Brevet FR3095816A1 — publié le 20201113

Description Titre de l'invention : Procédé de préparation d'un amidon ther- miquement modifié [0001] L'invention se rapporte à la production d'amidon thermiquement modifié, amidon dont la viscosité est stabilisée suite à ce traitement thermique. De tels amidons thermiquement modifiés trouvent alors une utilisation comme agents texturants et épaississants dans de nombreuses applications alimentaires, notamment dans les soupes, sauces, dans les desserts comme les yaourts, les laits fermentés brassés, yaourts thermisés, les crèmes dessert, mais aussi les boissons, les plats préparés, les préparations à base dc viande ou de poisson, tel que le surimi. Contexte de l'invention [0002] Synthétisé par voie biochimique, source d'hydrates de carbone, l'amidon est l'une des matières organiques les plus répandues du monde végétal, où il constitue la réserve nutritionnelle des organismes. 100031 Depuis toujours, les amidons sont utilisés dans l'industrie alimentaire, non seulement comme ingrédient nutritif mais également pour leurs propriétés technologiques, comme agent épaississant, liant, stabilisant ou gélifiant. 100041 Par exemple, les amidons natifs sont utilisés dans les préparations nécessitant une cuisson. L'amidon de maïs, notamment, est la base des « poudres à flan ». 100051 Comme il est riche en amylose, il rétrograde et donc gélifie fortement. Il permet d'obtenir des flans fermes après cuissons et refroidissement. Il convient également pour les crèmes pâtissières. 100061 Mais celles-ci ne peuvent pas entrer dans les pâtisseries destinées à être congelées car, à la décongélation, le phénomène de synérèse, qui se traduit par une expulsion d'eau, détruit la texture de la crème. 100071 Ainsi, à l'état natif, l'amidon est d'application limitée en raison de la synérèse, mais également en raison de : - sa faible résistance aux contraintes de cisaillement et aux traitements thermiques, - sa faible processabilité et - sa faible solubilité dans des solvants organiques communs. 100081 De ce fait, pour répondre aux besoins technologiques exigeants d'aujourd'hui, les propriétés de l'amidon doivent être optimisées par diverses méthodes dites de « modification ». 100091 Ces principales modifications visent alors à adapter l'amidon aux contraintes techno- logiques résultant de la cuisson, mais aussi de la congélation/décongélation, de l'appertisation ou de la stérilisation, et à le rendre compatible avec une alimentation 2 moderne (micro-ondes, préparations instantanées, "hautes températures"...). [0010] La modification de l'amidon vise alors à corriger un ou certains des défauts mentionnés ci-avant, améliorer ainsi sa polyvalence et satisfaire la demande des consommateurs. [0011] Les techniques de modification de l'amidon ont été globalement classées en quatre catégories : physiques, chimiques, enzymatiques et génétiques, la finalité étant de produire divers dérivés avec des propriétés physicochitniques optimisées. [0012] Les modifications chimiques et physiques sont celles le plus souvent mises en oeuvre. [0013] Le traitement chimique consiste à introduire des groupes fonctionnels dans l'amidon, ce qui altère remarquablement ses propriétés physico-chimiques. De telles modi- fications des amidons natifs granulaires altèrent en effet profondément le comportement en gélatinisation, collage et rétrogradation. [0014] Généralement, ces modifications sont réalisées par derivatisation chimique, comme l'estérification, l'éthérification, la réticulation ou le greffage. [0015] Cependant, les modifications chimiques sont moins recherchées par le consommateur dans les applications alimentaires (également pour des raisons d'environnement), même si certaines modifications sont considérées comme sûres. [0016] Des modifications physiques variées sont de cc fait proposées, par exemple : - le traitement par la chaleur humide (terme anglosaxon de « Heat Moisturc Treatment » ou HMT), consistant à traiter l'amidon à des niveaux d'humidité