Brevet FR2522683A1 — publié le 19830909

Procédé de traitement physico-chimique des plantes glucidiques en vue de l'extraction des glucides. Les procédés classiques d'extraction des glucides, contenus dans les plantes glucidiques (racines, tubercules ou tiges) sont basés soit sur la diffusion (exploitation des phénomènes osmotiques), soit sur la pression mécanique entrecoupee de malaxages, la pression seule ne permettant pas d'atteindre des taux d'extraction suffisants. Ces procédés aboutissent à deux phases - une phase liquide, plus ou moins riche en substances dissoutes ou en suspension, dont la concentration dépend évidemment de la richesse initiale des matières premières - une phase solide, plus ou moins épurée, mais dont le taux de matières seches dépasse rarement 28 Z. C'est le cas notamment de la pulpe de betteraves, en sucrerie ou en distillerie, même après surpressage. Le seuil de 28 à 30 Z de matière sèche semble bien être un point critique, difficile à franchir, aussi bien dans les installations utilisant la diffusion que dans celles qui utilisent la pression et les malaxages successifs. Le procédé objet de la présente invention permet d'opérer la séparation des phases dans des conditions de simplicité et d'efficacité telles qu'une seule pression donne des rendements d'extraction en glucides de l'ordre de 90 Z. I1 fournit en outre, dans les cas les plus difficiles des jus d'une pureté très supérieure à celle des autres procédés d'extraction et de toute manière d'une filtrabilité si grande qu'on peut les soumettre à l'osmose inverse à la sortie de l'extraction par pression, après centrifugation des jus. Par ailleurs, une des conséquences les plus intéressantes du procédé est représentée par le taux de matière sèche ds Ilirrll:iri qui, selon les matières premières mises en oeuvre, peut atteindre 60 %. L'originalité de l'invention repose sur l'application, avant l'opération de filtration-pressage, d'un traitement physicochimique pratiqué sur l'ensemble de la matière première très finement broyée dans laquelle on incorpore des fibres d'origine végétale (paille, tourteaux de plantes fourrageres, etc.). Le procédé selon l'invention se déroule de la façon suivante 1 - On procède à un broyage très poussé de la matière première. Dans ce but, on fait intervenir un découpage classique suivi d'un laminage par passage entre des rouleaux tournant à grande vitesse. On opère ensuite une finition dans un tambour à boulets dans lequel on introduit aussi des fibres végétales. Ce dernier appareil a essentiellement un rôle d'homogénéiseur. Les fibres végétales sont additionnées à raison de O à 10 z en poids des matières premières glucidiques, soit de O à 60 x en poids de la matière sèche contenue dans ces matières premières. 20- A la sortie de l'homogénéiseur, le broyat est deversé dans un réacteur à l'intérieur duquel va se dérouler une serie de réactions complexes destinées à favoriser le processus ultérieur d'extraction. Ces réactions sont provoquées, d'une part, par addition de substances chimiques choisies en fonction de la composition des matières premières et, d'autre part, par l'application d'un traitement thermique mesuré, avec ou sans pression, traitement thermique favorisant le développement des réactions. La formulation des substances chimiques utilisées selon l'invention variant avec la composition de la matière première, on précisera que ces substances sont choisies de façon à provoquer, à la fois une destructuration des parties solides, une coagulation des substances colloidales et.peceiques, et une dépolymérisation des composés à poids moléculaire élevé. Parmi les produits chimiques utilisés, on citera d'une part les divers acides minéraux et organiques et d'autre part les bases minérales dosés de manière à obtenir une stabilisation chimique convenable et surtout une composition finale des produits correspondant aux exigences industrielles des traitements ultérieurs des uns et aux normes de l'alimentation animale des autres. Les acides sont choisis de façon à amener le pH à une valeur de 4 à 1,5, qui favorise la transformation des fibres cellulosiques et provoque parfois une hydrolyse partielle. Le traitement thermique consiste à chauffer l'ensemble des produits dans le réacteur à une température de 50 à 850C, pendant une durée de 30 minutes à 2 heures. Les conditions du traitement thermique sont déterminées par la nature des glucides présents dans la matière première : Si l'on traite des produits contenant essentiellement des fructosanes, par exemple des topinambours, on ne peut dépasser 500C afin de ne pas risquer de détruire le fructose. Par contre, si l'on traite des produits tels que la betterave, contenant essentiellement du saccharose, on peut augmenter la température jusqu'à 850C, ce qui permettra de raccourcir la durée de la réaction. La réaction étant terminée, on effectue un traitement chimique secondaire qui consiste en addition d'une base minérale pour ramener -le pH aux environs de 4 pour les produits devant subir la fermentation ou aux environs de la neutralité pour les produits servant à l'alimentation du bétail. Le traitement physico-chimique, portant sur l'ensemble de la matière première (substances végétales solides, substances végétales dissoutes plus fibres végétales additionnées), est un aspect capital du procéde. Il faut noter qu'il n'entraine pas de dépense supplémentaire au niveau