Brevet FR3009928A1 — publié le 20150306

- 1 - PROCEDE DE PRETRAITEMENT DE CEREALES, NOTAMMENT DE RIZ Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine du prétraitement des céréales, et en particulier le prétraitement de riz afin d'éviter le phénomène de collage lors de la cuisson, et pour réduire le temps de cuisson. Il est connu de procéder à un prétraitement du riz 10 brut (paddy) par étuvage, afin de préparer un riz incollable aux qualités nutritionnelles préservées. L'étuvage est un procédé couramment utilisé dans l'industrie du riz qui consiste à précuire le grain de riz par un traitement à la vapeur pour gélatiniser l'amidon. La gélatinisation de 15 l'amidon attribue de nouvelles propriétés au grain qui lui permet de résister à la sur-cuisson (capacité du grain à rester ferme quand le grain est trop cuit) et de ne pas coller (riz incollable). Le riz « Etuvé » est un riz Paddy ou Cargo (brun) 20 qui a subi, sous pression, un trempage dans l'eau, puis un étuvage à la vapeur, et enfin un séchage. L'amidon est gélatinisé, ce qui rend le grain moins friable. Les vitamines et minéraux des couches externes migrent vers l'amande du grain et le grain est plus solide et donc se brisera moins 25 facilement lors des opérations d'usinage (décorticage, grattage et polissage). Sa coloration est jaune pâle/ambrée, et son temps de cuisson légèrement rallongé. Toutefois ce riz est particulièrement résistant à la surcuisson ; il ne colle donc pas et est qualifié d'« incollable ». 30 L'étuvage est réalisé sur les lieux de production selon des techniques artisanales. Il a aussi été industrialisé, sous la forme d'équipement et de procédés de trempage à pression atmosphérique, de chaleur sèche ou de traitement par de la vapeur sous pression. 35 - 2 - Etat de la technique Le brevet européen EP0669810 décrit un procédé pour la préparation de riz étuvé qui comprend une étape de trempage 5 de riz brun jusqu'à une teneur en humidité suffisamment élevée pour que l'amidon du riz soit apte à être pratiquement totalement gélatinisé, et une étape d'exposition du riz à un flux de milieux gazeux chaud, à une température et pendant une durée tels que l'amidon du riz soit gélatinisé et que la 10 surface du riz soit séchée. Le milieu gazeux chaud est de la vapeur d'eau à une température de 150 à 200 °C. Le flux gazeux est à une vitesse superficielle de 1 à 100 mètres/minutes et le riz est exposé au flux pendant 5 à 40 secondes sous une pression de 0 à 380 KN/m2). 15 On connaît également le brevet américain US5017395 décrivant un procédé de production d'étuvage avec une étape d'imprégnation à chaud suivie par une injection de vapeur pour finaliser la gélatinisation. Le riz est ensuite séché à une température élevée et trempé pendant une période de quatre à 20 six heures. Le brevet américain US4473593 décrit un procédé de préparation de "cuisson rapide" des produits alimentaires, qui comprend l'introduction d'une matière alimentaire particulaire sélectionné dans le groupe constitué par le riz, les céréales, 25 les céréales, les pâtes, ou des mélanges de ceux-ci dans un lit fluidisé. Le procédé consiste à fluidiser la matière alimentaire particulaire en utilisant la vapeur comme fluide de fluidisation jusqu'à ce que la teneur en humidité dudit matériau alimentaire particulaire soit augmentée à un premier 30 niveau prédéterminé puis à procéder à un séchage desdits matériaux particulaires alimentaires jusqu'à un niveau d'humidité prédéterminé est atteint secondes, ledit deuxième niveau d'humidité prédéterminé étant efficace pour rendre ledit produit alimentaire stable. - 3 - On connaît encore l'article « Etude de l'application du procédé hygrothermique dans le traitement de différents types de riz, procédé d'étuvage et micro-expansion par détente instantanée contrôlée et impact sur les propriétés 5 fonctionnelles (Thai Cong Duong edition 2003). Cette étude présente l'application d'un traitement hydro thermique par détente instantanée contrôlée (DIC) à différentes variétés de riz à l'état de Paddy. Ce procédé consiste en un traitement de courte durée à haute température 10 et haute pression suivie d'une détente instantanée vers le vide. Les paramètres opératoires étudiés sont : l'humidité initiale du produit obtenue après le trempage, le niveau de la pression de vapeur d'eau et la durée du traitement. L'étude a porte sur trois variétés de riz français et onze variétés 15 vietnamiennes dans lesquelles il y a 3 variétés très aromatiques. Les résultats obtenus montrent que pour toutes les variétés normales le taux de brisures n'excède pas 3 %, alors que le taux de grains perles est presque négligeable ce qui donne un rendement très élevé. Le temps de cuisson peut 20 systématiquement être