Brevet FR2465425A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication d'un produit foisonné et le produit ainsi obtenu. L'invention s'applique plus particulièrement aux produits alimentaires. Dans l'alimentation, l'opération de foisonnement consiste à incorporer de l'air dans des produits alimentaires tdSs que des mousses , des crbmes,des glaces etc.... dans le but notamment d'alléger le produit et d'améliorer son aspect. On connaît actuellement deux procédés de foisonnement dont l'un consiste à brasser énergiquement le produit à l'aide d'un dispositif mécanique tel qu'un fouet,un batteur, etc. de manière à permettre l'introduction d'un gaz tel que l'air dans la masse du produit, l'autre procédé consistant à soumettre le gaz et le produit à une très forte pression, de manière à provoquer la dissolution du gaz dans la masse de matière et i laisser ensuite. le gaz dissous se détendre avec formation d'une multitude de bulles très finement réparties Chacun des deux procédés décrits ci-dessus présente des inconvénients.En particulier, le foisonnement par brassage nécessite l'emploi de moyens mécaniques mobiles tels que des rotors qui exigent des étanchéités très pous- sées compliquant la fabrication de l'appareil et augmentant le coût de celui-ci, lesdits moyens rendant difficile un nettoyage pariait de l'appareil entre deux usages et entraînant des risques de contamination de produits foisonnés Quant au procédé de foisonnement par dissolution des gaz sous pression, il nécessite la mise en oeuvre de pressions élevées allant jusqu'à 100 bars qui ne peuvent entre obtenues qu'à l'aide d'installations importantes et coûteuses. En outre, le fait de hacher ou de battre vigoureu- sement un produit laitier ou encore deXsowsettre à une pression élevée provoque généralement une dégradation partielle ou totale de certains de 5es composants, et l'in- troduction dans le produit de morceaux par exemple de fruits s'avère impossible lorsque le foisonnement est obtenu par brassage ou par pression car les morceaux incorpo rés sont soit hachés soit écrasés. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé et un dispositif de fabrication de produits foisonnés notamment de produits alimentaires tels que des crèmes qui ne provoquent aucune dégradation de certains composants de ces produits,qui ne nécessitent aucune installation importante et qui permettent à la fois d'obtenir facilement des conditions d'hygiène très poussées et la possibilité d'incorporer dans le produit à foisonner et avant foisonnement de celui-ci des morceaux d'un autre produit,par exemple des fruits. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un produit foisonné , notamment d'un produit alimentaire, est du type comportant une phase d'incorporation d'un gaz dans le produit et une phase de détente du mélange ainsi gazéifié,le procédé consistant essentiellement en ce que pour incorporer le gaz, on le fait diffuser sous pression à travers un corps poreux et on fait lécher le corps par le produit à foisonner puis on extrude le mélange gazéifié ainsi obtenu et on provoque une série de détentes successives du produit extrudé. Toujours selon l'invention, pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus, on utilise un dispositif qui comprend une chambre de gazéification munie d'une entrée de produit, d'une entrée de gaz sous pression, et d'une sortie du produit gazéifié , ce dispositif comportant en outre un diffuseur poreux relié à l'entrée du gaz dans la chambre, une buse d'extrusion fixée à la sortie de celle-ci et un conduit de détente étagé à section de passage augmentant par paliers, le diffuseur étant logé à l'intérieur de la chambre et s'étendant le long du trajet suivi par le produit à travers celle-ci et le conduit de détente étant fixé à la sortie de la buse. De préférence,la chambre de gazéification du dispositif selon l'invention est tubulaire et de forme allongée et et comporte des entrées de produit de gaz à une extrémité et une sortie à son autre extrémité ,le diffuseur poreux étant également tubulaire et allongé et s'étendant coaxialement à l'intérieur de la chambre à partir de l'extrémité comportant les entrées de gaz ét de produit. Pour faciliter la sortie du produit hors de la chambre de gazéification, la buse d'extrusion