Brevet FR2638333A1 — publié le 19900504

PROCEDE ET HATERIEL POUR L'EXTRACTION DE JUS ET D'AROBES A PARTIR DE SUBSTRATS VEGETAUX. POSSIBILITES DE TRAITEMENTS COMPLEHENTAIRES SUR LE MEME MATERIEL Description L'invention concerne un procédé et un matériel d'extraction de jus et d'arômes à partir de substrats végétaux divers : fruits, légumes, tiges, feuilles, etc Dans ce domaine, il a été proposé un procédé et des matériels, objets du brevet nO 84 134 69 du 28 atout 1984 déposé par Hessieurs HUNEZ Marcel Emile et PIERIBATTESTI Jean-Claude, permettant d'obtenir un jus de qualités organoleptiques intéressantes en soumettant une matière première à un chauffage suivi d'une mise sous vide rapide. Dans ce procédé, la condensation des vapeurs émises lors de la détente se fait au niveau de la paroi de l'enceinte, ce qui présente les inconvénients suivants - Mise en oeuvre de quantités de matières réduites; sinon, le rap port surface de condensation sur la masse n'est pas suffisant pour obtenir une mise sous vide rapide provoquant l'écoulement des jus, - Mélange des condensats aromatiques émis par la matière au jus d'écoulement. Nous nous proposons, dans la présente invention, de décrire un pro cédé permettant l'obtention à la fois d'un jus d'écoulement et des condensats aromatiques séparés, susceptibles chacun d'être valori sés indépendamment. En outre, le procédé et l'appareillage objets de cette invention, permettent la mise en oeuvre de quantités de matières importantes. La conception de l'appareillage permet également d'appliquer des traitements complémentaires susceptibles d'apporter une valorisa tion supplémentaire au jus d'écoulement, aux condensats aromatiques ou au "marc" résiduel. Le procédé met en oeuvre un chauffage, rapide ou non, par de la va peur d'eau, d'un substrat végétal suivi d'un refroidissement rapide (en général sous vide, mais pas obligatoirement). La durée de la montée en température, le niveau de température atteint, le palier de température à conserver pendant une certaine durée sont des paramètres liés aux substrats et aux extractions souhaitées. Avant ou pendant la montée en température, un dégazage est néces saire pour éviter tout phénomène d'oxydation nuisible à la qualité des produits. Un bon dégazage facilite en outre les transferts thermiques. Pendant les phases de montée en température et de maintien en température, qu'on soit sous vide ou sous pression, la vapeur d'eau se condense, et les condensats peuvent être éliminés. La détente par refroidissement à pression atiosphérique ou à pression internXdiaire, ou sous vide, doit être rapide. Ceci nécessite un système de condensation approprié des vapeurs émises. Cette mise sous vide rapide à un niveau de pression inférieur à celui du stade chauffage provoque une vaporisation d'une partie de la phase aqueuse constituant le substrat. Cette vaporisation destructure la matière végétale et permet un écoulement gravitaire du jus en phase liquide. La vapeur d'eau émise lors de la détente peut représenter en masse 10 t du substrat traité. Cette vapeur contient l'essentiel des arômes volatils. Une condensation de cette vapeur d'eau aromatique dans une enceinte distincte mais dégazée permet de collecter une matière première intéressante. Le matériel objet de l'invention offre les possibilités suivantes - extraction de jus à partir d'une matière traitée par cycle importante, - séparation simultanée des composés aromatiques en isolant ou en condensant la vapeur émise lors de la mise sous vide et concentration du jus, - optimisation et contrôle des phases de réchauffage et de refroidissement du substrat végétal, - conditionnement et préparation des jus dans le même matériel, - possibilité d'extraction complémentaire par la vapeur de composés moins volatils : huiles essentielles, esters lourds, etc - possibilité grâce à une technique de repasse, avec ou sans colonne, de concentrer les principes aromatiques pour en faciliter l'utilisation. La quantité de matière traitée par cycle peut être importante si 1 'on respecte les quatre principes suivants a) enceinte (1) contenant la matière de grande dimension et calculée pour résister à la pression et au vide absolu, b) dispositif de chargement et de répartition de la matière dans l'enceinte permettant un chauffage régulier et progressif de cette matière à traiter. Ce dispositif peut être fixe ou mobile. A titre d'exemple, nous décrivons sur le schéma un dispositif comprenant des paniers mobiles (5) chargés par la partie supérieure de 1 'enceinte et conçus de façon à ce que le flux de vapeur traverse de bas en haut régulièrement la matière à traiter. Les perforations du fond des paniers, le joint d'étancheité latéral, le dispositif anti-primage (6) seront adaptés à chaque substrat. La conception des paniers constituant chacun un plateau de