Brevet FR2549849A1 — publié le 19850201

Procédé et installation de préparation d'un moût sucré L'invention a pour objet un procédé et une installation de préparation d'un moût sucré à partir de céréale, notamment pour la préparation d'une bière o d'une boisson analogue. On sait que la bière est préparée à partir du malt, c'est-à-dire 5 d'orge germée, à partir duquel on prépare un moût sucré dans un traitement dit de brassage, ce moût est ensuite soumis à une opération de fermentation en présence de levure pour l'obtention d'une boisson alcoolisée Le malt est d'abord concassé dans un moulin et la farine obtenue mélangée avec de l'eau dans un hydrateur, pour l'opération d'empâtage, la pâte obtenue étant 10 envoyée ensuite dans une cuve dite cuve-matière dans laquelle se produit la saccharification de l'amidon, c'est-à-dire sa transformation en dextrine et en maltose sous l'influence des enzymes du malt. Le moût sucré ainsi obtenu subit ensuite des opérations sucessives de filtration, de cuisson et de houblonnage avant fermentation, qui 15 n'ont pas lieu d'être décrites en détails. Dans certains pays, la bière doit être fabriquée uniquement à partir de malt d'orge Cependant, il est possible de remplacer une partie du malt par un produit de substitution qui est souvent constitué par une céréale telle que des brisures de riz ou du gritz de mais D'une façon générale, 20 ce produit de substitution est souvent appelé "grain cru". Dans ce cas, parallèlement à la ligne de préparation du malt, on dispose d'une ligne de préparation du grain cru qui, à la sortie des silos, comprend un concasseur, un préempâteur qui peut être constitué par l'hydrateur utilisé pour l'empâtage du malt et une cuve dite "chaudière à trem25 pes" En effet, avant d'être soumis à l'action du malt dans l'opération de saccharification, le grain cru doit être cuit à part pour réaliser l'empesage de l'amidon qu'il contient A cet effet, le grain cru, préalablement empâté dans l'hydrateur, est mélangé dans la chaudière à trempe avec de l'eau tiède et avec une partie du contenu de la cuve matière qui apporte des en30 zymes hydrolysantes La trempe de grains crus ainsi préparée subit ensuite une ébullition qui réalise l'éclatement des particules d'amidon La trempe est alors ramenée dans la cuve-matière pour y subir la saccharification au contact du reste du malt. La législation locale peut limiter le pourcentage de grain cru 35 utilisé pour la fabrication de la bière Ainsi, en france, la proportion est limitée à 30 % Toutefois, même dans les pays o la législation n'impose pas un pourcentage maximal de grain cru, on ne peut généralement pas dépasser une teneur de 45 % pour la fabrication d'une bière correcte à base de malt car, au-delà, la saccharification de l'amidon ne se fait pas dans de bonnes conditions. D'autre part, lorsque l'on utilise du riz, on a constaté que certaines qualités de riz produites actuellement s'empèsent mal, ce qui augmente la teneur en malt que l'on doit utiliser. L'invention a pour objet un nouveau procédé plus économique de 10 préparation de moûts sucrés permettant notamment d'augmenter la proportion de grain cru et donc de diminuer la proportion de malt à utiliser pour la préparation -d'une boisson alcoolisée de bonne qualité. D'autres avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Conformément à l'invention, le traitement d'empesage de la céréale est remplacé par une cuisson-extrusion à température supérieure à 100 réalisée par passage en continu de la céréale avec une quantité d'eau pouvant être réduite à celle nécessaire à l'éclatement des grains d'amidon, dans une machine d'extrusion à vis munie de moyen de chauffage de la matiè20 re. Selon une caractéristique essentielle, la proportion de céréale de substitution utilisée peut atteindre 70 % du poids de matières sèches dans le mélange soumis au traitement de saccharification. Selon une autre caractéristique importante, on réalise une pâte 25 contenant des proportions déterminées de malt et de céréale dans un hydrateur alimenté simultanément