peut comporter une embouchure d'entrée évasée, par exemple de forme tronconique,prolongde par un tube de sortie La partie poreuse du diffuseur est de préférence réalisée en matériau fritté et le conduit de détente est essentiellement composé de plusieurs tubes de diamètres internescroissant fixésbout-out ,le tube de plus faible diamètre étant relié à la buse d'extrusion et le nombre des tubes étant au moins égal à quatre. L'invention va maintenant être décrite en détail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre d'exemple non limitatif et représenté sur les dessins annexés dans lesquels Fig.l représente une coupe axiale partielle du dispositif selon l'invention; Fig.2 représente une coupe axiale du diffuseur du dispositif de la figure 1 ,et Fig.3 représente une coupe axiale de la buse d'extrusion du dispositif de la figure 1. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif pour la fabrication selon l'invention d'un produit foisonné comporte une première partie d'alimentation du produit essentiellement composéed'une trémie 1 et d'une pompe d'ali- mentation 2, d'une seconde partie de gazéification du produit comportant une chambre de gazéification 3 dans laquelle est logé un diffuseur poreux 4 et munie à son extrémité de sortie d'une buse d'extrusion 5 et d'une troisième partie de détente du produit gazéifié essentiellement constituée par une série de tubes 6, 7, 8, et 9 de diamètres croissant monti bout-à out , le tube de plus faible diamètre étant fixé à la sortie de la buse d'extrusion 5. La chambre de gazéification 3 se présente sous la forme d'un tube allongé aux extrémités débouchant : et munie à une extrémité d'une tubulure d'entrée radiale 10 et à l'autre extrémité d'un manomètre de pression 11 en communication avec l'intérieur de la chambre 3 au voisinage de la sortie de celle-ci. La chambre 3 comporte un filetage externe à chacune de ses extrémités, lesdits filetages servant à visser sur ladite chambre d'une part un couvercle 12 sur l'extrémité de la chambre voisine de la tubulure radiale 10 et d'autre part la buse 5 sur l'extrémité oppo suée de la chambre voisine du manomètre de pression 11. La base de la tremie 1 est en communication avec la pompe d'alimentation 2 qui est reliée à la chambre de gazéification par l'intermédiaire de la tubulure radiale 10 servant à canaliser le produit dans ladite chambre. Tel que représenté sur la figure 2, le diffuseur 4 est d'un type connu et se compose d'une partie tubulaire étanche 13 servant de support et d'une partie filtrante tubulaire 14 emmanchée en bout du support 13 et fermée hermeti- quement à son autre extrémité par un bouchon étanche 15. De préférence, le support 13 et le bouchon 15 sont métalli en ques, par exemple/acier in oxydable et la partie filtrante 14 est en matériau fritté,par exemple en acier inox fritté ou en un autre métal fritté tel que le bronze , le nickel, le titane, l'argent etc.... Le support 13 comporte un filetage 16 à son extrémité libre opposée à celle emmanchée dans la partie filtrante tubulaire 14,ce filetage 16 permettant le raccordement du diffuseur 4 à une source de gaz sous pression tel que de l'air non représentée sur la figure 1.Le support 13 du diffuseur 4 comporte également une bride annulaire 17 emmanchée et soudée sur ledit support,la bride 17 servant à fixer le diffuseur 4 dans la chambre 3 au moyen du couvercle 12 qd 1 applique en bout de ladite chambre à l'extrémité de laquelle il est vissé. Le diffuseur 4 est relié par l'intermédiaire du conduit 18 et du raccord 19 vissé sur le filetage 16 à une source non représentée d'air comprimé sous une pression de 2 à 3 bars.La longueur du support 13 comprise entre la partie filtrante 14 et la bride de fixation 17 est prévue de telle sorte que lorsque le diffuseur 4 est monté à l'intérieur de la chambre de dégazéification 3 ladite partie filtrante soit positionnée au-delà de l'embou- chure de la tubulure 10 d'alimentation en produit, et s'étende coaxialement à la chambre de dégazéification sur une partie de la distance séparant ladite embouchure de l'ex- trémie de sortie de la chambre 3. Lorsque le diffuseur 4 est ainsi logé coaxialement à l'intérieur de la chambre 3, il se forme un passage annulaire entre la partie filtrante 14 du diffuseur et la