Brevet FR2627668A1 — publié le 19890901

MATIÈRE PREMIÈRE D'ALIMENTATION ET SON PROCEDÉ DE FABRICATION, AINSI QUE LANGE D'ALIMENTATION CONTENANT CETTE MATItRE PREMIÈRE D'ALIMENTATION ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION. La présente invention porte sur une matière première d'alimentation qui contient une matière naturelle & teneur en lignocellulose, éclatée d la vapeur, et sur un procédé de fabrication de cette matière première, ainsi que sur un mélange d'alimentation contenant cette matière première d'alimentation et sur un procédé de fabrication de ce mélange. Les matières naturelles à teneur en lignocellulose, telles que le bois, les tiges de plantes, la paille, les balles de grains et les matières naturelles équivalentes, contiennent, comme composants principaux, de la cellulose, de l'hémicellulose, et de la lignine. La cellulose et l'hémicellulose sont des glucides, tandis que la lignine est un polymère réticulé aromatique. L'utilisation d'une matière brute a teneur en lignocellulose, en particulier du bois, pour constituer une matière première d'alimentation, est limitée par la structure compacte du bois, qui inhibe efficacement, par exemple, l'action des enzymes digestives d'un animal Pour que la cellulose et l'hémicellulose puissent être utilisées, par exemple, comme matières premières d'alimentation, elles doivent etre isolées du bois, soit directement par extraction, soit d'une manière telle que le bois soit chimiquement décomposé, les carbohydrates se décomposant en produits monomères. Dans l'hydrolyse, les réactions de décomposition et les réactions de condensation entre les carbohydrates et la lignine provoquent des pertes de rendement. De plus, l'hydrolyse a un effet défavorable sur la partie de la substance du bois qui forme le résidu après hydrolyse. Cette matière solide se modifie dans lrhydrolyse, par exemple, dans la cuisson de la cellulose, dans une mesure telle que toute utilisation de celle-ci autre que le brûlage devient presque impossible. En particulier, son utilisation en alimentation animale ne peut pas être envisagée. L'utilisation d'enzymes pour décomposer les carbo hydrates de la biomasse du bois est gênée par la faible accessibilité des molécules d'enzyme. La dimension moyenne des molécules d'enzyme est de l'ordre de plus de 5 nm (50 Jazz tandis que la dimension moyenne des pores des fibres du bois est de l'ordre de 3 nm . Par conséquent, les molécules d'enzyme ne peuvent pas pénétrer dans la paroi fibreuse et l'hydrolyse des carbohydrates ne peut pas avoir lieu a la vitesse à laquelle l'enzyme décompose le polymère de carbohydrate librement accessible. De plus, la cristallinité élevée de la cellulose contribue à gêner l'accès des enzymes, autrement dit, la grosse molécule d'enzyme ne peut agir que sur la surface du cristal, d'où il résultera que la réaction d'hydrolyse sera lente en termes quantitatifs. Pour résoudre ces problèmes, la méthode dite d'éclatement & la vapeur a été développée, suivant laquelle une matière naturelle a teneur en lignocellulose est soumise å une température élevée, par exemple, de 200 + 20'C, et à une pression élevée, par exemple, de 2 + 0,5 MPa L'utilisation de matière naturelle & teneur en lignocellulose, éclatée F la vapeur, pour constituer une matière première d'alimentation est gênée par la structure poreuse, occupant beaucoup d'espace, de celle-ci ; en d'autres termes, sa masse volumique & l'état sec est de l'ordre de 0, 1 kg/dm . La matière naturelle éclatée & la vapeur est peu commode à manipuler ; elle nécessite un espace de stockage important ; sa miscibilité avec d'autres matières premières d'alimentation est médiocre ; et même après avoir accompli un mélange, les matières premières d'alimentation classiques tendent à se dissocier de la matiere naturelle éclatée à la vapeur. La présente invention