Brevet FR2796964A1 — publié le 20010202

DESCRIPTION La présente invention concerne généralement des procédés et appareils pour chauffer des empois d'amidon et particulièrement pour chauffer des empois d'amidon en émulsion et les transformer en dextrine, tout en empêchant une gélification importante de l'émulsion afin de maintenir une pompabilité efficace de l'émulsion. Dans certaines industries alimentaires, comme pour la production de glucose, de sirop de glucose et analogues à partir d'amidon, l'émulsion d'amidon doit être transformée au moyen d'enzymes en dextrines puis en glucose. Généralement, l'émulsion d'amidon selon les normes de l'industrie comprend environ 65% d'eau et 35% d'amidon. Dans les lignes de production à haut volume et à vitesse élevée, cette émulsion est pompée depuis une station vers une autre durant son traitement. La température idéale pour qu'une enzyme largement utilisée, l'alpha amylase, hydrolyse l'amidon en dextrines est d'environ 100-115 C. Malheureusement, l'émulsion d'amidon commence à se gélifier à environ 70 C, et sa viscosité reste élevée jusqu'à ce que la plus grande partie de l'amidon ait été hydrolysée à environ 102 C. Cela provoque des augmentations significatives de coût et de puissance requise pour pomper le fluide gélatineux et visqueux depuis une station vers une autre dans une ligne de production. Un chauffage rapide de l'émulsion à 102 C pour tenter d'éviter la phase de viscosité élevée ne résout pas le problème car l'hydrolyse de l'amidon est relativement lente, avec pour résultat que le fluide reste visqueux. La présente invention cherche à fournir des procédés et appareils améliorés pour chauffer les empois d'amidon en émulsion et les transformer en dextrine, tout en empêchant une gélification importante de l'émulsion afin de maintenir une pompabilité efficace de l'émulsion. Le principe de base de la présente invention est de chauffer initialement un empois étendu ou dilué d'amidon d'une teneur en amidon comprise entre 8-12% de préférence, plutôt que la teneur en amidon de 35% initiale selon les normes de l'industrie. Cette solution étendue ne se gélifie pas à 70 C ni à 102 C et est entièrement pompable, c'est-à-dire qu'elle ne présente pas une viscosité nettement plus élevée et de ce fait n'augmente pas de manière significative le coût et la puissance de pompage. Dans un aspect de l'invention, un processus par lots, l'empois d'amidon étendu est chauffé à environ 102 C, restant tout le temps pompable, et l'émulsion concentrée est ajoutée de manière intermittente et graduelle pour obtenir une émulsion finale à teneur en solides de 3540% (sous forme de dextrines ou chaînes d'amidon interrompues solubles) pour traitement ultérieur, comme une transformation en glucose. Dans un autre aspect de l'invention, un processus en ligne de production, l'émulsion à teneuren amidon de 8-12% estdextrinéeet 8- 1 2 % d'amidon supplémentaire est ajouté, de préférence sous la forme d'émulsion concentrée ou d'amidon sec, et mis à dextriner. L'amidon est graduellement ajouté au fluide pompé le long d'une ligne de production,jusqu'à ce que la totalité des solides (sous forme de dextrines et / ou de chaînes d'amidon interrompues solubles) atteigne une concentration d'environ 35-40%. Le fluide est entièrement pompable à tous moments. Il est noté qu'avec les procédés et appareils selon la présente invention, une teneur en solides totale de 40% ou plus peut également être obtenue. Une réalisation préférée de la présente invention fournit donc un procédé pour chauffer des empois d'amidon, consistant à chauffer une émulsion d'amidon-eau étendue, contenant de préférence environ 8-12% d'amidon, à une température d'environ 100-115 C, à ajouter Il'amidon à l'émulsion étendue et à dextriner l'amidon dans l'émulsion pour obtenir une émulsion finale à teneur en solides de 35-40%. Selon une réalisation préférée de la présente invention, l'émulsion finale est transformée en glucose ou autres produits. Également selon une réalisation préférée de la présente invention, I'émulsion étendue d'amidon-eau est pompée avant d'atteindre i 'émulsion finale à teneur en solides de 35- %. Une réalisation préférée de la présente invention fournit également un procédé pour chauffer des empois d'amidon, consistant à a) chauffer une émulsion étendue d'amidon- eau, contenant de préférence environ 8-12% d'amidon, à une température d'environ 100- l 15 C, b) dextriner l'émulsion étendue pour former une émulsion intermédiaire contenant des solides, le contenu solide incluant au moins l'une des dextrines et chaînes d'amidon interrompues solubles, c) ajouter etvirm 8-12 % d'anidn à l'àmlsic interr/liaire et d) cextrier 1 ' iulsilcn d' amic. Selon une réalisation préférée de la présente