Brevet FR2651966A1 — publié le 19910322

i L'invention concerne un produit végétal riche en fibres alimentaires à viscosité élevée, son procédé de préparation et son utilisation en formulations alimentaires. L'expression "fibre alimentaire" employée pour la première fois par Trowell en 1972 (Trowell, H.C. Ischemic heart disease and dietary fiber Am. J. Clin Nutr. 1972 25: 926) pour décrire les constituants de la paroi cellulaire des végétaux résistant aux sécrétions enzymatiques du tube digestif de l'homme, recouvrait essentiellement les constituants poly- saccharidiques de la paroi (cellulose, hémicellulose et pec- tines). En 1974 cette définition a été étendue aux composants non polysaccharidiques de la paroi: lignine, protéines de structure, minéraux ainsi qu'aux constituants de certains tissus spécialisés (Trowell H.C. Definitions of fiber Lancet 1974 1 503). L'évolution des modes de vie du monde occidental dans les dernières décennies a contribué à modifier en profondeur la demande alimentaire. L'ensemble des pays industrialisés est passé globalement d'une demande d'aliments énergétiques per- mettant de mener une vie o la dépense physique était impor- tante, à une demande d'aliments auxquels il est demandé d'abord d'être équilibrés du point de vue nutritionnel l'apport énergétique devenant moins important. Après le suivi des apports en l'un ou l'autre des nutri- ments principaux (glucides, protides, lipides, oligoéléments, vitamines) en quantités est venue l'étude de leur apport en qualité (acides aminés essentiels acides gras polyinsaturés, etc...). Ce n'est que dans les deux dernières décennies que l'on a commencé à se poser sérieusement le problème de la place des fibres alimentaires dans la ration humaine. Et ce n'est que depuis quelques années seulement que l'on s'est aperçu du rôle important qu'elles jouent dans l'ensemble de la régulation de la fonction digestive, ainsi que dans la prévention d'un certain nombre de troubles liés à l'appareil digestif lui- même. Les nutritionnistes se sont alors rendu compte que, du fait de l'évolution qualitative et quantitative de la ration alimentaire, une grande partie des habitants des pays occiden- taux était en état de subcarence vis à vis de leurs besoins en fibres alimentaires, et donc, qu'il devenait nécessaire de supplémenter, d'une façon ou d'une autre, la ration journa- lière en ce qui lui manque comme apport de fibres alimen- taires. Les fibres alimentaires présentes dans les végétaux sont en général et en majorité, composées de cellulose et de lignine, composés fortement structurés et insolubles. Elles sont donc quasi totalement dépourvues de propriétés fonction- nelles et leur emploi dans certaines formulations alimentaires courantes est difficile, ou impossible pour des raisons de qualité organoleptiques du produit fini, ou de fonctionnalité dans le cadre de la réalisation du produit, ou les deux à la fois. Ainsi le matériel végétal brut provenant de diverses fabrications de produits alimentaires, dont il constitue le co-produit et qui existe en grandes quantités, renferme des fibres alimentaires pour lesquelles les procédés de traite- ments existants ne permettent pas d'obtenir des produits ayant des propriétés organoleptiques et fonctionnelles satisfai- santes. D'une façon générale, ces produits ne sont pas agréables au palais et nécessitent l'addition d'un agent de texture pour la préparation de formulations alimentaires diverses. L'invention concernée par la présente demande réside dans la mise en oeuvre de techniques physiques qui permettent l'obtention de produits végétaux riches en fibres alimentaires agréables au palais et doués de propriétés fonctionnelles en ce qui concerne la texture de l'aliment dans lequel ils sont incorporés. Un aspect de l'invention concerne un procédé de prépara- tion d'un produit végétal riche en fibres alimentaires à viscosité élevée, caractérisé en ce que l'on soumet un maté- riau ayant une teneur en fibres alimentaires d'au moins 50 % en poids et ayant une taille de particules de 40 à 315 microns à un traitement de dilacération effectué de préférence en suspension aqueuse. Le matériau utilisé comme produit de départ dans le procé- dé