a pour objectif d'éliminer les inconvénients mentionnés dans ce qui précède. L'objectif spécifique de l'invention est de proposer une nouvelle matière première d'alimentation contenant une matière naturelle & teneur en lignocellulose, un procédé de fabrication de cette matière première d'alimentation, un mélange d'alimentation contenant la matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, ainsi qu'un procédé de fabrication de ce mélange d'alimentation. La présente invention a donc d'abord pour objet une matière première d'alimentation contenant une matière naturelle * teneur en lignocellulose, éclatée a la vapeur, caractérisée par le fait qu'elle se présente sous la forme de granulés. Elle a également pour objet un procédé de fabrication d'une matière première d'alimentation contenant une matière naturelle a teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, caractérisé par le fait que l'on transforme en granulés la matière naturelle éclatée & la vapeur en comprimant la matière naturelle & travers une matrice. La présente invention porte également sur un mélange d'alimentation contenant une matière naturelle h teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, caractérisé par le fait qu'il contient de 2,5 à 30% en poids de matière naturelle & teneur en lignocellulose, éclatée & la vapeur, et de 70 & 97,5% en poids de matières premières d'alimentation classiques. Enfin, elle porte sur un procédé de préparation d'un mélange d'alimentation contenant une matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée & la vapeur, caractérisé par le fait que l'on transforme en granulés la matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, en la comprimant à travers une matrice, et qu'on la broie, et qu'au produit broyé, on ajoute 70 à 97,5% en poids de matière première d'alimentation classique, et qu'on transforme en granulés le mélange ainsi obtenu en le comprimant à travers une matrice. La présente invention est basée sur l'observation inattendue faite lors des travaux de recherche, qu'une matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, peut être placée sous la forme de granulés, telle quelle, pratiquement sans addition d'un quelconque agent de granulation, autrement dit, que la matière naturelle à teneur en cellulose, éclatée à la vapeur, peut être simplemen-t comprimée à travers une matrice, pour pouvoir être transformée en granulés. La masse volumique du produit granulaire ainsi obtenu est sensiblement supérieure à celle de la matière naturelle éclatée à la vapeur, utilisée pour constituer la matière première. Par conséquent, la matière naturelle éclatée & la vapeur peut être stockée, manipulée, transportée et mélangée sous forme granulaire, d'une manière sensiblement plus simple que sous une forme non-granulaire. En quelques mots, l'idée de base de l'invention offre de nouvelles possibilités d'utilisation d'une matière naturelle teneur en lignocellulose, éclatée & la vapeur, dans la fabrication d'une matière première d'alimentation et de mélanges d'alimentation correspondants. Il est particulièrement surprenant que la biomasse éclatée & la vapeur, par exemple, lorsqu'elle est transformée en granulés comme décrit ci-dessus, agisse, lors de la transformation en boulettes ou pastilles de mélanges d'alimentation, d'une manière telle qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter d'agent de liaison au mélange de matières premières d'alimentation, pour obtenir des boulettes ayant des propriétés de résistance satisfaisantes, autrement dit, lorsque, en rapport avec une transformation en boulettes, la matière naturelle éclatée à la vapeur, autrement dit les fibres ou la biomasse, à teneur en lignocellulose, est utilisée comme agent de granulation, des boulettes d'alimentation ayant des propriétés de résistance totalement -satisfaisantes sont