Brevet FR2452254A1 — publié le 19801024

La présente invention concerne un procédé de traitement de matières protéagineuses en vue d'obtenir des produits concentrés en protéines. On connatt déjà un certain nombre de procédés de ce type. Ces procédés utilisent actuellement essentiellement comme matières protéagineuses des tourteaux de soja dégraissés. Les procédés les plus utilisés sont de trois types. Le premier de ces procédés consiste à extraire les produits indésirables, tels que les sucres et certains éléments minéraux des tourteaux de soja dégraissés et micronisés par une solution aqueuse acide au point isoélectrique des protéines (pH 4,5 environ), à laver à l'eau les particules ainsi traitées, puis à neutraliser par une solution basique aqueuse et, enfin, à sécher les particules. On obtient ainsi un concentrat constitué essentiellement de protéines et de polysaccharides, dont la teneur en protéines est de 65 à 70 %.eut dont le pourcentage des protéines solubles par rapport aux protéines totales est de 65 à 70ss. Ce procédé nécessite toutefois d'utiliser des tourteaux finement broyés (micronisés) ayant une taille de particule d'environ îoo/I. I1 nécessite en outre d'effectuer, après le traitement, qui est opéré en cuve, une filtration, une centrifugation des particules et un séchage en lit fluidisé, qui sont des opérations longues et coateuses. Le second procédé consiste à traiter les tourteaux de soja dégraissés et micronisés par un alcool aqueux (à 80 %) pour extraire les sucres. On obtient alors une dénaturation importante des protéines et le pourcentage des protéines solubles par rapport aux protéines totales n'est alors que de 3 à 5 %. Ce procédé, qui part comme le premier procédé de tourteaux micronisés, présente les mêmes inconvénients que lui. Le troisième procédé consiste à traiter les tourteaux de soja dégraissés et micronisés par une solution alcaline, puis à précipiter les protéines de la solution en l'amenant au point isoélectrique des protéines. On obtient alors un produit connu sous le nom d' "isolat". Ce procédé nécessite, comme les précédents, une filtration délicate. En outre, les pertes en protéines sont importantes et, par suite, les rendements sont faibles. La présente invention vise à fournir un procédé de traitement de matière protéagineuses qui soit plus simple et plus économique que les procédés connus. La présente invention vise également à fournir un tel procédé qui soit plus souple, c'est-à-dire qui puisse être adapté en continu aux caractéristiques des produits traités. La présente invention vise en outre à fournir un concentrat de protéines qui présente une valeur nutritive plus élevée que les produits obtenus par les procédés connus. Enfin, la presente invention vise à fournir une installation permettant un fonctionnement en continu et une adaptation à différents traitements. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de traitement de matières protéagineuses en continu en vue d'obtenir des produits concentrés en protéines, caractérisé en ce que l'on utilise comme matières protéagineuses des matières sous forme de particules ayant une taille d'au moins 250,ho on introduit ces particules dans une série de bacs mobiles dont le fond est constitué par un tamis ayant une maille permettant de retenir ces particules et l'on pulvérise sur ces bacs au cours de leur déplace- ment la ou les solutions de traitement et de lavage. Les matières protéagineuses qui peuvent être traitées par le procédé selon la présente invention sont notamment des tourteaux de soJa dégraissés au solvant et toastés, csest-à-dire traités à la vapeur pour éliminer le solvant. Mais, on peut également traiter par le procédé selon l'invention d'autres matières protéagineuses telles que des lentilles d'eau, des fèveroles, des graines de tournesol, des graines de coton, des graines de colza ou des graines d'arachide préalablement dégraissées. Selon la présente invention, les matières protéagineuses traitées doivent être en totalité sous forme de particules ayant une dimension supérieure à 250r, , et de préférence comprise entre 30Q:et25OO . Les fines doivent être éliminées pour ne pas gêner le passage des solutions dé traitement et de lavage entre les particules et pour ne pas obturer les tamis constituant le fond des bacs. Aussi, en pratique, on effectue préalablement au traitement un tamisage des fines à l'aide d'un tamis ayant la même ouverture que les tamis des bacs. La présente invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, qui comprend une table de traitement, sur laquelle circulent en continu une série de bacs dont le fond est constitué par un