paroi de l'alésage de la chambre tubulaire 3,la section dudit passage pouvant etre réglée à volonté en introduisant dans ladite chambre 3 des diffuseurs ayant des parties filtrantes 14 de diamètresdifférents. La buse 5 vissée à l'extrémité de sortie de la chambre de gazéification 3 comporte une embouchure ventrée évasée 20 de forme tronconique ( voir figure 3) assurant la jonction entre un manchon de raccordement 21 fileté intérieurement et un tube de sortie 22 dont l'extrémité libre opposée au manchon comporte un filetage extérieur 23. L'alésage 24 du tube de sortie 22 de la buse d'extrusion 5 sert de passage de sortie au produit gazéifié dans la chambre de gazéification 3 et également de filière ayant pour fonction de tasser et de comprimer le produit ainsi que les bulles d'axer occluses dans celui-ci. De préférence, le diamètre de l'alésage 24 dudit tube de sortie 22 est prévu compris entre 6 et 10 mm mais une plage beaucoup plus large peut être envisagée sans sortir du cadre de l'inven- tion,par exemple entreun et 20 mm. Dans le prolongement de la chambre de gazéification 3 de la buse d'extrusion 5 est prévu un conduit de détente do produit gazéifié dans lequel dont s'effectuer le foisonnement dû i l'expansion des bulles dVair occluses dans le produit.Ce conduit de détente est essentiellement constitué par une succession de tubes 6, 8, 9 etc de diamètres différents, chaque tube comportant un filetage tinter ne a' une extrémité et un filetage eterne à l'autre extrémité de telle sorte qu'ils puissent être vissés lVun dans l'autre bout bout de manière à former un conduit étagé dont la section augmente par paliers, le tube de plus petit diamètre 6 étant vissé sur le filetage externe 23 du tube de sortie 22 de la buste d' extrusion 5. pour des raisons d' encombrement il est préférable de limiter la longueur de chaque tube i 5 mètres sans descendre au-dessous d'une longueur d'un mètre pour que le foisonnement résultant de la détente à chaque augmentation de la section de passage ait le temps de se développer normalement dans chaque tube.Les longueurs préférentielles choisies sont dé 1 m 50 pour le premier tube 6 , de 2 m pour le second tube 7 de 3 m pour le troisième tube 8 et de 1 m 50 pour le 4ème tube 9,le conduit de détente pouvant se limiter à ces quatre tubes Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante le produit à foisonner , par exemple une crème quelconque,étant stocké dans la trémie d'alimentation 1 et le conduit 18 étant raccordé à une source d'air comprimé sous une pression de 2 à 3 bars, la pompe 2 est mise en marche et envoie un courant continu de produit dans la chambre de gazéification 3 à travers la tubulure d'amenée 10. Le produit à foisonner pénètre dans la chambre de gazéification 3 au niveau du support 13 du diffuseur 4 et à la naissance de la partie filtrante en matériau fritté 14.Le produit à foisonner remplit l'extrémité de gauche de la chambre 3 sur la figure 1 puis se répand annulairement autour du diffuseur 13 et progresse le long de la partie filtrante 14 dans le passage annulaire réservé entre celle-ci et la paroi de la chambre 3. L'air sous pression arrivant par le conduit 18 dans le diffuseur 4 traverse la partie filtrante 14 dont la régularité du réseau de capillarité réalise une diffusion homogène et divise le gaz en une multitude de filets gazeux finement divisés sortant à la surface de ladite partie filtrante 14 sous 3a forme d'une multitude de bulles d'air microscopiques qui pénètrent dans le produit qui progresse lentement le long de cette partie filtrante et lèche sa surface périphérique externe. Plus la section de passage entre la partie filtrante 14 et la paroi de l'alésage de la chambre 3 est faible , et plus la diffusion de l'air dans la masse du produit est homogène ; de même, plus la longueur du passage annulaire et de la surface filtrante 14 est importante, plus la gazéification est satisfaisante.Lorsque le produit gazéifié arrive en bout de course de la chambre 3 il est contraint à passer à force à travers l'alésage rétreint 24 de la buse d'extrusion 5. La différence des diamètres entre l'alésage de la chambre 3 et celui du tube de sortie 22 de la buse 5 provoque une augmentation de pression du produit et un tassement de celui-ci dans le fond de la