obtenues sans agent de liaison.De plus, la biomasse éclatée & la vapeur présente une valeur nutritive lorsqu'elle est utilisée comme agent de liaison ; les lignosulfonates utilisés précédemment comme agent de liaison n'ont pas de valeur nutritive. On prépare la matière naturelle à teneur en lignocellulose,éclatée & la vapeur, ou biomasse, en traitant une matière végétale à teneur en lignocellulose, telle que des copeaux de bois dur, de la paille, des balles de grains ou des matières naturelles équivalentes, de la manière décrite ci-dessus, par exemple comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 461 648 et 4 136 206 et dans le brevet finlandais n 860 045. Après traitement, le produit ainsi obtenu peut être filtré, et le résidu de filtration peut être séché et transformé en granulés. La biomasse transformée en granulés est avantageusement broyée, e; tamisée si nécessaire, à une dimension moyenne de particules des fractions d'environ 0,4 mmou0,9 mm.Le produit transformé en granulés est finalement incorporé b un mélange de matières premières d'alimentation, qui peut être transformé en granulés. La matière naturelle éclatée à la vapeur, séchée, autrement dit, la biomasse, est une matière légère relativement duveteuse, avec une masse volumique de l'ordre de 0,1 kg/dm . La granulation de la biomasse peut être accomplie par tout procédé de granulation connu en lui-même dans la technique, tel que l'extrusion, avec une machine de pastillage du type filière annulaire, ou par tout autre mode opératoire ou appareil connus en eux-mêmes dans la technique ; la teneur en humidité à la granulation va, par exemple, de moins de 12%, à, par exemple, plus de 12% en poids. Il n'est pas nécessaire, pour ce qui est de la granulation, d'ajouter & la biomasse un quelconque agent de liaison, en d'autres termes, la matière fibreuse éclatéeà la vapeur, en tant que telle, forme des boulettes et des granulés dans le procédé de granulation.Après la phase de granulation, les granulés sont refroidis * une teneur en humidité du produit transformé en granulés, par exemple, inférieure à 10% en poids. La masse volumique du produit est d'environ 0,5 kg/dm . La matière naturelle éclatée à la vapeur, transformée en granulés, -et avantageusement tamisée, ou biomasse, est incorporée h un mélange de matières premières d'alimentation classiques, par exemple, à raison de 2,5 5 30'h en poids, avantageusement, de 5 h 25'h en poids, de matière naturelle éclatée & la vapeur, et de 70 h 97,5# en poids, avantageusement de 75 d 95% en poids, d'autres matières premières d'alimentation. Le mélange est transformé en boulettes dans un appareil de pastillage classique. On peut réaliser la transformation en boulettes en utilisant tout mode opératoire et/ou appareil de granulation connus en eux-mêmes dans la technique, comme par extrusion, avec une machine de pastillage du type à filière annulaire ou avec tout autre granulateur.Comme résultat, on obtient des boulettes d'alimentation qui sont durables et résistantes, sans addition d'agent de liaison, et qui conviennent en tant que telles pour être stockées et utilisées pour l'alimentation animale. L'aliment de l'invention peut contenir autrement di-t, lors de la fabrication d'un aliment pour animaux par le procédé de l'invention -on peut incorporer au mélange de matières premières d'alimentation, toutes matières premières d'alimentation connues en elles-mêmes pour les aliments se présentant en granulés, par exemple, dans des proportions connues dans la technique, par exemple des grains de céréales, telles que blé, orge, seigle, avoine, maïs, etc. des protéines, telles que des protéines animales, des protéines de poissons, des protéines végétales, des protéines produites par des mycéliums de champignons, etc. des carbohydrates, diverses sortes de sucres, des sous-produits de l'industrie