de l'énergie par rapport à la technique de diffusion, il peut même conduire a des économies quand il est inserré dans un processus intégré. Par ailleurs, il permet d'obtenir après filtration-pressage des produits ainsi traités a) - des jus plus purs et moins oxydés que ceux issus des traitements classiques et qui, comme on l'a déjà indiqué, sont facilement filtrables, ce qui est loin d'être le cas général ; b) - des tourteaux titrant entre 45 et 60 % de matière sèche, ce qui correspond a un taux d'extraction remarquable qui, pour une pression unique est de l'ordre de 75 à 95 %. Ces tourteaux presentent, en outre, du point de vue alimentaire, des caractéristiques de richesse et de digestibilité accrues par rapport aux tourteaux produits par les méthodes classiques. L'opération de filtration-pressage peut être effectuée en particulier dans un appareil du type presse à vis à étages multiples faisant l'objet de la demande de brevet n082 03766 déposée le même jour que la présente demande, cet appareil permettant de réaliser une extraction très poussée de jus contenant un minimum de matières insolubles, en obtenant des tourteaux d'une siccité beaucoup plus élevée que celle obtenue avec les presses habituelles. Un autre avantage du procédé est le suivant Les broyats additionnés de fibres cellulosiques contiennent des polysaccharides qui, dans les procédés d'extraction classiques des glucides, se retrouvent inaltérés dans la phase solide. Au contraire, dans le procédé objet de l'invention les chaînes linéaires glucosiques sont partiellement rompues avec production de glucides qui s'ajoutent à ceux que les plantes contiennent sous forme extractible, si bien que la quantité de glucides produite est supérieure à la quantité de glucides entrée, déterminée par l'analyse des extractibles. On exploite donc, en plus des glucides normalement extraits par les méthodes connues, une partie des glucides contenus en puissance dans les substances cellulosiques. Pour illustrer une des applications concrètes du procédé, on citera comme exemple non limitatif, le traitement des betteraves en distillerie. A partir des racines de ces plantes (ou éventuellement des plantes entières) on obtient, d'une part, des jus destinés à la fermentation, d'autre part, des tourteaux destinés à l'alimentation du bétail. Mode opératoire Les racines lavées, découpées et broyées sont introduites dans un réacteur pourvu d'un système de chauffage, d'un agitateur et d'organes de contrôle (thermomètre, manomètre, pH mètre) ; un tube d'adduction permet d'introduire de l'air comprimé. Le pH est réglé à 2,2 par addition d'acide sulfurique à 660B. Après chauffage pendant 1 heure 30 minutes à 800C, sous une pression de 3 bars, avec agitation, on neutralise à chaud soit avec une solution aqueuse d'ammoniaque à 220, soit avec de l'ammoniac anhydre, pour amener le pH à 4. La masse ainsi traitée est dirigée vers le poste de filtration-pressage après refroidissement ou échange de chaleur. Ainsi, une tonne de broyat de betteraves, ayant une richesse de 21 Z de matière sèche totale et 16 Z de glucides extractibles, a donné, avec une addition de 30 kg de fibres déshydratées de luzerne, plus 500 kg d'eau - 1390 kg de jus à 12.15 Z de matière sèche soit 168,90 kg de matière sèche 140 kg de à 50,83 Z de matière sèche soit 71,10 kg de " tourteau Total 240,- kg Le bilan des glucides est le suivant - 1390 kg de jus à 11,97 Z de glucides totaux 166,38 kg - 140 kg de tourteau contenant 36 kg de matière séche non glucidique 27 kg de matière sèche provenant des fibres 7 kg de glucides totaux 7,00 70 d'eau Total 173,38 kg de glucides Entrée glucides extractibles 160,- kg Excédent 13,38 kg soit un gain de 8,36 g. REVENDICATIONS I. Procédé de traitement physicochimique des plantes glucidiques permettant d'améliorer la séparation ultérieure des phases solides (tourteaux) et liquides (jus) et le rendement d'extraction des glucides, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) - Incorporation dans un homogenéiseur du type tambour à boulets de fibres d'origine végétale, à la plante qui a été préalablement très finement broyée b) - addition d'un acide minéral ou organique au mélange obtenu précédemment, de façon à amener le pH entre 4 et 1,5 c) --chauffage entre 50 et 850C pendant 30 minutes à 2 heures, pour faciliter les réactions mises en jeu en milieu acide d) - addition au mélange après réaction, d'une base minérale, de façon à ramener le pH à une vaieur appropriée aux opérations d'extraction ultérieure, et compatible avec les normes auxquelles les produits alimentaires obtenus finalement doivent se conformer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le broyage préalable de la matière première est poussé au-delà du degré limite qu'on ne peut dépasser dans les conditions classiques car il donnerait des jus trop chargés en matières solides en suspension. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans l'étape a) on incorpore à la matière première de O à 10 Z en poids de fibres végétales telles que paille et tourteaux végétaux divers. 4. Procéde selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que le traitement thermique du mélange acidifié est poursuivi de façon telle qu'une partie des polysaccharides contenus dans les fibres végétales ajoutees soit transformée partiellement en glucides qui s' ajoutent aux glucides extractibles des matières premieres traitées.