tamis, et au-dessus du trajet de ces bacs une série de rampes de pulvérisation par les solutions de traitement et de lavage. Cette installation convient tout particulièrement pour effectuer un traitement des matières protea- gineuses par une solution aqueuse acide. A cet effet, la solution de traitement est avantageusement constituée par une solution acide recyclée en continu et maintenue à un pH de 4,4 à 4,6, à une température de 5 à 6O0C, et à une teneur en extrait de sec de 0,5 à 6 %. Sous l'action de cette solution de traitement, les particules gonflent empêchant ainsi le liquide de s'écouler rapidement et favorisant ainsi le contact liquide-solide. Par ailleurs, cette solution est recyclée de manière à lui conserver un extrait sec moyen compris entre 0,5 et 6 k, ce qui lui confère une viscosité supplémentaire et permet d'ajouter à l'effet de gonflement des particules, celui d'un écoulement plus lent, lui donnant ainsi le temps de diffuser et d'extraire les produits indésirables comme les sucres tels que: verbascose, stachyose, raffinose, mélibiose, saccharose, ainsi que certains minéraux ne convenant pas à certains types d'alimentation, tels que le fer ne convenant pas, par exemple, à la nutrition des jeunes veaux. Ce traitement peut durer de 5 à 60 minutes, de préférence 10 à 20 minutes. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, après le traitement par la solution acide, on pulvérise de l'eau sur les particules disposées dans les bacs pour les laver, on soumet ensuite les particules ainsi lavées à un pressage, de manière à ramener le taux d'humidité des particules entre 75 et 60 %, puis on mélange avec les particules humides ainsi obtenues un solide à caractère alcalin et l'on sèche ce mélange à une température de 200 à 6000C, de manière à obtenir un concentrat de protéines. Le rinçage à l'eau des particules est ainsi effectué dans les mêmes bacs que ceux utilisés pour le traitement par la solution acide. On peut utiliser pour le rinçage de l'eau à une température de 10 à 40"C, de préférence de 15 à 25 OC. Les particules sont ensuite retirées des bacs et pressées en continu par exemple dans une presse à cylindres, à vis ou à bandes dans laquelle on peut introduire une quantité supplémentaire d'eau facilitant l'écoulement et la dilution des eaux de presse et fournissant, par ailleurs, un dernier lavage des particules. Après cette opération, les particules présentent alors un taux humidité compris entre 75 et 60 ss de préférence de 70 à 65 %. Les particules sont alors introduites de manière continue dans une mélangeuse par l'intermédiaire de laquelle un solide, à caractère alcalin, est mélangé aux particules. Ce solide à caractère alcalin est, par exemple, du carbonate de sodium ou tout autre matériau à caractère alcalin, autorisé en alimentation, tels que l'hydroxyde de sodium, les phosphates mono- et disodiques. L'humidité résiduelle des particules permet au solide alcalin de se solubiliser et de diffuser à l'intérieur de l'enveloppe des particules réagissant avec les fonctions carboxyliques des protéines ce qui provoque ainsi une salification des protéines et, par suite, une certaine solubilisation de ces protéines. On obtient ainsi un protéinate enrobé par les les parois des particules . La quantité de carbonate de sodium introduite pour cette opération est de 4 à 8 kg par tonne de particules, de préférence de 5 à 6 icg. L'opération de mélange peut avoir une durée comprise entre 10 et 40 minutes, notamment entre 15 à 25 minutes. Le produit ainsi traité est acheminé d'une manière continue dans un séchoir tournant à flamme directe ou un four avec chauffage indirect. La température à l'entrée de ce four peut être réglée entre 200 et 600ex, de préférence entre 400 et 5000C. Sa vitesse de rotation peut être réglée de manière à permettre une durée de séchage comprise entre 10 et 40 minutes, de préférence 15 à 25 minutes. Cette opération permet, d'une part, une cuisson partielle du protéinate, une élimination de l'acide carbonique formé lors de la réaction de salification (dans le cas de l'utilisation du carbonate de sodium) et l'obtention d'une teneur résiduelle en eau comprise entre 6 et ll % > de préférence 7 à 9 %. On peut alors faire passer les particules dans un moulin à marteau qui permet de réduire leur taille. Ces particules peuvent ensuite être reprises par un moulin centrifuge, qui permet non seulement d'obtenir une micronisation, par exemple à 100 microns, mais aussi par l'échauffement qui sty produit de réduire la teneur en eau de la poudre entre 4 et 8 , notamment entre 5 et 7 %. Le produit obtenu, un concentrat de protéines, est une poudre