sucrière, de l'amidon, etc. des des graisses, telles que des graisses animales, des graisses et huiles végétales, etc. ; des éléments à l'état de traces, tels que des minéraux, des vitamines, etc. ; des enzymes, par exemple, des enzymes naturelles et/ou des enzymes ajoutées, etc. ; et d'autres matières premières d'alimentation utilisées dans l'industrie de l'alimentation animale en tant qu'adjuvants ou additifs d des aliments, qui sont connus, par exemple, par les publications mentionnées ci-dessus. Les propriétés de dureté, de résistance, de fragmentation et/ou de broyage de aliment conforme & la présente invention et/ou fabriqué conformément & la présente invention se sont montrées, aux essais, sensiblement équivalentes d celles des aliments classiques, utilisés & des fins de comparaison. Gracie à l'invention, on peut utiliser une matière naturelle éclatée à la vapeur, autrement dit la biomasse, avec facilité et d'une manière simple, pour constituer une matière première d'alimentation, en employant des techniques classiques de préparation d'aliments. Les aliments selon la présente invention et fabriqués par le procédé selon la présente invention se sont révélés, dans les essais d'alimentation qui ont été effectués, comme étant totalement équivalents aux aliments préparés par la technique classique. L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide d'exemples de realisation. Exemple 1 : Eclatement à la vapeur Des copeaux de bouleau, ayant une teneur en humidité de 50% en poids, ont été traités dans un appareil d'éclatement & la vapeur de Stake Technology, à 200-C, pendant environ 4 minutes ; la masse ainsi obtenue a été filtrée par filtration sous pression et séchée, à une teneur en humidité résiduelle de moins de 5t. Les données analytiques de la masse sont présentées dans le Tableau 1. Tableau 1. Copeaux de bouleau éclatés à la vapeur pH 3, 8 Humidité 2,7 Cendres 4, 6 Protéines premières 3,1 Fibres 28,0 Substances extraites exemptes d' azote 69, 8 Les fibres éclatées à la vapeur et séchées qui ont ainsi été obtenues ont été transformées en boulettes dans un appareil de pastillage & matrice à plaques Amandus Kahl, à une teneur en humidité par exemple de 10 à 12% en poids, et elles ont été séchées à une teneur en humidité de moins de 10% en poids. Les boulettes ont été broyées, et le produit broyé a été tamisé avec un tamis Morgensen. Le produit grossier qui a été obtenu présentait une dimension moyenne des particules de 0,86 mm et le produit fin, une dimension moyenne des particules de 0,42 mm. Exemple 2 : Préparation de boulettes d'alimentation et essais d'alimentation Pour les essais de pastillage et d'alimentation, on a préparé une série d'aliments pour le bétail et pour les porcs, présentant diverses quantités de biomasse se situant dans la plage de O * 30% en poids. Les matières premières d'alimentation ont été mélangées à l'aide d'une machine de pastillage classique d filière annulaire: Le mélange ainsi obtenu a été transformé en granulés d l'aide d'un granulateur classique du type dit * collier. A des fins de comparaison, des produits tels que des mélanges d'alimentation ont été utilisés, lesquels ne comptaient pas de constituant fibres, alors que, comme agent de liaison, était mis en oeuvre un agent de liaison à base de lignosulfonate à raison de 0,5X dans les aliments pour porcs et è raison de 2% dans les aliments pour bétail. On a testé les propriétés des boulettes d'alimentation ainsi préparées, en mesurant la dureté, la résistance, la fragmentation et le broyage pneumatique des boulettes. La composition de l'aliment pour porcs utilisé comme aliment de base est présentée dans le Tableau 2, où la colonne A/B se rapporte d un aliment de base auquel on a ajouté des fibres à teneur en lignocellulose, éclatées & la vapeur, obtenues & partir de copeaux de bouleau, et