par de la farine de malt et par la céréale préalablement extrudée, la pâte préparée subissant ensuite le traitement de saccharification. L'invention couvre également une installation perfectionnée de 30 préparation de moût sucré comprenant des moyens de concassage du malt et éventuellement de la céréale, au moins un hydrateur dans lequel est réalisé l'empâtage de la farine de malt et de la céréale, un dispositif de cuisson de la céréale et un dispositif de saccharification du mélange de malt et céréale cuite. Conformément à l'invention, le dispositif de cuisson de la céréale est placé en amont de l'hydrateur et est constitué d'une machine d'extrusion à vis munie de moyen de chauffage, dans laquelle la céréale subit une cuisson extrusion sous pression à une température supérieure à 100 et l'hy- drateur est alimenté simultanément en farine de malt et en céréale extrudée pour la réalisation directe d'une pâte mélangée susceptible de subir ensuite le traitement de saccharification. Dans un mode de réalisation préférentiel, la machine d'extrusion 5 comprend au moins deux vis -munies de filetages à pas variés déterminant, dans le sens d'avancement de la matière, une zone de transport et de compression progressive dans laquelle se réalise un empâtage de la céréale et une zone de freinage avec compression et malaxage intense dans laquelle se réalise l'éclatement des grains d'amidon, le fourreau étant muni de moyens 10 de chauffage sur la zone de freinage et sur au moins la partie aval de la zone de transport. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation particulier, donnée à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est un schéma d'ensemble d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 représente en coupe axiale une machine d'extrusion. La figure 3 est une vue en coupe transversale de la machine d'extrusion. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement l'ensemble d'une installation de préparation de moût sucré à partir de malt et de céréale de substitution stockés respectivement dans des silos 1 et 2 La ligne de préparation du malt comprend, à partir de la sortie du silo 1, un concasseur 3 et un appareil 4 de préempâtage, appelé aussi hydrateur, dans lequel on réa25 lise une pâte par mélange de la farine de malt avec une quantité déterminée d'eau. Dans le procédé classique de préparation de moût à partir de malt uniquement, la pâte ainsi préparée est envoyée dans un dispositif de saccharification 5 constitué d'une cuve dans laquelle est réalisée généralement 30 un chauffage par palier pour effectuer dans de bonne condition les différentes étapes du traitement de saccharification. A la sortie du silo 2, la céréale de substitution, par exemple de la brisure de riz, est envoyée dans un concasseur 6 pour la préparation d'une farine Dans le procédé connu utilisant une céréale de substitution, 35 la farine de céréale subit alors un empâtage par mélange avec de l'eau, par exemple dans l'hydrateur 4, celui-ci fonctionnant alternativement pour le malt et pour la céréale On prépare ainsi une pâte de céréale qui est envoyée dans une chaudière à trempe o elle est chauffée à température modé- rée avec de l'eau et une certaine quantité de malt prélevée dans la cuvematière 5 de façon à réaliser l'empesage de l'amidon contenu dans la céréale. On procède alors à l'ébullition du mélange dans la chaudière à trempe et, après cuisson, le produit ainsi préparé est dirigé vers la cuve-matière 5 5 pour y subir le traitement de saccharification Le moût sucré destiné à la préparation par fermentation d'une boisson alcoolisée est récupéré périodiquement à la sortie 7 de la cuve-matière 5. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, le traitement d'empesage est remplacé par une cuisson-extrusion réalisée dans une ma10 chine d'extrusion 8 représentée plus en détail sur les figures 2 et 3. La machine d'extrusion utilisée normalement comprend de préférence deux vis 9 et 10 entrainées en rotation à l'intérieur d'un fourreau 11 qui les enveloppe Les deux vis 9 et 10 sont munies de filetages identiques imbriqués et sont entraînés en rotation dans le même sens. Comme on l'a représenté sur la figure 2, les filetages ont des pas variés qui déterminent de l'avant à l'aval dans le sens d'avancement de la matière plusieurs zones successives. On distingue ainsi une zone A à pas large susceptible d'entraîner vers l'aval (vers la droite sur la figure) la matière introduite par un ori20 fice 18 placé à l'extrémité amont du fourreau 11. Le pas des filets 12 se resserre ensuite peu à peu dans une zone B de compression progressive qui précède une zone de freinage C dans laquelle, de préférence, les filets 13 ont un pas inversé et sont munis d'ouvertures radiales 14 (figure 3) dont le nombre et la largeur sont déterminés de 25 façon à permettre le passage vers l'aval d'un débit limité de matière Il en résulte dans la zone C un freinage de l'avancement de la matière et par conséquent une compression dans la zone B. La zone de freinage C est normalement suivie d'une nouvelle zone de transport D dans laquelle la matière reste comprimée jusqu'à la sortie 30 du fourreau qui peut-être consituée soit par une filière unique soit, de préférence, par deux filières 15 placées chacune dans l'axe d'une vis. Le long du fourreau sont placés des moyens de chauffage 16 qui s'étendent sur la zone de freinage C et au moins sur la partie aval de la zone de compression D. La farine de céréale sortant du concasseur 6 est introduite par l'orifice 18 à l'extrémité amont de l'extrudeuse avec une certaine quantité d'eau qui peut-être assez réduite, par exemple 5 % en poids, la quantité d'eau nécessaire pouvant être apportée par l'eau de constitution du grain. On sait que, dans les extrudeuses à plusieurs vis, la matière peut-être entralnée même lorsque les filets ne sont pas remplis De ce fait, la farine est mélangée avec l'eau dans la zone de transport A et forme ainsi une pâte qui se comprime peu à peu dans la zone D à pas resserré Les filets se rem5 plissent progressivement et entraînent en rotation sur Ieur périphérie la pâte qui passe d'une vis à l'autre dans la zone d'engrènement 17, dans laquelle le resserrement de la section de passage détermine une augmentation de pression et un effet de cisaillement accru La température augmente sous l'effet du frottement et, éventuellement, du chauffage du fourreau par les 10 moyens 16 Ainsi, même en présence d'une quantité réduite d'eau, l'empesage eb.t pratiquement réalisé à la fin de la zone resserrée B, la matière formant alors une pâte visqueuse qui passe dans la zone de freinage C munie à cet effet de filets à pas inversés dans lesquelles on a ménagé des fenêtres 14 qui s'étendent entre l'arbre de rotation et la périphérie du filet Ces l 5 fenêtres sont placées en nombre égal sur les vis et celles-ci sont calées de telle sorte que, périodiquement, deux fenêtres arrivent en coincidence dans la zone d'engrènement 17 Ainsi une partie de la pâte comprimée à l'intérieur du filet peut passer dans le filet suivant par l'orifice axial ainsi constitué et qui s'ouvre périodiquement A l'intérieur de la zone C, 20 la:Aîte ct ainsi soumise à un malaxage intense par effet combiné de compression et de cisaillement En outre, sous l'effet du frottement et des moyens de chauffage 16 qui permettent d'assurer une régulation de température, celle-ci peut être maintenue entre 130 et 150 'C jusqu'à la sortie de la zone de freinage C Il en résulte une transformation physique de l'ami25 don qui permet d'obtenir l'éclatement des grains de celui-ci, l'homogénéité de la pâte étant assurée par le passage dans la zone de sortie D et par l'extrusion dans les filières 15 qui provoquent un effet de laminage supplémentaire. On obtient ainsi à la sortie de l'extrudeuse 8 un produit prêt à 30 être gélifié qui est introduit dans l'hydrateur 4 utilisé normalement pour l'empatêge de la farine de malt Ce produit peut être relativement sec car la quantité d'eau introduite dans l'extrudeuse peut être réduite à celle juste nécessaire à l'éclatement des grains L'expérience