Brevet FR3035565A1 — publié le 20161104

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine général de l'agroalimentaire et en particulier le domaine de la production d'huile et de tourteau à partir de graines d'oléagineux telles que des graines de tournesol, colza ou soja notamment. Elle concerne plus particulièrement un procédé et une installation de trituration de graines d'oléagineux pour l'obtention d'huile et de tourteau, en particulier pour l'obtention de tourteaux riches en protéines. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE L'extraction d'huile des graines d'oléagineux type tournesol, colza ou soja par exemple, s'effectue par trituration desdites graines, et aboutit à des coproduits solides appelés tourteaux. Ces tourteaux issus des graines d'oléagineux sont utilisés essentiellement en alimentation animale, leur intérêt principal résidant dans l'apport protéique qu'ils assurent. Mais, d'une manière générale, les procédés de trituration actuellement mis en oeuvre sont plutôt orientés vers l'optimisation de l'obtention d'huile et aboutissent à des tourteaux dont le taux de protéines est relativement faible (la teneur en protéines des tourteaux varie selon le type de graine utilisée, mais, par exemple, le tourteau de soja contient habituellement de 42 à 46 % de protéines sur le poids brut, le tourteau de colza déshuilé 32-36 % et le tourteau de tournesol de l'ordre de 28 %). Il existe donc un besoin de disposer d'un procédé et d'une installation permettant, à partir de graines d'oléagineux, d'obtenir d'une part de l'huile et d'autre part un tourteau comportant un taux de protéines plus élevé, et cela de manière économiquement supportable. OBJET DE L'INVENTION Pour remédier à ce problème de l'état de la technique, la présente invention propose un procédé de trituration de graines d'oléagineux pour l'obtention d'huile et de tourteau qui comprend la succession d'étapes suivantes : - fourniture de graines d'oléagineux comportant une amande entourée d'une coque, 3035565 2 - décorticage au moins partiel desdites graines, - chauffage desdites graines au moins partiellement décortiquées, - brassage mécanique desdites graines au moins partiellement décortiquées et chauffées, 5 - opération de pressage desdites graines au moins partiellement décortiquées et chauffées, pour obtenir une première phase huileuse et un coproduit intermédiaire de type tourteau, - opération de détente dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, - incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, d'un solvant 10 pour lipide, - opération de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, pour obtenir une seconde phase huileuse avec solvant, et un coproduit final de type tourteau. De préférence, lesdites opérations - de pressage desdites graines, - de 15 détente dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, - d'incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau d'un solvant pour lipide, et de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, sont réalisées, successivement, par une technique d'extrusion dans une même extrudeuse de type bi-vis. Selon encore une autre particularité, ladite première phase huileuse 20 comporte de l'huile et des résidus solides ; et le procédé de trituration comporte une étape de séparation de ladite huile et d'au moins une partie desdits résidus solides, puis une étape d'incorporation de ladite au moins une partie desdits résidus solides dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, ou dans ledit coproduit final de type tourteau. 25 Selon encore une autre caractéristique avantageuse, le procédé consiste à liquéfier ladite au moins une partie desdits résidus solides par ajout d'un solvant pour lipide, avant l'incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, ou dans ledit coproduit final de type tourteau. Toujours selon une caractéristique avantageuse, le procédé consiste à 30 incorporer ladite au moins une partie desdits résidus solides dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, cela au cours de l'opération de détente de ce dernier dans ladite extrudeuse de type bi-vis. Ladite opération de séparation de l'huile et d'au moins une partie desdits résidus solides est de préférence réalisée par centrifugation. 3035565 3 De son côté, l'opération de décorticage des graines est avantageusement réalisée pour obtenir des amandes associées à des coques résiduelles selon un taux compris entre 8 et 20 % en poids, de préférence entre 10 et 15 % en poids. 