maitrisé en vue d'aboutir à des durées allant de 7 à 15 minutes, selon les conditions opératoires de traitement par DIC. Nous avons optimise ces conditions en fonction de l'objectif fixe. On connaît également le brevet FR2774911 concernant 25 un procédé de traitement thermique, thermomécanique ou hydrothermo-mécanique maîtrisé de produits solides, en morceaux, naturels ou transformés, cuits ou crus, pulvérulents ou pâteux, de mélanges de liquides miscibles ou non miscibles, comportant une étape de chauffage des produits, couplé à une 30 mise sous pression caractérisée en ce que le procédé comporte postérieurement à l'étape de chauffage une étape de refroidissement par détente vers le vide, ainsi que le brevet EP1069836 décrivant un procédé de traitement par une détente brusque consistant à faire varier la pression de plus de 500 35 millibars par secondes. - 4 Inconvénient des solutions de l'art antérieur Les techniques conventionnelles d'étuvage sont 5 cependant très gourmandes en énergie et génèrent un taux de brisure du grain élevé (perte économique conséquente). La gélatinisation de l'amidon entraîne également un allongement du temps de cuisson du grain. La diminution du temps de cuisson peut être réalisée en écrasant légèrement le grain 10 pour induire des micro fissures et faciliter l'infiltration de l'eau lors de la cuisson. Cette technologie, couramment utilisée par les industriels de la filière, produit un fort taux de brisure qui génère une perte économique importante. Les techniques conventionnelles de production de 15 riz étuvé à cuisson rapide restent très coûteuses à cause des pertes occasionnées par le procédé et la consommation importante en énergie. Les solutions de l'art antérieur ne sont par ailleurs pas totalement satisfaisantes, car le trempage et le 20 chauffage du riz Paddy provoquent une perte partielle des qualités nutritionnelles et des vitamines et sels minéraux. Par ailleurs, l'étuvage conduit généralement à une légère augmentation du temps de cuisson en raison de la gélatinisation de l'amidon formant à la surface du grain de 25 riz une sorte de coque entourant l'amande du grain. Les procédés de détente instantanée ne sont pas non plus satisfaisants car ils déstructurent l'amande par la formation de microcavités résultant de la vaporisation brutale de l'eau contenue dans le grain. 30 Solution apportée par l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un procédé permettant de concilier 35 l'étuvage et la réduction du temps de cuisson, en évitant les - 5 - inconvénients de déstructuration résultant de l'application d'une détente instantanée. A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de prétraitement de céréales, notamment de riz consistant à injecter dans l'autoclave une vapeur d'eau à une température comprise entre 140°C et 190°C, à une pression comprise entre 6 et 10 bars, à maintenir cette pression pendant une durée d'environ 20 secondes, et plus généralement comprise entre 5 et 40 secondes, puis à ouvrir une vanne d'échappement de la vapeur, puis à appliquer une dépression dans l'enceinte de l'autoclave pendant une durée comprise entre 10 et 90 secondes. De préférence, les céréales sont introduites sans trempage préalable dans un autoclave hermétique. Ils subissent avantageusement une étape préalable de mise sous vide afin d'atteindre une pression inférieure à 500 millibars dans l'autoclave, Avantageusement, le cycle de traitement consiste à : - appliquer une mise sous vide dans l'enceinte de l'autoclave afin d'atteindre une pression d'environ 500 millibars, puis - à injecter dans l'autoclave une vapeur d'eau à une température comprise entre 140°C et 190°C, à une pression 25 comprise entre 6 et 10 bars, - à maintenir cette pression pendant une durée d'environ 20 secondes et plus généralement comprise entre 5 et 40 secondes - puis à ouvrir une vanne d'échappement de la vapeur 30 - puis à appliquer une mise sous vide dans l'enceinte de l'autoclave. Le traitement sous pression selon l'invention est moins gourmand en énergie et abîme beaucoup moins le grain (3% de brisures au lieu de 12%). En conséquent, le coût de revient 35 de l'étuvage est bien inférieur à celui des techniques connues - 6 - dans l'art antérieur. Par ailleurs, les techniques classiques permettant la microfissuration des grains pour diminuer leur temps de cuisson affectent négativement l'aspect visuel du grain (grain écrasé). Le procédé selon l'invention permet de réduire le temps de cuisson sans toucher à l'intégrité physique du grain. Enfin, ce procédé est très flexible et permet de produire du riz sur mesure en fonction du cahier des charges des utilisateurs. Avantageusement, le procédé comporte une étape 10 additionnelle consistant en un séchage pour ramener l'humidité du grain à un taux d'environ 14%. Selon une variante, le procédé comporte une injection d'une substance aromatique lors de l'étape 15 d'injection de vapeur. L'invention concerne également un riz prétraité caractérisé en ce qu'il a subi un traitement conforme à l'une au moins des revendications précédentes. L'invention concerne encore une installation pour 20 le prétraitement de riz paddy ou cargo caractérisé en ce qu'il comporte un autoclave relié à un réservoir de vide et à une source de vapeur d'eau, et des moyens pour commander un cycle de traitement approprié. 