Brevet FR2962883A1 — publié le 20120127

La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fractionnement des sous-produits animaux issus des procédés utilisés dans la filière de la charcuterie industrielle, ainsi que les diverses utilisations des produits obtenus par ce procédé. Les sous-produits des divers procédés utilisés dans la filière de la charcuterie industrielle posent divers problèmes environnementaux et de santé publique du fait de leur nature et de leur faible stabilité, qui nécessitent leur évacuation et leur retraitement rapide. Le règlement européen CE 1774/2002 est venu établir les règles sanitaires et de police sanitaire applicables à la collecte, au transport, à l'entreposage, à la manipulation, à la transformation et à l'utilisation ou l'élimination des sous-produits animaux, en particulier des produits dits de « catégorie 3 » au sens dudit règlement qui comprennent les sous-produits animaux ou toute matière contenant de tels sous-produits tels que : - les parties d'animaux abattus qui sont propres à la consommation humaine ; - les parties d'animaux abattus qui ont été déclarées impropres à la consommation humaine, mais sont exemptes de tout signe de maladie transmissible aux êtres humains ou aux animaux et sont issues de carcasses propres à la consommation humaine; - les sous-produits animaux dérivés de la fabrication des produits destinés à la consommation humaine, y compris les os dégraissés et les cretons. De nombreux procédés industriels de retraitement des coproduits camés et des matières osseuses classés dans la catégorie 3 au sens du règlement CE 1774/2002 ont été décrits. La plupart de ces procédés visent à la production de farines animales stabilisées et dégraissées. Ainsi, G.G. Pearl et J. W. Klinth décrivent dans « By-Product Inedible », Encyclopedia ofMeat Sciences, 2004, 112-125, un procédé consistant en une cuisson des déchets à une température supérieure à 133°C et sous une pression de 3 bars pendant au moins vingt minutes suivie d'un pressage des matières obtenues afin de séparer les graisses du mélange de matières protéiques et des os. Néanmoins, l'interdiction de l'emploi de farines de viande, farines d'os, farines de viandes osseuses, cretons séchés issus d'animaux ruminants et déchets d'animaux mammifères suite à la crise de la « vache folle » est venue limiter l'utilisation de ces farines à la formulation d'aliments pour animaux de compagnie ou à leur utilisation en tant que fertilisant de sol, comme cela est par exemple décrit dans la demande de brevet internationale WO-A-2009/043345. D'autre part, les contraintes de pression et de température, ainsi que les contraintes mécaniques associées à ces procédés rendent ces derniers coûteux du point de vue industriel et contribuent à la dénaturation des produits finalement obtenus, ce qui se traduit par une perte des propriétés natives desdits produits et une dégradation des protéines et des lipides contenus dans ceux-ci. Enfin, les graisses obtenues par ces procédés doivent encore être purifiées pour être valorisées dans le secteur lipochimique ou l'alimentation des animaux de compagnie. D'autres procédés de traitement des déchets d'abattoir constitués des matières osseuses contenant de la viande et du gras ont par ailleurs été décrits. Ces procédés visent à séparer ces différents coproduits en fractions enrichies en matières grasses et en matières minérales. De tels procédés nécessitent généralement de nombreuses étapes de préparation de la matière puis de séparation des fractions obtenues. Ainsi, le brevet US 3,594,190 décrit la séparation mécanique des viandes adhérant à l'os. La demande de brevet français FR 86/08836 décrit quant à elle un prétraitement enzymatique des déchets afin d'hydrolyser les restes de viandes et ainsi faciliter leur séparation des os. Des procédés comprenant des étapes de broyage, de pulvérisation des matières osseuses, de lessivage et de séparation des phases liquides et solides par centrifugation à basse température ou par pressage en presse à vis après cuisson à haute température, ont également été décrits dans la demande de brevet internationale