Brevet FR2794756A1 — publié le 20001215

PROCEDE DE FABRICATION D'UN SUBSTITUANT A L'AMIDON, NOTAMMENT A PARTIR DE MAIS ET LE SUBSTITUANT OBTENU La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un substituant de l'amidon, notamment à partir de maïs ainsi que le substituant obtenu par ce procédé. On connaît un produit couramment utilisé dans l'industrie qu'il s'agisse des secteurs alimentaire, pharmaceutique ou encore cosmétique, du papier, des colles, du bâtiment, c'est l'amidon. L'amidon est utilisé pour ses propriétés épaississantes et pour d'autres propriétés particulières moyennant des traitements complémentaires. La fabrication de ces produits occupe des secteurs particuliers de l'industrie. Néanmoins, bien que très utilisé dans de nombreux domaines, il apparaît que l'amidon de grande pureté est difficile à produire et demande des installations complexes qui génèrent des quantités très importantes de sous- produits et d'effluents de traitement comme les eaux de process. En effet, pour obtenir de l'amidon, il faut effectuer, de façon générale, la succession des étapes suivantes - trempage des grains de céréales en présence d'une solution acide ou basique, - séparation des germes après passage dans un broyeur grossier, - broyage fin en voie humide pour libérer l'amidon, - séparation des sons, - séparation des protéines, centrifugation pour retirer la majorité de l'eau, et - séchage de ce lait pour obtenir la poudre d'amidon. L'amidon obtenu présente une granulométrie comprise entre 15 et 25pm pour les granules d'amidon de maïs. Il est utilisé comme adjuvant dans divers domaines pour assurer les fonctions épaississant, gélifiant et liant des produits aqueux ainsi que l'amélioration de l'état de surface de certains produits finis, qu'il s'agisse du secteur agro- alimentaire, de l'industrie papetière, de la fabrication d'adhésif ou d'enduits pour le bâtiment ou encore des secteurs des textiles et de la pharmacie. Par ailleurs, on connait les farines qui sont des produits issus de la mouture des amandes des grains de céréales, y compris de maïs. Les farines ont une granulométrie moyenne comprise entre 180 et 350h'm. Ces farines sont utilisées comme des ingrédients dans la fabrication de produits alimentaires mais elles ne sont actuellement pas utilisées comme adjuvants au même titre que l'amidon car elles ne conduisent pas aux mêmes caractéristiques rhéologiques des milieux auxquels elles sont mélangées. De plus, il se pose le problème de la qualité des farines car elles résultent souvent de la chaîne de traitement des amandes des grains de céréales. Or ces fabrications permettent essentiellement d'obtenir de la semoule à haute valeur ajoutée, dont la teneur en germe et donc en graisses est faible, notamment en ce qui concerne le maïs. Cette semoule est grossièrement concassée et classifiée suivant les différentes granulométries. La semoule ainsi obtenue sous ses différentes fractions est le produit à haute valeur ajoutée. Au contraire, la farine est issue des différents broyages des amandes et d'un broyage final des brisures concassées trop finement pour être considérées comme de la semoule et cette farine est dans ce cas un sous produit. Dans certaines farines complètes, on incorpore les broyats d'enveloppe. La présence de matière grasse notamment, conduit à l'obtention de farines ayant généralement une relativement forte teneur en matière grasse, qui peuvent être commercialisées comme ingrédients dans l'agro-alimentaire mais qui les rend impropres à des applications comme adjuvants au même titre que l'amidon. La présente invention vise à proposer une farine micronisée qui permet une utilisation en tant que substituant de l'amidon pour de nombreuses applications, qui évite de générer des effluents inhérents à la voie humide et donc qui supprime la nécessité de traiter ces effluents, qui présente une grande facilité de dispersion en milieu aqueux et qui limite les consommations énergétiques coûteuses engendrées notamment par les phases de décantation et de séchage. A cet effet, selon le procédé de l'invention permettant la fabrication d'un substituant de l'amidon, il faut réaliser la succession des étapes suivantes: - préparation par voie sèche d'une farine de céréales avec une granulométrie comprise entre 180 et 350pm, - diminution de la granulométrie moyenne de cette farine pour la microniser à des valeurs moyennes comprises entre 16 et 130,um, en limitant l'endommagement des chaînes d'amidon, et - tri des différentes fractions. La granulométrie obtenue est comprise entre 0,1 pm et 430 pm avec une moyenne à 80 pm et de préférence la granulométrie obtenue classée en trois fractions est la suivante: - moyenne centrée sur 1 6 pm avec 80% compris entre 2 et 23 pm, - moyenne centrée sur 80 pm avec 80% compris entre 24 et 200 pm, - moyenne centrée sur 130,um avec 80% compris entre 10 et 250 pm. Cette diminution de la granulométrie est réalisée au moyen d'un broyeur à impact. La farine micronisée est issue des amandes, les germes ayant été retirés. On peut également additionner des fibres micronisées provenant des enveloppes de grains. La présente invention a aussi pour objet le substituant à l'amidon obtenu qui comprend des chaînes d'amidon intègre avec un faible taux d'amidon endommagé, le restant étant des protéines. La présente invention est maintenant décrite en détail suivant un mode de mise en oeuvre particulier, non