Brevet FR2678640A1 — publié le 19930108

PROCEDE DE PRODUCTION EN CONTINU D'AMIDON PART Ib LLEMENT HYDROLYSE, PRODUIT OBTENU PAR CE PROCEDE ET SES APPLICATIONS La présente invention se rapporte à un procédé de production en continu d'amidon partiellement hydrolysé, par hydrolyse à froid d'un substrat amylacé broyé, au produit obtenu par ce procédé et aux applications de ce produit. Le brevet français 86 18380 décrit un procédé de production d'éthanol en continu, par hydrolyse et i O fermentation simultanées et à froid d'un substrat amylacé broyé Par l'expression "à froid" on entend une temperature inférieure au point de gélification du substrat. Selon ce procédé on introduit en continu dans un récipient une certaine quantité de farine, de l'eau, des î enzymes; on maintient dans le récipient une température basse; après un temps de séjour du milieu de fermentation dans le récipient compris entre 10 et 40 heures, on soutire les jus obtenus Dans un séparateur on extrait du jus la fraction insoluble qui est recyclée dans le récipient; tes jus restants ainsi clarifiés sont distillés, les vinasses étant recyclées dans le récipient La fraction insoluble comporte de la matière amylacée incomplètement hydrolysée et des constituants non transformables (levures, sons,) Cette fraction insoluble étant continuellement recyclée, il est nécessaire d'en éliminer une partie pour conserver le taux de matières sèches constant dans le récipient L'élimination a lieu par soutirage apres le séparateur, sur la conduite de retour au récipient De mnre pour les vinasses on prévoit une purge en sortie de colonne de distillation On assure ainsi l'équilibre entre Jes quantités entrantes et sortantes. Ce procédé donne satisfaction car il permet d'obtenir dans la fraction de jus clarifies une concentration en alcool comprise entre 48 et 80 gil. Les produits éliminés participent à l'élaboration des drêches Dans le domaine agro-alimentaire, les drêches sont très généralement les résidus des céréales après soutirage des moûts Dans le procédé ci-dessus les drêches sont obtenues de la manière suivante, connue en soi: les vinasses sont constituées d'eau, de protéines précipitées et non précipitées, et de sel minéraux Par centr Jifugat Lion on sépare les protéines précipitées (solides) que l'on sèche, de la fraction solubilisée appelée vinasse clarifiée Une partie des vinasses clarifiée est recyclée dans le récipient, l'autre est concentrée et mélangée à la fraction solide séchée; le mélange est communément désigne: "drêches solubles". En ce qui concerne la partie de la fraction des jus insoluble qui est éliminée après le séparateur, celle-ci comporte comme on l'a vu de la matière amylacée incomplètement hydrolysée Cette matière, qui n'est ni un sucre, ni un amidon, est considérée comme étant inutilisable: c'est un déchet provenant de la décomposition inachevée de la matière amylacée; et en outre elle est instable car sa transformation se poursuit encore lentement même après le soutirage On l'incorpore aux dreches issues des vinasses afin de ne pas la perdre totalement. Ce procédé présente l'inconvénient de ne pas de transformer la totalité de ja matire amylace en alrool et de perdre la partie non transformée Ft cette perte est assez importante du point de vue économique car si les dréches solubles constituent en elles-mêmes un produit commercialisable leur prix est bien moindre que celui du produit amylacé La présente invention a pour objectif de résoudre cet inconvénient. L'invention a pour objet un procédé de production en continu d'amidon partiellement hydrolyse, par hydrolyse à froid d'un substrat amylacé broye, dans lequel on réalise de manière connue en soi une hydrolyse du substrat amylacé avec une préparation enzymatique libérant des sucres, caractérisé en ce que: on soutire le jus obtenu après hydrolyse pendant une durée allant de 20 à 60 heures, lequel contient notamment les produits soiubilisés, quelques fibres, des levures, quelques protéines. de ce jus on sépare tout ce qui n'est pds solubilisé par l'hydrolyse mnotamment tes fibres, xes levures et amidons partiellement hydrolysés) que i'on recycle, on extrait avant recyclage et en tout ou partie l'amidon partiellement hydrolysé et on le stabilise par tout moyen, notamment par séchage ou congélation. Comme on le voit le procédé consiste à interrompre un processus de transformation par hydrolyse, à extraire l'hydrolysat inachevé c'est-àdire le produit intermédia Jre et à arrêter l'hydrolyse. Le procédé est encore caract Arise en Ce que l'hydrolyse est réalisée en présence de ferment de sorte à it réaliser une hydrolyse et une fermentation simultanées du type décrit au brevet précité. On s'est aperçu en effet que l'amidon partiellement dégradé présentait une apparence très différente de l'amidon cru ou natif: alors que le grain d'amidon cru est _ lisse, le grain partiellement hydrolysé