Brevet FR2762235A1 — publié le 19981023

PROCEDE DE TRAITEMENT DES GRAINES DE DICOTYLEDONES POUR EN RECUPERER UNE FRACTION DE L'ENDOSPERME ET FRACTION AINSI OBTENUE La présente invention a pour objet un procédé de traitement des graines de dicotylédones pour en récupérer une fraction de l'endosperme et la fraction ainsi obtenue. Elle concerne plus particulièrement les graines de dicotylédones dont l'endosperme contient des proportions importantes de galactomanannes. Diverses industries, telles que les industries cosmétique, tinctoriale, alimentaire, celle du pétrole et celle des produits d'entretien recherchent des agents de texture qui modifient les propriétés rhéologiques des phases liquides et notamment des phases aqueuses. Parmi les produit les plus intéressants et parmi les plus employés sont les galactomannanes. Ces galactomannanes sont des polyosides non ioniques extraits des graines de certaines légumineuses dont ils constituent le glucide de réserve. ainsi la gomme de caroube est extraite des graines de caroubier (Ceratonia silique), qui est un arbre à feuillage persistant originaire de Syrie et d'Asie mineure, mais cultivé sur tout le littoral méditerranéen. La gomme guar, qui n'est apparue qu après la seconde guerre mondiale pour pallier une pénurie de caroube, provient des graines de guar (Cyamopsis tetragonolobus), plante annuelle initialement cultivée en Inde et au Pakistan et également produite aux Etats-Unis depuis 1950. On peut également citer le cassia et le tara. Le procédé de fabrication de ces gommes consiste à broyer l'endosperme des graines décortiquées pour obtenir une farine (à environ 90 % de galactomannane). La farine peut être commercialisée telle quelle ou après traitement(s). En général, et plus spécifiquement pour la caroube, le traitement comporte les différentes étapes suivantes: a) Les graines de caroube, de provenance variée, sont, après une séparation par tamisage des corps étrangers, traitées dans un réacteur à une température supérieure à environ 100"C [En général aux alentours de 135"C pendant une durée limitée (Par exemple 12 minutes) avec de l'acide sulfurique concentré (Par exemple 98%) (Par exemple dans un rapport 10% acide sulfurique, 90% graines de caroube)]. Le traitement à l'acide sulfurique permet de retirer l'écorce (tégument) qui entoure chaque graine; b) Les graines sont ensuite lavées à l'eau, séchées puis refroidies jusqu'à obtenir des graines décortiquées propres; c) Chaque graine est ensuite triée pour éliminer ou recycler les graines abîmées et teintées dans la masse (mauvaise graine, traitement acide trop fort, ou insuffisant ...). Ce tri est en général un tri optique réalisé à l'aide d'appareillage de type trieuse optoélectronique chromatique (type Sortex, Sea, Ebbicon, Scan Mater...). Le tri optique peut permettre de mettre à part les graines mal décortiquées recouvertes par des fractions d'écorce encore importantes pour un recyclage. Dans les productions usuelles, 5% environ des graines sont ainsi rejetées; d) Ensuite, les graines sont traitées dans un moulin de manière à séparer physiquement l'endosperme de la graine en ses deux cotylédons (désignés parfois par l'expression anglosaxone "salit") et à libérer le germe central. Le germe central constitué principalement de protéines est écoulé et les cotylédons sont récupérés; e) Les cotylédons formant l'endosperme ainsi obtenus et parfois appelés BSplits sont des hémisphères lenticulaires constitués très majoritairement de gomme (dans le cas de la caroube, il s'agit de galactomannane dont le rapport mannoselgalactose égal se situé aux alentours de 4). Ces cotylédons sont employés pour former une farine. Le germe représente une fraction d'environ 33% en masse. II convient de rappeler que pour les applications alimentaires, les modifications de nature chimique du produit final et des procédés sont soumises à des réglementations très strictes et sont de ce fait à éviter. On peut rappeler que les galactomannanes sont des macromolécules constituées d'une chaîne principale d'unités D-mannopyranose liées en ss(1-4), portant des branchements latéraux constitués d'une seule unité D-galactopyranose liée en a (1-6) à la chaîne principale. Les différents galactomannanes se distinguent par la proportion d'unités a-D-galactopyranose présentes dans le polymère (Figure 1). Le rapport mannose/galactose (M/G) est de l'ordre de 2 pour la gomme guar, et de 4 pour la gomme de caroube, ce qui signifie que la molécule de guar possède en moyenne deux fois plus de branchements. Toutefois la technique ci-dessus ne permet pas d'obtenir des gommes de blancheur très élevées. Aussi de nombreuses études ont été menées pour obtenir des farines et des gommes de meilleure blancheur. De nombreuses techniques ont été étudiées et permettraient d'atteindre ce type de qualité, mais le prix de revient s'est toujours révélé trop élevé pour que l'exploitation industrielle fût possible. Par ailleurs l'industrie est toujours à l'affût de composés présentant des propriétés texturantes de plus en plus élevées. C'est pourquoi un des buts de la présente invention est de fournir un procédé qui permette l'obtention de farine de galactomannane dont les propriétés texturantes soient sensiblement plus élevées que celles obtenues habituellement. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui permette l'obtention de farine de galactomannane dont la blancheur soit très élevée. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui permette l'obtention de farine de galactomannane présentant des propriétés optiques (visuelles) améliorées, notamment telles que l'homogénéité (absence de points noirs + transparence en solution). Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui permette l'obtention de farine de galactomannane dont les propriétés viscosantes soient supérieures d'au moins 30 % à celles obtenues par les voies usuelles (mesures en Pa.s sur une solution à 1 % en masse). Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui, appliqué à la caroube, permette l'obtention de farine de galactomannane (de caroube) dont une solution à 1 % (masse) présente après 24 heures une viscosité au moins égale à environ 3 Pa.s, avantageusement à environ 4 Pa.s, de préférence supérieure à 4,0 Pa.s. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui, appliqué à la caroube, permette l'obtention d'une farine de caroube dont une solution à 0,5% présentera une clarté (transmittance) accrue d'au moins 50%. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé du type précédent qui, appliqué à la caroube, permette l'obtention d'une farine de caroube sans 1points noirs" visibles à l'oeil. Ces buts et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'un procédé de traitement de graines de dicotylédones contenant des galactomanannes qui comporte une étape d'abrasion où l'on abrase les cotylédons en surface pour en éliminer une quantité de matière (exprimée en masse) au moins égale à 2 %, avantageusement à 4 %, de préférence à 5 96 et au plus égale environ 40 %, avantageusement à environ 30 %, de préférence à environ 20 % de la masse totale des cotylédons. Selon une variante avantageuse de la présente invention, cette étape s'insère entre l'étape c) et l'étape d) ou de préférence après l'étape d). Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de la présente invention, le polissage des cotylédons est mené à l'aide d'un polisseur du type de ceux employés pour le riz. Dans cette mise en oeuvre, I'endosperme (par exemple de caroube) (sous la forme de ses cotylédons non séparés ou après séparation et élimination du germe) est poli par contact avec une meule en rotation. La rotation sur elle-même de l'objet à polir permet, à chaque partie de la surface d'être en contact avec la meule (surtout lorsque la forme de l'objet à polir [ici la graine ou la portion de graine qu'est le cotylédon] est telle que la surface de l'objet à polir est convexe, c'est-à-dire que la courbure est dirigée vers l'intérieur de l'objet à polir). Ainsi le fait que les cotylédons soit de forme plan convexe, voire même concave convexe, donnent de bon résultat est quelque peu surprenant. Le temps de séjour à l'intérieur du polisseur est contrôlé soigneusement pour éviter que l'échauffement dû au frottement entre la graine et la meule ne provoque une trop forte augmentation de température (au plus égale à environ 100" C) et est réglé à l'aide d'un frein. On peut indiquer que pour respecter cette condition, pour les polisseur de type SATAKE TYPE KB20G ou KB 40G pour les appareils industriels, le temps de séjour par passage est avantageusement compris entre 5 et 60 secondes pour un passage pour les appareil continus. Pour les appareils pilote du type SATAKE TM 5, le temps de séjour est avantageusement compris entre 20 et 360 secondes. La fraction fine issue de l'abrasion (c'est-à-dire le son) est évacuée par force centrifuge et/ou gravité selon le type de polisseur à travers une grille de tamisage. Plus précisément, la graine "rouleZ entre la meule et la grille de tamisage, et s'abrase progressivement. L'opération est renouvelée (passage) autant de fois que nécessaire pour atteindre le taux désiré d'élimination de la couche superficielle (c'est-à-dire au voisinage du périsperme) de l'endosperme. Ainsi ledit polissage de la surface est avantageusement réalisé par plusieurs abrasions successives éliminant chacune au moins 0,5 avantageusement au moins 1 %, de préférence au moins 2 % et au