WO-A-95/31906 et la demande de brevet EP-A-0020722. Enfin, le brevet US 5,141,763 décrit un procédé de fractionnement amélioré par une étape de séparation liquide/solide à l'aide d'un hydrocyclone utilisable pour des 30 matières broyées et dégraissées. L'ensemble des procédés décrits dans l'art antérieur sont longs et coûteux en raison des fortes dilutions de la phase aqueuse impliquant par la suite des étapes de concentration et de séchage, mais également diverses étapes de cuisson et de pressage des matières 35 solides à des températures et/ou des pressions élevées. Compte tenu des difficultés rencontrées pour recycler les sous-produits issus des divers procédés utilisés dans la filière de la charcuterie industrielle, de l'augmentation du volume de ces sous-produits, et des contraintes environnementales et de coûts de plus en plus importantes, il est nécessaire de mettre au point de nouveaux procédés permettant d'une part de réduire les coûts de recyclage des sous-produits, mais également de les valoriser. Or, il a maintenant été trouvé un nouveau procédé de fractionnement des sous-produits animaux moins coûteux, s'inscrivant mieux dans une démarche de développement durable que les procédés existants et plus facile à mettre en oeuvre que les procédés existants, et qui conduit à la préparation de produits réutilisables dans différents domaines. La présente invention a donc pour objet un procédé de fractionnement de sous-produit 15 animal comprenant les étapes suivantes : a) broyage du sous-produit animal jusqu'à obtenir des particules dont la taille varie de O,1mmà100mm; b) mise en contact de la matière broyée à l'étape a) avec de l'eau à une température allant de 20°C à 85°C ; 20 c) séparation de la phase solide et de la phase liquide du mélange obtenu à l'étape b) à une température allant de 20°C à 85°C; d) décantation de la phase liquide obtenue à l'étape c) ; e) refroidissement et séparation de la phase aqueuse et de la phase grasse obtenues après la décantation de l'étape d). 25 De façon tout à fait surprenante, le procédé selon la présente invention permet une excellente extraction des graisses par la simple utilisation d'eau. D'autre part, les différentes fractions obtenues par ces procédés possèdent des propriétés remarquables permettant leur utilisation dans différents domaines tel que cela sera explicité par la 30 suite. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « sous-produit animal» tout cadavre entier ou partie d'animal ou produit d'origine animale issu des procédés utilisés dans la filière de la charcuterie industrielle et non destiné à la consommation humaine ; 35 en particulier les sous-produits animaux de catégorie 3 au sens du règlement européen CE 1774/2002 tels que les sous-produits issus de la découpe de jambon, en particulier du jambon de porc, avant ou après séchage. L'étape a) du procédé selon la présente invention permet de réduire le volume de sous- produit animal à traiter et d'améliorer la surface d'échange lors de la mise en contact avec l'eau (étape b) du procédé selon l'invention). Cette étape consiste à broyer le sous-produit animal jusqu'à obtenir des particules dont la taille varie de 0,1 mm à 100 mm. De préférence, on broie le sous-produit animal de sorte que les particules obtenues ont une taille allant de 0,5 mm à 75 mm. De façon toute à fait préférée, on broie le sous- produit animal de sorte que les particules obtenues ont une taille de 1 mm à 50 mm. Pour broyer le sous-produit animal, toute technique connue de l'homme du métier peut être utilisée. En particulier, on peut utiliser un broyeur à marteaux. A l'issue de l'étape a) du procédé selon la présente invention, la matière broyée 15 obtenue est mise en contact avec de l'eau à une température allant de 20°C à 85°C (étape b) du procédé selon la présente invention). De préférence, l'eau utilisée à l'étape b) du procédé selon l'invention est de l'eau déminéralisée. 