blanche, sans saveur particulière, et non hygroscopique. Une analyse typique d'un concentrat obtenu à partir de tourteaux de soja, est la suivante Protéines (N X 6,25) % 65 à 70 Humidité ss 5à7 Matières grasses simples ss 0,3 à 1,2 Matières minérales % 4 à 6 Sucres solubles % 0,5 à 2 Protéines solubles en % des protéines totales 25 à 50 Protéines précipitables par l'alcool à 78 % en fonction des protéines solubles 90 à 95 Le procédé selon ltinvention peut également permettre la production simultanée d'un concentrat de protéines et d'un isolat de protéines.A cet effet, on opère comme décrit ci-dessus pour le traitement acide et, après le traitement par la solution acide, on pulvérise sur les particules disposées dans les bacs une solution alcaline ayant un pH de 7,1 à 8,5 et une température de 10 à 800cl on récu- père le filtrat, on le concentre et on l'atomise pour obtenir un isolat de protéines solubles, tandis que l'on sèche les particules traitées par la solution alcaline à tune température de 200 à 6000C, de manière à obtenir un concentrat de protéines. Le traitement alcalin est effectué, par exemple avec une solution de soude diluée, de préférence à un pH de 7,3 à 7,5 et à une température de 30 à 60 C, qui est recyclée et maintenue à une teneur en extrait sec de 10 à 18 %. La durée du traitement peut être de 5 à 60 mn et, notamment, de 10 à 20 mn. Dans le cas du traitement de tourteau de soja, on obtient alors deux produits dont les analyses typiques sont les suivantes Concentrat Isolat Protéines (N X 6,25) ss 55 à 60 85 à 90 Humidité ffi 5 à 7 2à4 Matières minérales % 4 à 6 4 à 6 Matières grasses simples % 0,3 à 1,2 Protéines solubles en % des protéines totales 15 à 50 95 à 100 pH partie soluble 7 à 7,2 7 à 7,2 Grâce au procédé selon l'invention, on peut ainsi obtenir des concentrats de protéines, dont la teneur en protéines solubles représente de 15 à 50 ss des protéines totales. En outre, 90 % au minimum de ces protéines solubles sont précipitables par l'alcool à 78 %, c'est-à-dire sont des protéines biologiquement actives. Lors d'essais d'alimentation de jeunes veaux, ces concentrats de protéines en mélange avec du lactosérum se sont avérés non seulement très bien acceptés par les animaux, mais également avoir une valeur nutritive élevée, supérieure aux aliments comparables existant actuellement. La Demanderesse pense que cette valeur nutritive est due non seulement à l'élimination de certains produits tels que les sucres (comme dans les produits analogues), mais également au fait que la solubilisation des protéines, dans les concentrats selon l'invention, n'est que partielle, alors qu'elle est nettement plus importante dans les produits connus. On décrira maintenant plus en détail une installation convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la Fig. 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une installation selon l'invention; la Fig. 2 représente une vue en coupe transversale selon 2-2 de l'installation représentée sur la Fig. 1. L'installation représentée sur le Fig. 1 comprend une trémie d'alimentation 1 en matière protéagineuses. Cette trémie 1 est munie, à sa partie inférieure, d'un jeu de 2 trappes 2 et 3. La trappe inférieure 3 est réglable en hauteur de façon à permettre la modification du volume compris entre les deux trappes. Après fermeture de la trappe 2, l'ouverture de la trappe 3 permet de délivrer une quantité déterminée des matières protéagineuses à traiter. La trémie 1 est disposée à l'extrémité d'une table de traitement 4 équipée d'une série de bacs 5. Ces bacs munis de rouets,6 circulent dans des rails 7. Ces bacs sont amenés en discontinu sous la trémie d'alimentation 1 et poussés l'un après l'autre par un chariot mobile 8, actionné par un vérin pneumatique 9. Chacun de ces bacs a une dimension due 1,50m x 0,43 m x 0,30 m. Le fond est garni d'un tamis métallique filtrant 10 (comme représenté sur la Fig. 2). Au-dessus du trajet des bacs, sur la table de traitement, sont disposées des séries de rampes de pulvérisation telles que ila et llb, la série de rampes lla servant par exemple à pulvériser des solutions acides et la série de rampes llb à pulvériser de liteau ou des solutions alcalines. Sous la table de traitement sont disposés des récepteurs respectivement 12a et 12b recevant les solutions de traitement pulvérisées par les séries de rampes lîa et llb après traversée des bacs 5. Ces solutions sont recueillies dans des récipients tels que 13. Ces solutions sont éventuellement recyclées après ajustement du pH et de la viscosité. En bout de ligne, le dernier bac est introduit et bloqué par un vérin pneumatique dans un