contrôlée (22-27 %) et à haute température, pendant 16 heures, afin d'altérer la structure et les propriétés physicochimiques de l'amidon ; - la « recuite » (terme anglosaxon d' « annealing »), consistant à traiter l'amidon en excès d'eau, à des températures en-deçà de la température de gélatinisation, afin d'approcher la température de transition vitreuse ; - le traitement à ultra haute pression (terme anglosaxon de « High Pressure Processing » ou HPP), par lequel on hydrate les régions amorphes du granule d'amidon, ce qui conduit à une distorsion des parties cristallines du granule et favorise l'accessibilité desdites régions cristallines à l'eau ; - le traitement au plasma de décharge luminescente, qui génère, à température ambiante, des électrons à haute énergie et d'autres espèces hautement actives. Appliqués à l'amidon, ces espèces actives excitent les groupes chimiques de l'amidon et provoquent une réticulation importante des macromolécules ; - le traitement de pression osmotique (d'acronyme anglosaxon « OPT »), réalisé en présence de solutions à haute teneur en sels. L'amidon est suspendu dans du sulfate de sodium afin de produire une suspension uniforme. L'amidon passe du type B au type A après traitement, en acquérant ainsi une température de gélatinisation qui augmente de manière significative ; 3 - le traitement par « inhibition thermique ». En toute généralité, l'inhibition thermique s'entend de la déshydratation d'un amidon jusqu'à atteindre l'état anhydre ou substantiellement anhydre (i.e. 99,5 %) et homogénéise, - 33,0 g de chlorure de sodium (pureté > 99,5 %), et homogénéise jusqu'à dissolution complète, - 300,0 g de soude 1N. On transvase dans une fiole jaugée de 1 L et complète avec de l'eau déminéralisé à 1 9 L. Tampon B On mélange 100 g de Tampon A avec 334 ,0 e d'eau déminéralisée. [0057] On prépare le produit à analyser de la manière suivante : Une niasse de 1,37 g du produit sec à analyser ainsi obtenu est introduite directement dans le bol du viscosimètre, et on introduit de la solution Tampon B jusqu'à l'obtention d'une niasse égale à 28,00 ± 0,01 g. On homogénéise à la pale d'agitation du Rapid Visco Analyser (RVA-NewPort Scientific). Le profil d'analyse temps/ température et vitesse dans le RVA est alors réalisé comme suit : [0058] [Tableaux 1] Temps hlr nanr ss Température °C Vitesse de rotation Tour/min (RPM) 00:00:00 50 100 00:00:10 50 500 00:00:20 50 960 00:00:30 50 160 00:01:00 50 160 00:05:00 92 160 00:17:00 92 160 00:20:00 50 160 100591 Fin de test : 00:20:05 (hh:mm:ss) Température initiale: 50°C ± 0,5°C Intervalle d'acquisition des données : 2 secondes Sensibilité: basse (low) 100601 Les résultats des mesures sont donnés en RVU (unité utilisée pour exprimer la viscosité obtenue sur le RVA), sachant que 1 unité RVU = 12 cPoises (cP). Pour rappel, 1 cP = 1 mPa.s. Les résultats seront donc présentés en mPa.s. Les mesures seront de viscosité réalisées « au pic », i.e. valeur de viscosité maximale entre 4 et 6 minutes, et «à la chute », i.e. la différence entre la valeur de la viscosité au pic et celle mesurée à 17 minutes. Exemples 100611 Exemple 1 : préparation d'amidons thermiquement modifiés « A » à partir de fécule de pomme de terre i) L'alcalinisation de la fécule de pomme de terre est conduite selon les étapes suivantes : - Préparer une suspension de fécule de pomme de terre à 36,5% en poids de matière sèche (MS) - Préparer une solution de carbonate de sodium à 30% de concentration massique et chauffer vers 40-50°C pour favoriser la dissolution du carbonate - Ajouter la solution de carbonate de sodium de manière à obtenir une conductivité sur le lait comprise entre 4 et 6 mS/cm; - Assurer un temps de contact de 05h ; ii) Filtrer à l'aide d'une essoreuse horizontale à couteau racleur afin de séparer l'eau et la fécule et de manière à cc que la conductivité finale sur la fécule remise en suspension à 20% en poids de matière sèche soit comprise entre 0,7 et 1,1 mS iii) Sécher la fécule à une humidité de 