20 La quantité d'eau utilisée peut varier selon les besoins et la quantité de matière broyée. Ainsi, un fort ratio eau/matière broyée est nécessaire pour l'extraction optimale des protéines soluble. Au contraire, un ratio eau/matière broyée plus faible permet d'extraire davantage de matière grasse ou de glycosaminoglycanes. De préférence, on utilise de 1 à 15 litres d'eau par kg de matière broyée. De façon tout à fait préférée, on 25 utilise de 2 à 12 litres d'eau par kg de matière broyée. La durée de mise en contact de la matière broyée avec l'eau peut varier selon les besoins et la quantité de matière broyée. Ainsi, un contact prolongé entre l'eau et la matière broyée permet d'optimiser l'extraction des protéines insolubles. Au contraire, un contact plus court entre l'eau et la matière broyée favorise l'extraction des matières 30 grasses ou des glycosaminoglycanes. De préférence, la matière broyée à l'étape a) est mise en contact de l'eau pendant une période allant de 1 minute à 240 minutes. De façon tout à fait préférée, la matière broyée à l'étape a) est mise en contact de l'eau pendant une période allant de 10 minutes à 120 minutes. 35 L'étape b) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à une température allant de 30°C à 75°C, de préférence encore à une température allant de 40°C à 65°C. L'étape b) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à pression atmosphérique. L'étape b) du procédé selon l'invention se déroule de préférence sous agitation. La vitesse d'agitation peut varier selon les besoins et la quantité d'eau et de matière broyée. De préférence, la vitesse d'agitation peut aller de 50 tours/min à 500 tours/min. L'agitation peut s'effectuer à l'aide de tout moyen connu de l'homme du métier, tel que par exemple un agitateur mécanique. Enfin, l'étape b) du procédé selon l'invention se déroule de préférence dans une extrudeuse bi-vis. A l'issue de l'étape b) du procédé selon la présente invention, on sépare la phase solide 15 et la phase liquide du mélange obtenu à l'étape b) à une température allant de 20°C à 85°C (étape c) du procédé selon la présente invention). La phase solide et la phase liquide du mélange obtenu à l'étape b) peuvent être séparées par tout moyen connu de l'homme du métier. En particulier, on pourra utiliser un tamis, une centrifugeuse ou encore un décanteur multi-phases (type Westfalia). 20 L'étape c) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à une température allant de 40°C à 65°C. L'étape c) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à pression 25 atmosphérique. A l'issue de l'étape c) du procédé selon la présente invention, la phase liquide obtenue est décantée afin de séparer la phase grasse (phase supérieure) de la phase aqueuse (phase inférieure) (étape d) du procédé selon la présente invention). L'étape d) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à température ambiante. A l'issue de l'étape d) du procédé selon la présente invention, le mélange décanté est 35 refroidi afin de solidifier la phase grasse et faciliter sa séparation de la phase aqueuse (étape e) du procédé selon la présente invention). 30 L'étape d) du procédé selon l'invention est de préférence conduite à une température allant de 0°C à 10°C, de préférence encore à une température allant de 0°C à 4°C. A l'issue du procédé selon la présente invention, trois produits distincts sont obtenus : - une phase aqueuse, ou phase protéique, contenant des glycosaminoglycanes et des acides aminés ; - une phase grasse contenant des acides gras et des composés aromatiques ; - et une phase solide, ou phase granulo-protéique, ayant conservé sa structure et contenant des minéraux, des protéines et de la matière grasse. La phase aqueuse (ou phase protéique) obtenue à l'issue du procédé selon la présente invention peut être concentrée en vue de réduire le volume de liquide compris dans cette phase. Pour procéder à cette réduction, tout moyen connu de l'homme du métier peut être employé. En particulier, on peut procéder à la lyophilisation, l'atomisation (pour obtenir des extraits secs), l'évaporation sous vide, l'ultrafiltration ou encore à la précipitation des protéines (par solvant ou par variation de pH). Selon un autre mode de réalisation, la phase aqueuse peut également être réutilisée telle 20 quelle dans le procédé selon la présente