élément basculant qui est abaissé lors de son basculement et repris après renversement sur un autre jeu de rails 14 sous la table de traitement. Pendant ce basculement, le bac se vide de sa charge qui tombe dans une cuve réceptrice 15 dont le fond est muni d'une vis d'évacuation 16. Les rails 14 sont munis de channes 17 réunies entre elles par des barres 18 permettant de pousser les bacs pour les ramener à l'autre extrémité de la table. Sur la ligne de retour est disposée une brosse 19 auto-entraSnée par les bacs qui passent, permettant le nettoyage du tamis du fond des bacs 5. Une rampe de lavage 20 lui fait suite pour parfaire le nettoyage. A l'extrémité de la table, les bacs 5 sont remontés par un dispositif analogue à celui de la descente, mais fonctionnant en sens inverse pour présenter chaque bac en vue d'un nouveau remplissage. I1 est à noter que le coût d'une telle installation pour une même productivité est environ trois fois inférieur à celui d'une installation classique de préparation de concentrats. Ceci représente évidemment un avantage supplémentaire très important du procédé selon l'invention. Les exemples suivants illustrent la présente invention. EXEMPLE 1 On utilise comme matière protéagineuse de départ des tourteaux de soja dishuilés, toastés à 1200C et non broyés, ayant la composition suivante Protéines (N X 6,25) , 50 Humidité ss 10 Sucres solubles % 15 On soumet les particules à un tamisage à l'aide d'un tamis à mailles de 650 microns pour éliminer les fines. Les particules restantes sont traitées dans une installation telle que représentée à la Fig. 1, dont les bacs sont munis de tamis ayant une ouverture de 650 microns. 10,8 kg de particules sont introduits chaque minute (650 kg/heure) dans un des bacs de la table de traitement. Chaque bac est arrosé en continu au moyen des rampes d'arrosage avec une solution d'acide sulpurique à pH 4,5, pendant 20 mn. La consommation d'acide sulfurique est de 7,8 kg par heure. La température de la solution d'extraction est de 25 Oc. Elle est recyclée de manière à lui conserver un extrait sec de 5 , l'excédent allant vers un atelier de concentration de mélasses. Le débit de cette solution est de 30 m3/h. Par la suite, chaque bac est soumis à un arrosage de 5 mn avec de l'eau qui se trouve à unestempéra- ture de 150C et qui circule à un débit de 700 1/heure. Les particules ainsi traitées sont ensuite acheminées dans une presse à cylindres où elles subissent, lors du pressage, un dernier arrosage avec une eau à 150c, ayant un débit de 200 1/heure. Les eaux de presse et de lavage sont réunies à la solution d'extraction et servent à maintenir son extrait sec à 5 %. Les particules sortant de la presse ont un taux d'humidité de 65 ss en poids. Elles passent dans une mélangeuse humide dans laquelle on ajoute du carbonate de sodium à un débit de 4 kg/heure. Après un temps de séjour de 15 minutes dans la mélangeuse, les particules tombent à l'entrée d'un séchoir tournant se trouvant à une température de 4000C. Le temps de séjour des particules dans le séchoir est de 20 minutes. Après passage, à la sortie du séchoir, dans un moulin à marteaux et dans un moulin centrifuge > on obtient 490 kg/h d'un concentrat micronisé blanc, sans saveur particulière et dont les caractéristiques chimiques sont les suivantes Protéines (N X 6,25) % 65,6 Humidité , 5,0 Protéines sur sec (N X 6,25) , 70 Matières grasses simples ss 0,70 Matières minérales % 4,4 Sucres solubles , 2 Solubilité % 33,2 Protéines solubles (N X 6,25) % 34,6 Protétnes vraies en % des protéines solubles 92 pH de la partie soluble 7,2 Ce concentrat peut être utilisé, soit pour l'alimentation des jeunes animaux comme succédané des protéines 9e lait, soit pour l'alimentation humaine comme constituant, par exemple, de produit de charcuterie. EXEMPLE 2 On utilise comme matière protéagineuse de départ des tourteaux de soja déshuilés, toastés à 1200C et non broyés, ayant la composition suivante: Protéines (N X 6,25) % 50 Humidité % 10 Sucres solubles % 15 On soumet les particules à un tamisage à l'aide d'un tamis à mailles de 650 microns pour éliminer les fines. Les particules restantes sont traitées dans une installation telle que représentée à la Fig. 1, dont les bacs sont munis de tamis ayant une ouverture de 650 microns. 