chambre 3 avec pour effet d'améliorer l'homogénéisation du mélange air-produit ainsi qu'une contraction des micro-bulles d'air occluses dans le produit. La pression au niveau de l'extrémité de sortie de la chambre 3 est mesurée à l'aide du manomètre ll qui de décèle toute obstruction accidentelle/l'orifice de sortie de la buse 5. Lorsque le produit gazéifié sort de l'alésage 24 de la buse 5 et pénètre dans le premier tube de détente 6, la brusque augmentation de la section de passage offerte provoque une détente de l'air occlus dans le produit et la dilatation des bulles occluses avec un début de foisonnement, ce foisonnement se poursuivant tout au long du tube 6 à mesure que le produit progresse. Une seconde détente a lieu au passage entre le tube 6 et le tube 7,puis i nouveau lors du passage du tube 7 au tube 8,puis du tube 8 au tube 9 etc..., chaque détente se traduisant par une expansion nouvelle des bulles d'air occluses et un foison- nement correspondant du produit qui chemine vers la sortie du dispositif-selon l'invention. Du fait que la pression utilisée est de l'ordre de 2 à 3 bars c'est-à-dire relativement basse, il ne se produit aucune dégradation du produit, ce qui permet de foisonner à l'aide de l'appareil certains produits particu lièrement fragiles tels que certaines crèmes glacées ou non. De même, du fait que le produit sortant de la chambre de gazéification 3 où il est comprimé est amené progressivement à la pression atmosphérique à la sortie de l'appareil, ce passage progressif de la pression de la chambre 3 à la pression atmosphérique s'effectuant le long d'une grande longueur une de tube et par/suite de détentessuccessves, le produit n'est absolument pas dégradé au cours de l'opération. Par ailleurs, la gazéification du produit s'effectuant par l'intermédiaire d'un diffuseur statique et sans l'aide d'aucun organe rotatif provoquant un brassage du produit dans la chambre 3, il est possible d'introduire des morceaux d'un autre produit par exemple des morceaux de fruits,directement dans la trémie 1, ces morceaux progressant à travers la pompe 2 , le conduit d'entrée 10, la chambre 3 ainsi qu'à travers la buse 5 et la série de tubes de détente 6, 7, 8, 9 etc....sans être ni écrasés par une pression excessive ni hachés par un quelconque rotor tel que dans les dispositifs existants.Le fait de pouvoir introduire le produit en morceaux directement dans la trémie 1 permet de stériliser ensemble le produit et les morceaux inclus au lieu d'être contraint,comme actuellement,de les stériliser séparément avant l'introduction des morceaux dans le produit déjà foisonné Outre le fait que la réalisation du dispositif selon l'invention est grandement simplifiée et se ramène à une jonction bout-à-bout de plusieurs éléments tubulaires, le nettoyage dudit appareil est également grandement facilité du fait de l'absence de recoin et de joint d'étanchéité particulier indispensable dans les dispositifs actuels èompor- tant un rotor .Cette facilité de nettoyage est très importante dans la mesure où elle permet d'améliorer considérablement la qualité bactériologique du produit et d'obtenir une meilleure conservation de celui-ci Bien entendu, la portée de l'invention n'eut pas limitée au seul mode de réalisation décrit précédemment mais elle couvre également toute variante qui ne différerait que par des détails de construction. C'est ainsi que la chambre de gazéification peut se présenter sous une autre forme que la forme tubulaire dès l'instant où le diffuseur d'air a une forme complémentaire permettant de définir avec la paroi interne de ladite chambre un passage de faible hauteur assurant que la masse de produit progressant dans la chambre de gazéification le long du diffuseur s'étale et lèche convenablement la surface externe de la partie filtrante du diffuseur. Par exemple, la partie filtrante du diffuseur et la chambre de gazéifi cation peuvent très bien se présenter sous la forme de deux sphères concentriques l'entrée et la sortie du produit s'effectuant en deux points diamétralement opposés de la chambre tel que le produit progresse à l'intérieur de celle ci en s'étalant sur la sphère filtrante du diffuseur logé à l'intérieur de la chambre. et Bien que pour des raisons de commodité d'assemblage /également