Brevet FR2755583A1 — publié le 19980515

La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement de beurre ou de ses dérivés. Le beurre et ses dérivés comprennent - des beurres classiques doux ou salés, - des mélanges gras ou beurres allégés à partir de crème addi tionnée d'huile végétale, - des beurres de crème reconstituée, - des beurres remalaxés, - de la MGLA ou BUTTER OIL. Dans un but de clarté, dans la suite de cet exposé, le terme beurre désignera l'ensemble de ces produits. 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 de ces 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 (cristallisation) 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. Dans les petites beurreries, ces différentes opérations s'effectuent traditionnellement dans des machines indépendantes (barattes, laveurs, malaxeurs) et demandent des transvasement 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 on recueille du beurre à l'autre extrémité de la chaîne. A la sortie du butyrateur, le beurre est dirigé vers un bac tampon muni, à sa partie inférieure, de pompes aptes à transférer le beurre 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 130C, augmente constamment en cours de traitement, compte tenu en particulier des traitements mécaniques (barattage, malaxage, pompages, ...) de la cristallisation du beurre 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 atteint environ 12 à 150C à la sortie du butyrateur et monte encore 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 finalement obtenues n'ont pas tou jours un poids fixe (variation de la densité en fonction de la température), - ces plaquettes n'ont pas toujours le même aspect (beurre plus ou moins dur), - la productivité des organes d'empaquetage diminue avec du beurre mou, - le rebut augmente. Indépendamment de ce qui précède, les consommateurs souhaitent de plus en plus pouvoir disposer d'un beurre ayant une bonne aptitude à être tartiné, même à la sortie du réfrigérateur. Pour améliorer cette tartinabilité , les producteurs sont souvent amenés à faire subir au beurre 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 60C. Dans ces conditions, il est nécessaire, avant tout transport, de refroidir le beurre conditionné (plaquettes, rouleaux, blocs, ...) dont la température est initialement de l'ordre de 15 à 180C. 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 chambre froides de grande capacité de stockage et de refroidissement. Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà proposé, conformément au document FR-A-92 04 998, un procédé de fabrication en continu de beurre par lequel on refroidit ce dernier, lors de sa formation, dans le butyrateur à une température de l'ordre de 2 à SOC au moyen d'un fluide cryogénique. Un tel procédé n'a, toutefois, pas permis d'obtenir les résultats auxquels on aurait normalement pu s'àttendre, compte tenu, en particulier, des caractéristiques propres du dispositif utilisé pour sa mise en oeuvre qui était constitué par une plaque filière en acier inoxydable à double paroi incorporée dans le butyrateur et comportant, d'une part, une série d'orifices transversaux permettant le passage du beurre en cours de formation et, d'autre part et à sa partie interne, un circuit de circulation du fluide cryogénique. On a, en effet, constaté qu'au cours du traitement, le beurre collait sur les parois métalliques fortement refroidies, rendant par suite le dispositif quasi inutilisable. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de refroidissement de beurre largement insensible à ces problèmes. Un tel dispositif comporte un tunnel de refroidissement métallique essentiellement cylindrique, équipé à ses extrémités respectives d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie du beurre à refroidir et à sa partie interne d'au moins une vis d'Archimède permettant le transfert du beurre de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie. Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que le tunnel de refroidissement est équipé, sur sa périphérie, d'une grille coopérant avec des organes permettant l'injection d'azote liquide directement au sein du beurre se déplaçant de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie. Il est à noter que l'azote peut être avantageusement injectée avec un débit asservi à la quantité et au delta de température à obtenir. Il présente l'avantage d'avoir, outre son pouvoir de refroidissement, également un caractère antioxydant. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tunnel de refroidissement est équipé d'une double enveloppe coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vis d'Archimède est une vis creuse renfermant, à sa partie interne, un canal hélicoïdal coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive. Cette double circulation, qui peut provenir d'un même circuit ou de deux circuits différents, correspond à une caractéristique essentielle de l'invention vu qu'elle permet d'exclure tout risque de congélation et de collage du beurre au niveau des parois métalliques du dispositif. L'expérience a permis de constater qu'il est particulièrement avantageux d'équiper le tunnel de refroidissement, à sa partie interne, de deux vis d'Archimède montées parallèlement, et en particulier de deux vis d'Archimède se déplaçant à des vitesses différentes. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif comporte un tunnel de dégazage métallique essentiellement cylindrique monté en aval du tunnel de refroidissement et équipé, à sa partie interne, d'au moins une vis d'Archimède permettant le transfert du beurre sortant du tunnel de refroidissement d'un orifice d'entrée à un orifice de sortie, ainsi que d'organes de mise sous vide. Cette caractéristique permet d'évacuer l'air et l'azote pouvant être présent au sein du beurre et, en conséquence, d'éviter tout rancissement de celui-ci et d'améliorer sa densité. Il est à noter que, conformément à une première variante de l'invention, le traitement de refroidissement et, le cas échéant, de dégazage du beurre peut être mis en oeuvre sur du beurre fini après fabrication de celui-ci. Il est également possible, conformément à une seconde variante de l'invention, de traiter ainsi du beurre directement au cours de son processus de fabrication. A cet effet, et selon une autre caractéristique de l'invention, le tunnel de refroidissement est monté en aval d'un tunnel de malaxage associé à un organe de barattage recevant du beurre en formation. Conformément à cette caractéristique, le dispositif de refroidissement constitue donc un étage supplémentaire d'une installation de fabrication de beurre en continu. Les caractéristiques du dispositif qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif de refroidissement de beurre fini, correspondant à la première variante de l'invention, - la figure 2 représente un dispositif de refroidissement de beurre en cours de formation, correspondant à la seconde va riante de l'invention. Selon la figure 1, le dispositif de refroidissement comporte, principalement, un tunnel de refroidissement métallique cylindrique 1 équipé à son extrémité d'un orifice d'entrée 2 permettant l'introduction selon la flèche A de beurre fini ayant une température d'environ 120C. Le tunnel de refroidissement 1 est équipé, à sa partie interne, d'une double vis d'Archimède 3, représentée schématiquement, permettant le transfert du beurre de l'orifice d'entrée 2 vers un orifice de sortie 4 situé à l'extrémité opposée du tunnel 1 et au niveau duquel se raccorde un tunnel de dégazage 5. Ce tunnel 5 est essentiellement similaire au tunnel de refroidissement 1 et est équipé, lui aussi, à sa partie interne d'une double vis d'Archimède 6 permettant le transfert du beurre vers un orifice de sortie 7 coopérant avec des organes de pompage 8 situé directement en aval de cet orifice 7. Selon la figure 1, le tunnel de refroidissement 1 est équipé, sur sa périphérie d'une grille 9 coopérant avec des organes non représentés permettant l'injection selon les flèches a d'azote liquide directement au sein du beurre se dépla çant à la partie interne du tunnel de refroidissement 1. Pour empêcher tout risque de congélation et donc de collage du beurre, le tunnel de refroidissement est équipé d'une double enveloppe définissant, à sa périphérie, une chambre annulaire 10 coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive qui n'est pas représenté sur la figure. De même, chacune des vis d'Archimède 3 est une vis creuse renfermant, à sa partie interne, un canal hélicoïdal 11 représenté schématiquement qui coopère lui aussi avec le circuit de circulation d'eau à température légèrement positive. Par ailleurs, et selon la figure 1, le tunnel de dégazage 5 est équipé d'organes de mise sous vide représentés schématiquement par la flèche B qui permettent d'évacuer l'air pouvant être présent dans le beurre pour freiner son rancissement. Le beurre pompé selon la flèche C par les organes de pompage 8 dont la température est de l'ordre de 60C peut être soit transféré selon la flèche