1ou 8 kg de particules sont introduits chaque minute (650 kg/heure) dans un des bacs de la table de traitement. Chaque bac est arrosé en continu au moyen des rampes d'arrosage avec une solution d'acide sulfurique à pH 4ss5, pendant 20 mn. La consommation d'acide sulfurique est de 7,8 kg par heure. La température de la solution d'extraction est de 250C. Elle est recyclée de manière à lui conserver un extrait sec de 5 k, l'excédent allant vers un atelier de concentration de mélasses. Le débit de cette solution est de 30 m3/h. Par la suite, chaque bac est soumis à un arrosage avec de l'eau qui se trouve à une température de 150C et qui circule à un débit de 700 I/heure. Le lavage à l'eau a une durée de 5 minutes. Chaque bac est ensuite arrosé pendant 15 minutes avec une solution d'hydroxyde de sodium à pH 7,3, à une température de 400C, à un débit de 15 m3/h. Cette solution, recueillie séparément, est recyclée de manière à avoir un extrait sec de 15 %, l'excédent étant atomisé pour fournir directement un isolat de soja, sous forme de protéinate. Les particules restantes sont alors pressées sans lavage et passent directement dans un four tournant. La température du four est de 4000C. Elle sont ensuite broyées au moulin à marteau et subséqueament au moulin centrifuge. On obtient ainsi deux produits blancs, sans saveur particulièreJ dont les caractéristiques chimiques sont Concentrat Isolat Protéines (N X 6,25) % 60 87 Humidité % f 6,0 4 Matières grasses simples % 0,7 Matières minérales % 4,0 5,6 Protéines solubles en des protéines totales 30 95 pH partie soluble 7 7,2 Pour un débit de matière première de 650 kg/h, on obtient 475 kg/h de concentrat et 30 kg/h d'isolat. Le concentrat peut être utilisé, soit pour l'alimentation des jeunes animaux, comme succédané des protéines de lait, soit pour l'alimentation humaine comme constituant, par exemple, de produits de charcuterie. L'isolat peut être utilisé dans diverses formulations destinées à l'alimentation humaine. RFVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de matières protéagineuses en continu en vue d'obtenir des produits concentrés en protéines, caractérisé en ce que l'on utilise comme matières protéagineuses des matières sous forme de particules ayant une taille d'au moins 250/, on introduit ces particules dans une surie de bacs mobiles dont le fond est constitué par un tamis ayant une maille permettant de retenir ces particules et l'on pulvérise sur ces bacs au cours de leur déplacement la ou les solutions de traitement et de lavage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lton effectue préalablement au traitement un tamisage des fines à l'aide d'un tamis ayant la même ouverture que les tamis des bacs. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la solution de traitement est constituée par une solution acide recy elée en continu et maintenue à un pH de 4,4 à 4,6 , à une température de 5 à 600C et à une teneur en extrait de sec de 0,5 à 6 . 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue la pulvérisation pendant de 5 à 60 minutes. 5. Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'après le traitement par la solution acide on pulvérise de l'eau sur les particules disposées dans les bacs pour les laver, on soumet ensuite les particules ainsi lavées à un pressage de manière à ramener le taux d'humidité des particules entre 75 et 60 $, puis on mélange avec les particules humides ainsi obtenues un solide à caractère alcalin et l'on sèche ce mélange à une température de 200 à 6000C de manière à obtenir un concentrat de protétines 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le solide à caractère alcalin est du carbonate de sodium que l'on ajoute à raison de 4 à 8 kg par tonne de particules. 7. Procédé selon la revendication 5 ou la re vendication 6, caractérisé en ce que l'on effectue le mélange pendant 10 à 40 mn. 8. Procédé selon l'une quelconque des reven dications 5 à 7, caractérisé en ce que l'on effectue le séchage pendant 10 à 40 mn. 9. Procédé selon la revendication 3 ou la re vendication 4, caractérisé en ce qu'après le traite ment par la solution acide on pulvérise sur les par ticules disposées dans les bacs une solution alcaline ayant un pH de 7,1 à 8,5et une température de 10 à 800cl on récupère le filtrat, on le concentre et on l'atomise pour obtenir un isolat de protéines solu bleus, tandis que l'on sèche les particules traitées par la solution alcaline à une température de 200 à 6000C de manière à obtenir un concentrat de protéines. 10. Concentrat de protéines obtenu par un pro cédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et ayant une teneur en protéines solubles représen tant de 15 à 50 % des protéines totales. 11. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une table de traitement, sur laquelle circulent en continu une série de bacs dont le fond est constitué par un tamis, et au-dessus du trajet de ces bacs une série de rampes de pulvérisation par les solutions de trai tement et de lavage.