Brevet FR2740008A1 — publié le 19970425

PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE PATES ALIMENTAIRES ET DISPOSITIF CORRESPONDANT Un procédé pour la production de pâtes alimentaires et le dispositif correspondant constituent l'objet de la présente invention. Le procédé selon l'invention concerne le domaine alimentaire pour produire en continu des pâtes alimentaires à partir de matières premières sèches et liquides qui sont mélangées, malaxées et extrudées au travers d'une filière d'étirage façonnée de manière adaptée. On connaît le procédé industriel de production en continu de pâtes alimentaires o, à partir de matières premières sèches comme la semoule, la farine, les épinards, les tomates et de matières premières liquides comme l'eau, le lait, les oeufs, etc., on produit un mélange qui est ensuite extrudé. Ledit procédé comprend quatre opérations fondamentales exécutées successivement et plus précisément: le dosage des matières premières, le malaxage desdites matières premières, le pétrissage du mélange et l'extrusion du mélange selon la forme souhaitée. A l'heure actuelle, ce procédé est généralement réalisé dans des machines appropriées connues comme étant des presses automatiques continues qui comportent un groupe doseur de matières premières, un groupe malaxeur continu, un groupe extrudeur continu auquel on associe une têtière porte-filières. Le groupe malaxeur continu malaxe les matières premières dosées de manière adaptée et comporte une cuve dans laquelle un ou plusieurs arbres à fourches tournent à une vitesse appropriée. Le temps de formation du mélange est généralement compris entre 10 et 20 minutes pour garantir que la fraction protéique des ingrédients réduits en farine forme le réticule protéique qui, en consolidant les grains d'amidon, permet à la pâte de conserver sa forme, son élasticité et sa consistance également après la cuisson qui précède la consommation. Le groupe extrudeur continu se constitue d'une vis d'Archimède qui tourne à l'intérieur d'une chemise et est alimentée en continu avec le mélange provenant de la cuve de malaxage Le mélange qui au fur et à mesure pénètre à l'intérieur de l'extrudeur subit une action de pétrissage et est progressivement compacté à des pressions croissantes jusqu'à ce qu'il sorte par la vis. Le mélange qui sort de la vis sous l'effet de la pression et de la poussée exercée par celle-ci est acheminé et distribué sur la têtière porte-filières de l'étireuse. Ledit procédé présente des temps relativement longs pour la préparation du mélange et, de ce fait, les cuves de malaxage doivent être d'une capacité considérable. Les équipements utilisés présentent, en outre, de grandes surfaces de contact avec le mélange, lesdites surfaces devant être assainies systématiquement pour éviter la prolifération bactérienne surtout dans les fabrications qui prévoient l'utilisation d'oeufs. Ledit procédé présente, en outre, le risque de désintégration de la fraction protéique dans le cas d'utilisation de matières premières à plus faible contenu protéique ou de faible niveau qualitatif. D'après le brevet WO 89/04610, on connaît un procédé de production de pâtes alimentaires o les phases de malaxage et de pétrissage sont réalisées en un temps inférieur à la minute à l'aide d'un système à deux vis co-rotatives similaires à celles utilisées dans la technologie déjà connue de l'extrusion-cuisson ou dans d'autres secteurs alimentaires comme les biscottes, les bonbons, etc. Ledit système à deux vis co- rotatives présente des tronçons d'interruption qui comportent des moyens à "doigts" rotatifs solidaires aux axes des vis co-rotatives qui exercent la fonction de pétrissage. Ledit procédé, tout en réduisant considérablement le temps de malaxage, présente cependant encore des limites techniques et technologiques. En particulier, pour éviter des réchauffements excessifs du mélange dans la phase de malaxage et maintenir la température inférieure à 50 C, avec détérioration consécutive de la fraction protéique, il est nécessaire de refroidir le groupe de malaxage. En