plus environ 10 %, avantageusement au plus 8 %, de préférence 5 % de la masse de cotylédons. Le premier passage est souvent mené de manière à avoir un taux de son plus élevé que les passages suivants. On obtient de bons résultats en limitant le taux de son, pour le premier passage à environ 2 à 8 %. Le réglage du taux de son est obtenu en jouant sur l'écartement entre le rotor et la grille et sur le temps de séjour. L'écartement entre la meule (rotor mobile) et la grille (stator) doit être au moins égal à l'épaisseur d'un cotylédon à traiter: Pour la caroube: 2 mm (splits) à 4 mm (graines) Pour le guar: 0,7 mm (Splits) à 1,5 mm (graines) Maille de la grille stator: la taille et la forme sont définies de manière que les graines entières ou les cotylédons ne passent pas au travers des grilles (à titre indicatif pour la caroube largeur environ 1 à 3 mm et longueur environ 2 à 6 mm). La maille de la grille stator doit permettre l'évacuation des sons (et des éventuelles fractions de germes) et retenir les splits. Ainsi le rayon équivalent de la maille doit être au maximum juste inférieur au rayon équivalent de la graine à traiter. De préférence, on choisira des mailles dont le rayon équivalent est au moins deux fois inférieur à celui de la graine à traiter. II est souhaitable que ladite abrasion de la surface soit menée de manière à privilégier l'abrasion la partie du cotylédon proche ou en contact avec le périsperme (plus spécifiquement avec le tégument). II est souhaitable que comme indiqué dans l'exposé du problème, ladite étape d'abrasion est précédée d'une étape d'élimination partielle du tégument par attaque chimique. II est souhaitable que, comme indiqué dans l'exposé du problème, l'étape d'élimination partielle du tégument soit suivie d'une étape d'élimination par tri des graines de couleur sombre réputée de mauvaise qualité. A partir des splits, une farine de caroube est obtenue par broyage sur moulins. - Moulins à cylindre pour les farines de granulométrie moyenne type mesh 100 (max. 1% de particules supérieures à 80 mesh et max. 10% des particules inférieures à 200 mesh) - Moulins à broches (pin mils) pour les farines de granulométrie plus fine type mesh 200 (rien de supérieur à 80 mesh et max. 60% inférieur à 200 mesh) et mesh 175 (max.1% des particules supérieures à 80 mesh et max. 75% des particules inférieures à 200 mesh) Pour les farines de caroube solubles à froid, type MEYPRODYNo, le broyage s'effectue sur des splits préhydratés. Le polissage des cotylédons (notamment de caroube) peut intervenir après l'étape d) ou bien entre l'étape c) et l'étape d), soit juste après le tri optique des eS (t '.'ées. Dans ce dernier cas, I'écartement entre la meule et la grille du tamis doit être augmenté. L'avantage de travailler avec des graines complètes réside dans la symétrie de révolution de la graine et dans son caractère convexe, par comparaison avec les cotylédons formant l'endosperme, la graine "rouleZ mieux et les gains de blancheur sont dans le premier passage très significatifs. En revanche, la contrainte mécanique soumise à la graine lors du polissage entraîne une fraction non négligeable de division de la graine ; il faut donc opérer un tamisage après polissage pour séparer les fractions de germes des endospermes. Un des avantages de la technique selon la présente invention réside dans le fait que les machines à polir sont largement utilisées dans l'industrie céréalière pour des produits tels que le riz. Elles sont donc faciles à trouver sur le marché. Un autre but de la présente invention est de fournir une farine de galactomannane du type précédent qui présente des qualités améliorées. Ce but et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints au moyen d'une farine susceptible d'être obtenue par broyage des cotylédons traités par le procédé ci-dessus et qui comporte notamment une étape d'abrasion où l'on abrase les cotylédons en surface pour en éliminer une quantité de matière (exprimée en masse) au moins égale à 2 %, avantageusement à 4 %, de préférence à 5 % et au plus égale environ 40 %, avantageusement à environ 30 %, de préférence à environ 20 % de la masse totale des cotylédons. Les farines selon l'invention présentent avantageusement une plusieurs ou la totalité des caractéristiques suivantes: une blancheur supérieure à 35 (selon une échelle utilisant une référence de blanc (100: une porcelaine blanche type 4-300) référence de blanc) par mesure optique sur l'axe Noir-Blanc; o une teneur en protéine au plus égale à 5 %; une teneur en insoluble dans les acides au plus égale à 1,5, avantageusement à 1,2, de préférence à 1 %; o une couleur de la foraine (mesures par la méthode LAB NFX0811, 08012 ou 08015) d'au moins 94; o que ses