a montré qu'il suffit d'ajouter un peu d'eau au démarrage de l'extrudeuse, par exemple 5 %, 35 l'eau de constitution de la céréale pouvant être suffisante pour la poursuite de la cuisson-extrusion C'est donc après le traitement de cuisson-extrusion que l'on réalise une pâte ayant la teneur en malt et la viscosité voulues, en alimentant simultanément l'hydrateur 4 par des proportions détermi- 2549849 1 nées de farine de malt, de céréale cuite et d'eau La pâte ainsi préparée peut alors être envoyée dans le dispositif de saccharification 5 ou se réalise le mont à partir duquel on préparera par fermentation une boisson alcoolisée. Cette division du traitement en deux étapes, l'une de préparation d'un produit relativement sec, prêt à être empesé et l'autre de saccharification dans laquelle on ajoute la quantité d'eau nécessaire, permet la préparation à l'avance et le stockage de la céréale extrudée en un endroit éventuellement éloigné de la brasserie o l'on réalise seulement la fin de 10 la préparation. On a constaté que, à partir d'une céréale de substitution traitée, selon l'invention, par cuisson extrusion, il est possible d'obtenir la saccharification du mont obtenu puis sa fermentation ultérieure en utilisant une teneur en malt réduite jusqu'à 30 % en poids de matière sèche du 15 mélange Ainsi, en utilisant des brisures de riz, on a réalisé un moût avec un rendement d'utilisation du grain cru de 93 % On a également traité de l'orge non malté en grains entiers et obtenu un moût ayant un extrait sec supérieur à celui que l'on aurait obtenu par un traitement classique. Le procédé selon l'invention permet donc, dans la mesure ou la lé20 gislation l'autorise, de remplacer une partie importante du malt par une céréale de substitution, sans changer ou en améliorant le rendement de brassage, ce qui constitue une économie importante En outre, l'installation est simplifiée et son fonctionnement facilité puisque le traitement de la céréale s'effectue en continu dans l'extrudeuse et que l'on peut régler facile25 ment à l'intérieur de l'hydrateur les proportions respectives de malt et de céréale cuite. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit et qui pourrait faire l'objet de variantes en restant dans le cadre de protection revendiqué. C'est ainsi, par exemple, que, dans une certaine mesure, le passage de la céréale dans les zones de transport et de compression A et B peut réaliser un concassage des grains Le concassage pourrait alors être moins poussé dans le concasseur 6 et achevé dans l'extrudeuse On réaliserait ainsi une économie de matériel Cependant, même dans le cas ou l'on utilise 35 une farine de céréale, il peut être intéressant d'introduire dans l'extrudeuse avec cette farine une certaine proportion de céréale entière En effet, lorsque l'on remplace le malt par une autre céréale et en particulier des brisures de riz, il peut manquer, au cours de la filtration ultérieure, 2549849 1 une certaine quantité de cellulose dans la drèche En introduisant avec la farine de céréale une certaine quantité de grains entiers, on pourrait donc compléter la proportion de cellulose de la drèche. Par ailleurs, le procédé a été décrit essentiellement dans le cas 5 de la préparation d'une bière à base de malt car il permet d'en diminuer la proportion sans modifier la qualité du produit, mais l'utilisation de céréale extrudée peut également être intéressante dans les cas o le malt est remplacé par des enzymes industrielles, grâce au remplacement de la chaudière à trempe par une machine d'extrusion moins encombrante et d'utilisation 10 plus simple. 