invention en remplacement de l'eau utilisée dans l'étape b) de celui-ci. La phase grasse obtenue à l'issue du procédé selon la présente invention est de préférence conservée à une température inférieure à 4°C. 25 La phase solide (ou phase granulo-protéique) obtenue à l'issue du procédé selon la présente invention peut être séchée à une température de préférence supérieure ou égale à 45°C et inférieure ou égale à 60°C. La durée du séchage est susceptible de varier selon les conditions expérimentales et la 30 quantité de phase granulo-protéique à sécher. De préférence, le séchage s'effectue durant une période allant de 12 heures à 24 heures. Pour procéder à ce séchage, tout moyen connu de l'homme du métier peut être employé tel que par exemple un sécheur à lit fluidisé ou une étuve. Selon un autre mode de réalisation, la phase solide peut également subir une nouvelle 35 extraction selon les étapes b) à e) du procédé selon la présente invention. Certains produits obtenus grâce au procédé de fractionnement selon la présente invention sont nouveaux et possèdent des propriétés remarquables. Ainsi, la présente invention a également pour objet une solution protéique contenant de 1% à 20% en poids, de préférence de 5% à 10% en poids d'extrait sec comprenant : - de 75% à 95% en poids de protéines ; - de 1% à 10% en poids de matières grasses ; et - de 0.5% à 3% en poids de matières minérales ; - de 0.1% à 5% en poids de glycosaminoglycanes sulfatés (ou S-GAG) ; et - de 0.01% à 1% en poids d'acide hyaluronique. De préférence, l'extrait sec de la solution protéique selon la présente invention contient : - de 85% à 90% en poids de protéines ; - de 2% à 8% en poids de matières grasses ; et - de 0.8% à 2% en poids de matières minérales ; - de 0.5% à 3% en poids de S-GAG ; et/ou - de 0.1% à 0.8% en poids d'acide hyaluronique. Ainsi, la présente invention a également pour objet l'utilisation de la solution protéique obtenue par le procédé selon l'invention pour préparer des aliments destinés aux animaux de compagnie, pour préparer une colle alimentaire ou encore, pour préparer des formules aromatisantes. La présente invention a également pour objet l'utilisation de la matière grasse obtenue par le procédé selon l'invention pour préparer des aliments destinés aux animaux de compagnie, pour préparer des formules aromatisantes pour animaux de compagnie et alimentation humaine, pour préparer des biocarburants tels que le biodiesel, pour préparer des savons, des détergents, des lubrifiants ou encore des peintures. Enfin, la présente invention a également pour objet l'utilisation du granulat protéominéral obtenu par le procédé selon l'invention pour la fabrication de colle d'os, ou comme source de calcium, d'azote et de phosphore par exemple en l'incorporant par exemple dans un engrais. La présente invention est illustrée de façon non limitative par les exemples suivants. Tous les pourcentages cités dans les exemples ci-dessous sont exprimés en pourcentage en poids de la matière sèche. Exemple 1 : Fractionnement de sous-produits de iambon sec 10 kg de sous-produits de jambon sec sont collectés, puis broyés dans un broyeur à marteaux jusqu'à obtenir des particules dont la taille varie de 0.5 mm à 50 mm. Le broyat est ensuite placé dans un réacteur en présence de 40 litres d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 4 litres d'eau par kg de matière broyée. L'extraction s'effectue sous agitation pendant 90 minutes en chauffant à 40°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la phase liquide. La phase solide est ensuite séchée à l'étuve (12h à 50°C), pour obtenir environ 6 kg de granulat protéo-minéral (protéines : 41% ; cendres : 31% ; matière grasse : 26%). La phase liquide subit une séparation par décantation (12h à 20°C) pour obtenir environ 20 2 kg de matière grasse solide (protéines : 2% ; cendres 1% ; matière grasse 94%) et 37 kg de solution protéique (protéines : 52% ; cendres : 10% ; matière grasse 31%) qui est séchée à l'aide d'un lyophilisateur. 