présente une multitude de creux et petites cavernes résultant d'une décomposition en cours L'invention a donc pour objet ce produit nouveau obtenu par l'interruption d'une décomposition enzymatique. L'invention a pour objet le produit amylacé partiellement hydrolysé résultant du procédé précédemment défini, avec ou sans fermentation slmultanée. Le produit à l'état brut est caractérisé par le fait que la teneur en amidon partiellement dégradé est comprise entre 60 et 95 v-, le reste des composants étant des fibres, des protéines des lipides, des cendres, des minéraux, et des ions, et son p H Atant compr is entre 3,8 et 4 La durée d'hydrolyse est de préférence comprise entre 35 et 60 heures. Su L'invention porte encore sur les applications du produit, notamment: application comme agent liant; application comme agent de charge; application comme support d'arômes; 3 l application comme agent gélifiant; application comme additif d'extrusion; application comme agent diététique, par exemple comme sucre lent; Afin de mieux comprendre l'invention on a illustré sur la figure unique du dessin annexe un schéma de l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. De préférence le produit, encore appelé "sédiment" est extrait d'une installation de transformation par hydrolyse et fermentation simultanées. De manière connue, l'installation comporte un récipient 1 ou fermenteur Celui-ci est aliments en continu en produit amylacé 2 finement broyé (farine), en enzymes 3, en eau 4, et en sédiments recyclés 5 Il comporte une sonde de températures reliée à un dispositif de régulation cde température non repreésenté, et une sonde de p H reli te à une alimentation en soude non représentée également. Le fermenteur comporte une sortie d'évacuation h en l continu du jus d'hydrolyse et fermentation qui a Jimente un décanteur horizontal centrifuge 7. Ce décanteur est un séparateur, miais par rapport aux autres types de séparateurs (filtres à plaques, tamboir rotatif ou sous pression, décanteur hydrocyclone, ultrafiltration, séparateur centrifuge à assiettes ou à buses) il présente l'avantage de séparer de manière simple et sûre les matières insolubles de l'effluent charge d'alcool. On obtient par exemple en sortie de décantation Lun flux de sédiments et d'effluents respectivement de 40 % et % en masse et la matière sèche du sédiment est comprise entre 42 et 48 % (P/P). Le sédiment est en partie extraite et en partle recycléqdans le récipient de manière à éviter l'épuisement de la biomasse dans le récipient notamment des levures de fermentation. La proportion de recyclage dépend essentriellement des quantités relatives d'éthanol etrou de sédiment que l'on veut produire Elie varie entre 90 % (le sediment slon l'invention ne représente que 10 >) et 51) de la masse totale de sédiments en sortie du décanteur. A titre d'exemple on a réalisé l'essai suivant: pour un récipient de volume utile 100 litres, en fonctionnement continu avec recyclage, pour un temps de séjour dans le récipient de l'ordre de 33 heures, à p H 4 et à la température de i 33 C: débit de farine: 0,9 kg/h enzymes: solution AMG à 5,8 1 10-3 (V/ V) débit d'eau: 2,1 kg/h débit de sortie vers dlecanteur: 4,75 kg/h débit d'effluents (vins): 2,75 kg/h débit de produits décantés (drêches, sédiment et autres): 2 kg/h G extrait: 25 % soit 0,75 kg/h débit de produits recyclés ( 75}): 1,75 kg/h On a réalisé à une échelle pius importante df plusieurs dizaines de tonnes par jour, la transformation du blé en éthanol selon ce procédé On obtient les quantités suivantes: I 60 tonnes/jour de farine hectolitres d'éthanol 6,6 tonnes de sédiment selon I 'invenrin 9 tonnes de son 9,5 tonnes de drèehes II 100 tonnes/ jour de farine hectolitres d'êthanol 9,5 tonnes de sédiment selon l'invention 2. 5 15 tonnes de son ,8 tonnes de drêches On peut donc, comme on le voit, faire varier la production d'amidon partiellement hydrolysé selon l'invention c'est à dire de sédiment, pour une meme production d'éthanol Inversement il est possible, pour un débit de farine constant, de moduler la quantité d'extrait sédimentaire par rapport à celle d'ethanol. Le produit obtenu selon ce procédé se présente sous la forme de poudre ou de floeons; sa composittion est s Uatile lorsque le temps de séjour dans le récipient est compris entre au moins 20 heures et au plus 60 heures ('ette composition est environ la suivant-e: amidon: 72 2 fibres: 4,3 apparente = 0,214. Le produit selon l'invention est remarquable par ses nombreuses applications et utilisations dans le secteur des produits alimentaires: en charcuterie, en alimentation infantile, dans l'élaboration des plats cuisines, des sauces, des entremets et desserts lactés, les boissons, la biscuiterie et la panification, le Peet-Food, etc. En outre le procédé selon l'invention et son produit présente l'avantage particulier d'être exempt de gliadine. La gliadine est un