Brevet FR3025519A1 — publié le 20160311

PROCEDE DE TRAITEMENT ET D'EXTRACTION DE CONSTITUANTS DE GRAINS DE MAÏS La présente invention concerne un procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs et notamment de l'amidon de maïs. L'extraction de l'amidon de grains de maïs est réalisée à travers un procédé dit par voie humide. On connaît les procédés qui consistent à réaliser une étape de trempage pendant des durées longues de l'ordre de 24h à 48h, dans un liquide généralement chauffé, généralement de l'eau additionnée par exemple de sulfites qui facilitent le gonflement et donc la prise d'eau. Le grain est ainsi déstructuré, ce qui facilite la séparation des composants ultérieurement. Ces grains trempés sont ensuite broyés et soumis à diverses centrifugations et tamisages pour séparer, l'amidon, la matière grasse, les protéines et les coproduits incluant notamment les enveloppes du maïs. Il est ensuite nécessaire de sécher l'ensemble de la masse des composés ainsi produits, ce qui est un inconvénient majeur de ce type de procédé dit par voie humide. Les importants volumes d'eau issues des bacs de trempage et de gonflement doivent être traités. Ces eaux ne peuvent être rejetées dans la nature ou dans le réseau en sortie de bacs puisqu'elles contiennent des sulfites notamment. De plus, il est généralement utile de les concentrer car des substances des grains ont été dissoutes notamment sous forme de particules colloïdales. Le trempage mobilise de la surface de travail, des installations importantes de production et requièrent de grandes quantités d'eau et de composés, ainsi que beaucoup d'énergie pour essorer et sécher les produits et coproduits, ce qui augmente nécessairement le coût final. Pour y remédier, il a été mentionné par exemple un procédé haute pression décrit dans le brevet européen EP 060 380. Ce document propose de réaliser un trempage des grains de maïs avec durée limitée mais sous pression afin de raccourcir les durées de trempage. 3025519 2 La pression est de l'ordre de 10 bars au moins et avec un chauffage de l'eau de trempage à une température comprise entre 50 et 60°C. Les grains ainsi gonflés et sous pression sont passées à travers une tête de dissociation qui permet de soumettre les graines ainsi trempées, à une brusque détente à l'atmosphère. 5 Cette détente provoque une décomposition mécanique et génère des forces de cisaillement importantes. Un séparateur de germes permet la récupération desdits germes. Le reste est ensuite placé dans un appareil sous très haute pression de l'ordre de 100 bars et un broyage fin de façon à dissocier l'amidon de la gangue de protéine. 10 La séparation des protéines et de la masse constituée des peaux et des fibres est assurée par une centrifugeuse. Le procédé prévoit ensuite des concentrations des différentes solutions ainsi obtenues pour la récupération des produits. On constate que de telles solutions, si elles permettent de gagner du temps, sont 15 extrêmement onéreuses tant en équipements qu'en fonctionnement pour établir de hautes et très hautes pressions. Il est à noter que dans une telle installation, les coûts de maintenance peuvent aussi très certainement compliquer la situation. On note également qu'il faut concentrer et sécher les matières issues du procédé ce qui est également énergivore. 20 Le but de la présente invention est de proposer un procédé de traitement et d'extraction des constituants du maïs notamment l'amidon qui comprend des étapes en voie sèche pour réduire le volume de matière à traiter et des étapes en voie humide de ce volume réduit de matière à traiter. Plus particulièrement, le procédé propose un retrait mécanique par voie sèche de 25 l'enveloppe et des germes, ce qui constitue sensiblement 80 à 90% des coproduits et environ 30% en poids du grain de maïs brut, généralement du maïs "denté". Le solde massique constitué d'une fraction restante de coproduits, des protéines et de l'amidon, est traité par voie humide selon des étapes également limitées en consommation d'énergie du fait : - d'un trempage réduit en durée donc avec des besoins de chauffage diminués, - du retraitement d'un volume limité d'eau de trempage, et 3025519 3 du fait que le séchage est limité à celui de l'amidon et des protéines ainsi que de la seule part résiduelle de matière grasse et d'enveloppes qui n'ont pu être extraits par voie sèche. Le procédé est maintenant décrit en détail, selon un mode de réalisation particulier, non 5 limitatif pour une application à des grains de maïs. La première étape du procédé consiste à assurer une préparation initiale des grains de maïs. Cette préparation initiale comprend une étape de tamisage, de déferraillage, de dépoussiérage. L'étape de tamisage a pour but de retirer les corps étrangers, les animaux nuisibles voire les 10 débris métalliques issus des machines agricoles, ces débris métalliques étant aussi retirés au moyen de capteurs magnétiques. Cette étape de tamisage est suivi d'une étape de séparation par densitométrie par passage sur un crible alimenté par de l'air sous pression traversant ledit crible. Il est ainsi possible de séparer les fractions lourdes constituées des grains et légères 15 constituées des poussières, de morceaux d'enveloppes, des morceaux de feuilles. Les grains isolés sont donc prêts pour être traités. L'étape suivante consiste à retirer les germes des grains de maïs, germes qui contiennent la majorité de la matière grasse des grains de maïs. Cette étape de dégermination comprend un passage à travers un éclateur de grains à maïs 20 qui assure le concassage à sec des grains en fractions de grains. Ces fractions issues du concassage ont généré de la semoule, des germes et des fractions de germes ainsi que des fractions d'enveloppe, cet ensemble étant soumis à une séparation densitométrique. Les germes et fractions de germes et les enveloppes sont plus légers que les fractions de 25 semoule. Les germes et fractions de germes ainsi que les enveloppes, dénommées aussi son, sont donc recueillis d'un côté et constituent une partie des coproduits pour l'alimentation du bétail notamment. Lors de cette étape de concassage, une petite partie des produits nobles que constituent 30 l'amidon et les protéines est incluse dans ces coproduits. Néanmoins, il ne s'agit pas d'une perte dans le sens où ces produits nobles enrichissent les coproduits qui se trouvent valorisés. 