12% en poids dans un séchoir type séchoir flash où le flux d'air est à une température de 150°C iv) Traitement thermique Le produit ainsi obtenu est traité thermiquernent dans des turboréacteurs continus de type VOMM en série de type ES350, dont l'accélération centrifuge est réglée à 1700 m.s-2, dont la température de consigne est fixée à 210°C et dont le débit d'air est fixé à 300 Nm'h. [0062] Les turboréacteurs continus de type VOMM de type E5350 en série sont configurés pour faire subir au produit un temps de séjour total entre 30 et 45 mm, et de manière à ce que la différence de température entre la consigne et la température du produit en sortie du réacteur, qu'on appelle Delta T, soit d'une valeur de l'ordre de 20-22°C. Les paramètres de process sont donnés dans le tableau suivant. [0063] 11 [Tableaux2] Exp Conductivité sur produit après im- prégnation remis en suspension à 20% en poids MS en mS/ cm Humidité du produit avant traitement thermique en % en poids Delta T TeC Temps de séjour (min) consigne Base fécule de pomme de terre 0.11 15.7 0 0 0 A-1 0.96 12 21 210 30 A-2 0.96 12 21 210 40 A-3 0.96 12 22.5 210 45 [0064] Les mesures de viscosité RVA sont réalisées et sont présentées dans e tableau ci- dessous. Résultats [0065] [Tableaux3] Essais RVA Chute (mPa.$) RVA Pic (mPa.$) Base fécule de pomme de terre 554 877 A-1 -226 654 A-2 -382 451 A-3 -427 305 [0066] Les amidons thermiquement modifiés A-1, A-2 et A-3 obtenus à partir de la fécule de pomme de terre présentent une stabilité améliorée par rapport à la fécule native : moins de phénomènes de prise en viscosité et de rétrogradation sont observés lors de l'utilisation de ces fécules inhibées. Ceci se voit par la mesure de la chute au viscosimètre RVA: plus la chute est négative plus la fécule inhibée va être résistante aux cisaillements, à l'acidité des milieux et aux traitements thermiques. [0067] Exemple 2 : préparation d'amidons thermiquement modifiés « B » à partir de fécule de manioc. 12 i) L'alcalinisation de la fécule de manioc est conduite selon les étapes suivantes : - Préparer une suspension de fécule de manioc à 36,5% en poids de matière sèche (MS) - Préparer une solution de carbonate de sodium à 30% de concentration massique et chauffer vers 40-50°C pour favoriser la dissolution du carbonate - Ajouter la solution de carbonate de sodium de manière à obtenir une conductivité sur le lait comprise entre 4 et 6 mS/cm; - Assurer un temps de contact de 05h ; ii) Filtrer à l'aide d'une essoreuse horizontale à couteau racleur afin de sépare l'eau et la fécule et de manière à cc que la conductivité finale sur l'a fécule remise en suspension à 20% en poids MS soit comprise entre 0,7 et 1,1 mS. iii) Sécher la fécule à une humidité de 10% dans un séchoir type séchoir flash où le flux d'air est à une température de 150°C. iv) Traitement thermique. [0068] Le produit ainsi obtenu est traité thcrmiquement dans des turboréacteurs continus de type VOMM de type E,S350 en série, dont l'accélération centrifuge est réglée à 1700 nts 2, dont la température de consigne est fixée à 210°C et dont le débit d'air est fixé à 300 Nm'h. Les turboréacteurs continus de type VOMM en série sont configurés pour faire subir au produit un temps de séjour entre 17 et 32 min, et de manière à ce que la différence de température entre la consigne et la température du produit en sortie du réacteur, qu'on appelle Delta T, soit d'une valeur de l'ordre de 22-27°C. [0069] Les paramètres de process sont donnés dans le tableau suivant. [0070] [Tableaux4] Exp Conductivité sur produit après im- prégnation remis en suspension à 20% en poids MS en mS/ cm Humidité du produit avant traitement thermique en % en poids Delta T T°C Temps de séjour (min) consigne Base fécule de manioc 0,10 12.5 0 0 0 B-1 0,95 10 27 210 17 B-2 0,95 10 24 210 27 B-3 0,95 10 25 210 32 13 [0071] Les mesures de viscosité RVA sont réalisées et sont présentée dans le tableau ci- dessous. Résultats [0072] [Tableaux5] Essais RVA Chute (mPa.$) RVA Pic (mPa.