invention, les étapes c) et d) sont répétées jusqu'à obtention d'une émulsion finale à teneur en solides d'environ 35-40%. Également selon une réalisation préférée de la présente invention, l'étape c) consiste à ajouter de l'amidon en poudre, une émulsion d'amidon concentrée ou gélifiée à chaud (telle qu'une émulsion à 50% d'amidon) à l'émulsion intermédiaire, de préférence à une température d'environ 100-115 C. L'invention sera mieux comprise et appréciée grâce à la description détaillée suivante, prise conjointement aux dessins dans lesquels: La figure I est un schéma fonctionnel simplifié d'un procédé et d'un appareil pour chauffer et pomper une émulsion d'amidon, construit et fonctionnant conformément à une réalisation préférée de la présente invention; et la figure 2 est une illustration de bloc-diagramme simplifié d'un procédé et d'un appareil pour chauffer et pomper une émulsion d'amidon, construit et fonctionnant conformément à une autre réalisation préférée de la présente invention. Il est à présent fait référence à la figure I qui illustre un procédé et un appareil pour chauffer et pomper une émulsion d'amidon conformément à une réalisation préférée de la présente invention. Une émulsion d'empois d'amidon étendue, à teneur en amidon d'environ 8- 12%, est chauffée à environ 100- 115 C en présence d'enzymes pour hydrolyser l'amidon en dextrines. La viscosité de la solution étendue chauffée n'augmente pas de manière significative, ce qui signifie que la solution est facilement pompable par des moyens traditionnels et relativement peu onéreux. De l'amidon est ajouté à la solution pour ramener la teneur en amidon insoluble du fluide à environ 8-12%. L'amidon peut être ajouté sous forme d'émulsion d'amidon concentrée. L'amidon contenu dans la solution est une fois encore hydrolysé avec des enzymes, augmentant de ce fait la teneur en solides (sous forme de dextrines ou chaînes d'amidon interrompues solubles) du fluide. Le processus se répète jusqu'à ce qu'une teneur en solides finale souhaitée soit obtenue, comme une teneur en solides de 35-40% (sous forme de dextrines ou chaînes d'amidon interrompues solubles). De cette manière, la phase de viscosité élevée de l'émulsion à teneur en amidon de 35% est évitée et le problème de pompage de I 'art antérieur mentionné ci- dessus est résolu. A tout moment du processus, la teneur en amidon ne dépasse pas 10%, bien que la teneur en solides augmente. Il est noté que les solutions étendues autres qu'à 8-12% peuvent également être pompées, bien que l'inventeur ait trouvé que même une émulsion à teneur en amidon de 17% se gélifie à 70 C. L'émulsion d'amidon peut être chauffée par tous moyens connus. Un procédé particulièrement efficace et avantageux de chauffer l'émulsion est par chauffage ohmique, tel que les procédés de chauffage rapide révélés dans les brevets américains 4 739 140, 5 583 960, 5 636 3 17 et 5 863 580 du demandeur, dont les enseignements sont incorporées ici en référence. Il est à présent fait référence à la figure 2 qui illustre un procédé et un appareil pour chauffer et pomper une émulsion d'amidon conformément à une autre réalisation préférée de la présente invention (ligne de production). L'émulsion d'amidon est introduite dans une chambre de mélange 10 et chauffée (ou préchauffée avant d'entrer dans la chambre 10) à environ 102 C, par injection de vapeur ou tout autre moyen adapté par exemple. Des additifs peuvent être ajoutés à l'émulsion d'amidon aqueuse, tel que du calcium ou des additifs de correction de pH, par exemple. Une enzyme, traditionnellement de l'alpha amylase, est de préférence ajoutée en une quantité requise pour la procédure de traitement particulière. L'amidon est alors introduit en une quantité telle que l'amidon constitue environ 8-12% du mélange aqueux. Le mélange d'amidon est traité pendant une durée adaptée pour terminer la dextrination (traditionnellement de l'ordre de quelques secondes). La chambre 10 est de préférence chauffée et maintenue à une température optimale pour que l'enzyme hydrolyse l'amidon en dextrine, traditionnellement 102 C, par chemise à vapeur, injection de vapeur ou chauffage ohmique, par exemple. Dans la réalisation illustrée, la vapeur est introduite à travers des ouvertures 17 le long de la chambre allongée 14. L'amidon, sous forme d'émulsion d'amidon concentrée, d'émulsion gélifiée chaude ou d'amidon en poudre, est alors ajouté au fluide dans la chambre 10 de manière à ne pas dépasser une concentration d'environ 8-12% d'amidon brut dans le fluide. L'inventeur a trouvé que 8-12% d'amidon dans le fluide ne se gélifie pas dans la gamme de température de -102 C et est entièrement pompable, c'est-à-dire qu'il n'augmente pas de manière significative la