Brevet FR2647641A1 — publié le 19901207

2-647641 PROCEDE DE FABRICATION DE PULPES VEGETALES BLANCHIES La présente invention concerne un procédé de fabrication de pulpes végétales blanchies, plus particulière- ment de pulpes végétales à usage alimentaire blanchies à l'aide de peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse alcaline. Les palpes végétales dont le blanchiment est vise par la présente invention sont par exemple celles de betterave sucrière ou non, d'agrumes, de fruits tels que pêche, poire, abricot, d'oléagineux comme le tournesol, de céréales comme le blé, le mais ou l'avoine, de légumes comme le petit pois, après que le produit normalement valorisable à partir de chacune d'elles, comme le sucre, le jus de fruit, la pectine, l'huile, l'amidon, la farine, en ait été extrait de manière connue. Ces pulpes, dites pulpes extraites, qui constituent la matiere veéetale de base a laquelle est destine le procédé de la présente invention, sont désignées dans tout ce qui suit par le seul ter-e de pulpe, sauf précision. Elles se caractérisent par une teneur élevée en fibres alimentaires, déterminable par méthode enzymatique 2C connue. Elles sont utilisables dans l'industrie pour fabri- quer des produits alimentaires, des farines par exemple. Mais le développement commercial de ces produits est malheureuse- ment souvent freiné par une coloration trop foncée. Pour améliorer cet état de chose, il a été proposé de soumettre les pulpes à l'action du peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse alcaline, comme le propose par exemple le brevet des Etats Unis d'Amérique n'4241093. Cependant, même quand l'action du peroxyde d'hydrogène est précédée d'un lavage de la pulpe en milieu acide à l'aide d'un agent décolo- rant comme l'anhydride sulfureux, le résultat atteint jusqu'à maintenant est seulement un éclaircissement de la pulpe, par exemple du gris au jaune dans le cas de la pulpe de betterave comme l'indique le brevet français publié sous le n'2382366. La présente invention permet, contrairement aux procédes connus, d'obtenir des pulpes réellement blanchies, de degré de blancheur élevé pour le domaine technique concerné. 2-6 64?64 1 Elle consiste en un procédé de fabrication de pulpes végétales extraites blanchies à l'aide de peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse alcaline, dans lequel la pulpe est traitée en milieu acide avant d'être soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène, caractérisé en ce que, successivement et cumulati- vement: - le traitement de la pulpe en milieu acide est réalisé à un pH dont la valeur reste égale ou inférieure à 2,5 environ, - la durée du traitement de la pulpe en milieu acide est égale ou supérieure à 10 minutes environ, - la pulpe traitée en milieu acide est lavée avec une efficacité égale ou supérieure à 80 %, - la pulpe lavée est soumise a l'action du peroxyde d'hydrogène en présence d'un agent stabilisant dudit peroxyde. La pulpe est mise en oeuvre sous forme de suspension aqueuse de la matière végétale de consistance plus ou moins grande. La consistance est traduite par la concentration en matière végétale comptée à l'état sec exprimée en pour cent en poids. Pour la réalisation de l'invention: la consistance dans le traitement acide est généralement comprise entre 2 % et 30 %, 25. le traitement acide est réalisé à une température dont la valeur maximale dépend essentiellement de la stabilité thermi- que de la pulpe considéree. Elle est le plus souvent comprise entre environ 20 C et 100'C, et de préférence égale ou inférieure à 60 C environ, 30. le pH au cours du traitement acide est obtenu grâce à l'addition à la pulpe d'un acide minéral ou organique choisi essentiellement parmi l'acide chlorhydrique, l'acide phosphori- que, l'acide sulfurique, l'acide sulfureux, l'acide acétique, l'acide fluorhydrique, ou d'un mélange de ces acides, 35. la durée du traitement en milieu acide dépend du choix des autres paramètres mais est le plus souvent inférieure à 1 heure environ, l'équipement convenant a la réalisation du traitement en 2.6 4 76 4 1 milieu acide peut être un mélangeur de type classique ou bien un