répartition permet un dégazage rapide de l'enceinte et une montée de température uniforme et rapide. c) réseaux (3) et (7); tuyauteries et robinetteries de liaison à la source de vapeur et vers un condenseur, largement dimensionnées pour le passage d'un flux de vapeur instantané pouvant être important. Dispositif de condensation suffisemment dimensionné pour que la condensation voulue se fasse dans le délai imposé par le procédé. Le dispositif de condensation peut être un condenseur à mélange ou à surface placé à l'extérieur ou dans l'enceinte. Sur le schéma, nous décrivons un condenseur par surface (2) placé en dehors de l'enceinte de traitement. Les dimensions de l'enceinte, la section des tuyauteries, la surface du condenseur résultent d'essais expérimentaux sur pilote et de calculs d'extrapolation. Pour augmenter les quantités traitées, il est possible de relier "n" enceintes à un m & e dispositif de condensation (2) et de vide (4) par un réseau de tuyauteries et de robinetteries (12). Une gestion programmée des traitements dans chaque enceinte est alors conseillée. La séparation des arômes et du jus se fait en isolant et en condensant la vapeur émise lors de la mise sous vide. Cette émission de vapeur constitue également une évaporation du jus d'égwttage. Par exemple, en passant grâce au vide une charge de la température initiale de 1000 C à 400 C, une vaporisation de 10 Z de cette charge se produit. Cette eau vaporisée, lors de la mise sous vide, quitte l'enceinte (1) se condense dans l'échangeur (2) est récupérée dans le bac (17) avant d'être extraite soit par gravité, soit par la pompe (9). Cette eau condensée contient l'essentiel des arômes transférés hors de la présence de l'oxygène de l'air. Cette eau aromatique peut être réintroduite dans le jus après conditionnement de ce jus. Cette eau aromatique peut être également stockée et constituer une matière première pour la production d'arômes concentrés. Voir plus loin le commentaire bue nous faisons à ce sujet. Pour obtenir une récupération d'arômes la plus complète on peut prévoir d'alimenter le condenseur (2) en eau glycollée refroidie. Si l'on prend la précaution de séparer lors de la phase de chauffage les condensats de vapeur injectée ou produite, les condensats émis lors de la mise sous vide s'ils sont séparés viennent en déduction de la masse de jus produite, ce qui constitue une concentration d'environ 10 %.de l'extrait sec de ces jus. L'optimisation et le contrôle des phases de réchauffement et de refroidissement du substrat végétal se fait par action manuelle ou programmée sur les vannes de réglage des flux de vapeur placées sur les réseaux (3) et (7) en associant un niveau de vide approprié par action sur la robinetterie (10). Un maintien de température peut être particulièrement intéressant pour obtenir - la destruction d'enzymes susceptibles de provoquer des oxydations - la migration dans le jus de colorants placés en périphérie du végétal - un effet de pasteurisation - la libération d'arômes. Le conditionnement et la préparation des jus peuvent être faits dans la même enceinte (dispositif facultatif). Pour éviter une oxydation du jus d'égouttage, on peut "casser le vide" par injection de gaz neutre, l'azote par exemple ou le dioxyde carbone par le réseau (16). Une pasteurisation complémentaire peut être faite sans dilution grâce à la possibilité de chauffer par un double fond (14) en milieu agité par un mélangeur (13). Ces préparations alimentaires peuvent être réalisées dans la même enceinte, en utilisant les mêmes dispositifs de chauffage et de mélange, mais en ajoutant les compléments nécessaires. Une cuisson sous vide ou à légère pression peut être réalisée grâce au dispositif de réglage de vide (10). Les condensats peuvent être réinjectés (ou non) en permanence dans la préparation. Une extraction par la vapeur de composés moins volatils à partir de jus ou (et) du marc peut être poursuivie (application facultative). La détente flash qui déstructure la matière peut favoriser l'ex- traction d'essences aromatiques lourdes, huiles, esters lourds. Après avoir isolé les condensats contenant les fractions légères, il est possible de poursuivre au régime de pression souhaité le "stripping" de ces produits intéressants, les condensats via la pompe (9) seront décantés, ou traités afin de récupérer les fractions recherchées. On peut également envisager de réaliser ce "stripping" par de la vapeur de solvant générée grâce au dispositif de chauffe en double enveloppe (14). Le même appareillage permet en repasse, avec ou sans colonne, de concentrer les composés aromatiques (application facultativé). L'enceinte sans ses paniers peut être utilisée comne dispositif de distillation discontinue des condensats aromatiques précédemment isolés. Une colonne de concentration (15) et ses liaisons