Brevet FR2782899A1 — publié le 20000310

Processus de traitement thermo-mécanique par détente instantanée contrôlée des fruits, jus et peaux d'agrumes La présente invention concerne un nouveau procédé de traitement thermo-mécanique des agrumes en vue d'améliorer la qualité du jus ou du fruit entier ou en morceaux ou en tranches et de valoriser la peau par séparation de terpène, et en vue de faciliter l'extraction classique de pectine. Ce procédé permettra également de faciliter le pelage du fruit tout en améliorant la qualité organoleptique et hygiénique du jus liquide ou du fruit par l'impact thermique et la débactérisation localisée à la surface du fruit. On connaît dans l'état de l'art la méthode classique d'extraction du jus des agrumes comportant généralement les phases suivantes: l. Sélection des fruits et lavage préliminaire avec une solution bactéricide; 2.Conservation des fruits suite à des phases successives de lavage; 3.Pelage et/ou râpage des fruits en vue de faciliter l'extraction mécanique des huiles essentielles (terpène) de la peau; 4.Second lavage en vue de l'aspersion des huiles essentielles; 5.Pressage du fruit; 6.Filtrage du jus produit par séparation de la pulpe. De nombreuses modifications sont généralement apportées à ce schéma: citons-en à titre d'exemple la possibilité de remplacer la phase de râpage du fruit par un pressage particulier permettant l'extraction simultanée mais séparée du jus et des huiles essentielles. L'objectif est de réduire les risques de contamination du jus ou du fruit par les huiles essentielles ou par la pectine présentes dans la peau; sa contamination par les micro- organismes ou par les enzymes présentes apparaît tout autant préjudiciable à la bonne qualité du produit fini. L'action des enzymes (présentes en grande quantité au niveau de la peau) rend obligatoire la conservation optimale du jus. La présente invention offre la possibilité d'améliorer sensiblement le procédé de production du jus des agrumes à travers l'application d'un prétraitement thermomécanique aux fruits et légumes, avant les phases de pelage et de pressage. Le traitement préconisé dans le cadre de la présente invention est un procédé d'évaporation thermomécanique induite par une détente extrêmement rapide (durée pouvant aller au voisinage de 1/100 de seconde) suite à un traitement maîtrisé sous haute température et haute pression. On connaît dans l'état de la technique un procédé de traitement par détente instantanée contrôlée, objet du brevet français FR 93 09 728 visant la texturation des produits biologiques en vue de leur soufflage à un taux d'expansion supérieur à 1,5 et quelques réacteurs pour la mise en oeuvre de cette opération. La présente invention ne traite pas des cas envisagés dans ce brevet et dans ses extensions internationales. Une autre application a fait l'objet d'une demande de brevet FR 98 02 032; elle concerne les traitements thermiques, thermomécaniques et thermo-hydro- mécaniques intervenant dans le cadre des procédés divers de débactérisation, d'étuvage, de microtexturation, de séparation, etc. appliqués à des produits biologiques, végétaux, fruits et légumes, naturels ou transformés, solides, en morceaux ou pulvérulents. Ce brevet définit également du matériel pour la mise en oeuvre de cette application. La présente invention traite un cas particulier de ce brevet et forme ainsi une de ses applications spécifiques aux agrumes. Le matériel utilisé dans le cas de traitement des agrumes est représenté schématiquement en figure 1. L'installation de traitement selon l'invention comprend un générateur de vapeur sous pression (1), une chambre de traitement (2), une vanne de connexion (3) à ouverture rapide et à section importante et un réservoir à vide (4). Un système de pompage (5) assure la dépression dans le réservoir de vide (4). L'installation comprend en outre un système de refroidissement des condensats et un condenseur (6). Le processus de traitement proposé comporte les phases suivantes: A) Chargement de la chambre de traitement (2) de fruits entiers ou de peaux de fruits après leur pelage. B) Application d'un vide primaire dans la chambre (voisin de 20 mbar) à travers sa connexion au réservoir à vide (4) ou de préférence par connexion directe à la pompe (5). C) Injection de vapeur d'eau humide ou sèche sous pression dans la chambre (2) et maintien du traitement durant un certain temps. La nature de la vapeur, la température et la pression de traitement ainsi que la durée de l'opération dépendent de la nature de l'agrume traité ainsi que du but de l'opération en vue d'optimiser l'élimination des terpènes, la récupération de la pectine, etc. D) Détente brusque (instantanée) vers le vide par une ouverture très rapide de la vanne (3) et la connexion avec le réservoir à vide. Le temps de détente est avantageusement de l'ordre de 1/100 de seconde. E) Refroidissement et condensation de la vapeur d'eau et des huiles essentielles dans le réservoir à vide et le condenseur et récupération de l'ensemble au niveau (6) F) Répétition des cycles comportant les phases C, D et E de l'opération à plusieurs reprises puis éjection du produit hors de la chambre de traitement. La peau récupérée après traitement subit par la suite un traitement classique d'extraction de pectine. Dans le cas o l'opération est réalisée sur les fruits entiers, le traitement thermique assure l'élimination de la contamination bactérienne en surface, réduit la présence enzymatique et facilite le pelage du fruit avant son pressage. Ainsi débactérisé, le fruit pelé peut également être utilisé sous forme de produit fini commercialisable entier ou en tranches ou morceaux. Les huiles essentielles condensées avec la vapeur du fait de leurs propriétés thermodynamiques seront présentes dans l'eau à la suite de la condensation de l'ensemble des vapeurs sous les deux formes non miscibles et en émulsion. Une étape de séparation gravitationnelle ou par centrifugation suffit pour en assurer une récupération quasi- parfaite. Les conditions opératoires (temps de traitement thermique, température, pression, etc.) ont un impact direct sur l'efficacité quantitative de l'opération (% des huiles essentielles extraites, quantité de pectine extractible, etc.), ainsi que sur les aspects qualitatifs de ces constituants, du jus et du fruit tout entier. L'optimisation des conditions de traitement dépend de tous ces facteurs ainsi que du réacteur D.I.C. utilisé. Le traitement proposé dans la présente invention (traitement PIDIC) est très rapide (max 2- 3minutes). L'opération de Détente Instantanée Contrôlée peut généralement être facilement automatisée. Elle est utilisée pour réaliser simultanément plusieurs opérations unitaires de débactérisation, de désactivation enzymatique, d'extraction et de préparation à l'extraction, de simplification des opérations de pelage, etc. En plus de son intervention couplée à tous ces niveaux, elle se caractérise par une efficacité exceptionnelle et un niveau de qualité très élevée des divers produits issus du traitement. En ce qui concerne de l'opération d'extraction de terpène proprement dite, il est possible d'aboutir avec la méthode PIDIC à des huiles essentielles des agrumes en quantités optimales facilitant ainsi l'obtention par pressage d'un jus de haute qualité ou par présentation et commercialisation directes, d'un fruit entier ou en tranches ou morceaux débactérisés et non contaminé par les huiles essentielles présentes naturellement au niveau de la peau. Par comparaison avec les huiles essentielles extraites par entraînement vapeur, le produit obtenu par PIDIC est de qualité supérieure, transparente et nettement plus claire. La quantité de pectine extractible augmente également suite au traitement par PIDIC. Le traitement PIDIC se distingue par sa haute flexibilité et par la capacité de l'insérer facilement dans un cycle de traitement industriel classique; cette insertion pourra intervenir à différentes phases de l'opération industrielle suivant l'objectif visé. Le traitement PIDIC pourra également être utilisé dans le cas de traitement similaire de fruits et légumes divers en vue de l'extraction ou de faciliter l'extraction des composés présents au niveau de la peau et le pelage, de permettre la réalisation de la débactérisation, de mieux préparer le produit au pressage ou à d'autres traitements industriels. La présente invention concerne ainsi le traitement des fruits entiers, des fruits en morceaux ou de leurs peaux; elle consiste à introduire le matériel à traiter dans une enceinte