produit impropre a la consommation infantile Or la farine couramment tilise pour la production d'éthanol ible, maïs, etc) comporte gliadine et glutenine Le procédé selon l'invention est particulièrement intéressant par le fait que ie sediment est pratiquement totalement exemipt de gliadine: celle-ci, solubilisée dans le procédé, est separee du sédiment pendant la décantation et se retrouve dans les effluents. Les mesures ont montré que au moins 95 g de la gliadine est éliminée dans les effluents, les au plus 5 % restants se retrouvent dans la fraction contenant le sédiment La très faible quantité de gliadine extraite avec le sédiment peut alors sans difficulté être éliminée car elle est soluble dans l'alcool. Une première application est la mise en oeuvre de sa fonction nutritionnelle: par exemple en diététique le sédiment a une action le transit intestinal. Une seconde application est la mise en oeuvre de ses fonctions techniques: il entre dans la composition de plats cuisinés soit: comme agent liant, en raison de ses capacités à la fois émulsifiante, épaississante et gélifiante On peut en particulier l'utiliser dans l'alimentation des nourrissons, à de très faibles doses, pour combattre les spasmes de l'estomac entraînant des vomissements. comme agent émuisifiant: par exemple il entre dans la composition d'émulsions que l'on cherche stabiliser dans le temps, sans pour autant atteindre ie stade de la gélification (mayonnaise industrielle, par exemple). comme agent épaississant: par exemple pour le is maintien de la consistance des sauces dans les plats cuisinés prêts à la consommation et conservés au froid positif. comme agent gélifiant: par exemple, dans des préparations culinaires ou aliments infantiles devant être maintenus au froid positif: le sédiment se gélifie en moins de 16 heures à 40 C. comme agent d'extrusion: par exemple en biscuiterie, o l'on observe en particulier un gain sur l'énergie dépensée pour l'extrusion de l'ordre de 2 W-o. 2 55 comme agent de charge: par exemple en biscuiterie, pâtisserie, confiserie grâce à son pouvoir élevé de rétention d'arômes, d'eau et de matières grass. comme agent diététique: par exemple pour lutter contre le diabète juvénile insulino-dependdnt chez i'homne, 1 grâce à un effet retard observe sur des rats diabétlques. Le sédiment se comporte comme un " 9 i,-ï'e lent'. RE Vb NDICA'I-( NS i Procéde de production en continu d'amidon partiellement hydrolyse, par hydrolyse à froid d'un substrat amylacé broyé, dans lequel on réa Jise de manière connue en soi une hydrolyse du substrat amylacé avec une préparation enzymatique libérant des sueres, caractérise en ce que: on soutire le jus obtenu après hydrolyse pendant i une durée allant de 20 à 60 heures, lequel contient notamment les produits solubilisés, quelques fibres, des levures, quelques protéines. de ce jus on sépare tout ce qui n'est pas solubilisé par l'hydrolyse (notamment les fibres, les enzymes et amidons partieilement hydroiysés) que l'on recycle, on extrait avant recyclage et en tout onl artjtie l'amidon partiellement hydrolyse et on le 5 t-biilse 2 Procédé selon la revendication 1 caract'riste en ce que la stabilisation est réalisée par sechage ou congélation. 3 Procédé selon la revendication I caractérise en ce que l'hydrolyse est réalisée en présence de ferment de sorte à réaliser une hydrolyse et une fermentation 2 simultanées. 4 Produit amylacé partiellement hydrolyse résultant du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. Produit selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la teneur en amidon partiellement dégrade est comprise entre 60 et 95 à, le reste des composants étant des fibres, des protéines, des lipides, des cendres, des minéraux, et des ions, et son p H est compris entre 3,8 et 4. r 5 l 6 Produit selon la revendication 5 caracterise par la combinaison suivante: amidon: 72 2 i fibres: 4,8; protéines: 7 lipides: 0,5 % 0,3 cendres: 0,9 % 0,5 % minéraux en ppm: Cu: 7,3, Zn: 47, Fe: 124, Mn: 12,5 ions: NH 4: 0,r 25, P 04: 0,34 ", C 2: 372 ppm, N 02 apparente = 0,214. 7 Application du produit selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme agent liant. i S 8 Application du produit selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme agent de charge. 9 Application du produit selon l'une quelconqlle des revendications 4, 5, b dans l'industrie alimentaire comme support d'aromes. Application du produit selon l'une quelconqupe des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme agent gélifiant. 11 Application du produit selon l'une qelconqiẻ des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme additif d'extrusion. 12 Application du produit selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme agent émuisifiant. :30 13 Application du produit selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 dans l'industrie alimentaire comme agent diététique.