melangeur-disperseur dans lequel l'agitation périphérique raclante est lente et l'agitation centrale, inversée par rapport à la première, rapide. Un tel équipement est par exemple commercialisé par la soceté française CELLIER. Le traitement en milieu acide peut être aussi décomposé en deux étapes, l'une dans laquelle la pulpe et l'acide sont mélanges intensément dans un système comprenant une ou plusieurs vis hélicoidales permettant d'atteindre une pression élevée, l'autre, de séjour, avec ou sans agitation. La première étape peut être réalisée par exemple dans un mélangeur à haute densité connu dans l'industrie papetière ou dans une machine essentiellement constituée de deux surfaces hélicoidales pénétrant l'une dans l'autre, enroulés autour d'arbres parallèles, entraînées en rotation synchrone dans le même sens à l'intérieur d'un fourreau les enveloppant, et déterminant de l'amont vers l'aval dans le sens d'avancée de la matière une succession de zones d'entraî- nement et de freinage de la matière, décrite par exemple dans les brevets français publiés sous les numéros 2319737, 2418295, 2451963 et le certificat d'addition français publié sous le numéro 2436844, et commercialisée par exemple par la société française CLEXTRAL sous le nom de "BI-VIS". La durée de cette première étape est généralement inférieure à 1 minu- te, le lavage est normalement réalisé à l'eau, à une température comprise de préférence entre 20 C et 60OC, Par lavage s'entend l'opération d'élimination d'un certain pourcentage de la phase liquide présente dans la pulpe avant son lavage. L'efficacité du lavage est traduite par ce pourcentage. Elle est ici de préférence égale ou supérieure à %. Le lavage consiste ordinairement en une séquence répétée de dilution de la pulpe et d'essorage de celle-ci le plus souvent par filtration ou pressage. Une machine de type "BI-VIS" telle que décrite ci-dessus convient bien a son exécution. l'agent stabilisant du peroxyde d'hydrogène est choisi le 2- 47? 4 1 264?l41 plus souvent en pratique parmi le silicate de sodium, le magné- sium sous forme de magnésie ou sous forme de sel soluble comme le chlorure ou le sulfate. Tous autres stabilisants du peroxyde d'hydrogène en milieu alcalin compatibles avec un usage alimentaire sont utilisables. Le silicate de sodium est mis en oeuvre commodemment sous forme de solution aqueuse de densité égale à 1,33. C'est la quantité de cette solution qui est exprimee quand référence est faite dans tout ce qui suit au silicate de sodium. La quantité de silicate de sodium, comme celle de tout réactif dans tout ce qui suit est exprimée en pour cent en poids par rapport a la matière végétale comptée à l'état sec. Elle est comprise ici le plus souvent entre environ 0,5 % et 6 %, de préférence entre 2 % et 4 %. Le magnésium est mis en oeuvre à raison d'environ 0,25 % a 1 %, pendant l'action du peroxyde d'hydrogène sur la pulpe lavée-, la consistance est choisie égale à une valeur comprise génera- lement entre environ 5 % et 30 %, et de préférence égale ou supérieure à 10 %, la température généralement entre environ 'C et 90'C, de préférence égale ou supérieure a 60'C. La durée de ladite action est le plus souvent comprise entre quelques minutes et plusieurs heures selon la température choisie. Elle est par exemple de l'ordre de 2 heures quand la température choisie dans le cas de la pulpe de betterave est d'environ 60'C, les remarques faites plus haut à propos du traitement en milieu acide quant a l'équipement et à la possibilité de décomposer l'opération en deux étapes sont transposables à la phase d'action du peroxyde d'hydrogène. Le temps de séjour nécessaire à celle-ci peut être aussi assurée dans une tour de blanchiment connue dans l'industrie papetière, le peroxyde d'hydrogène est employé généralement à raison de 1 % à 10 % environ, de préférence à raison de 5 % ou moins. L'agent alcalin généralement ajouté au peroxyde d'hydrogène, est l'hydroxyde de sodium employé le plus souvent à raison d'une quantité comprise entre environ 2 % et 5 %. A 64? 