outre, le procédé illustré dans le document susmentionné ne prévoit aucun poumon de malaxage entre le groupe mélangeur des ingrédients et le groupe extrudeur, ce qui entraîne des problèmes d'homogénéité du produit dus par exemple à la fluctuation dans le dosage des ingrédients secs et liquides, cette hétérogénéité pouvant en outre compromettre l'intégrité des organes des dispositifs placés en aval. L'absence de poumon de malaxage pose, en outre, une série de limites à la production des pâtes longues comme les spaghetti, les macaroni, etc., dans la mesure o il manque le point de réintroduction des déchets de fabrication. Là encore, la conformation des deux arbres co-rotatifs exerce une violente action sur le mélange qui peut mener à une tension excessive des ingrédients réduits en farine avec risque de détérioration aussi bien des grains d'amidon que des protéines qui y sont contenues. Pour palier les inconvénients de la technique connue et pour obtenir d'autres et ultérieurs avantages, la demanderesse a étudié, expérimenté et réalisé la présente invention. Le but de la présente invention est de fournir un procédé pour la production de pâtes alimentaires qui permet de réduire les temps de malaxage des pâtes alimentaires à une valeur comprise entre une et trois minutes. Le procédé selon l'invention permet de réduire considérablement les dimensions de l'installation de malaxage avec une réduction conséquente de toutes les opérations de nettoyage et d'assainissement nécessaires pour limiter la prolifération bactérienne. Le procédé, selon l'invention, prévoit en outre la présence d'un petit poumon de sécurité entre les fabrications déjà réalisées en amont et celles qui suivent, pour empêcher que d'éventuelles fluctuations dans le dosage des ingrédients secs et/ou liquides puissent compromettre l'intégrité des organes des dispositifs placés en aval. De cette manière, on évite aussi bien les ruptures desdits dispositifs, que les interruptions de production jusqu'à présent nécessaires pour effectuer les opérations de nettoyage pour retirer les mélanges de mauvaise consistance. Dans la cuve poumon, il est en outre possible d'introduire facilement les déchets de fabrication que l'on obtient dans la production des pâtes longues. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une homogénéisation ultérieure entre les mélanges produits en des temps séquentiellement différents pour pouvoir ainsi atténuer les inévitables oscillations cycliques des dispositifs doseurs. Avec le procédé selon l'invention, on garantit un mélange plus homogène, avec en conséquence une précision accrue de la pression finale d'extrusion et un effet positif aussi bien sur la constance d'étirage que sur la qualité d'ensemble du produit. Cela s'avère particulièrement avantageux dans le cas o il y a plus d'un groupe d'extrusion, dans la mesure o il est nécessaire que le produit qui entre dans les différents extrudeurs présente les mêmes caractéristiques d'usinabilité pour éviter d'obtenir en sortie des produits finis de qualité et consistance différentes entre eux. Cela est particulièrement valable dans la production des pâtes longues o les extrudeurs poussent le produit à l'intérieur d'une unique têtière porte-filières. Le procédé selon l'invention comporte au moins les phases suivantes: dosage en continu sous vide des ingrédients secs et liquides; centrifugation sous vide des matières premières o les matières premières sont centrifugées, à une vitesse de l'arbre comprise entre 1000 et 4 0 0 0tours/min., avantageusement entre 2000 et 3000 tours/min., et sont intimement mélangées sous l'effet de la vitesse de rotation élevée; cette phase a une durée comprise entre une et dix secondes et fournit en sortie le produit complètement hydraté et sous l'aspect de petits grumeaux sphéroïdaux d'un diamètre de 2/6 mm et avec une forte prédisposition à l'agrégation; - malaxage sous vide pendant un temps compris entre 10 et 30 secondes et avec la vitesse de l'arbre malaxeur comprise entre 250 et 2000 tours/min., avantageusement entre 500 et 1000 tours/min.; le