peut être adjointe sur la ligne(7)pour assurer une meilleure concentration de ces arômes. Cette distillation se fera sous un régime de vide qui assurera la meilleure protection des armes. LECENDE DE LA FIGURE 1 1 - ENCEINTE 2 - DISPOSITIF DE CONDENSATION 3 - RESEAU VAPEUR 4 - DISPOSITIF DE VIDE 5 - PANIERS HOBILES 6 - DISPOSITIF ANTI-PRIMACE 7 - RESEAU VAPEUR 8 - RESEAU DE VANNES ET TUYAUTERIES 9 - POMPE 10 - ROBINETTERIE 11 - CONTROLE DE TEMPERATURE ET DE PRESSION 12 - RESEAU DE TUYAUTERIES ET DE ROBINETTERIES 13 - MATERIEL D'AGITATION 14 - DOUBLE ENVELOPPE 15 - COLONNE DE CONCENTRATION 16 - RESEAU INJECTION DE GAZ NEUTRE 17 - BAC DE RECUPERATION 18 - RECIPIENT 19 - RESEAU ET RECIPIENT REVENOICAT IONS 1) Procédé d'extraction de jus et d'arômes à partir de substrats végétaux solides ou pâteux, comportant les étapes successives suivantes: - Chargement d'une enceinte (1) avec la matière à traiter - Dégazage de l'enceinte par le vide (4) ou (et) introduction de vapeur (3) qui chasse l'air présent, - Chauffage et montée en température de la matière par contact avec de la vapeur injectée ou produite dans l'enceinte, - Maintien de la température de la matière pendant une durée détermi- née fonction d'expériences et des résultats que l'on souhaite obtenir, - Détente rapide pour que la pression dans l'enceinte (1) passe du régime de pression supérieur défini par le chauffage à un régime de pression inférieur, - Cette détente s'accompagne d'une vaporisation, Pour que la détente se poursuive, une condensation simultanée de la vapeur émise doit se faire dans l'enceinte (1) ou hors de l'enceinte grace à un échangeur spécifique (2), - Retour à la pression initiale de l'enceinte avec ou sans protection de la matière traitée contre l'oxydation de l'air. 2) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le chargement et la répartition de la matière dans l'enceinte (1) permettent un chauffage régulier de cette matière par la vapeur. Des paniers amovibles (5) avec fonds perforés peuvent être utilisés, ou tout autre dispositif permettant une distribution régulière de la vapeur à travers la matière. 3) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 1 caractérisé: par le fait que le dégazage de l'enceinte est possible grâce à un dispositif de vide (4). - par exemple, une pompe ou un hydroéjecteur - par mise en équilibre avec l'extérieur lors de l'injection de vapeur, l'enceinte pouvant résiter à la pression ou au vide absolu. 4) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 1, caractérisé par un dispositif d'injection de vapeur (3) dans l'enceinte (1) relié à une réserve de vapeur, comprenant un réseau de tuyauterie et une vanne commandée manuellement ou pilotée selon un automatisme, ou par un dispositif de production de vapeur par surface chauffée (14) à l'intérieur même de l'enceinte, après introduction d'une quantité suffisante d'eau à vaporiser. 5) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le maintien en température et en pression se fait par réglage du flux de vapeur injecté ou produit dans l'enceinte au niveau des dispositifs (3) ou (14). 6) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les condensats de vapeur provenant du chauffage ou du maintien en température peuvent être évacués hors de l'enceinte par un réseau de vanneset tuyauteris (8) et un récipient (18) si le maintien en température se fait à une pression inférieure à la pression atmosphérique. 7) Appareillage de jus et d'arômes selon la revendication 1, caractéri sé par le fait que l'enceinte de traitement (1) est reliée par un réseau (7) à un condenseur (2) et à un dispositif de vide (4). Le condenseur peut être placé dans l'enceinte ou en dehors de l'enceinte de traitement de la matière. 8) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les condensats de vapeur produits au niveau du condenseur sont individualisés pour être séparés ou réinjectés au moment opportun par un réseau et un récipient (19). L'emploi d'une pompe (9) peut être nécessaire pour l'évacuation de ces condensats. 9! Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un seul condenseur (2) et dispositif de vide (4) peut servir à plusieurs enceintes (1) de traitement à condition que ces enceintes soit reliées par un réseau de tuyauteries et vannes appropriées (12). 10) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon la revendication 1 pouvant comporter undispositif antiprimage (6) permettant de séparer la vapeur émise et les gouttes de liquide susceptibles d'être entrainées. 12) Appareillage d'extraction de jus et d'arômes selon l'une des quelconques revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut être utilisé à des fonctions complémentaires de cuisson ou de distillation, en ajoutant ou non un matériel d'agitation (13) ou une colonne intermédiaire de distillation (15).