4 1 titre indicatif le pH après action du peroxyde d'hydrogène, est en général inférieur à 8,5 pour la plupart des pulpes. Schématiquement le procédé de l'invention est réali- sable par exemple dans un équipement constitué de la succes- sion des appareillages principaux suivants: une première machine de type "BI-VIS" dans laquelle est réalisé le mélange de la pulpe avec l'acide dans les conditions du traitement en milieu acide, une capacité de séjour, une deuxième machine de type "BI-VIS" dans laquelle sont réalises succesivement le lo lavage de la pulpe qui a été traitée en milieu acide et le mélange de la pulpe lavée avec le peroxyde d'hydrogène et les produits qui l'accompagnent dans les conditions d'action du peroxyde d'hydrogène, une capacité de séjour. La pulpe initiale, avant traitement en milieu acide, peut être avantageusement lavée à l'eau pour la débarasser des corps étrangers comme le sable. Après avoir été soumise à l'action du peroxyde d'hy- drogene, la pulpe est de préférence amenée à un pH compris entre environ 5 et 6 au moyen d'un agent acide tel que l'anhy- dride sulfureux en solution aqueuse, de façon a en améliorer la conservation ou stockage, puis lavée et séchée en vue de son utilisation. Les exemples suivants, donnés à titre indicatif mais non limitatif permettent de juger du procéde de l'invention. ExemDle 1: Une pulpe de betterave sucrière de laquelle le sucre a été extrait, qui est à l'état d'une suspension aqueuse dont le pH est égal à 6, dont la consistance est égale à 5 % et qui contient 10 kg de matière végétale à l'état sec, est amenée à pH égal à 2 par addition de 540 g. d'acide sulfurique à 96 % en poids, et agitée à ce pH durant 20 minutes a une températu- re égale à 35'C avant d'être filtrée et lavée à l'eau sur tamis vibrant avec une efficacité de lavage égale à 90 %. La pulpe ainsi lavée est reprise du filtre et amenée à une consistance de 10 % pour être soumise sous agitation à l'action de 0,715 kg d'une solution aqueuse de peroxyde d'hy- drogène à 70 % en poids de peroxyde, de 1 kg d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20 % d'hydroxyde, et de 0,4 kg de silicate de sodium, pendant 2 heures à 60'C. Le pH de la pulpe après ces 2 heures est égal à 6,8. La pulpe est ensuite amenée à pH 6 au moyen de dioxyde de soufre en solution aqueuse, puis filtrée, lavée et séchée. Elle conduit finalement après broyage en grains de dimension inférieure & 100;am à une farine blanche d'apparence et dont le poids correspond à plus de 80 % du poids de la pulpe de départ comptée à l'état sec. Le degré de blancheur de cette farine, mesuré sur des pastilles frittées en degré de blanc ISO selon la norme ISO0 de l'industrie papetière, est égal à 41,5'IS0 tandis que la pulpe de départ a un degré de blanc mesure dans les mêmes conditions égal seulement à 341IS0. Exemple 2: - Une pulpe ou drêche de mais, résidu du mais après extraction de l'amidon, dont la consistance est égale a 9,8 % ?t qui contient 7,9 kg de matière végétale a l'état sec, est amenée à pH égal à 2,1 par addition à la pulpe de 274 g d'aci- de sulfurique 96 %, puis agitée à ce pH durant 30 minutes à 30C, avant d'être lavée avec une efficacité supérieure à 90 % puis soumise sous agitation à l'action de 0,63 kg d'une solu- tion aqueuse de peroxyde d'hydrogène à 70 % de peroxyde, de 0,88 kg d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 20 % d'hydroxyde, et de 0,352 kg de silicate de sodium, pendant 2 heures a 60'C. Apres ces 2 heures le pH est de 7,5. En procédant ensuite de façon similaire à ce qui est décrit pour la pulpe de betterave dans l'exemple 1, la pulpe de maïs blanchie finalement obtenue a un degré de blancheur égal a 43'IS0 alors qu'il n'était égal qu'à 301IS0 pour la pulpe de départ. ExemDle3: En opérant comme dans l'exemple 1, avec la même pulpe de betterave et selon le même processus, mais en réali- sant le traitement en milieu acide à l'aide d'acide chlorhydri- que au lieu d'acide sulfurique, à une consistance de 2 % au lieu de 5 %, et en utilisant une quantité d'hydroxyde de sodium égale à 3 % au lieu de 2 % lors de l'action du peroxy- de d'hydrogène, le degré de blancheur de la pulpe blanchie, 264764 1 mesuré comme dans l'exemple 1, est égal à 46'IS0. En opérant comme ci-dessus mais