25 Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non 30 limitatif de réalisation se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue schématique d'une installation de prétraitement de riz selon l'invention - la figure 2 représente une vue schématique 35 détaillée de l'autoclave et des équipements - 7 - complémentaires pour la mise en oeuvre de l'invention - la figure 3 représente la courbe de pression en fonction du temps, pour un cycle de prétraitement. Description générale d'un exemple de réalisation L'invention est mise en oeuvre par une installation 10 destinée à structurer les céréales en se basant sur un traitement de pression de vapeur. Cette installation comprend un autoclave hermétique dans lequel les céréales subissent une transformation physico-chimique par un traitement thermodynamique. 15 L'autoclave contient un panier micro-perforé permettant de contenir la céréale sans que celle-ci ne touche les parois de l'enceinte de l'autoclave tout en laissant passer la pression de vapeur pour qu'elle fasse effet sur la céréale. 20 l'autoclave contient au moins une ouverture permettant de faire entrer et sortir le produit. Optionnellement, il contient deux ouvertures, l'une sur la partie supérieure permettant de faire rentrer le produit dans le panier et l'autre sur la partie inférieure, 25 permettant de faire ressortir le produit après le traitement de pression de vapeur. Le panier est ouvert sur sa partie supérieure pour permettre au produit de rentrer à l'intérieure et ouvert sur sa partie inférieure pour permettre sa sortie. L'ouverture de 30 la partie inférieure du panier peut être fermé par une vanne afin de maintenir le produit pendant le traitement et de le faire sortir à la fin du traitement. Le panier peut contenir un système de tuyauterie à l'intérieur pour faciliter la pénétration de la vapeur dans le 35 produit. -8 L'autoclave peut être fermé de manière hermétique de sorte de pouvoir créer une pression de vapeur à l'intérieur de son enceinte. Dans le cadre de l'invention, le panier est allongé 5 et positionné en position verticale pour permettre d'accumuler du produit gravitairement par le haut et de faciliter la vidange vers le bas. Le panier épouse la forme de l'intérieur de l'autoclave pour optimiser l'espace et le traitement 10 thermique. L'autoclave possède des ouvertures permettant l'entrée de la pression avec un débit suffisant pour que l'augmentation de la pression soit conforme aux cycles présenté plus en détail dans ce qui suit. Il contient 15 également des ouvertures permettant de casser la pression vers une bombonne de vide ou vers l'atmosphère également avec un débit suffisant pour que la diminution de la pression soit conforme aux revendications. L'autoclave possède des ouvertures au niveau bas de 20 l'enceinte pour permettre l'évacuation des condensats pendant et après le traitement. Ces ouvertures sont contrôlées par des électrovannes. L'enceinte de l'autoclave doit résister à une pression négative vers le vide. 25 Le procédé technologique est basé sur une succession d'étapes : - Alimentation avec les céréales à travers l'ouverture supérieure du réacteur pour remplir le panier interne qui épouse la forme de l'enceinte. 30 - Fermeture du réacteur de manière à ce que l'autoclave soit hermétique. - De réaliser un vide primaire dans l'enceinte par aspiration de l'air interne. - Montée en pression de vapeur pour atteindre une 35 pression de 6 à 10 bars, avec une température comprise entre - 9 - 140°C (pour une pression d'environ 6 bars) et 190°C (pour une pression d'environ 10 bars) - Maintien en plateau à la pression visée, pendant une durée préférentiellement d'une vingtaine de secondes, et 5 en général entre 5 et 40 secondes - Retour à la pression atmosphérique en dégazant la pression de vapeur vers l'atmosphère - Mise sous au vide - Retour à la pression atmosphérique 10 - Ouverture inférieure du réacteur pour permettre l'évacuation du produit - Renouvellement de l'opération de manière cyclique Description d'un exemple spécifique de réalisation 15 L'installation est constituée par une série de cellules de stockage (1 à 5) de