limitatif, avec des résultats comparatifs d'essais faisant ressortir les propriétés particulières de la farine micronisée selon la présente invention. Le procédé selon la présente invention consiste à préparer de la farine micronisée à partir des amandes de céréales et pour simplifier la description, on choisit une application au maïs, quelle que soit sa nature, qu'il soit génétiquement modifié ou non. Une première étape consiste à obtenir les différents produits de base et une seconde étape vise à atteindre le résultat souhaité, à savoir de la farine micronisée selon l'enseignement de la présente demande. Un exemple d'obtention des produits de base consiste à faire subir aux grains de maïs une humidification et ces grains humides passent dans un éclateur qui éclatent chacun des grains pour permettre l'obtention de brisures de l'amande avec différentes granulométries, le détachement des germes et la séparation de l'enveloppe fibreuse. Un passage à travers un séparateur connu sous le nom de plansichter, permet de séparer les germes, les enveloppes et d'assurer un premier tri des brisures en plusieurs fractions. Ces différentes fractions de brisures sont à nouveau broyées pour diminuer la granulométrie suivant les résultats obtenus en sortie du plansichter, les fractions sont regroupées si besoin est pour obtenir in fine une farine quasi-exempte de germes et de fibres. Cette farine n'est donc pas un rebut mais un broyat fin des amandes et la granulométrie est de 200prm. La présente invention consiste à microniser cette farine pour atteindre une granulométrie de l'ordre de 20 à 1 30pm avec une moyenne située à , um. On sépare ensuite les fractions obtenues par classement, préférentiellement suivant la densité. Les fractions obtenues présentent aussi un rapport avec la granulométrie, ce qui conduit par exemple à la répartition suivante: - fines à 16pm, 7 à 24% - médium à 70pm, 50 à 65%, et - grosses à 130pm, 8 à 33%. Un dispositif de tri adapté consiste à recourir à des moyens de centrifugation, notamment pneumatiques sous dépression, comme celui décrit dans la demande de brevet EP N 418 801. Il convient de procéder à cette micronisation au moyen d'un dispositif qui évite d'endommager l'amidon comme cela sera expliqué ultérieurement et un dispositif adapté est un broyeur fin à impact. Un tel broyeur comprend des moyens pour projeter les grains de farine contre une paroi avec une vitesse donnée, un angle donné et un état de surface de paroi donné. Ces paramètres relèvent du modèle de broyeur et donc des spécificités constructeur, l'homme de l'art étant à même de régler de tels broyeurs. Les différentes fractions sont à nouveau classées en fines, médium et i15 grosses pour permettre, soit de les utiliser directement en se limitant à une fraction choisie soit de réaliser des appariements dosés pour obtenir une composition avec une échelle granulométrique adaptée à l'application. De façon surprenante, on constate que cette farine présente des caractéristiques sensiblement identiques à celles de l'amidon natif qui aurait pu en être extrait par voie humide, lorsque l'on substitue cette farine à l'amidon dans un grand nombre des applications connues. Il est donc possible de substituer à l'amidon natif la farine micronisée de l'amande sans que cela perturbe les applications. L'analyse de cette farine micronisée montre qu'elle contient des chaînes d'amidon dites intègres c'est à dire que les chaînes comportent l'ensemble des groupes "glucose" nécessaires sans que certains d'entre eux aient été séparés sous les effets des impacts mécaniques. Cette présence d'amidon intègre permet d'expliquer au moins partiellement les possibilités de substitution de la farine micronisée en lieu et place de l'amidon. De ce fait la farine micronisée obtenue présente des caractéristiques d'épaississant, de gélifiant et de liant et permet d'améliorer l'état de surface des produits finis obtenus. Cette farine micronisée peut comprendre également une quantité variable d'amidon endommagé qui permet de faire varier son pouvoir de rétention d'eau. La proportion entre les deux types d'amidon détermine les caractéristiques de la farine micronisée. Cette farine contient aussi des protéines qui ne sont pas séparées du milieu. En effet, la présente invention ne vise aucunement à séparer les protéines pour fabriquer des farines plus ou moins enrichies en protéines. On a également observé que cette farine micronisée peut recevoir un ajout de fibres pour certaines applications. Dans ce but, il faut prévoir une co-micronisation d'une partie des fibres avec les amandes mais de façon préférentielle, il est prévu une micronisation des fibres provenant des enveloppes par une étape à part de celle du broyage des amandes. En effet, même si les dispositifs utilisés sont identiques à ceux mis en oeuvre pour les amandes, les étapes peuvent être différentes et la sélection des fractions aussi. De ce fait, la micronisation est préférentiellement réalisée indépendamment de l'élaboration de la farine micronisée. Ces fibres sont micronisées suivant différentes fractions également, et peuvent être ainsi mélangées en quantité donnée et suivant la répartition granulométrique souhaitée avec la farine micronisée. On remarque les grandes qualités des produits obtenus à savoir des produits naturels et écologiques, indépendamment de l'aspect économique qui est très intéressant du fait même