de l'invention est un matériel végétal brut tel que par exemple des fibres de pois, de tomates, de pommes, d'agrumes, de betteraves, de cacao ou de céréales ayant subi un traite- ment préliminaire qui le rend compatible avec un usage alimen- taire, l'enrichit en fibres alimentaires et lui donne un aspect physique convenable en ce qui concerne la granulomé- trie. D'une façon générale, le matériau renferme une teneur en fibres alimentaires d'au moins 50 % en poids, de préférence comprise entre 65 et 85 % et déterminée selon la méthode d'analyse de fibres alimentaires dite "AOAC" décrite par Prosky et al. J. Assoc. Off. Anal. Chem. 68(4) 677-679 (1985). La taille des particules obtenue d'une façon générale par différents moyens de broyage connus tel que le broyeur à marteau ou à cylindre entre quelques microns et quelques mm est comprise entre 40 et 315 microns. Selon l'origine du matériel végétal, 35 à 65 % des particules ont une taille comprise entre 40 et 100 microns. Par traitement de dilacéra- tion, on entend que le matériau de départ est soumis à un traitement physique capable d'effectuer des cisaillements de la structure cristalline originelle des fibres, sans modifier sensiblement la taille des particules, ni la teneur en fibres. La dilacération peut être effectuée à l'aide d'un homogénéisa- teur ou d'un broyeur colloïdal. Le procédé revendiqué permet ainsi de préparer un produit ayant une teneur riche en fibres alimentaires essentiellement identique à celle du matériau de départ et dont la viscosité a été augmentée par le traitement de dilacération. L'invention concerne particulièrement un procédé carac- térisé en ce que le traitement de dilacération est réalisé en suspension aqueuse à une concentration comprise entre 1 et 30 %, de préférence entre 3 et 15 % et à une température comprise entre 20 et 100 C, de préférence entre 40 et 60 C, - soit par homogénéisation sous pression d'au moins 50 Kg/cm2, de préférence 150 à 450 Kg/cm2, - soit à l'aide d'un broyeur colloïdal à serrage négatif. La suspension aqueuse est réalisée de préférence dans de l'eau, éventuellement de l'eau déminéralisée. La concentration peut varier de 1 à 30 % selon le matériau de départ et selon le moyen de dilacération utilisé. De préférence la concentra- tion est comprise entre 3 et 15 %. Dans le cas de l'homogé- néisation, celle-ci est réalisée à l'aide d'un appareil comprenant une pompe fonctionnant sous pression élevée, tel qu'un homogénéisateur Manton Gaulin et dont la pression peut varier selon le matériel de départ et la viscosité souhaitée. La pression est de préférence comprise entre 150 et 450 Kg/cm2. Dans le cas du broyeur colloïdal, l'appareil est utilisé dans des conditions connues avec un serrage négatif, par exemple comme dans la fabrication des caséinates. L'invention concerne tout particulièrement un procédé caractérisé en ce que l'on effectue plusieurs cycles de dila- cération de manière à obtenir une viscosité d'au moins 600 cp. Le nombre de cycles auquel on soumet la suspension peut varier de 1 à 10, de préférence de 2 à 4, selon le matériau de départ et selon le moyen de dilacération. La viscosité de la suspension est mesurée après chaque cycle avec un appareil Rhéomat 108 et exprimée en centipoise, noté cp. Selon la concentration et le moyen de dilacération, on opére de façon à obtenir une viscosité d'au moins 600 cp, de préférence compri- se entre 600 et 5000 cp. La suspension visqueuse obtenue selon le procédé de l'invention est ensuite déshydratée selon une méthode connue telle que par procédé spray dans une tour de séchage équipée d'une turbine ou de buses, dans le cas ou l'on désire un produit sous forme de poudre ou sur un tambour, en présence d'adjuvants de séchage, dans le cas ou l'on désire un produit sous forme de paillettes. Un autre aspect de l'invention concerne un produit végétal riche en fibres alimentaires à viscosité élevée, de préférence supérieure à 600 cp, tel qu'obtenu selon le procédé décrit. Le produit préféré de l'invention a une teneur en fibres alimentaires de 65 à 85 % en poids, selon le matériau de départ et une viscosité comprise entre 600 et 4000 cp, selon le matériau de départ et les conditions