$) Base fécule de manioc 480 603 B-1 60 438 B-2 -97 269 B-3 -155 147 [0073] Les amidons thermiquement modifiés B-1, B-2 et B-3 obtenus à partir de la fécule de manioc présentent une stabilité améliorée par rapport à la fécule native : moins de phénomènes de prise en viscosité et de rétrogradation sont observés lors de l'utilisation de ces amidons inhibées. [0074] Exemple 3 : préparation d'amidons thermiquement modifiés «B » à partir d'amidon de pois. i) L'alcalinisation de l'amidon de pois est conduite selon les étapes suivantes : - Préparer une suspension d'amidon de pois à 33% en poids de matière sèche (MS) - Préparer une solution de carbonate de sodium à 30% de concentration massique et chauffer vers 40-50°C pour favoriser la dissolution du carbonate ; - Ajouter la solution de carbonate de sodium de manière à obtenir une conductivité sur le lait comprise entre 4 et 6 mS/cm; - Assurer un temps de contact de 0,5h ; ii) Filtrer à l'aide d'une essoreuse horizontale à couteau racleur afin de séparer l'eau et l'amidon et de manière à ce que la conductivité finale sur l'amidon remise en suspension à 20% en poids MS soit comprise entre 0,7 et 1,1 mS iii) Sécher l'amidon à une humidité de 10% en poids dans un séchoir type séchoir flash où le flux d'ait- est à une température de 135°C iii) Traitement thermique [0075] Le produit ainsi obtenu est traité thermiquement dans des turboréacteurs continus de type VOMM de type E5350 en série, dont l'accélération centrifuge est réglée à 1700 m.s-2, dont la température de consigne est fixée à 200°C et dont le débit d'air est fixé à 300 Nm3h. Les turboréacteurs continus de type VOMM en série sont configurés pour faire subir au produit un temps de séjour de 6 à 21 min, et de manière à ce que la différence de température entre la consigne et la température du produit en sortie du réacteur, qu'on appelle Delta T, soit d'une valeur de l'ordre de 23-24°C. Les paramètres de process sont donnés dans le tableau suivant. 14 [0076] [Tableaux6] Exp Conductivité sur produit après im- prégnation remis en suspension à 20% en poids MS en mS/ cm Humidité du produit avant traitement thermique en % en poids Delta T TeC Temps de séjour (min) consigne Base 0.09 12.9 0 0 0 amidon dc pois C-1 0.9 10 24 210 6 C-2 0.9 10 24 210 15 C-3 0.9 10 23.5 210 21 [0077] Les mesures de viscosité RVA sont réalisées et sont présentée dans le tableau ci- dessous. Résultats [0078] Les amidons thermiquement modifiés C-1, C-2 et C-3 présentent une stabilité améliorée durant le process d'utilisation par rapport à l'amidon natif : moins de phénomènes de prise en viscosité et de rétrogradation sont observés lors de l'utilisation de ces amidons inhibées. [0079] Exemple 4 : préparation d'amidons thermiquement modifiés « A » à partir d'amidon de maïs waxy i) L'alcalinisation de l'amidon de maïs waxy est conduite selon les étapes suivantes : - Préparer une suspension d'amidon de maïs waxy à 36,5% en poids de matière sèche (MS) - Préparer une solution de carbonate de sodium à 30% de concentration massique et chauffer vers 40-50°C pour favoriser la dissolution du carbonate ; - Ajouter la solution de carbonate de sodium à une concentration massique de 30 % de manière à obtenir une conductivité sur le lait comprise entre 4 et 7 mS/cm; - Assurer un temps de contact de 0,5h ii) Filtrer à l'aide d'une essoreuse horizontale à couteau racleur afin de séparer l'eau et l'amidon et de manière à ce que la conductivité finale sur la poudre remise en suspension à 20% en poids de MS soit comprise entre 1,75 et 2 mS. iii) Sécher l'amidon à une humidité de 11,8% dans un séchoir type séchoir flash où le flux d'air est à une température de 135°C Hi) Traitement thermique. [0080] Le produit ainsi obtenu est traité thermiquement dans des turboréacteurs continus de type VOMM de type ES350 en série, dont l'accélération centrifuge est réglée à 1700 m.s-2, dont la température de consigne est fixée à 200C et dont le débit d'air est fixé à 300 Nm3h. Les turboréacteurs continus de type