du procédé. En effet, le procédé est purement mécanique et ne nécessite aucune adjonction de produits chimiques pour son obtention. De plus, le produit est fabriqué par voie sèche et ne génère donc aucun rejet d'effluent liquide de traitement. De plus, on peut appliquer ce procédé à toute céréale autre que le maïs, blé, riz, orge, avoine, millet ou épeautre, moyennant une adaptation des différents paramètres. La farine micronisée obtenue par le procédé selon la présente invention, en plus d'être un substitut de l'amidon, est une base pour des traitements complémentaires ultérieurs pour obtenir des produits élaborés comme l'amidon modifié, la malto-dextrine, le sirop de glucose, le dextrose et l'alcool. Des essais ont été menés simplement dans le cadre d'une faisabilité et sont indiqués ci-après: ETUDE EN AGRO-ALIMENTAIRE - La fabrication de biscuits à la cuillère a été entreprise en remplaçant l'amidon par une quantité identique de farine micronisée obtenue par le procédé selon la présente invention, à savoir 4,5%. L'incorporation de tels éléments permet d'améliorer le liant et la capacité de rétention d'eau dans le temps, c'est à dire l'aspect et la longévité du biscuit. Le biscuit obtenu avec la farine micronisée présente la même homogénéité dans la texture et le même type d'alvéoles, en dimensions comme en répartition. Le "moelleux" du biscuit est identique et la longévité reste inchangée. Du point de vue gustatif, le biscuit est exempt de goût particulier. - La fabrication de soupe en poudre poireau/pomme de terre a été réalisée en substituant à l'amidon utilisé à raison de 12%, une quantité identique de farine micronisée obtenue selon le procédé de la présente invention. La soupe obtenue à partir de cette poudre présente la même viscosité et le même épaississement. On ne note pas de changement de goût. ETUDE EN PAPETERIE Trois types de produits de base ont été préparés - amidon témoin concentré à 10%, - farine micronisée selon le présent procédé, concentrée à 10%, et - farine micronisée selon le présent procédé, concentrée à 15%. Les concentrations sont contrôlées au réfractomètre. On a aussi mesuré les paramètres suivants: - viscosité Brookfield mesurée à 100 tours/mn à t de 70 C, et -pH. On note simplement une plus faible viscosité de la farine pour une même concentration, 40 pour l'amidon et 30 pour la farine mais dès 15% de concentration de farine, la viscosité est identique. Des essais de dépôts ont été conduits sur des supports en feuille de grammage 150 g/cm2, à une température de 40 C, en size press de laboratoire et on obtient des dépôts identiques pour les mêmes concentrations à savoir 2,9 et 3,1 g/m2. A concentration plus élevée de 15% de farine micronisée, on obtient la valeur de 4,4 g/m2. En ce qui concerne les essais de résistance mécanique de ces échantillons après passage au séchoir dans des conditions normalisées, on constate une résistance mécanique dite à l'éclatement qui est légèrement inférieure pour les papiers couchés ayant été traités avec la farine micronisée tandis que la résistance à la compression à plat ou sur chant est sensiblement identique à celle du papier témoin. Ces premiers résultats montrent que la substitution de l'amidon par de la farine micronisée obtenue par le procédé selon la présente invention permet d'atteindre des résultats très satisfaisants. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un substituant de l'amidon, caractérisé par la succession des étapes suivantes: - préparation par voie sèche d'une farine de céréales avec une granulométrie comprise entre 1 80 et 350pm, diminution de la granulométrie moyenne de cette farine pour la microniser à des valeurs moyennes comprises entre 16 et 1 30pm, en limitant l'endommagement des chaînes d'amidon, et - tri des différentes fractions. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la granulométrie obtenue est comprise entre 0,1 pm et 430 pm avec une moyenne à 80,um. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la granulométrie obtenue est la suivante: - moyenne centrée sur 16 pm avec 80% compris entre 2 et 23 pum, i5 - moyenne centrée sur 80,u pm avec 80% compris entre 24 et 200 pm, - moyenne centrée sur 130pum avec 80% compris entre 10 et 250/Jm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diminution de la granulométrie est réalisée au moyen d'un broyeur à impact. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la farine est issue des amandes en excluant les germes des grains de céréale. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ajoute à la farine micronisée un pourcentage de fibres micronisées provenant des enveloppes de grains. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les fibres sont micronisées séparément des amandes et sont ajoutées postérieurement à la micronisation de la farine. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fractions de farine micronisées sont séparées par des moyens de centrifugation sous vide pour limiter également I'endommagement des chaînes d'amidon. 9. Substituant de l'amidon obtenu par la mise en oeuvre de l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la farine micronisée a une granulométrie comprise entre 0,1 et 430 /Jm avec une moyenne de 80 /m. 10. Substituant de l'amidon selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement des chaînes d'amidon intègre avec un faible taux d'amidon endommagé, les reste étant des protéines.