25 Exemple 2 - Fractionnement de sous-produits de iambon sec 10 kg de sous-produits de jambon sec collectés et broyés de la même façon que dans l'exemple 1, sont introduits dans une extrudeuse bi-vis (Extrudeuse Clextral BC45) à raison de 30 kg/h. Le profil de la vis comprend une zone d'augmentation d'avalement 30 (vis trapézoïdale à deux filets), suivi de zones de convoyage (vis conjuguée à deux filets). Des contrefilets sont placés juste après le filtre de manière à augmenter la contrainte.). De l'eau est également injectée au niveau des vis à un débit de 119 kg/h. La température de l'extrudeuse ne dépasse pas les 50°C. 10 15 35 Une filtration permet de recueillir une phase liquide, tandis que la phase solide est récupérée en sortie de vis. On récupère environ 6,4 kg de phase solide (protéines : 40%, cendres : 37%, matière 5 grasse : 22%). La phase liquide est quant à elle décantée à température ambiante durant 12 heures pour obtenir 2.2 kg de phase grasse (protéines : 7%, cendres : 1%, matière grasse : 57%), 16.4 kg de phase aqueuse (protéines : 20%, cendres : 0.5%, matière grasse : 10 56%) et enfin 2.6 kg d'une phase plus dense (protéines : 25%, cendres : 23%, matière grasse : 49%) composée essentiellement de fragments de minéraux passés par le filtre (dont le maillage est inférieur à celui utilisé dans l'exemple 1) qui, du fait de leur densité plus importante, se retrouvent au fond de cette phase. 15 Exemple 3 : Fractionnement de sous-produits de iambon sec en vue d'obtenir une fraction enrichie en matière protéique Comme dans l'exemple 1, 10 kg de sous-produits de jambon sec sont collectés et 20 broyés. Le broyat est ensuite placé dans un réacteur en présence de 70 kg d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 7 litres par kilogramme de matière première broyée. L'extraction s'effectue sous agitation pendant 110 minutes en chauffant à 65°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la phase liquide. La phase solide est ensuite séchée à l'étuve (12h à 50°C), pour obtenir environ 4 kg de 30 granulat protéo-minéral (protéines : 33% ; cendres : 56% ; matière grasse : 13%). La phase liquide subit une séparation par décantation (12h à 20°C) pour obtenir environ 4.5 kg de matière grasse solide (protéines : 3% ; cendres 2% ; matière grasse 67%) et 66 kg de solution protéique (protéines : 57% ; cendres : 24% ; matière grasse 17%) qui 35 est séchée à l'aide d'un lyophilisateur. 25 Exemple 4 : Fractionnement de sous-produits de jambon sec en vue d'obtenir une fraction enrichie en matière crasse Comme dans l'exemple 1, 10 kg de sous-produits de jambon sec sont collectés et broyés. Le broyat est ensuite placé dans un réacteur en présence de 40 kg d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 4 litres par kilogramme de matière première broyée. L'extraction s'effectue sous agitation pendant 30 minutes en chauffant à 85°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la phase liquide. La phase solide est ensuite séchée à l'étuve (12h à 50°C), pour obtenir environ 4.5 kg 15 de granulat protéo-minéral (protéines : 32% ; cendres : 54% ; matière grasse : 13%). La phase liquide subit une séparation par décantation (12h à 20°C) pour obtenir environ 8 kg de matière grasse solide (protéines : 2% ; cendres 1% ; matière grasse 86%) et 29.5 kg de solution protéique (protéines : 47% ; cendres : 3% ; matière grasse 25%) qui 20 est séchée à l'aide d'un lyophilisateur. Exemple 5 : Fractionnement de sous-produits de jambon sec par extractions successives 25 Extraction 1 Comme dans l'exemple 1, 10 kg de sous-produits de jambon sec sont collectés et broyés. Le broyat est ensuite placé dans un réacteur en présence de 40 kg d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 4 litres par kilogramme de matière 30 première broyée. L'extraction s'effectue sous agitation pendant 90 minutes en chauffant à 40°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la 35 phase liquide.10 La phase solide représente environ 11 kg de granulat protéo-minéral (protéines : 32% ; cendres : 32% ; matière grasse : 37%). La phase liquide subit une séparation par décantation (12h à 20°C) pour obtenir environ 5 2 kg de matière grasse solide (protéines : Extraction 2 L'extraction suivante s'effectue à partir de la matière solide obtenue. 