D vers un silo de stockage, soit être transféré selon la flèche E vers des organes de conditionnement. Selon la figure 2, le tunnel de refroidissement 20 est inséré dans un butyrateur I constitué par l'association d'organes de barattage II et d'organes de malaxage III à plusieurs étages, et correspond plus précisément à l'un des étages de malaxage. Selon la figure 2, le beurre en cours de formation sortant des organes de barattage II à une température de 12 à 130C, selon la flèche F, est transféré, dans une première étape, dans un tunnel de malaxage 40 puis, dans une seconde étape, dans le tunnel de refroidissement 20 qui est monté directement en aval du tunnel de malaxage 40 puis, enfin, dans une troisième étape, dans un tunnel de dégazage 25 lui même situé directement en aval du tunnel de refroidissement 20. Les tunnels 40, 20, 25 sont constitués par des éléments métalliques essentiellement cylindriques et d'axe légèrement incliné vers le haut dans le sens de circulation du beurre en cours de formation. Ces tunnels sont, en outre, équipés chacun d'une double vis de malaxage respective 41, 23, 26 permettant l'amélioration de la texture du beurre en formation sortant des organes de barattage II et parallèlement le transfert de celuici d'un orifice d'entrée vers un orifice de sortie. Selon la figure 2, le tunnel de refroidissement 20 a une configuration essentiellement similaire à celle du tunnel de refroidissement 1 correspondant à la première variante de l'invention : ce tunnel est en effet équipé sur sa périphérie d'une grille 29 coopérant avec des organes non représentés permettant l'injection d'azote liquide au sein du beurre en cours de formation selon les flèches b. Pour éviter tout risque de congélation et de collage de ce beurre sur les parois métalliques, le tunnel 20 est, par ailleurs, muni d'une double enveloppe 30 définissant à sa partie interne une chambre annulaire coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive qui n'est pas représenté sur les figures ; chaque vis constitutive de la double vis d'Archimède 23 est, quant à elle, constituée par une vis creuse renfermant à sa partie interne un canal hélicoïdal 31 relié lui aussi au circuit de circulation d'eau à température légèrement positive. Le beurre en cours de formation sortant du tunnel de refroidissement 20 à une température moyenne de l'ordre de 20C est réchauffé à environ 60C dans le tunnel de dégazage 25 au niveau duquel il est soumis à l'action d'organes de mise sous vide représentés schématiquement par la flèche G. Le beurre fini, sortant du tunnel de dégazage 25 selon la flèche H, est ensuite transféré vers un silo non représenté. REVENDICATIONS 10) Dispositif de refroidissement de beurre ou de ses dérivés comportant un tunnel de refroidissement (1, 20) métallique essentiellement cylindrique, équipé à ses extrémités respectives d'un orifice d'entrée (2) et d'un orifice de sortie (4) du beurre à refroidir et à sa partie interne d'au moins une vis d'Archimède (3) permettant le transfert du beurre de l'orifice d'entrée (2) à l'orifice de sortie (4), caractérisé en ce que le tunnel de refroidissement (1, 20) est équipé, sur sa périphérie, d'une grille (9, 29) coopérant avec des organes permettant l'injection d'azote liquide directement au sein du beurre se déplaçant de l'orifice d'entrée (2) à l'orifice de sortie (4) 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tunnel de refroidissement (1, 20) est équipé d'une double enveloppe coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vis d'Archimède (3) est une vis creuse renfermant, à sa partie interne, un canal hélicoïdal (11) coopérant avec un circuit de circulation d'eau ayant une température légèrement positive. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tunnel de refroidissement (1, 20) est équipé, à sa partie interne, de deux vis d'Archimède (3) montées parallèlement. 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' il comporte un tunnel de dégazage (5, 25) métallique essentiellement cylindrique monté en aval du tunnel de refroidissement (1, 20) et équipé, à sa partie interne, d'au moins une vis d'Archimède (6) permettant le transfert du beurre sortant du tunnel de refroidissement (1, 20) d'un orifice d'entrée à un orifice de sortie (7), ainsi que d'organes de mise sous vide (B-G). 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tunnel de refroidissement (1, 20) est monté en aval d'un tunnel de malaxage (40) associé à un organe de barattage (II) recevant du beurre en formation.