produit à la sortie se présente sous l'aspect de petites sphères de 2/4 mm de diamètre, très moelleuses, non agglomérées, non pressées et à une température inférieure à 40 C qui résulte directement de la température de l'eau et des ingrédients réduits en farine; - maintien dans une cuve poumon, avec une durée de séjour comprise entre 60 et 120 secondes, avantageusement entre 70 et 90 secondes, o le mélange coopère avec un arbre à fourches tournant à une vitesse comprise entre 30 et 130 tours/min., avantageusement entre 50 et 80 tours/min., avant de passer à la phase d'extrusion au travers de l'étireuse. Pour réaliser le procédé dont il est question ci-dessus, l'invention prévoit un dispositif comprenant au moins les équipements suivants dispositif doseur continu, ou associé à des moyens aptes à le rendre continu, des ingrédients aussi bien solides que liquides; - dispositif de centrifugation à vitesse élevée à extension verticale comprenant une chemise extérieure présentant en son intérieur un arbre coaxial équipé d'une ou plusieurs séries de tétons disposés de manière à former au moins une spirale descendante, le diamètre et la longueur de l'arbre étant fonction de la capacité horaire du dispositif; le diamètre et la longueur dudit arbre sont avantageusement compris respectivement entre 80 et 200 mm et entre 200 et 700 mm; - dispositif malaxeur rapide à extension horizontale comprenant une chemise à l'intérieur de laquelle sont présents deux arbres contrarotatifs avec des palettes radiales disposées de manière à former des spirales opposées qui coopèrent à l'avancement du produit; ces arbres sont d'une longueur et d'un diamètre qui sont fonction de la capacité horaire du dispositif, la longueur étant avantageusement comprise entre 500 et 2000 mm et le diamètre étant avantageusement compris entre 80 et 200 mm; - cuve de malaxage poumon de volume réduit présentant en son intérieur un arbre rotatif et avec un temps de séjour du mélange compris entre 1 et 2 minutes; - dispositif extrudeur présentant des étireuses de type amovible. Selon une variante, le dispositif malaxeur rapide selon l'invention présente les arbres contrarotatifs comprenant plusieurs étages. Selon cette variante, le premier étage présente des palettes radiales disposées de manière à former des spirales opposées qui coopèrent à l'avancement du produit, tandis que le deuxième étage se constitue d'une ou plusieurs séries de tétons disposés radialement et formant une ou plusieurs spirales opposées et cohérentes avec l'avancement du mélange. Dans ce cas, la vitesse de rotation des arbres est comprise entre 250 et 3000 tours/min., avantageusement entre 700 et 1800 tours/min. Selon une autre formulation de l'invention, le dispositif malaxeur rapide comporte une chemise présentant en son intérieur deux arbres contrarotatifs coaxiaux, chacun présentant de manière périphérique une pluralité de tétons disposés en spirale qui font avancer le produit, dans l'espace annulaire défini par lesdits deux arbres, vers le point de décharge dans la cuve de malaxage poumon. Dans ce cas, la vitesse de rotation des deux arbres peut être égale pour les deux. Selon une variante, l'arbre intérieur tourne à une vitesse comprise entre 250 et 2000 tours/min., avantageusement entre 500 et 1000 tours/min., et le rapport entre la vitesse de l'arbre intérieur et celle de l'arbre extérieur est compris entre 1 et 3. Les figures annexées sont fournies à titre d'exemple, non limitatif, et illustrent certaines solutions préférentielles de l'invention. Dans les planches: - la figure 1 illustre, à l'aide d'un schéma à blocs, le procédé de malaxage selon l'invention; - la figure 2 illustre schématiquement, avec une vue partiellement en coupe, une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 3 illustre schématiquement une coupe transversale le long de la ligne A-A du dispositif malaxeur de la figure 2; - la figure 4 illustre schématiquement et partiellement une seconde forme de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 5 illustre schématiquement une coupe transversale