utilisées du procédé, mesurée sur une dispersion à 10 % en poids dans l'eau à l'aide du Rhéomat 108. L'invention a également pour objet l'utilisation des produits décrits ci-dessus, pour la préparation de formula- tions alimentaires telles que les potages, les crèmes- dessert, les desserts. L'utilisation des produits consiste à incorporer le pro- duit dans une préparation alimentaire humide par agitation vive pendant quelques minutes par un moyen mécanique, par exemple à l'aide d'une turbine, de façon à augmenter la teneur en fibres alimentaires et donner une texture épaisse et onctueuse sans ajout d'agent de texture habituellement néces- saire à des formulations alimentaires telles que des potages, des desserts ou des crèmes-dessert. L'invention concerne également les formulations alimen- taires contenant des fibres alimentaires à viscosité élevée, décrites ci-dessus. Dans les formulations alimentaires le produit de l'inven- tion remplace une quantité analogue d'agent de texture habi- tuellement utilisé tel que par exemple l'amidon modifié, le carraghénate ou un mélange des deux. Les formulations alimen- taires peuvent être humides prêtes à la consommation ou avoir été intermédiairement déshydratées. Les préparations humides telles que les potages ou les crèmes-dessert et les prépara- tions déshydratées telles que les potages instantanés ou les desserts prêts à l'emploi, après réhydratation ont une visco- sité identique aux formulations correspondantes renfermant un agent de texture, une consistance comparable et un goût agréable au palais. Les exemples suivant illustrent l'invention sans la limiter. EXEMPLE 1: traitement de fibres de pois par homogénéisation. On traite 1000 g de fibres de pois contenant 80 % de fibres alimentaires et ayant une taille de particules comprise entre 40 et 200 microns (environ 50 % des particules compris entre 50 et 100 microns) que l'on disperse dans de l'eau à la concentration de 10 % en poids et à une température de 40 C. Le mélange est homogénéisé par passage dans un homogé- néisateur Manton Gaulin sous une pression de 230 Kg/cm2 en effectuant le cycle 4 fois. La mesure de la viscosité de la suspension après chaque cycle donne les résultats suivants: viscosité initiale: 50 cp viscosité après le ler cycle: 1100 cp viscosité après le 2ème cycle: 1500 cp viscosité après le 3ème cycle: 2200 cp viscosité après le 4ème cycle: 3200 cp (mesure avec Rhéomat 108 pour une vitesse de cisaillement de 50 tours/mn avec le cylindre n 1). EXEMPLE 2: traitement de fibres de cacao par homogénéisation. On traite 1000 g de fibres de cacao contenant 70 % de fibres alimentaires et ayant une taille de particules comprise entre 40 et 200 microns (environ 50 % des particules compris entre 40 et 80 microns) que l'on disperse puis homogénéise comme dans l'exemple 1 à la concentration de 7 % en poids et sous une pression de 200 kg/cm2 en effectuant 2 cycles. On obtient les résultats suivants: viscosité initiale: 30 cp viscosité après le ler cycle: 350 cp viscosité après le 2ème cycle: 600 cp (Rhéomat 108 à 50 tours/mn et cylindre n 1). EXEMPLE 3: traitement de fibres de betteraves par homogénéi- sation. On traite 1000 g de fibres de betteraves contenant 80 % de fibres alimentaires et ayant une taille de particules comprise entre 40 et 200 microns (environ 50 % des particules compris entre 50 et 100 microns) que l'on disperse puis homo- généise comme dans l'exemple 2. On obtient les résultats suivants: viscosité initiale: 30 cp viscosité après le ler cycle: 2900 cp viscosité après le 2ème cycle: 3400 cp (Rhéomat 108 à 50 tours/mn et cylindre n 2). EXEMPLE 4: traitement de fibres de cacao par broyeur col- loïdal. On traite 1000 g de cacao contenant 70 % de fibres ali- mentaires et ayant une taille de particules comprise entre 40 et 200 microns (environ 50 % des particules compris entre 40 et 80 microns) que l'on disperse dans de l'eau déminéralisée à la concentration de 3 % en poids et à une température de 40 C puis soumet à un cycle de broyage dans un broyeur MK 95 de FRYMA sous un serrage négatif de 3,50. On obtient les résul- tats suivants: viscosité initiale: 30 cp viscosité après traitement: 600 cp EXEMPLE 5: viscosités