10 kg sont placés 10 dans un réacteur en présence de 40 kg d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 4 litres par kilogramme de matière première broyée. Comme précédemment, l'extraction s'effectue pendant 90 minutes sous agitation en chauffant à 40°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la phase liquide. La phase solide représente environ 10 kg de granulat protéo-minéral (protéines : 34% ; 20 cendres : 44% ; matière grasse : 16%). La phase liquide subit une séparation par décantation (12h à 20°C) pour obtenir environ 0.2 kg de matière grasse solide (protéines : Extraction 3 La dernière extraction s'effectue à partir de la matière solide obtenue. Environ 9 kg sont placés dans un réacteur en présence de 35 kg d'eau déminéralisée, soit un ratio liquide/solide de 4 litres par kilogramme de matière première broyée. Comme précédemment, l'extraction s'effectue pendant 90 minutes sous agitation en chauffant à 40°C. Une filtration au travers une maille de 1001um permet d'isoler la phase solide de la 35 phase liquide. 15 25 30 La phase solide représente environ 8 kg de granulat protéo-minéral (protéines : 36% ; cendres : 57% ; matière grasse : 13%). La monophase liquide représente environ 25 kg de solution protéo-grasse (protéines : 5 43% ; cendres : 9% ; matière grasse 49%). REVENDICATIONS1. Procédé de fractionnement de sous-produit animal comprenant les étapes suivantes : a) broyage du sous-produit animal jusqu'à obtenir des particules dont la taille varie de 0,1 mm à 100 mm. b) mise en contact de la matière broyée à l'étape a) avec de l'eau à une température allant de 20°C à 85°C ; c) séparation de la phase solide et de la phase liquide du mélange obtenu à l'étape b) à une température allant de 20°C à 85°C; d) décantation de la phase liquide obtenue à l'étape c) ; e) refroidissement et séparation de la phase aqueuse et de la phase grasse obtenues après la décantation de l'étape d). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau mise en contact de la matière broyée est de l'eau déminéralisée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise de 1 à 15 20 litres d'eau par kg de matière broyée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière broyée est mise en contact de l'eau pendant une période allant de 10 minutes à 240 minutes. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière broyée est mise en contact de l'eau à une température allant de 30°C à 75°C. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape b) se 30 déroule sous agitation. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la séparation de la phase solide et de la phase liquide est effectuée par centrifugation. 25 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la phase aqueuse obtenue à l'issue de l'étape e) est réutilisée en remplacement de l'eau dans l'étape b). 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la phase solide obtenue à l'issue de l'étape c) subit une nouvelle extraction selon les étapes b) à e). 10. Solution protéique obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 9, 10 contenant de 1% à 20% en poids d'extrait sec comprenant : - de 75% à 95% en poids de protéines ; - de 1% à 10% en poids de matières grasses ; et - de 0.5% à 3% en poids de matières minérales ; - de 0.1% à 5% en poids de glycosaminoglycanes sulfatés (ou S-GAG) ; et 15 - de 0.01% à 1% en poids d'acide hyaluronique. 11. Utilisation de la solution protéique selon la revendication 10 pour préparer des aliments destinés aux animaux de compagnie, pour préparer une colle alimentaire ou encore, pour préparer des formules aromatisantes. 12. Utilisation de la matière grasse obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour préparer des aliments destinés aux animaux de compagnie, pour préparer des biocarburants tels que le biodiesel, pour préparer des savons, des détergents, des lubrifiants ou encore des peintures. 13. Utilisation du granulat protéo-minéral obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour la fabrication de colle d'os, ou comme source de calcium, d'azote et de phosphore dans un engrais. 20 25