le long de la ligne B-B du dispositif malaxeur de la figure 4. - la figure 6 illustre schématiquement et partiellement une troisième forme de réalisation du dispositif malaxeur selon l'invention; - les figures 7 et 8 illustrent schématiquement deux coupes transversales, respectivement le long de la ligne C-C et le long de la ligne D-D, du dispositif malaxeur de la figure 6. En référence aux figures, le numéro de référence 10 désigne de manière générale un procédé pour la production de pâtes alimentaires selon l'invention. Le procédé 10 selon l'invention est réalisé essentiellement sous vide et comprend au moins les phases suivantes de: - dosage 11 des ingrédients solides 12 et liquides 13; - centrifugation 14 à vitesse élevée; malaxage rapide 15; - séjour 16 en cuve poumon 30 - extrusion 17. Le vide au cours du procédé 10 est compris entre 600 et 720 mm de Hg. Le procédé 10 selon l'invention est caractérisé par la durée très réduite des phases de centrifugation 14, de malaxage 15 et de séjour 16 dans la cuve poumon 30, la durée globale desdites trois phases étant inférieure à trois minutes. Le procédé 10 selon l'invention est en outre caractérisé par les vitesses de rotation des arbres rotatifs associés aux dispositifs o sont réalisées les phases de centrifugation 14, de malaxage 15 et de séjour 16 en cuve poumon 30. Dans le procédé 10 selon l'invention, la phase de centrifugation 14, la phase de malaxage 15 et la phase de séjour 16 dans la cuve poumon 30 ont une durée respectivement comprise entre une et dix secondes, entre dix et trente secondes, et entre soixante et cent vingt secondes. Le dispositif 18 apte à exécuter le procédé 10 selon l'invention comprend un groupe doseur 19 de type quelconque, par exemple volumétrique, gravimétrique ou pondérai, en mesure de garantir le degré souhaité de vide dans le dispositif 18. Dans ce cas particulier, le groupe doseur 19 est de type discontinu et comprend une vis 20, qui transfère en continu les ingrédients solides 12 vers la zone de malaxage, et un poumon compensateur 21, qui assurent un flux continu et homogène respectivement des ingrédients solides 12 et des ingrédients liquides 13. Le dispositif de centrifugation 22 à vitesse élevée est constitué d'une chemise cylindrique 23 avec axe vertical présentant en son intérieur un arbre rotatif 24 coaxial équipé d'au moins une série de tétons radiaux 25 disposés de manière à former une ou plusieurs spirales descendantes. Le diamètre dudit arbre rotatif 24 est fonction de la capacité productive horaire du dispositif et est avantageusement compris entre 80 et 200 mm. Dans le dispositif 18 selon l'invention, la longueur dudit arbre 24 est fonction de la capacité horaire du dispositif. A la sortie 26 dudit dispositif de centrifugation 22, le produit se présente complètement hydraté et sous l'aspect de petits grumeaux sphéroïdaux d'un diamètre de 2/6 mm. Lesdits petits grumeaux sphéroïdaux présentent encore une partie des ingrédients liquides sur la surface des grains des ingrédients réduits en poudre qui les rendent fortement prédisposés à l'agrégation ultérieure qui se fait dans le groupe de malaxage rapide 27. Dans une première formulation de l'invention illustrée sur les figures 2 et 3, ledit groupe de malaxage rapide 27 comprend une chemise 28 essentiellement horizontale o sont présents deux arbres 29 parallèles contrarotatifs à palettes qui se croisent. La longueur de la chemise 28 et des arbres 29 à palettes est fonction de la durée de séjour que l'on veut garantir et le diamètre de la chemise 28 et des arbres 29 à palettes est fonction de la capacité productive du dispositif 18. Selon une variante illustrée sur les figures 6 à 8, les arbres 229 contrarotatifs comprennent deux étages consécutifs, respectivement premier 229a et second 229b. Le premier étage 229a, illustré sur la figure 7, est du type présentant des palettes 35 radiales disposées de manière à former des spirales opposées qui coopèrent à l'avancement du produit. Le second étage 229b, illustré sur la figure 8, est du type présentant une ou plusieurs