la colonne PE-TR2 se rapporte à un aliment commercial contenant 0,5% de lignosulfonate comme agent de liaison.Le Tableau 3 présente la composition de l'aliment lacté pour bétail utilisé pour constituer l'aliment de base dans les essais, la colonne C/D se rapportant & à aliment de base auquel on a ajouté des fibres à teneur en lignocellulose, éclatées b la vapeur, la colonne KM-14S se rapportant & l'aliment correspondant contenant Serla Bondex comme agent de liaison. Le Tableau 4 présente les essais de pastillage se rapportant à l'aliment pour porcs A, le Tableau 5, les essais de pastillage se rapportant à l'aliment pour porcs B, le Tableau 6, les essais de pastillage se rapportant d l'aliment pour porcs A/B contenant 1,5% de lignosulfonate et * l'aliment pour porcs PE-TR2, le Tableau 7, les essais de pastillage se rapportant d l'aliment lacté pour bétail C contenant la fraction grossière de fibres de bouleau, le Tableau 8, les essais de pastillage se rapportant & l'aliment lacté pour bétail D contenant la fraction fine de fibres de bouleau, et le Tableau 9, les essais de pastillage se rapportant à l'aliment lacté pour le bétail KM-14S, qui ne contenait pas de fibres de bouleau. Tableau 2. Aliment pour porcs Constituants Proportion A/B PE-TR2 Graisse - 1,0 Soja 11,5 11,5 Avoine 13,0 15,0 Orge 66, 533 64, 533 Phosphate dicalcique 1,2 1,2 Sel 0, 25 0, 25 Chaux alimentaire 0,3 0,3 L-lysine 0,05 0,05 Farine de viande/os 2,0 2,0 Farine de poisson 1,0 2,0 Mélasse 2,0 2,0 Prémélange 0, 167 0, 167 Tableau . Aliment lacté pour bétail Constituants Proportion C/D KM-14S Colza 21,6 21,6 Avoine 28,367 .28,367 Orge 3,0 3,0 Farine de maïs 3,9 3,0 Germes de mais 5,0 5,0 Mélasse broyée 14,0 12,0 Balles d'avoine 2,9 2,0 Son de blé 11,0 11,0 Phosphate dicalcique 0,3 0,3 Oxyde de magnésium 0,3 0,3 Sel 0, 9 0, 9 Chaux alimentanre 1,2 1,2 Lait déshydraté 0, 4 0, 4 Farine de viande/os 2,0 2,0 Poudre de lait 1,8 1,8 Mélasses 2, 0 2, 0 Prémélange 0, 133 0, 133 Serla Bondex - 2, 0 Tableau 4 Essais de pastillage - Aliment pour porcs A Essai Unité Fibres de bouleau (grossières) 0 2,5 5,0 7,5 Humidité, % 12,1 12,0 11,8 11,8 Fragmentation, 'S 6,2 6,6 6,6 6,2 Dureté du grain, N 55,0 63,0 68,0 68,0 Résistance au 2 cisaillement grain, N/cm 40,6 40,9 43,6 46,1 Broyage pneumatique, % 15,3 16,2 15,8 6,4 Longueurde boulette, mm 11,4 11,5 lO,8 11,1 Tableau 5. Essais de pastillage = Aliment pour porcs B Essai Unité Fibres de bouleau (fines) 0 2, 5 5, 0 7, 5 Humidité, % 11,9 11,7 11,6 7,5 Fragment at ion, % 6,6 5,8 5,5 5,6 Dureté du grain, N 58, 6 66, 6 74, 4 77, 6 Résistance au 2 cisaillement du grain, N/cm 40, 5 47, 6 46,1 52, 7 Broyage pneumatique, % 14,9 12,7 13,6 13,0 Longueur de boulette, mm 11,8 11,9 11,9 12,0 Tableau 6. Essais de pastillage - Aliment pour porcs A/B. contenant 0.5% de lignosulfonate Essai Unité Mélange A/B-0,5% Lig. PE-TR2 Humidité, % 11,9 12,0 Fragmentation, % 4,8 6,9 Dureté du grain, N 71,4 59,8 Résistance au 2 cisaillement du grain, N/cm 54,90 35,4 Broyage pneumatique, % 10,8 16,6 Longueur de boulette, mm 12,0 11,3 Tableau 7 Essais de pastillage = Aliment lacté pour Le bétail C contenant la fraction grossière de fibres de bouleau Essai Unité Fibres de bouleau 0 2, 5 5, 0 7, 5 Humidité, % 11,1 10,9 10,8 10,8 Fragmentation, % 4,0 3,8 3,5 3,4 Dureté du grain, N 70, 0 74, 4 79, 6 84, 2 Résistance au cisaillement du grain, N/cm 44,9 48,-0 50,2 53,3 Broyage pneumatique, % 9,2 8,3 8,2 7,2 Longueur de boulette, mm 7,0 7,5 8,0 8,4 Tableau 8* Essais de pastillage - Aliment lacté pour le bétail D contenant la fraction fine de fibres Ad bouleau Essai Unité Fibres de bouleau (fines > 0 2,5 5,0 7,5 Humidité, % 11,0 10,8 10,9 10,8 Fragmentation, % 3, 9 3, 7 3, 3 3, 1 Dureté du grain, N 76, 8 82, 6 89, 0 94, 6 Résistance au 2 cisaillement du grain, N/cm 43,4 49,4 51,9 57,4 Broyage pneumatique, % 8,5 8,9 7,7 