en omettant le trai- tement de la pulpe en milieu acide, ce degré de blanc n'est plus que de 38'IS0 et la farine obtenue est jaune. Exemple 4: En procédant selon l'invention comme dans l'exemple 3 mais en substituant le dioxyde de soufre à l'acide chlorhy- drique pour amener à 2 au lieu de 2,2 la valeur du pH de la pulpe durant le traitement en milieu acide, le degré de o10 blancheur de la pulpe blanchie, mesuré dans les conditions des autres exemples, est égal à 45'IS0. Exemple 5: En opérant comme dans l'exemple 1 mais avec une pulpe de betterave de degré de blanc initial égal à 371IS0, en réalisant le traitement de la pulpe en milieu acide à une consistance égale à 2 % et en faisant agir le peroxyde d'hydrogène sur la pulpe lavée à raison de 10 % de peroxyde d'hydrogène compté en 100 % avec 4 % d'hydroxyde de sodium compté en 100 %, le pH après action du peroxyde d'hydrogène est égal à 7,6 et on obtient une pulpe blanchie de degré de blanc égal à 53 IS0 tandis que seulement 44 % du peroxyde d'hydrogène engagé sont consommés. Le poids de matière sèche blanchie est égal à 80 % de la matière végétale initiale à l'état sec. Z-6474 1 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pulpes végétales extrai- tes blanchies à l'aide de peroxyde d'hydrogène en solution aqueuse alcaline, dans lequel la pulpe est traitée en milieu acide avant d'être soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène, caractérisé en ce que, successivement et cumulativement: - le traitement de la pulpe en milieu acide est réalisé à un pH dont la valeur reste égale ou inférieure à 2,5, - la durée du traitement de la pulpe en milieu acide l0 est égale ou supérieure à 10 minutes, - la pulpe traitée en milieu acide est lavée avec une efficacité égale ou supérieure à 80 %, - la pulpe lavée est soumise à l'action du peroxyde d'hydrogène en présence d'un agent stabilisant dudit peroxyde; r 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consistance pendant le traitement en milieu acide est comprise entre 2 % et 30 %. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement en milieu acide est réalisé à une température comprise entre 20'C et 100'C. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température est égale ou inférieure à 60'C. 5. Procéde selon l'une des revendications 1 à 4, caracteise en ce que le pH pendant le traitement de la pulpe en milieu acide est obtenu au moyen d'acides minéraux ou organiques employés seuls ou en mélange. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'acide ou les acides sont choisis parmi l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique, l'acide sulfurique, l'acide sulfureux, l'acide acétique, l'acide fluorhydrique. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérsé en ce que le lavage est réalisé au moyen d'eau à une température comprise entre 20'C et 60'C. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent stabilisant du peroxyde d'hydro- gène est choisi parmi le silicate de sodium ou le magnésium 247 44 sous forme de sels solubles ou de magnésie. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le silicate de sodium est utilisé à raison de 0,5 % à 6 % et de préférence à raison de 2 % à 4 %. 10. Procéde selon la revendication 8, caractérisé en ce que le magnésium est utilisé a raison de 0,25 % à 1%. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que pour l'action du peroxyde d'hydrogène sur la pulpe lavée, la consistance est comprise entre 5 % et o10 30 %, la température comprise entre 20C et 90 C, la quantité de peroxyde d'hydrogène engagé comprise entre 1 % et 10 %, l'agent alcalin ajouté au peroxyde d'hydrogène est l'hydroxyde de sodium engagé à raison de 2 % à 5 %. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la consistance est égale ou supérieure à 10 %, la température égale ou supérieure à 60'C, la quantité de peroxyde d'hydrogène engagé égale ou inférieure à 5 %. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 a 12, caractérisé en ce que tout ou partie du traitement de la pulpe en milieu acide, du lavage, de l'action du peroxyde d'hydrogè- ne sur la pulpe lavée, peut être réalisée en machine de type "BI-VIS".