5 L'opération de chauffage des graines est pour sa part de préférence réalisée de sorte à ce que les graines au moins partiellement décortiquées atteignent une température comprise entre 70 et 90°C. D'autre part, lesdites opérations de pressage des graines et de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, sont avantageusement réalisées 10 sans apport de chaleur, à une pression comprise entre 60 et 90 bars, de préférence comprise entre 70 et 80 bars. L'invention concerne également une installation de trituration de graines d'oléagineux pour l'obtention d'huile et de tourteau qui comporte, successivement : 15 - une unité de décorticage desdites graines d'oléagineux, - une enceinte de chauffage desdites graines, - des moyens de brassage mécanique desdites graines, - des moyens de pressage de type extrudeuse bi-vis comportant une première partie de pressage, une partie de détente et une seconde partie de pressage, 20 - des moyens pour récupérer une première phase huileuse provenant de ladite première partie de pressage, - des moyens pour introduire un solvant pour lipide dans ladite partie de détente de ladite extrudeuse, - des moyens pour récupérer une seconde phase huileuse provenant de ladite 25 seconde partie de pressage, et - des moyens pour récupérer un coproduit final de type tourteau en aval de ladite seconde partie de pressage. Selon une forme de réalisation préférée, l'installation correspondante comporte encore : 30 - des moyens pour séparer l'huile et les résidus solides de la première phase huileuse issue de ladite première partie de pressage de ladite extrudeuse bi-vis, et - des moyens pour récupérer lesdits résidus solides et pour les introduire dans ladite partie de détente de ladite extrudeuse. Dans ce cadre, l'installation comporte avantageusement des moyens 3035565 4 pour liquéfier lesdits résidus solides avant leur introduction dans ladite partie de détente de ladite extrudeuse. Selon encore une autre caractéristique, l'installation comporte des moyens pour sécher ladite seconde phase huileuse provenant de ladite seconde 5 partie de pressage, et pour stocker ladite phase huileuse séchée. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante, en relation avec la figure 1 annexée. Cette figure 1 illustre de manière schématique une forme de réalisation 10 possible d'une installation conforme à l'invention, permettant la mise en oeuvre d'un procédé également conforme à l'invention. L'installation correspondante 1 est adaptée pour le traitement de trituration de graines d'oléagineux, en particulier de graines de tournesol, de colza ou de soja, qui sont constituées d'une amande recouverte d'une coque (ou 15 pellicule) protectrice. Les graines d'oléagineux subissent tout d'abord une opération de décorticage/dépelliculage dans une unité de décorticage 2 classique, de type décortiqueuse. Une telle décortiqueuse 2 comporte généralement des cylindres cannelés 20 associés à un ou plusieurs tamis et à une ventilation interne, adaptés pour éclater les coques et séparer les amandes des coques. L'opération de décorticage correspondante est réalisée partiellement de manière à limiter la détérioration des amandes. A la sortie de la décortiqueuse 2 on obtient des amandes associées à un 25 reliquat de coques selon un taux compris entre 8 et 20 % en poids, de préférence entre 10 et 15 % en poids. Suite à cette opération de décorticage, les coques extraites sont transférées dans une enceinte de stockage 3, en vue de leur valorisation, par exemple à titre de combustible, intrant dans certains aliments pour animaux, 30 paillage ... De leur côté, les graines partiellement décortiquées (amandes et reliquats de coques) sont chauffées dans une enceinte de chauffage de type maturateur 4, de sorte à augmenter leur température au-delà de 70°C, de préférence entre 70 et 90°C, par exemple de l'ordre de 88°C. 3035565 5 Le temps de traitement est de plusieurs minutes, par exemple 10 à 15 minutes. Cette élévation de température permet de préparer la phase lipidique des amandes en coagulant les protéines membranaires pour favoriser la libération de l'huile lors de l'opération ultérieure de pressage. 