VOMM en série sont configurés pour faire subir au produit un temps de séjour entre 15 et 35 min, et de manière à ce que la différence de température entre la consigne et la température du produit en sortie du réacteur, qu'on appelle Delta T, soit d'une valeur de l'ordre de 17 à 20°C. [0081] Les paramètres de proccss sont donnés dans le tableau suivant. [0082] [Tableaux7] Exp Conductivit é sur produit après im- prégnation remis à 20% en poids Humidité du produit avant traitement thermique en % en poids Delta T T°C Temps de séjour (min) MS en mS/ cm consigne Base amidon de maïs waxy 0.04 11.5 0 0 0 D-1 1.9 11.8 20 200 15 D-2 1.9 11.8 18 200 25 D-3 1,9 11.8 17 200 35 [0083] Les mesures de viscosité RVA sont réalisees et sont présentée dans le tableau ci- dessous. Résultats [0084] 16 [Tablcaux8] Exp RVA Chute (mPa.$) RVA Pic(mPa.$) Base amidon de maïs waxy 914 1020 D-1 -66 441 D-2 -127 284 D-3 -176 157 [0085] Les amidons thermiquement modifiés D-1, D-2 et D-3 présentent une stabilité améliorée durant le process d'utilisation par rapport à l'amidon natif : moins de phénomènes de prise en viscosité et de rétrogradation sont observés lors de l'utilisation de ces amidons inhibées. 17 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] REVENDICATIONSProcédé de production d'un amidon thermiquement modifié comprenant les étapes consistant à: (i) préparer un lait d'amidon présentant une matière sèche comprise entre 20 et 45 % en poids, de préférence entre 30 et 40 % en poids et ajouter un agent alcalin à une concentration massique comprise entre 25 à 35 %, de manière à obtenir une conductivité finale comprise entre 4 et 7 mS/cm ; (ii) réaliser la filtration dudit lait d'amidon de manière à récupérer un gâteau d'amidon ayant une teneur en humidité comprise entre 30 et 45 % en poids et de manière à ce que la conductivité de l'amidon filtré et remis en suspension à 20% en poids de matière sèche soit comprise entre 0,7 et 2,5 mS/cm ; (iii) introduire ledit gâteau d'amidon, en continu, dans un séchoir en même temps qu'un flux continu d'air chaud ayant une température comprise entre 130°C et 185°C afin de récupérer une poudre séchée ayant une teneur en humidité comprise entre 8% et 18% en poids ; (iv) alimenter en continu un turboréacteur avec la poudre séchée, la paroi interne du turboréacteur étant maintenue à une température comprise entre 180°C et 240°C, et en paramétrant la vitesse de rotation de l'agitateur afin d'atteindre une accélération centrifuge comprise entre 850 et 2100 m.s-2, de manière à ce que ladite poudre séchée soit continuellement centrifugée et acheminée dans ledit turboréacteur pendant une durée totale comprise entre 3 et 45 minutes ; (y) récupérer l'amidon thermiquement modifié ainsi produit. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'origine de l'amidon est choisie dans le groupe constitué du maïs, du maïs waxy; de la pomme de terre, du manioc et du pois. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent alcalin est préférentiellement choisi dans le groupe constitué de l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium, le pyrophosphate tétrasodique, l'orthophosphate d'ammonium, l'orthophosphate disodique, le phosphate trisodique, le carbonate de calcium, l'hydroxyde de calcium, le carbonate de potassium, et l'hydroxyde de potassium, pris seul ou en combinaison, et plus préférentiellement encore le carbonate de sodium. Amidon thermiquement modifié susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 18 [Revendication 5] Utilisation d'un amidon modifié thermiquement obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, en tant qu'agent épaississant ou agent tcxturant dans des applications alimentaires, notamment dans les soupes, les sauces, les mayonnaises, dans les desserts comme les yaourts, les préparations de fruits pour yaourts, les laits fermentés brassés, yaourts thermisés, les crèmes dessert, les boissons, les plats préparés, les préparations à base dc viande ou de poisson, tel que le surimi.