riz Paddy alimentées par une rampe d'alimentation (6). Elle comprend également une trémie (7) permettant 20 l'approvisionnement à partir de sources externes (sacs de riz, vrac...), pour le traitement d'une quantité spécifique de riz ne justifiant pas le stockage dans une cellule. Les cellules de stockage (1 à 5) sont équipées de sondes thermométriques et d'une ventilation forcée par des 25 ventilateurs permet d'abaisser progressivement la température du grain jusqu'à obtenir une température inférieure à 10°, avec une humidité inférieure à 15% garantissent la non éclosion d'insectes. En amont de ces cellules, l'installation peut 30 comporter un équipement de triage par criblage, ventilation et densimétrie. Un jeu de grilles à trous sur un plan incliné est fixé sur un support animé d'un mouvement de va et vient en rotation. Le choix du diamètre du trou des grilles permet d'éliminer les particules plus grosses (grilles supérieures) 35 et les particules plus fines (grilles inférieures). - 10 - Deux lignes de triages indépendantes alimentent les deux séchoirs. L'installation permet donc de traiter simultanément deux familles de produits sans les mélanger. Chaque ligne comprenant un triage avant et après séchoir, a une capacité de 20 tonnes/heure suivant la propreté du produit rentré. Les trappes à crémaillères disposées sous les cônes des cellules de stockage (1 à 5) permettent de régler les débits de passage dans les installations. Le tout est asservi par un automate électronique centralisant les informations matérialisées sur un synoptique dans la salle de commande du silo. Les cellules de stockage (1 à 5) et la trémie (7) débouchent par l'intermédiaire d'une trappe commandée sur un tapis transporteur (8) acheminant le riz jusqu'à une colonne (9) équipée d'une vis sans fin pour transporter le riz non traité jusqu'à une trémie (10) alimentant l'autoclave (11). Cet autoclave (11) comporte une ouverture (12) pour l'alimentation en riz non traité. Lorsque l'autoclave est chargé, cette ouverture est fermée de manière étanche pendant tout le cycle de traitement. A la fin du cycle, le riz traité est évacué par gravité par une trappe (13) prévue dans la partie inférieure de l'autoclave (11) et débouchant dans une trémie (14) jusqu'à un tapis transporteur (15) transportant le riz traité jusqu'à une deuxième colonne (16) débouchant dans un séchoir (15). Une trémie supérieure alimente des colonnes de séchage dans lesquelles le riz descend gravitairement. Au cours de sa descente le riz est exposé à une ventilation d'air chaud. Au pied de la colonne une vis extractrice à vitesse de rotation réglable permet de régler le temps de passage dans le séchoir. Le riz passe successivement dans deux colonnes avant de sortir du séchoir. L'ensemble des colonnes est habillé de tôles de manière à emprisonner l'air pulsé et de le canaliser vers une chambre de décompression où il décante ses poussières avant d'être rejeté dans l'atmosphère. L'air ambiant aspiré par deux gros ventilateurs traverse un four au gaz à flammes directes avant d'être pulsé dans le séchoir. Le débit d'air est constant, le réglage des températures est obtenu en intervenant sur les brûleurs. Le conducteur de silo sous le contrôle du responsable de production procède au réglage des températures et des débits des séchoirs afin d'obtenir le taux d'humidité nécessaire à une bonne conservation du produit. A intervalle régulier, un échantillon est pris à la sortie du séchoir et contrôlé au laboratoire. La figure 2 représente une vue détaillée de l'autoclave (11). Il est constitué par une enceinte métallique (20) fermée par un couvercle (21) présentant une ouverture (12) pour l'alimentation en riz non traité. A l'intérieur de cette enceinte, le riz est maintenu dans un panier micro-perforée permettant le passage de la vapeur, et évitant le contact direct entre le riz et l'enceinte métallique. Pour le traitement de volumes compris entre 200 et 800 kg de riz, le volume de l'enceinte est d'environ 2 m2. L'autoclave est relié à un réservoir de vide (22) par deux conduits (23, 24) débouchant dans l'enceinte (20) par deux piquages (25, 26). Le volume du réservoir de vide est d'environ 2 à 4 fois supérieur au volume de l'autoclave, par exemple de 7 m2 pour un autoclave de 2m2. Ce réservoir de vide est relié à une pompe à vide (27). Le riz traité est évacué par une trappe (12). L'autoclave est par ailleurs relié à des conduits d'arrivée de vapeur (28, 29). Le traitement consiste à remplir l'autoclave avec une quantité de riz non traité. - 12 - L'enceinte (20) est ensuite fermée de manière étanche, et on ouvre les vannes (30, 31) afin de mettre en connexion le réservoir de vide (22) et l'autoclave (20). Ceci conduit à une mise sous vide de l'enceinte 5 (20), qui passe de la pression atmosphérique à une pression d'environ 0,5 à 0,05 bar en une dizaine de secondes. Lorsque la dépression atteint un pallier, les vannes (30, 31) sont refermées. Après une trentaine de secondes de dépression, on 10 injecte un vapeur d'eau à une température de 140°C à 190°C et à une pression de 6 à 10 bars. La pression est maintenue pendant une vingtaine de seconde, puis on ouvre un échappement (32, 33) ramenant la pression à l'intérieure de l'enceinte (20) à la pression atmosphérique. 