de l'air et il est insufflé par un ventilateur 15 dans la chambre 13, de façon centrifuge, au centre de cette chambre et au-dessus de la turbine 4 2 d'atomisation On fait fonctionner le sécheur en y introduisant 121,5 1 par heure d'un concentré à 455S de matière sèche, ce qui donne environ 620 kg à l'heure d'une poudre de lait entier à 3,0 , dthumidité.En meme temps que l'atomisation du lait concentré, on atomise une solution aqueuse à 6 56 de lécithine, qui pénètre dans la chambre de séchage 13 en passant par une buse d'aspiration (ou à injecteur) 16, située à la périphérie de la chambre 13,de façon à introduire dans le produit séché 1,75 kg de lécithine par heure. La solution de lécithine est atomisée dans la chambre par aspiration à l'aide d'air comprimé à la pression manométrique de 5,6 à 7 bars. La solution de lécithine est produite dans un chaudron de confiserie 17 muni d'une pompe 18 de remise en circulation. Le grain de lait fraîchement séché et les particules de lécithine fraîchement séchées occupent le meme volume et sont en mouvement constant dans les 850 m3 d'air traversant le sécheur à chaque minute. On rend ainsi maximales les chances de collision et d'adhérence des deux espèces de poudre et, dans les conditions de chaleur de la chambre de séchage, la lécithine se solubilise facilement dans la couche de matière grasse "libre" fondue et se concentrant naturellement à la surface des grains de la poudre de lait. Le produit séché est déchargé de la chambre de séchage par un tube 19 de décharge pour parvenir dans un cône 20 de cyclone, et il est ensuite tamisé dans des sacs ou des barils en passant par la valve de décharge 21. L'air d'échappement présente une température de 1000C, alors que la poudre présente à sa sortie une température de 45 C. On trouve que la poudre obtenue par séchage du lait entier se dissout dans de l'eau, avec le minimum d'agitation, en moins de 15 secondes et sans former de grumeaux. On peut donc la considérer comme étant un produit "instantané" ou "instan tanéisé" il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé de fabrication d'une poudre et à la poudre ainsi obtenue, sans sortir du cadre de l'invention REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de poudres instantanéisées, à partir de liquides produisant par séchage des poudres hydrophobes, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à atomiser le liquide dans une chambre de séchage par atomisation dans laquelle on fait passer un gaz chaud et dans laquelle on atomise simultanément une solution aqueuse de lécithine, de façon que les deux courants atomisés s'entre mêlent, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse de lécithine contient 5 à 18 parties en poids d'eau par partie de lécithine 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la solution aqueuse de lécithine contient 15 parties en poids d'eau par partie de lécithine. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité de solution de lécithine telle que la poudre instantanéisée contient 0,1 % en poids à 0,5 % en poids de lécithine. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité de solution de lécithine telle que la poudre instantanéisée contient 0,2 ffi en poids à 0,5 % en poids de lécithine. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la solution aqueuse de lécithine pénètre dans la chambre de séchage en traversant la paroi cylindrique de cette chambre, et cette solution est atomisée pour etre projetée dans la chambre de séchage par atomisation. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on laisse la poudre s'agglomérer avant de la décharger de la chambre de séchage par atomisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liquide produisant une poudre hydrophobe est du lait entier. 9. Poudre "instantanée" préparée par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Poudre de lait entier "instantanée", préparée par le procédé selon la revendication 8.