comparées de produits riches en fibres après homogénéisation. On traite de façon identique des fibres d'origine variée contenant 50 à 80 % de fibres alimentaires et ayant une taille de particules comprise entre 40 et 315 microns (environ 50 % des particules compris entre 40 et 100 microns) que l'on disperse à la concentration de 10 % en poids et homogénéise dans un Manton Gaulin. Les résultats sont les suivants: Nature des Viscosité Viscosité de la Viscosité de fibres initiale dispersion de la dispersion fibres après obtenue par 2 cycles mélange des d'homogénéisa- fibres homogé- tion à 200 bars néisées et sé- chées dans de l'eau Fibres de pois 50 cp 1100 cp 1000 cp Fibres de cacao 10 cp 600 cp 600 cp Fibres de betteraves 30 cp 3400 cp 3500 cp Fibres d'agrumes 40 cp 600 cp 550 cp Fibres de tomates non mesurable 700 cp 600 cp car trop faible (mesure avec Rhéomat 108 comme décrit ci-dessus, avec recons- titution de la suspension aqueuse à la concentration initiale dans le cas des fibres séchées après homogénéisation). EXEMPLE 6: formulations alimentaires humides. Potare au poulet: INGREDIENTS (pour 1000 g) TEMOIN ESSAI Amidon modifié 45 - Flocon de pomme de terre 4 4 Lactose 10 - Sel 13 - Glutamate 6 13 Viande de poulet 9 9 Aromates 1 1 Arome viande 3 3 Lait écrémé en poudre 17 17 Fibres de pois préparées suivant l'exemple 1 Matière grasse en poudre 8 8 Eau 884 900 1000 1000 Viscosité du produit final 60 cp 62 cp (Rhéomat 108 - 50 tours/mn cylindre n 2) Crème dessert vanille: INGREDIENTS (%) TEMOIN ESSAI Lait écrémé 84,89 82,99 Sucre cristallisé 10,00 10,00 Amidon modifié 3,50 - Carraghenate 0,10 - Fibres de betteraves préparées suivant l'exemple 3 - 5,50 Arome vanille 1, 50 1,50 Colorant jaune 0,01 0,01 100 100 Viscosité du produit final 350 cp 360 cp (Rhéomat 108 - 50 tours/mn cylindre n 2) EXEMPLE 7: formulations alimentaires déshydratées. Potaqe à la tomate instantané: INGREDIENTS (pour 1000 g) TEMOIN ESSAI Amidon modifié 275 - Tomate en poudre 300 300 Maltodextrine 65 70 Sel 80 80 Fibres de tomates préparées suivant l'exemple 5 - 270 Sucre 70 70 Matière grasse en poudre 65 65 Arome tomate 45 45 Lait écrémé en poudre 38 38 Glutamate 30 30 Arome aromates 25 25 Betterave en poudre 6 6 Acide citrique 1 1 1000 1000 Réhydrater 16 g de la préparation dans 200 ml d'eau bouillante. Viscosité du produit réhydraté 59 cp 63 cp (Rhéomat 108 - 50 tours/mn - cylindre n 2) Préparation pour mousse au chocolat: INGREDIENTS (%) TEMOIN ESSAI Poudre de lait écrémé 25 26 Sucre glace 50 60 Amidon modifié 10 - Carraghenate 1 - Fibres de cacao préparées suivant l'exemple 4 - 10 Cacao dégraissé 14 4 100 Réhydrater 250 g de la préparation dans un litre d'eau fraîche et battre au mixeur jusqu'à la consistance désirée. Viscosité du produit reconstitué 1100 cp 1150 cp (Rhéomat 108 tours/mn - cylindre n 2) 1l REVENDICATIONS 1) Procédé de préparation d'un produit végétal riche en fibres alimentaires à viscosité élevée, caractérisé en ce que l'on soumet un matériau ayant une teneur en fibres alimentaires d'au moins 50 % en poids et ayant une taille de particules de à 315 microns à un traitement de dilacération effectué de préférence en suspension aqueuse. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de dilacération est réalisé en suspension aqueuse à une concentration comprise entre 1 et 30 %, de préférence entre 3 et 15 % et à une température comprise entre 20 et C, de préférence entre 40 et 600C - soit par homogénéisation sous pression d'au moins 50 Kg/cm2, de préférence 150 à 450 Kg/cm2 - soit à l'aide d'un broyeur colloïdal à serrage négatif. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on effectue plusieurs cycles de dilacération de manière à obtenir une viscosité d'au moins 600 cp. 4) Produit végétal riche en fibres alimentaires à viscosité élevée, de préférence supérieure à 600 cp, tel qu'obtenu selon le procédé décrit à l'une quelconque des revendications 1 à 3. ) Utilisation des produits selon la revendication 4, pour la préparation de formulations alimentaires telles que les pota- ges, les crèmes-dessert, les desserts. 6) Formulations alimentaires contenant des fibres alimentaires à viscosité élevée, telles que définies à la revendication 4.