15 Après un pallier d'une dizaine de secondes, on applique à nouveau une mise sous vide en ouvrant à nouveau les vannes (30, 31) afin de relier l'autoclave au réservoir de vide (22) qui a été entretemps remis en dépression par la pompe à vide (27). Cette dépression d'environ 0,5 à 0,05 bar 20 est atteinte en une dizaine de secondes puis maintenue pendant 80 secondes environ, puis on ouvre l'échappement pour remettre l'enceinte à la pression atmosphérique. Le contenu de l'enceinte (20) est ensuite transféré 25 vers un séchoir formé par un lit fluidisé ou un séchoir vertical, pour faire passer l'humidité d'un taux de 19 à 22% à la sortie de l'autoclave à un taux d'humidité d'environ 14% en une heure. Optionnellement, le circuit d'injection de vapeur 30 comporte un piquage pour l'injection d'une substance aromatique, par exemple une huile parfumée pulvérisée ou des arômes naturels ou artificiels. On peut également faire le traitement sans avoir à appliquer une dépression 35 REVENDICATIONS1 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, caractérisé en ce que les céréales sont introduites au 5 préalable dans un autoclave fermé, et subit un cycle de traitement consistant à injecter dans l'autoclave une pression de vapeur d'eau à une température comprise entre 140°C et 190°C, à une pression comprise entre 6 et 10 bars, à maintenir cette pression pendant une durée comprise entre 10 secondes et 10 90 secondes, puis à ouvrir une vanne d'échappement de la vapeur. 2 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une étape additionnelle consistant à appliquer une 15 dépression dans l'enceinte de l'autoclave pendant une durée supérieure à 10 secondes. 3 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que 20 lesdits céréales sont introduits sans trempage. 4 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte une étape initiale consistant à appliquer une mise 25 sous vide afin d'atteindre une pression inférieure à 500 millibars dans l'autoclave. - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que 30 l'étape consistant à appliquer une dépression dans l'enceinte de l'autoclave après l'échappement de la vapeur présente une durée inférieure à 90 secondes.- 14 - 6 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon la revendication précédente caractérisé en ce que le cycle de traitement consiste à : - appliquer une dépression afin d'atteindre une 5 pression d'environ 500 millibars dans l'autoclave, puis à injecter dans l'autoclave une vapeur d'eau à une température comprise entre 140°C à 190°C à une pression comprise entre 6 et 10 bars, à maintenir cette pression pendant une durée comprise 10 entre 5 et 40 secondes puis à ouvrir une vanne d'échappement de la vapeur puis à appliquer une mise sous vide dans l'enceinte de l'autoclave. 15 7 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape additionnel des céréales sortant dudit autoclave, consistant en un séchage pour ramener l'humidité à un taux d'environ 14%. 20 8 - Procédé de prétraitement de céréales, notamment du riz, selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une injection d'une substance aromatique lors de l'étape d'injection de vapeur. 25 9 - Application du procédé selon les revendications précédentes au prétraitement de riz paddy ou cargo. 10 - Céréales prétraité caractérisé en ce qu'il a 30 subi un traitement conforme à l'une au moins des revendications précédentes. 11 - Riz prétraité caractérisé en ce qu'il a subi un traitement conforme à l'une au moins des revendications 35 précédentes.- 15 - 12 - Installation pour le prétraitement de céréales, notamment de riz paddy ou cargo caractérisé en ce qu'il comporte un autoclave (20) relié à une source de vapeur d'eau, et des moyens pour commander un cycle de traitement conforme à l'une au moins des revendications 1 à 8. 13 - Installation pour le prétraitement de 10 céréales, notamment de riz paddy ou cargo caractérisé en ce qu'il comporte ledit autoclave (20) est en outre relié à un réservoir de vide (22). 14 - Autoclave destiné à la mise en oeuvre du 15 procédé conforme à l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un panier dans l'enceinte de l'autoclave pour recevoir les céréales.