d'entretien, il soit préf érable de prévoir un conduit de détente composé de plusieurs tubes rectilignes emmanchés bout-à-bout tel que représenté sur la figure 1, les on peut très bien envisager de/remplacer par une série de conduits curvilignes par exemple enroulés en spirale et reliés les uns aux autres. De même, dans l'exemple décrit précédemment, il n'a été envisagé que la fabrication d'un produit foisonné alimenlaire tel que des crèmes glacées ou non, or , le procédé et le dispositif pour la fabrication d'un produit foisonné selon l'invention peut tout aussi bien s'appliquer à n'impor- te quel produit, alimentaire ou non En particulier, dans le bâtiment, il es connu d'utiliser des produits tels que du platre ou du béton cellu laires notamment pour la réalisation d'isolants acoustique et thermiques Ces matériaux isolants à base de plâte ou de ciment ou autres peuvent très bien être réalisés selon le procédé et avec l'appareil décrit précédemment moyennant quelques aménagements de celui-ci. En particulier, tous les conduits destinés à recevoir le platre ou le ciment seront réalisés en une matière résistant à l'abrasion. Le fait que le dispositif selon l'invention ne comporte aucune partie tournante et permet l'introduction de produits en morceaux s'avère utile dans la fabrication de plate ou de béton cellulaires du fait q':' il permet l'in- corporation de filaments pour consolider le plaire ou de graviers pour a réalisation du béton REVENDICATIONS l.Procédé de fabrication d'un produit foisonné, notamment d'un produit alimentaire,du type comportant une phase d'incorporation d'un gaz dans le produit et une phase de détente du mélange gazéifié,caractérisé en ce que pour incorporer le gaz,on fait diffuser celui-ci sous pression à travers un corps poreux et on fait lécher ledit corps par le produit à foisonner, en ce qu'on extrude ensuite le mélange gazéifié obtenu et en ce qu'on provoque une série de détentes successives du produit extrudé. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication l,ce dispositif comprenant une chambre de gazéification munie d'une entrée de produit,d'une entrée de gaz sous pression et d'une sortie de produit gazéifié caractérisé en ce qu'il comporte en outre un diffuseur poreux relié à l'entrée du gaz de la chambre,une buse d'extrusion fixée à la sortie de celle-ci et un conduit de détente étagé à section de passage augmentant par paliers, le diffuseur étant logé à l'intérieur de la chambre et s'étendant le long du trajet suivi par le produit à travers celle-ci et le conduit de détente étant fixé à la sortie de la buse. 3. Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que la chambre de gazéification est tubulaire et de forme allongée et comporte les entrées de produit et de gaz à une extrémité et la sortie à son autre extrémité et en ce que le diffuseur poreux est également tubulaire et allongé et s'détend coaxialement à l'intérieur de la chambre à partir de l'extrémité de celle-ci comportant les entrées de gaz et de produit. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la buse d'extrusion comporte une embouchure d'entrée prolongée par un tube de sortie, l'embouchure allant en se resserrant jusqu'au diamètre de l'alésage du tube. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le diffuseur comporte une partie poreuse réalisée en matériau fritté. 6. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le conduit de détente est essentiellement composé de plusieurs tubes de diamètres internes croissants fixés bout 4 *out,le tube de plus faible diamètre étant relié à la buse d'extrusion. 7. Dispositif selon la revendication 6,caractérisé en ce que le conduit de détente se compose d'au moins quatre tubes montés bout-à-bout. 8. Dispositif selon la revendicati-on 7 caractérisé en ce que le diamètre de l'orifice de passage de la buse d'extrusion est compris entre unet gaz20 mm et en ce que les longueurs des tubes de détente sont comprises entre 1 m et 5 m. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'orifice de passage de la buse est compris entre 6 et 10 mm et en ce que le premier tube a une longueur de 1,50 m,le second 2 m,le troisième 3 m et le quatrième 1,50 m. 10. Produit caractérisé en ce qu'il est foisonné selon le procédé de la revendication 1