5 Ce maturateur 4, classique en lui-même, consiste en une enceinte avec pales, pour faire progresser la matière traitée depuis son entrée jusqu'à sa sortie. Le moyen de chauffage mis en oeuvre peut consister en de la vapeur d'eau. Les graines décortiquées et chauffées subissent ensuite une opération de mélange/brassage mécanique pour briser/fragmenter les mottes générées 10 dans le maturateur 4. Cette opération de mélange/brassage mécanique permet de préparer la matière à l'opération d'extrusion suivante, en particulier pour assurer une alimentation régulière des moyens de pressage. Elle est réalisée dans un mélangeur 5, par exemple de type vertical, à pales de 15 brassage (tournant par exemple à une vitesse de l'ordre de 50 tours par minute). A la suite de ce mélangeur 5, l'installation de trituration 1 comporte une structure de convoyage 6, ici en forme de vis sans fin, qui permet de transférer la matière fluidifiée jusqu'aux moyens de pressage en forme d'extrudeuse 7. L'extrudeuse 7 est de type bi-vis et comporte, de l'amont vers l'aval : une 20 partie d'entrée 71, une première partie de pressage 72, une partie de détente 73, une seconde partie de pressage 74 et une partie de sortie 75. La partie d'entrée 71 est adaptée pour engager le flux de graines dans les vis de l'extrudeuse et pour initier la montée en pression. La première partie de pressage 72 est associée à des moyens 8 pour 25 récupérer une première phase huileuse issue du pressage de la matière introduite dans l'extrudeuse 7 ; et la seconde partie de pressage 74 est associée à des moyens 9 pour récupérer une seconde phase huileuse issue du pressage de la matière après passage dans la partie de détente 73. Après leur introduction dans l'extrudeuse 7, les graines partiellement 30 décortiquées et chauffées (par l'opération précédente de maturation, à une température comprise entre 70°C et 90°C) subissent une opération de pressage (dans la première partie de pressage 72) pour obtenir une première phase huileuse (extraite de l'extrudeuse 7 et récupérée dans les moyens de récupération 8), ainsi qu'un coproduit intermédiaire de type tourteau, qui reste au sein de 3035565 6 l'extrudeuse 7 et qui poursuit son cheminement jusqu'à la partie de détente 73. Cette première opération de pressage dure quelques dizaines de secondes (30 à 50 secondes). Elle soumet la matière à une pression comprise entre 60 et 90 bars, de préférence entre 70 et 80 bars. 5 Les phénomènes de friction entre la matière et les vis en rotation augmentent la température de la matière qui peut alors atteindre 100 à 145°C. Cette première phase de pressage se poursuit par une opération de détente du coproduit intermédiaire de type tourteau, dans la partie de détente 73, où la pression soumise redescend par exemple jusqu'à 20 à 30 bars. 10 Ce coproduit intermédiaire de type tourteau contient encore de l'huile résiduelle dont une partie va être récupérée dans une phase de pressage suivante (au niveau de la partie de pressage 74). Comme on le verra plus loin, l'extraction d'une partie de l'huile résiduelle dans cette phase de pressage suivante, se fait en association avec l'incorporation d'un solvant pour lipide, ladite extraction étant 15 potentialisée par l'augmentation de la température de la matière à ce niveau. La première phase huileuse récupérée dans les moyens de récupération 8 (au niveau de la première partie de pressage 72) comporte de l'huile mélangée à des résidus solides qui contiennent des protéines et des lipides. Dans l'installation de trituration 1, après récupération, cette première 20 phase huileuse subit une opération de centrifugation, dans un appareil de type séparateur centrifuge 10, pour séparer l'huile (qui est transférée dans une enceinte de stockage 11), et au moins une partie desdits résidus solides (qui est transférée dans une enceinte de stockage 12). L'installation de trituration 1 comporte encore des moyens pour introduire 25 ces résidus solides, contenant une fraction protéique et une fraction lipidique, dans la partie détente 73 de l'extrudeuse 7. On utilise pour cela tous moyens appropriés, par exemple une tubulure 13 reliant ladite enceinte de stockage 12 et ladite partie de détente 13, associée à des moyens de pompage 14. 30 De préférence, ces résidus solides sont liquéfiés au préalable, là encore par tous moyens appropriés, pour permettre ce transfert par pompage. Le liquide utilisé pour cette liquéfaction consiste avantageusement en un solvant pour lipide, par exemple de l'eau, de l'eau contenant des enzymes appropriés, de l'ester méthylique de tournesol, ou autre. 3035565 7 L'installation de trituration 1 comporte encore une enceinte 15 de stockage d'un solvant pour lipide (eau, eau + enzymes, ester méthylique de tournesol ) et des moyens pour introduire ce solvant pour lipide dans la partie de détente 73 de l'extrudeuse 7. 