solutions à 0,5 % en masse dans l'eau présentent une absorbance (DO = Densité Optique) au plus égale à 0,5; avantageusement à 0,4; de préférence à 0,3; o ses solutions à 1 % en masse dans l'eau présentent une viscosité d'au moins 3.Pa.s , avantageusement d'au moins 3,5 Pa.s, de préférence d'au moins 4 Pa.s . Lesdits cotylédons sont avantageusement de caroube. La présente invention vise également les compositions aqueuses qui comportent à l'état dissous une farine obtenue selon l'une des revendications 10 à 1, évidemment sans en contenir le son ou un son équivalent. La présente invention vise également l'utilisation comme agent texturant des farines et des compositions ci-dessus, et ce notamment dans l'industrie alimentaire, pour les glaces, les sorbets, les crèmes glacées. La richesse en protéine du son et la relative faible viscosité de ses solutions peut conduire à l'utiliser dans d'autre domaine de l'alimentation et dans la nutrition notamment animale. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention. Mode opératoire général et Principe de fonctionnement: Les endospermes de caroube sont polis par contact avec une meule en rotation. La rotation sur elle-même de la graine permet à chaque partie de la surface d'être en contact avec la meule. Le temps de séjour à l'intérieur du polisseur est réglé à l'aide d'un frein et la température est contrôlée soigneusement car le contact entre la graine et la meule provoque un échauffement. La fraction abrasée (ou son) est évacuée par force centrifuge et/ou gravité selon le type de polisseur à travers une grille de tamisage. En fait, la graine ,,roule" entre la meule et la grille de tamisage. L'opération est renouvelée (passage) autant de fois que nécessaire. Après chaque passage sont contrôlés les paramètres suivants: - % son (ou rendement en fines) - teinte (mesure du 1blanc1 global par comparaison avec un étalon).Teinte : référence de blanc (100) déterminée par mesure optique sur l'axe Noir-Blanc par rapport à une porcelaine blanche type 4300. En fait cette méthode est surtout adaptée à mesurer une différence (gain ou perte) plutôt qu'une valeur absolue ; de ce fait il ne s'agit pas d'une grandeur mesable mais plutôt d'une valeur sur une échelle. Les endospermes une fois polis, sont broyés dans des moulins pour produire une farine de caroube de fraction granulométrique contractée. Sur cette farine de caroube sont mesurées les caractéristiques suivantes: - Viscosité à chaud (solution 196) - Teneur en protéines - Teneur en insolubles en milieu acide - Clarté d'une solution à 0,5%. Exemples Sources de graines: Portugal Exemple N"1) polissage des cotylédons A partir d'endospermes de graines de caroube provenant du même lot et traitées comme décrit dans points a), b), c) et d), deux fractions comparables en quantité et identiques en composition sont prélevées: la première fraction appelée A est conservée pour broyage ultérieur la seconde fraction est traitée avec un polisseur ou blanchisseur de type SATAKE KB 406 de capacité 2 T/H. Vitesse de la meule r 850 rpm temps de séjour par passage 5 - 10 secondes température intérieure 50"C Deux passages ont été effectués (sur le premier on a prélevé une fraction aliquote pour effectuer les mesures sur la fraction B1 cependant que la fraction B2 correspond) et deux sons ont été récoltés (Fractions C1 et C2). A B1 B2 C1 C2 %récu éré 100 93 90 7 10 Blancheur 33 36 38 % protéine 62 A9 4,5 105 12,5 % matières insolubles 2,6 1,6 1,0 4,4 8,6 en milieu acide A partir des fractions de splits A, B1 et B2 des farines de type Mesh 200 ont été préparées dont voici les caractéristiques: caractéristiques des Fractions A Fractions 81 Fractions 82 farines % obtenu 100 93 90 Blancheur 33 36 38 % protéine 6,2 49 4.5 5% matières insolubles en milieu acide 2 1,6 1,0 propriétés des solutions Viscosité 1 % à 80 C Brooktield RVT 20 rpm après 1 heure 2365 mPa.s 4300 mPa.s 14420mPa.s a rés 2heures 2190 mPa.s 1 4350 mPa.s 4600 mPa.s Couleur: blancheur 82 94 95 Absorbance (DO) 0,5%, 24 heures 0,650 0,370 0,300 Présence de points beaucoup quelques-uns noirs (visuelle) Les résultats obtenus montrent: - un gain de blancheur net > 15% - une concentration des protéines dans les sons une concentration des matières insolubles en milieu acide dans les sons Exemple N"2) polissage des graines Les graines décortiquées, lavées, séchées et triées comme décrit dans les points a), b) et c) sont polies avec un polisseur à riz de type SATAKE Testing Mill TM 05. Les mêmes paramètres de fonctionnement ont été choisis que dans l'exemple 1), mais trois passages ont été réalisés. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau suivant: A D B1 B2 B3 % récupéré 100 92 85 81 Teintes 18 29 32 34 (% blancheur) Dans cet exemple, puisqu'il s'agit de graines et non de cotylédons, la mesure de la teneur en protéines et des insolubles n'a pas été faite. En effet les résultats ne pourraient être correctement interprétés en raison de la présence du germe dans la matière traitée initialement, germe riche en protéines et partiellement éliminé au cours du traitement. Une fois les graines divisées et séparées de leurs germes, des farines de type Mesh 200 sont préparées par broyage. Leurs propriétés ont été mesurées et les mesures sont rassemblées dans le tableau suivant: propriétés FA FB1 FB2 FB3 Viscosité 1 % à 80 C Brookfield RVT 20 rpm après 1 heure 2300 4200 4300 4500 après 24 heures 2100 4100 4200 4600 Couleur/blancheur 82 94 95 95 Insolubles (D.O.) à 0,5%, 24 H 0,57 0.350 0.330 0.300 Présence de Points noirs (visuel) beaucoup quelques- uns REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de graines de dicotylédones contenant des galactomanannes, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape d'abrasion où l'on abrase les cotylédons en surface pour en éliminer une quantité de matière (exprimée en masse) au moins égale à2 %, avantageusement à 4 %, de préférence à 5 % et au plus égale environ 40 %, avantageusement à environ 30 %, de préférence à environ 20 % de la masse totale des cotylédons. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite abrasion de la surface est réalisée selon la technique utilisée pour le polissage du riz. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite abrasion de la surface est réalisée par plusieurs abrasions successives éliminant chacune au moins 0,5 avantageusement au moins 1, de préférence au moins 2 % et au plus environ 10 %, a au plus 8 %, de préférence 5 % de la masse de cotylédons. 4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite abrasion de la surface est menée de manière à privilégier l'abrasion de la partie du cotylédon proche ou en contact avec le périsperme (plus spécifiquement avec le tégument). 5. Procédé selon les revendications 1 a 4, caractérisé par le fait que ladite étape d'abrasion est précédée d'une étape d'élimination partielle du tégument par attaque chimique. 6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'étape d'élimination partielle du tégument est suivie d'une étape d'élimination par tri des graines de couleur sombre réputée de mauvaise qualité. 7. Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que ladite étape d'abrasion est précédée d'une étape de division de l'endospermes en ses deux cotylédons (split) et d'une étape l'élimination du germe. 8. Procédé selon les revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'étape d'abrasion est suivie d'une étape de meunerie conduisant à une farine. 9. Farine de galactomannane, caractérisée par le fait qu'elle est susceptible d'être obtenue par broyage des cotylédons traités par le procédé des revendications 1 à 8. 10. Farine de galactomannane selon la revendication 9, caractérisée par le fait ente '--ente une blancheur supérieure à 35 (selon une échelle utilisant une référence de blanc (100 . une porcelaine blanche type 4-300) référence de blanc) par mesure optique sur l'axe Noir-Blanc. 11. Farine de galactomannane selon les revendications 9 à 10, caractérisée par le fait qu'elle est susceptible d'être obtenue par broyage des cotylédons traités par le procédé des revendications 1 et par le fait qu'elle présente une teneur en protéine au plus égale à 5 %. 12. Farine de galactomannane selon les revendications 9 à 11, caractérisée par le fait qu'elle est susceptible d'être obtenue par broyage des cotylédons traités par le procédé des revendications 1 et par le fait qu'elle présente une teneur en insoluble dans les acides au plus égale à 1,5, avantageusement à 1,2, de préférence à 1 %. 13. Farine de galactomannane selon les revendications 9 à 12, caractérisée par le fait que lesdits cotylédons sont de caroube. 14. Farine de galactomannane selon les revendications 9 et 13, caractérisée par une blancheur LAB (NPX0811) d'au moins 94. 15. Farine de galactomannane selon les revendications 9 à 14, caractérisée par le fait que que ses solutions à 0,5 % en masse dans l'eau présentent une absorbance (DO) au plus égale à 0,5; avantageusement à 0,4; de préférence à 0,3. 16. Farine de galactomannane selon les revendications 9 à 15, caractérisée par le fait que ses solutions à 1 % en masse dans l'eau présentent une viscosité d'au moins 3.Pa.s , avantageusement d'au moins 3,5 Pa.s, de préférence d'au moins 4 Pa.s. 17. Composition aqueuse comportant une farine obtenue selon l'une des revendications, caractérisée par le fait qu'elle comporte à l'état dissout une farine obtenue selon l'une des revendications 9 à 16, sans en contenir le son.