dans laquelle on procède à un chauffage très rapide du produit sous pression, par vapeur d'eau sèche ou humide sous pression totale Po par exemple, durant un temps de traitement tr. Les valeurs de tr, de la température et de la pression Po dépendent du matériel traité, des installations mises en jeu et de l'objectif final. L'invention est caractérisée en ce que l'on procède ensuite à une étape ultérieure de détente vers une pression inférieure. La durée de la détente brusque est fonction du produit à traiter, sa forme, ses dimensions et la qualité visée. Elle est systématiquement comprise entre l'instantanéité et quelques secondes. Selon un mode de mise en oeuvre préféré, la mise sous pression est obtenue suite à une étape de mise sous vide (de l'ordre de 50mbar) en vue d'accélérer la cinétique de chauffage. Pour mieux comprendre la présente invention, nous pouvons citer un exemple de traitement dans le cas d'une série de fruits entiers de Citrus Sinensis L. Les conditions opératoires du traitement PIDIC sont les suivantes: Phases urée (sec) épétitions Pression duction des 'duction de % d'huiles (bar) charges 'activité 3sentielles ctériennes nzymatique écupérées3 suite au suite au traitement raitement (/ml), (/ml)2 1 30 (2x15) 2 7 2 30 2 4 (2x15) * * 3 15 1 7 0,005*** 0,4*** 84,9 4 15 1 4 0,005*** 0,4*** 75,8 Revendications: 1. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, ou de leurs peaux caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes - Application et maintien durant un temps de traitement tr d'une haute température couplée à une haute pression; - Suivie d'une détente brusque très rapide (instantanée) vers une pression réduite et d'une récupération des produits traités et des condensats. 2. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, ou de leurs peaux selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pression et la température de traitement sont obtenues par injection de vapeur d'eau sèche ou humide à la pression considérée dans la zone de traitement. 3. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, ou de leurs peaux selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que la phase d'injection de vapeur est précédée d'une phase d'instauration de vide initial (15-10Ombar) en vue d'accélérer le processus de chauffage par injection 4. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, ou de leurs peaux selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé par le passage à haute pression/haute température s'effectue par des paliers successifs. 5. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, ou de leurs peaux selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les composés volatiles à la pression réduite et la température obtenues juste suite à la détente sont récupérés par condensation éventuellement sélective. 6. Procédé de traitement thermo-mécanique des fruits, légumes, entiers, pelés, en morceaux ou en tranches, selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le fruit est récupéré et conditionné afin de préserver sa faible contamination bactérienne dans les deux processus de pressage ou de commercialisation directe. 7. Installation pour la réalisation du procédé PIDIC comportant une chambre de traitement étanche admettant la haute température et la haute pression ainsi qu'un vide primaire de 50 mbar, connectée à un réservoir à vide de volume au minimum 20 fois supérieur à celui de la chambre de traitement ainsi que des moyens de mise sous vide par pompage et condensation et de connexion très brusque et rapide entre la chambre de traitement et le réservoir à vide, et d'un système de condensation et de récupération des composés volatiles à la température et la pression instaurées juste après la détente. 8. Produit divers de terpène, huiles essentielle, fruits entiers, en morceaux ou en tranches ou fruits destinés à l'extraction du jus issus du traitement des agrumes et/ou de leurs peaux et d'autres fruits selon le procédé thermo-mécanique comportant les opérations suivantes - Application et maintien durant un temps de traitement tr d'une haute température couplée à une haute pression; - Suivie d'une détente brusque très rapide (instantanée) vers une pression réduite et d'une récupération des produits traités et des condensats.