Brevet FR2690310A1 — publié le 19931029

Procédé de fabrication en continu de beurre et ses dérivés ainsi que dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé " La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication en continu de beurre et de ses dérivés à partir de crème. Le beurre et ses dérivés comprennent - des beurres classiques doux ou salés, - des mélanges gras ou beurres allégés à partir de crème additionnée d'huile végétale, - des beurres de crème reconstituée, - des beurres remalaxés, - de la MGLA ou BUTTER OIL. Le beurre, aliment classique gras, constitue un produit alimentaire de haute qualité qui est très consommé dans la plupart des pays industrialisés. Le beurre traditionnel (beurre fermier) est, depuis longtemps, fabriqué par les agriculteurs, dans des conditions artisanales pour l'usage familial. Au cours des dernières décennies, on a pu observer une automatisation croissante de la fabrication du beurre et de ses dérivés ; les procédés industriels reprennent cependant, avec une autre dimension, les mêmes étapes que celles qui sont suivies par la fabrication traditionnelle, à savoir préparation et traitement de la crème, barattage et malaxage. Ces procédés permettent, aujourd'hui, de donner aux consommateurs une garantie de qualité bactériologique et biochimique que les beurres fermiers ne pouvaient assurer. Conformément à ces procédés, après avoir effectué l'écrémage du lait puis la pasteurisation de la crème, on introduit celle-ci dans une cuve où elle subit une maturation qui est à la fois d'ordre physique (brassage) et d'ordre biologique (levain lactique). On procède ensuite à l'opération essentielle qui est le barattage : un brassage intensif de la crème provoque l'agglomération des globules gras de celle-ci et la formation de grains de beurre (de l'ordre de 2 mm de diamètre) et de babeurre liquide. On sépare alors le babeurre et on malaxe la pâte en une ou plusieurs étapes, avantageusement en deux étapes, pour obtenir le beurre ou ses dérivés. Dans les petites beurreries, ces différentes opérations s'effectuent traditionnellement dans des machines indépendantes (barattes, laveurs, malaxeurs) et demandent des transvasements et des lavages nombreux. Dans les entreprises plus importantes, la fabrication du beurre et de ses dérivés s'effectue en continu dans différents types de machines nommées butyrateurs qui réalisent les opérations susmentionnées : on introduit la crème et à l'autre extrémité de la chaîne, on recueille du beurre ou ses dérivés avec un débit pouvant atteindre 12 00 kg/h. A la sortie du butyrateur, le beurre et ses dérivés sont dirigés vers un bac tampon muni, à sa partie inférieure, de pompes aptes à transférer le beurre et ses dérivés vers des empaqueteuses et organes de conditionnement (plaquettes, rouleaux, blocs ...) par l'intermédiaire d'un réseau de distribution tubulaire. Malgré ses avantages propres, ce procédé présente des inconvénients principalement liés au fait que la température de la crème à traiter introduite dans le butyrateur, initialement de l'ordre de 8 à 13"C, augmente constamment en cours de traitement compte tenu, en particulier, des traitements mécaniques (barattage, malaxage, pompages, ...), de la cristallisation du beurre et de ses dérivés dans le bac tampon et des différents échanges thermiques qui sont inévitables (stockage dans le bac tampon, déplacement dans le réseau ...). Ces phénomènes font que la température du beurre et de ses dérivés atteint, environ, 12 à 15"C à la sortie du butyrateur et monte à environ 15 à 18"C au niveau de l'empaqueteuse.Cette valeur élevée de la température, associée à son irrégularité liée à différentes productions, entraîne les problèmes suivants - les plaquettes de beurre ou de ses dérivés finalement obtenues n'ont pas toujours un poids fixe (variation de la densité en fonction de la température), - ces plaquettes n'ont pas toujours le même aspect (beurres plus ou moins durs), - la productivité des organes d'empaquetage diminue avec du beurre mous, - le rebut augmente. Indépendamment de ce qui précède, les consommateurs souhaitent de plus en plus pouvoir disposer d'un beurre ou de dérivés de beurre ayant une bonne aptitude à être tartinés, même à la sortie du réfrigérateur. Pour améliorer cette "tartinabilité", les producteurs sont souvent amenés à faire subir au beurre ou à ses dérivés différentes opérations supplémentaires de nature à augmenter sensiblement son prix de revient (congélation, décongélation, remalaxage ...). Par ailleurs, les Autorités françaises exigent, aujourd'hui, que le beurre pasteurisé soit transporté à une température inférieure à 6"C ; cette législation risque d'être très prochainement rendue plus sévère suite à l'harmonisation des exigences européennes au ler janvier 1993. Dans ces conditions, il est nécessaire, avant tout transport, de refroidir le beurre et ses dérivés conditionnés (plaquettes, rouleaux, blocs ...) dont la température est initialement de l'ordre de 15 à 18"C. Ce passage par chambre froide entraîne, outre des coûts de manipulation de stockage et des périodes d'attente risquant de grever les délais, des coûts de refroidissement particulièrement élevés : en effet, les produits doivent être refroidis au travers des emballages isothermiques pour les portions individuelles (PVC, aluminium, aluminium sulfurisé) et des cartons de 5, 10, 20 ou 25 kg regroupant les emballages individuels (rendement thermique faible), et il est par suite nécessaire de disposer de chambres froides de grande capacité de stockage et de refroidissement. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients grâce à un procédé de fabrication en continu de beurre et de ses dérivés par lequel on fait subir à la crène de départ les opérations classiques de barattage, de malaxage et, le cas échéant, de lavage dans un butyrateur à la sortie duquel le beurre et ses dérivés obtenus sont notamment transférés dans un bac tampon muni d'une pompe avant d'être soumis à une opération d'empaquetage, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on refroidit le beurre et ses dérivés en formation dans le butyrateur à une température de l'ordre de 2 à 5"C au moyen d'un fluide cryogénique. Ce refroidissement présente l'avantage de favoriser le fonctionnement du butyrateur, d'améliorer la qualité des plaquettes finalement obtenues et de supprimer tous les frais liés à la nécessité et à la difficulté de refroidir le beurre et ses dérivés préalablement à tout transport. Ce procédé s'insert dans un contexte de production en flux tendus. En outre, le beurre et ses dérivés produits à une température de l'ordre de 3 0C ont la même "tartinabilité" qu'un beurre ayant subi des traitements complémentaires tels que congélation, décongélation ou malaxage, ce qui entraîne une diminution sensible du coût de revient d'un beurre tartinable. Le rendement énergétique est très élevé (contrairement à celui réalisé par chambre froide) car le beurre est refroidi lors de sa formation au niveau du grain de beurre, donc avec une très grande surface d'échange. Selon une première variante de l'invention, on refroidit le beurre et ses dérivés par échange thermique au moyen d'un échangeur thermique incorporé dans le butyrateur. Conformément à cette variante, le fluide cryogénique n'est jamais en contact avec le beurre. Conformément à une seconde variante de l'invention, on refroidit le beurre et ses dérivés en formation dans le butyrateur en injectant directement le fluide cryogénique dans celui-ci en formation. Cette injection peut se faire à co- ou à contre-courant dans différents endroits du butyrateur, et il est possible de prévoir un ou de préférence plusieurs points d'injection. Le débit du fluide cryogénique peut alors être régulé en fonction de la température du beurre et de ses dérivés à la sortie du butyrateur. Conformément à cette variante, il se produira des phénomènes de vaporisation du fluide cryogénique, ce qui oblige à prévoir des orifices d'évacuation de ce gaz, placés à une certaine distance du ou des points d'injection. Le choix du gaz cryogénique peut être quelconque conformément à la première variante de l'invention, mais revêt une certaine importance dans le cas de la seconde variante où il est, bien entendu, exclu d'injecter dans le beurre et ses dérivés en formation, des molécules pouvant avoir un caractère toxique. Conformément à l'invention, il est particulièrement avantageux de choisir l'azote, qui, en plus de son pouvoir de refroidissement, présente un caractère anti-oxydant, ou encore le dioxyde de carbone qui est également un anti-oxydant et a, en outre, un effet bactériostatique et empêche tout développement de bactéries ; un autre avantage de l'utilisation du dioxyde de carbone est lié au fait qu'il permet d'abaisser le pH du beurre et de ses dérivés en formation, ce qui correspond là encore à un avantage. Comme il a déjà été indiqué, le refroidissement du beurre et de ses dérivés en formation peut, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, être effectué en n'importe quel point du butyrateur. L'expérience a cependant prouvé, selon une caractéristique préférentielle de l'invention, qu'il était particulièrement avantageux de mettre en oeuvre ce refroidissement au niveau du malaxage, compte tenu du fait que c'est à ce niveau que l'échange thermique est le plus important. Conformément à la première variante, on peut insérer un échangeur de chaleur classique de configuration quelconque dans le malaxeur. Conformément à la seconde variante, on peut faire arriver le fluide cryogénique dans le malaxeur par des injecteurs/éjecteurs classiques, en particulier prévus à la partie inférieure du malaxeur, ou de l'un des malaxeurs, dans le cas d'un malaxage en plusieurs étapes, ou encore directement en amont de la buse de sortie de celui-ci. Conformément à l'invention, on a cependant mis au point un dispositif de nature à permettre d'effectuer le refroidissement au niveau du malaxage de manière particulièrement avantageuse ; l'invention se rapporte également à ce dispositif. Celui-ci est caractérisé 'en ce qu'il est constitué par une plaque filière à double paroi comportant, d'une part, une série d'orifices transversaux permettant le passage du beurre et de ses dérivés en cours de formation, et d'autre part, et à sa partie interne, un circuit de circulation du fluide cryogénique qui est introduit par un orifice