5 Ces moyens consistent en toute structure appropriée, par exemple en une tubulure 16 reliant ladite enceinte de stockage 15 et ladite partie de détente 73, associée à des moyens de pompage 17. Le solvant pour lipide contenu dans l'enceinte de stockage 15 peut, le cas échéant, être utilisé pour assurer la liquéfaction des résidus solides stockés 10 dans l'enceinte 12. Le coproduit intermédiaire de type tourteau présent dans la partie de détente 73 de l'extrudeuse 7 est donc chargé en résidus solides provenant de l'enceinte de stockage 12 et en solvant pour lipide provenant de l'enceinte de stockage 15, au niveau de ladite partie de détente 73, et ce coproduit 15 intermédiaire de type tourteau poursuit sa progression vers l'aval pour subir la seconde opération de pressage au niveau de la seconde partie de pressage 74 de l'extrudeuse 7. A ce niveau, la matière est soumise à une pression comprise entre 60 et 90 bars, de préférence entre 70 et 80 bars ; elle subit une opération de mélange 20 sous l'effet de la rotation des vis de l'extrudeuse, avec extraction d'une seconde phase huileuse, potentialisée par l'apport du solvant pour lipide et par la chaleur (la température de la matière sous l'effet de la friction liées aux mouvements de la vis peut être de l'ordre de 100 à 150°C). Cette seconde opération de pressage dure 20 à 40 secondes. 25 Le cycle total de la matière dans l'extrudeuse 7 dure 60 à 90 secondes. La quantité de solvant pour lipide introduite dans l'extrudeuse 7 est fonction du débit de l'extrudeuse et du taux d'huile souhaité dans le coproduit final de type tourteau. En sortie d'extrudeuse 7, on obtient un coproduit final de type tourteau 30 qui se présente sous la forme d'un agglomérat poudreux ou granuleux. Ce coproduit final de type tourteau subit ensuite une opération de refroidissement dans un refroidisseur 18, puis il est stocké dans une enceinte de stockage 19. Le refroidisseur 18 peut par exemple être du type à tapis ou du type à 3035565 8 contre-courant. La seconde phase huileuse extraite de la seconde partie de pressage 74 de l'extrudeuse 7, et récupérée dans les moyens de récupération 9, peut subir ensuite une opération de décantage dans un décanteur 20, puis une opération de 5 séchage, par exemple dans un sécheur sous vide 21 (pour éliminer l'eau éventuellement présente) ; et elle est enfin stockée dans une enceinte de stockage 22. L'huile obtenue et stockée dans les enceintes de stockage 11 et 22 peut ensuite subir toute opération supplémentaire de traitement nécessaire en fonction 10 du débouché recherché. Entre ses parties d'entrée 71 et de sortie 75, l'extrudeuse 7 est structurée pour assurer les opérations recherchées de montée en pression, de mélange de la matière et d'extraction d'huile. En particulier, l'extrudeuse 7 peut être constituée d'une succession de 15 fourreaux tubulaires assemblés les uns avec les autres et renfermant les deux vis d'extrusion, les parties de pressage 72 et 74 étant constituées chacune d'une pluralité de fourreaux tubulaires assemblés et séparés par des filtres 76 assurant l'extraction d'huile. Un tel matériel peut être facilement démonté pour une intervention de 20 maintenance ou de nettoyage. Il permet également une bonne maitrise de l'avancement de la matière. Le recyclage des résidus solides issus de la première opération de pressage, dans la partie de détente 73 de l'extrudeuse 7, juste avant la seconde phase de pressage, permet d'optimiser le taux d'extraction d'huile, ainsi que le 25 taux de matière protéique dans le coproduit final de type tourteau. A titre de variante, ces résidus solides peuvent être recyclés non pas dans la partie de détente 73 de l'extrudeuse 7, mais hors de l'extrudeuse, dans le coproduit final de type tourteau. Partant de graines de tournesol, les tourteaux de tournesol obtenus au 30 final par le procédé et l'installation conformes à l'invention peuvent contenir un taux de protéines compris entre 40 et 46 %. REVENDICATIONS1. Procédé de trituration de graines d'oléagineux pour l'obtention d'huile et de tourteau, caractérisé en ce qu'il comprend la succession d'étapes suivantes : - fourniture de graines d'oléagineux comportant une amande entourée d'une coque, - décorticage au moins partiel desdites graines, - chauffage desdites graines au moins partiellement décortiquées, - brassage mécanique desdites graines au moins partiellement décortiquées et chauffées, - opération de pressage desdites graines au moins partiellement décortiquées et chauffées, pour obtenir une première phase huileuse et un coproduit intermédiaire de