2549849 i REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un moût sucré à partir d'au moins une céréale, dans lequel la céréale subit d'abord un traitement d'empesage par chauffage en présence d'eau puis est mélangée à un produit apportant 5 des enzymes pour subir un traitement de saccharification jusqu'à obtention d'un moût sucré, caractérisé par le fait que l'on remplace le traitement d'empesage par une cuisson-extrusion à une température supérieure à 100 C, réalisée par passage en continu de la céréale, avec une quantité d'eau pouvant être réduite à 10 celle nécessaire à l'éclatement du grain d'amidon, dans une machine d'extrusion à vis ( 8) munie de moyens ( 16) de chauffage de la matière, la céréale extrudée étant ensuite mélangée au produit apportant des enzymes et à une quantité complémentaire d'eau pour la préparation du moût. 2. Procédé de préparation d'un moût selon la revendication 1, 15 dans lequel le produit apportant des enzymes est du malt, caractérisé par le fait que la quantité de malt nécessaire peut descendre jusqu'à 30 % et que la saccharification de la céréale peut être réalisée en une heure au maximum. 3. Procédé de préparation de moût selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la machine d'extrusion ( 8) comprend, à l'intérieur d'un fourreau ( 11) au moins deux vis ( 9, 10) munies de filets à pas variés déterminant, dans le sens d'avancement de la matière traitée, au moins deux zones successives, respectivement (A, B) de transport et (C) de freinage, la céréale introduite à l'extrémité amont de la machine avec une 25 quantité réglée d'eau, subissant dans la zone de transport (A, B) un malaxage avec compression progressive jusqu'à obtention d'une pâte visqueuse susceptible d'être entraînée dans la zone de freinage (C) o elle subit une élévation de température à au moins 100 VC et un malaxage intense produisant l'éclatement des grains d'amidon par effets combinés de compression et de 30 cisaillement. 4. Procédé de préparation d'un moût selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'après la cuisson-extrusion, on réalise un empâtage de la céréale dans un hydrateur ( 4) alimenté simultanément, en propor35 tions déterminées, par de la farine de malt et par la céréale préalablement extrudée, la pâte préparée subissant ensuite le traitement de saccharification. 2549849 ' 5. Procédé de préparation de moût sucré selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'au moins une partie du concassage de la céréale est réalisée dans la machine d'extrusion ( 8) au cours de l'entrainement des grains dans les vis. 6. Installation de préparation de moût sucré à partir d'au moins une céréale et d'un produit hydrolysant par apport d'enzymes, comprenant au moins un hydrateur ( 4) dans lequel est réalisé l'empétage d'une farine de la céréale avec le produit hydrolysant et de l'eau, un dispositif de cuisl O son ( 8) de la céréale et un dispositif ( 5) de saccharification du mélange de produit hydrolysant et de céréale cuite, caractérisée par le fait que le dispositif ( 8) de cuisson de la céréale est placé en amont de l'hydrateur ( 4) et est constitué d'une machine d'extrusion à vis ( 8) munie de moyens ( 16) de chauffage, dans laquelle la céréale 15 subit une cuisson-extrusion sous pression à une température supérieure à C et que l'hydrateur ( 4) est alimenté simultanément en farine de malt et en céréale extrudée pour la réalisation d'une pâte mélangée susceptible d'être traitée dans le dispositif de saccharification ( 5). 7. Installation de préparation de moût selon la revendication 20 6, caractérisée par le fait que la machine d'extrusion ( 8) comprend au moins deux vis ( 9, 10) munies de filetages ( 12) à pas variés déterminant, dans le sens d'avancement de la matière, une zone de transport (A) et de compression progressive (B) dans laquelle se réalise un empâtage de la céréale et 25 une zone (C) de freinage avec compression et malaxage intense dans laquelle se réalise l'éclatement des grains d'amidon de la céréale, le fourreau ( 11) étant muni de moyens ( 16) de chauffage s'étendant sur la zone (C) de freinage et sur au moins la partie aval (B) de la zone de transport. 8. Installation de préparation de moût selon la revendication 7, 30 caractérisée par le fait que dans la zone de freinage (C), les vis ( 9, 10) sont munies de filets ( 13) à pas inversés dans lesquels sont ménagées des ouvertures ( 14) de largeur déterminée pour le passage vers l'aval d'un débit contr 8 ôlé de matière.