d'entrée. Cette plaque filière a, en fait, un rôle double étant donné qu'elle permet de refroidir le beurre et ses dérivés en cours de formation, mais également de comprimer et d'homogénéiser ceux-ci, ce par quoi elle prend une part active à l'opération de malaxage. Conformément à la première variante qui correspond à un refroidissement par simple convection, la plaque filière doit, en outre, être munie d'un orifice de sortie du fluide cryogénique. Conformément à la seconde variante, par laquelle le fluide cryogénique est injecté dans le beurre et ses dérivés en cours de formation, le circuit de circulation est, en outre, muni de perçages coopérant avec des perçages correspondants de l'une des parois pour permettre cette injection. Il est à noter que si le refroidissement est effectué par injection, il peut, sans pour cela sortir du cadre de l'invention, être effectué à différents endroits du butyrateur et non exclusivement au niveau d'une plaque filière. Dans ce cas, l'injection se fait par l'intermédiaire d'injecteurs classiques. Les caractéristiques du procédé ainsi que du dispositif qui font l'objet de l'invention, seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation adaptée à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, - les figures 2a et 2b représentent une plaque filière adaptée à la première variante de l'invention, respectivement en vue de face et en coupe selon l'axe Il-Il, - les figures 3a et 3b représentent une plaque filière adaptée à la seconde variante de l'invention respectivement en vue de face et en coupe selon l'axe 111-111. Selon la figure 1, la crème à traiter arrive selon la flèche a dans un butyrateur A constitué par l'association, d'une part, d'un organe de barattage B et d'autre part, d'au moins un organe de malaxage C muni d'organes de refroidissement D susceptibles de refroidir le beurre et ses dérivés sortant du butyrateur selon la flèche b à une température de 2 à 5"C. Ce beurre et ses dérivés sont ensuite transférés dans un bac tampon E muni de pompes F susceptibles de le transférer par l'intermédiaire d'un réseau de distribution tubulaire c dans des organes d'empaquetage G d'où ils sortent selon la flèche d emballés sous forme de plaques H. Selon les figures 2a et 2b, d'une part, et 3a et 3b, d'autre part, les organes de refroidissement D sont constitués par une plaque filière 1, 1' ayant une double paroi 2, 3, 2', 3'. Cette filière est munie d'une série d'orifices transversaux 4, 4' qui permettent la compression et l'homogénéisation du beurre et de ses dérivés. Ces orifices transversaux coopèrent avec un circuit de circulation 5, 5' de fluide cryogénique dans lequel ce fluide, constitué par de l'azote ou du dioxyde de carbone, pénètre par un orifice d'entrée 6, 6'. Selon les figures 2a et 2b, qui correspondent à la première variante de l'invention, le fluide cryogénique sort du circuit 5 par l'orifice de sortie 7 et n'est jamais en contact avec le beurre et ses dérivés en cours de formation. Selon les figures 3a et 3b, qui correspondent à la seconde variante de l'invention, le circuit de circulation du fluide cryogénique est muni de perçages 8' prévus dans l'une des parois 3' de la filière 1' de façon à permettre l'injection du fluide cryogénique dans le beurre et ses dérivés en cours de formation. REVENDICATIONS 1") Procédé de fabrication en continu de beurre et de ses dérivés par lequel on soumet la crème à une opération de barattage, à une opération de malaxage en une ou plusieurs étapes et, le cas échéant, à une opération de lavage, dans un butyrateur (A) à la sortie duquel le beurre et ses dérivés obtenus sont notamment transférés dans un bac tampon (E) muni d'une pompe (F) avant d'être soumis à une opération d'empaquetage, procédé caractérisé en ce que l'on refroidit le beurre et ses dérivés en formation dans le butyrateur (A) à une température de l'ordre de 2 à 5"C au moyen d'un fluide cryogénique. 2") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on refroidit le beurre et ses dérivés par échange thermique au moyen d'un échangeur thermique incorporé dans le butyrateur (A). 3") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on refroidit le beurre et ses dérivés en formation dans le butyrateur (A) en injectant directement le fluide cryogénique dans celui-ci. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est l'azote. 5 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide cryogénique est le dioxyde de carbone (anhydride carbonique). 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on effectue le refroidissement au niveau du malaxage. 7") Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est constitué par une plaque filière (1, 1') à double paroi (2, 3, 2', 3') comportant, d'une part, une série d'orifices transversaux (4, 4') permettant le passage du beurre et de ses dérivés en cours de formation, et d'autre part, et à sa partie interne, un circuit de circulation (5, 5') du fluide cryogénique. 8") Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de circulation (5') du fluide cryogénique est muni de perçages (8',9 ') de l'une des parois (3') pour permettre l'injection de fluide cryogénique dans le beurre et ses dérivés en cours de formation.