3025519 4 Il faut noter que les germes et le son ainsi recueillis constituent environ 80 à 90 % de la partie fibre et des matières grasses des grains de maïs et environ 30% en poids du grain. Cette étape de séparation des germes et des enveloppes est réalisable également par broyage et tamisage par voie sèche. 5 D'un autre côté, la fraction noble restante, 70% en poids du grain initial, composée de la semoule fractionnée et de farine "noble", contenant l'amidon et les protéines, est collectée et traitée par voie humide. Ces fractions de grains sont soumises, lors d'une étape de trempage, à un passage en bain d'eau peu adjuvantée, chauffée. La durée de trempage est réduite. 10 En effet, les fractions de semoule sont extrêmement réactives car d'une part elles sont de taille très limitée et surtout ne sont plus protégées par l'enveloppe. De plus, la majorité de la partie grasse a été supprimée si bien que cette partie grasse n'est pas relarguée dans l'eau du bain et ne vient pas perturber la mouillabilité des fractions de semoule. Le bain d'eau peut néanmoins être chauffé et adjuvanté de façon limitée, en vue de faciliter 15 le gonflement. La semoule gonflée est soumise à un broyage puis à des étapes de filtration, lavage, centrifugation, tamisage par voie humide afin de séparer au moins deux des constituants de la semoule et de la farine noble, à savoir les protéines ou gluten et l'amidon. Un schéma classique consiste à traiter le broyat à travers un décanteur à vis qui sépare les 20 protéines et l'amidon. Les protéines issues du décanteur sont de nouveau passées à travers un filtre afin de collecter les protéines et de laisser passer l'amidon qui est envoyé avec l'amidon issu du décanteur à vis. Ces protéines sont lavées et récupérées par centrifugation des eaux de lavage. Ces protéines 25 sont utilisées pour l'alimentation . L'amidon est traité dans une centrifugeuse pour séparer l'amidon et les fibres et les matières grasses restantes et éventuellement pour séparer les particules d'amidon suivant leurs dimensions par centrifugations successives. Le résidu de ces filtrations et centrifugation doit être réduit au maximum pour conserver la 30 plus grande quantité de matière noble mais il est de toutes les façons récupéré et associé au coproduit issus de l'étape de concassage. Ce résidu correspond sensiblement à 10% à 20% des coproduits déjà récupérés lors de la phase de traitement par voie sèche et contribue 3025519 5 aussi à enrichir les coproduits, à mieux les valoriser. Ces coproduits destinés plus particulièrement à l'alimentation du bétail peuvent être ainsi commercialisés avec une valeur ajoutée. L'amidon ainsi obtenu est d'une grande pureté de l'ordre de 97% de pureté, ce qui permet 5 d'envisager toutes les applications. L'amidon doit être séché, ne serait-ce que pour la conservation et la diminution du poids pour le transport. L'utilisation potentielle en tant que poudre vise des applications industrielles connues en agro agroalimentaire, en cartonnerie ou en papeterie. L'amidon peut aussi être conservé sous forme de lait d'amidon en vue d'une utilisation en 10 glucoserie. On note que la première fraction retirée durant les phases de procédé par voie sèche, soit environ 30% du poids des grains de maïs, n'est pas traitée par voie humide et n'a donc pas à être séchée. De plus, le procédé économise l'eau et surtout cette eau des bains de trempage nécessite 15 moins de traitement pour récupérer les constituants dissous car il y en a une très petite quantité. Au pire, le traitement de l'eau est dans tous les cas très réduit en quantité et en intensité de traitement. La durée très courte de trempage conduit à de fortes économies de chauffage par rapport à la quantité de maïs traitée. 20 La rotation plus rapide du cycle de trempage réduit le volume et l'espace nécessaires pour les installations. Les protéines connues aussi sous le nom de gluten, sont utilisées, après séchage comme matière de nourriture animale et dans l'industrie agro-alimentaire. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement et d'e>ctraction de constituants de grains de maïs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes Préparation initiale des grains de maïs, Concassage ou broyage à sec des grains de maïs, Séparation des germes, fractions de germes et fractions d'enveloppe des grains de la semoule et de la farine noble obtenues, Récupération des germes, fractions de germes et fractions d'enveloppe des grains, Trempage de la semoule et de la farine noble dans un bain de trempage, Broyage de ladite semoule et de la farine noble après trempage Séparation d'au moins deux des constituants, les protéines ou gluten et l'amidon. 2. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le concassage ou broyage à sec génère de la semoule, des germes et des fractions de germes ainsi que des fractions d'enveloppe. 3. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trempage est réalisé dans un bain d'eau. 4. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trempage est réalisé dans un bain d'eau peu adjuvanté. 5. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bain d'eau est chauffé. 6. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trempage de la semoule et de la farine noble est d'une durée réduite. 7. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préparation initiale des grains de maïs comprend un tamisage, un déferraillage et un dépoussiérage. 8. Procédé de traitement et d'extraction de constituants de grains de maïs selon la revendiçation 7, caractérisé en ce que le dépoussiérage est réalisé par densitométrie sur crible alimenté en air sous pression.