séries de tétons 36 disposés radialement et formant une ou plusieurs spirales opposées et qui coopèrent à l'avancement du produit. Selon une autre formulation de l'invention illustrée sur les figures 4 et 5, le groupe de malaxage rapide 27 comprend une chemise 128 essentiellement horizontale o sont présents deux arbres 129 coaxiaux contrarotatifs, respectivement arbre intérieur 129a et arbre extérieur 129b, l'arbre extérieur 129b étant conformé en cylindre creux. L'arbre intérieur 129a est équipé de tétons 36 radiaux disposés en spirale et orientés vers l'extérieur, tandis que l'arbre extérieur 129b est équipé de tétons radiaux 36 disposés en spirale orientés vers l'intérieur. Lesdits tétons 36 sont synchronisés entre eux de sorte que le produit contenu entre les deux arbres 129a, 129b a toujours une vitesse relative élevée par rapport auxdits deux arbres 129a, 129b. Dans cette forme de réalisation, les deux arbres 129a et 129b peuvent avoir une vitesse de rotation égale, ou des vitesses de rotation différenciées avec l'arbre intérieur 129a qui tourne à une vitesse comprise entre un rapport de 1:1 et 3:1 par rapport à l'arbre extérieur 129b. En aval du groupe de malaxage rapide 27, le produit fondu sous forme de petites sphères de 2/4 mm de diamètre, très moelleuses et non agglomérées, tombe sous l'effet de la gravité dans une cuve poumon 30 o il est malaxé pendant un temps compris entre soixante et cent vingt secondes. Ladite cuve poumon 30 présente en son intérieur un arbre rotatif à fourches 31. Le produit sortant de la cuve poumon 30 tombe sous l'effet de la gravité dans un groupe extrudeur 32 comprenant une vis de compression 33 associée à son extrémité à une étireuse 34, avantageusement de type amovible et adaptée à la production de divers formats de pâtes. Dans le dispositif 18 selon l'invention, les déchets de fabrication sont avantageusement recyclés dans la cuve poumon 30. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production de pâtes alimentaires à partir d'ingrédients solides (12) et d'ingrédients liquides (13), caractérisé en ce qu'il comprend les phases de dosage (11), centrifugation à vitesse élevée (14), malaxage rapide (15), séjour (16) en cuve poumon (30) et extrusion (17), ces phases étant réalisées sous vide, la durée des phases de centrifugation à vitesse élevée (14), malaxage rapide (15) et séjour (16) en cuve poumon (30) étant respectivement comprise entre une et dix secondes, entre dix et trente secondes, et entre soixante et cent vingt secondes. 2. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vide présente des valeurs comprises entre 600 et 720 mm de Hg. 3. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans la phase de centrifugation (14) à vitesse élevée, le produit coopère avec un arbre (24) équipé d'au moins une série de tétons radiaux (25) disposés de manière à former une ou plusieurs spirales descendantes, la vitesse de rotation dudit arbre (24) étant comprise entre 1000 et 4000 tours/min., avantageusement entre 2000 et 3000 tours/min. 4. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes jusqu'à 3, caractérisé en ce que dans la phase de malaxage rapide (15) le produit coopère avec deux arbres contrarotatifs (29) parallèles avec palettes (35) qui se croisent dont la vitesse de rotation est comprise entre 250 et 2000 tours/min., avantageusement entre 500 et 1000 tours/min. 5. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes jusqu'à 3, caractérisé en ce que dans la phase de malaxage rapide (15) le produit coopère avec deux arbres (229) parallèles contrarotatifs, chaque arbre (229) présentant un premier étage (229a) comportant des palettes (35) radiales et un second étage (229b) comportant une ou plusieurs séries de tétons (36) disposés radialement de manière à former une ou plusieurs spirales opposées, lesdits arbres tournant à une vitesse comprise entre 250 et 3000 tours/min., avantageusement entre 700 et 1800 tours/min. 6. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes jusqu'à 3, caractérisé en ce que dans la phase de malaxage rapide (15) le produit coopère avec deux arbres contrarotatifs, respectivement arbre intérieur (129a) et arbre extérieur (129b), chaque arbre (129a, 129b) tournant à une vitesse comprise entre 250 et 2000 tours/min., avantageusement entre 500 et 1000 tours/min. et présentant des tétons (36) radiaux disposés en spirales. 7. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux arbres (129a, 129b) tournent essentiellement à la même vitesse. 8. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre intérieur (129a) tourne à une vitesse comprise entre 1:1 et 3:1 par rapport à l'arbre extérieur (129b). 9. Procédé pour la production de pates alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la phase de séjour (16) dans la cuve poumon (30) le produit coopère avec un arbre rotatif à fourches (31) dont la vitesse de rotation est comprise entre et 130 tours/min., avantageusement entre 50 et 80 tours/min. 10. Procédé pour la production de pâtes alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'introduction des déchets provenant de la production de pâtes longues se fait directement dans la cuve poumon (30). 11. Dispositif pour la production de pâtes alimentaires de type comprenant un groupe doseur (19), un dispositif de centrifugation à vitesse élevée (22), un groupe de malaxage (27) et un groupe extrudeur (34); le dispositif de centrifugation (22) comprenant un arbre rotatif (24) équipé d'au moins une série de tétons radiaux (25) disposés de manière à former une ou plusieurs spirales descendantes à l'intérieur d'une chemise coaxiale (23), caractérisé en ce que le diamètre et la longueur de l'arbre rotatif (24) sont fonction de la capacité horaire du dispositif. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre de l'arbre rotatif (24) est compris entre et 200 mm. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la longueur de l'arbre rotatif (24) est comprise entre 200 et 700 mm. 14. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 11 et suivantes, caractérisé en ce que le groupe de malaxage rapide (27) comprend une chemise (28) essentiellement horizontale o sont présents deux arbres parallèles contrarotatifs (29) à palettes (35) qui se croisent, la longueur et le diamètre des deux arbres contrarotatifs (29) étant fonction de la capacité horaire du dispositif. 15. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le groupe de malaxage rapide (27) comprend une chemise (28) essentiellement horizontale o sont présents deux arbres (229) contrarotatifs parallèles, chaque arbre (229) présentant un premier étage (229a) comportant des palettes (35) radiales qui se croisent et un second étage (229b) comportant une ou plusieurs séries de tétons (36) disposés radialement de manière à former une ou plusieurs spirales opposées; la longueur et le diamètre desdits arbres (229) étant fonction de la capacité horaire du dispositif. 16. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le groupe de malaxage rapide (27) comprend une chemise (128) essentiellement horizontale o sont présents deux arbres (129) coaxiaux contrarotatifs, respectivement arbre intérieur (129a) et arbre extérieur (129b) conformé en cylindre creux comportant chacun des tétons (36) disposés en spirales synchronisées entre elles de manière à faire avancer le produit vers le point de décharge; la longueur et le diamètre des arbres (129a, 129b) étant fonction de la capacité horaire du dispositif. 17. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 14 et suivantes, caractérisé en ce que la longueur des arbres contrarotatifs (29, 129, 229) est comprise entre 500 et 2000 mm. 18. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 14 et suivantes, caractérisé en ce que le diamètre des arbres contrarotatifs (29, 129, 229) est compris entre 80 et mm. 19. Dispositif pour la production de pâtes alimentaires selon l'une ou l'autre des revendications précédentes 11 et suivantes, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve poumon (30) montée en position intermédiaire entre la sortie du groupe de malaxage rapide (27) et le groupe extrudeur (32).