6,9 Longueur de boulette, mm 11,5 11,4 11,9 12,2 Tableau 9 Essais de pastillage = Aliment lacté pour le bétail KM-14S ne contenant pas de fibres de bouleau Essai Unité Résultat de mesure Humidité, % 11,5 Fragmentation, % 3, 9 Dureté du grain, N 70,8 Résistance au 2 cisaillement du grain, N/cm 42,8 Broyage pneumatique, % 9,5 Longueur de boulette, mm 11, 1 Ces résultats permettent de faire observer que la résistance des boulettes d'alimentation conformes à l'invention et fabriquées par le procédé conforme d l'invention, était, dans tous les essais, au moins aussi bonne que les caractéristiques de résistance obtenues avec utilisation des agents de liaison classiques.En outre, conformément aux résultats d'essai, les boulettes d'alimentation obtenues-avec la fraction grossière de fibres, c' est-à-dire celles ayant une dimension moyenne de 0,86 mm des particules de la matière naturelle éclatée å la vapeur et transformée en granulés, présentaient une résistance et une stabilité inférieures à celles des boulettes obtenues avec la fraction fine de fibres, c'est--dire celles ayant une dimension moyenne de 0,42 mm des particules de la matière naturelle éclatée à la vapeur et transformée en granulés. I1 a été trouvé, dans un essai d'exploitation, que jusqu'à 30'h de l'aliment pour le bétail peuvent être constitués par la matière naturelle éclatée à la vapeur selon la présente invention, sans nuirenialasapidité ni à la croissance de l'animal. D'après les essais, l'aliment selon la présente invention et préparé suivant le procédé de la présente invention possède, à tous égards, une qualité égale à l'aliment contenant l'agent de liaison classique, qui a été utilisé comme référence. REVENDICATIONS 1 - Matière première d'alimentation contenant une matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée å la vapeur, caractérisée par ie fait qu'ellesepresante sous la forme de granulés. 2 - Matière première d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'à l'état granulaire, elle ne contient pratiquement pas d'agent de granulation ajouté. 3 - Procédé de fabrication d'une matière première d'alimentation contenant une matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, caractérisé par le fait que l'on transforme en granulés la matière naturelle éclatée à la vapeur en comprimant la matière naturelle à travers une matrice. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérise par le fait qu'on effectue la granulation pratiquement en l'absence d' un agent de granulation. 5 - Mélange d' al-imentation contenant une matière première d'alime.taçior. contenant une matière naturelle à teneur en lignocelulose, selon l'une des revendications I ou 2, éclatée à la vapeur, caracterisé par le fait qu'il contient de 2,5 à 30% en poids de matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, et de 70 à 97,5 en poids de matières premières d'alimentation classiques. 6 - Mélange d'alimentation selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il contient de 5 à 25 en poids de matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, et de 75 à 95% en poids de matières premières d'alimentation classiques. 7 - Mélange d'alimentation selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait qu'il est pratiquement exempt d'agent de granulation ajouté. 8 - Procédé de préparation d'un mélange d'alimentation contenant une matière naturelle à teneur en lignocellulose, selon l'une des revendications 5 à 7, éclatée à la vapeur, caractérisé par le fait que I Ton transforme en granulés la matière naturelle à teneur en lignocellulose, éclatée à la vapeur, en la comprimant à travers une matrice, et qu'on la broie, et qu'au produit broyé, on ajoute 70 à 97,5X en poids de matière première d'alimentation classique, et qu'on transforme en granulés le mélange ainsi obtenu en le comprimant å travers une matrice.