viscosité du fluide contenant moins d'amidon et n'augmente pas de manière significative le coût et la puissance de pompage. Une pompe 12 pompe le fluide contenant 8-12% d'amidon vers une chambre allongée 14, dans laquelle l'amidon contenu dans le fluide est dextriné par l'enzyme. La chambre allongée 14 présente une ou plusieurs ouvertures 16 pour ajouter à travers celles-ci l'amidon et les additifs requis. Lorsque le fluide est pompé à travers la chambre allongée 14 généralement dans le sens d'une flèche 18, l'amidon, par exemple sous forme d'émulsion d'amidon concentrée, d'émulsion gélifiée chaude (de préférencejusqu'à 50% d'amidon) ou de préférence sous forme d'amidon en poudre, est alors ajouté au fluide, de préférence en une quantité telle que, à chaque ouverture 16, une quantité d'environ 8-12% d'amidon est encore ajoutée au fluide qui est alors dextriné. L'amidon en poudre peut être ajouté de toute manière pratique et connue, comme au moyen d'équipements facilement disponibles dans le commerce utilisés pour mélanger le lait en poudre et l'eau ou le lait. La poudre peut être traditionnellement injectée à travers un vortex ou une basse pression formée par un effet venturi de fluide s'écoulant. Un avantage à ajouter de l'amidon en poudre est qu'aucune chaleur n'a généralement besoin d'être ajoutée durant le mélange du fluide, spécialement si la chambre allongée 14 est bien isolée et que le processus de dextrination est rapide. De plus, il n'y a pas ajout d'eau, ce qui réduit les dimensions de la chambre 14. Il est noté que l'addition d'amidon sous forme d'émulsion d'amidon gélifiée (préchauffée à la température de traitement de 100-1 15 C) peut être avantageux en ce que cela peut éliminer le besoin de chauffer la chambre allongée 14. L'émulsion d'amidon à 50% gélifiée peut être introduite de manière similaire à celle utilisée pour l'amidon en poudre. La concentration d'amidon soluble est graduellement augmentée le long de la chambre allongée 14, le fluide restant entièrement pompable à tous moments et à toutes les stations. A une sortie 20 de la chambre allongée 14, le fluide final contenant la dextrine a une teneur en solides de 3540% (sous forme de dextrines ou chaînes d'amidon interrompues solubles). Il est noté qu'avec les procédés et appareils de la présente invention, une teneur en solides de 40% ou plus peut également être obtenue. Les personnes connaissant l'état de la technique apprécieront que la présente invention n'est pas limitée à ce qui a particulièrement été représenté ou décrit ici. En fait, la portée de la présente invention n'est définie cie ar les edicat s q suiven it. Par ai leurs, tious les poLze itat s irduqes dlans la préserite cDT e scnt (:s par tags en poids (rmasse). 6 2796964 REVENDICATIONS 1. Procédé pour chauffer des empois d'amidon, consistant à: - chauffer une émulsion d'amidon-eau étendue ou diluée à une température d'environ 100- 1 15 C; - ajouter l'amidon à l'émulsion étendue; et - dextriner l'amidon dans l'émulsion pour obtenir une émulsion finale à teneur en solides de 35- %. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite émulsion amidon-eau étendue contient environ 8-12% d'amidon. - 3. Procédé selon la revendication 1, consistant en outre à transformer l'émulsion finale en glucose. 4. Procédé selon la revendication l, consistant également à pomper l'émulsion amidon-eau étendue avant d'obtenir l'émulsion finale à teneur en solides de 35-40%. 5. Procédé pour chauffer des empois d'amidon, consistant à: (a) chauffer une émulsion étendue d'amidon-eau à une température d'environ 100- 115 C; (b) dextriner ladite émulsion étendue pour former une émulsion intermédiaire contenant des solides, ledit contenu solide incluant au moins l'une des dextrines et chaînes d'amidon interrompues solubles; (c) ajouter environ 8-12% d'amidon à l'émulsion intermédiaire; et (d) dextriner l'émulsion intermédiaire. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel ladite émulsion étendue d'amidon-eau de l'étape (a) contient environ 8-12% d'amidon. 7. Procédé selon la revendication 5, consistant également à répéter les étapes c) et d) jusqu'à obtention d'une émulsion finale à teneur en solides d'environ 3540%. 8. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape c) consiste à ajouter de l'amidon en poudre à l'émulsion intermédiaire. 9. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape c) consiste à ajouter une émulsion d'amidon concentrée à l'émulsion intermédiaire. 10. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape c) consiste à ajouter de l'amidon sous formed'amidon chaud gélifié à l'émulsion intermédiaire. I l. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'étape c) est exécutée à une température d'environ 100-1 15 C.