type tourteau, - opération de détente dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, - incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, d'un solvant pour lipide, - opération de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, pour obtenir une seconde phase huileuse avec solvant, et un coproduit final de type tourteau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites opérations - de pressage desdites graines, - de détente dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, - d'incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau d'un solvant pour lipide et - de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, sont réalisées, successivement, par une technique d'extrusion dans une même extrudeuse de type bi-vis. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite première phase huileuse comporte de l'huile et des résidus solides, et en ce que ledit procédé comporte une étape de séparation de ladite huile et d'au moins une partie desdits résidus solides, puis une étape d'incorporation de ladite au moins une partie desdits résidus solides dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, ou dans ledit coproduit final de type tourteau. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à liquéfier ladite au moins une partie desdits résidus solides par ajout d'un solvant 3035565 10 pour lipide, avant l'incorporation dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, ou dans ledit coproduit final de type tourteau. 5. Procédé selon la revendication 2 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il consiste à 5 incorporer ladite au moins une partie desdits résidus solides dans ledit coproduit intermédiaire de type tourteau, au cours de l'opération de détente de ce dernier dans ladite extrudeuse de type bi-vis. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite opération de séparation huile/résidus solides est réalisée par 10 centrifugation. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite opération de décorticage des graines est réalisée pour obtenir des amandes associées à des coques résiduelles selon un taux compris entre 8 et 20 % en poids, de préférence entre 10 et 15 % en poids. 15 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite opération de chauffage des graines est réalisée de sorte à ce que lesdites graines au moins partiellement décortiquées atteignent une température comprise entre 70 et 90°C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé 20 en ce que lesdites opérations de pressage desdites graines et de pressage dudit coproduit intermédiaire de type tourteau, sont réalisées sans apport de chaleur, à une pression comprise entre 60 et 90 bars, de préférence comprise entre 70 et 80 bars. 10. Installation (1) de trituration de graines d'oléagineux pour l'obtention 25 d'huile et de tourteau, caractérisée en ce qu'elle comporte, successivement : - une unité (2) de décorticage desdites graines d'oléagineux, - une enceinte (4) de chauffage desdites graines, - des moyens (5) de brassage mécanique desdites graines, - des moyens (7) de pressage de type extrudeuse bi-vis comportant une première 30 partie de pressage (72), une partie de détente (73) et une seconde partie de pressage (74), - des moyens (8) pour récupérer une première phase huileuse provenant de ladite première partie de pressage (72), - des moyens (15, 16, 17) pour introduire un solvant pour lipide dans ladite partie 303 5 5 6 5 11 de détente (73) de ladite extrudeuse (7), - des moyens (9) pour récupérer une seconde phase huileuse provenant de ladite seconde partie de pressage (74), et - des moyens (18) pour récupérer un coproduit final de type tourteau en aval de 5 ladite seconde partie de pressage (74). 11. Installation (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte encore : - des moyens (10) pour séparer l'huile et les résidus solides de la première phase huileuse issue de ladite première partie de pressage (72) de ladite extrudeuse bi- 10 vis (7), et - des moyens (12, 13, 14) pour récupérer lesdits résidus solides et pour les introduire dans ladite partie de détente (73) de ladite extrudeuse (7). 12. Installation (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour liquéfier lesdits résidus solides avant leur introduction 15 dans ladite partie de détente (73) de ladite extrudeuse (7). 13. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (21, 22) pour sécher ladite seconde phase huileuse provenant de ladite seconde partie de pressage (74), et pour stocker ladite phase huileuse séchée.