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Perfectionnements à la dégradation des céréales.
Cette invention concerne essentiellement la dé- gradation des céréales et divers produits de conversion qui en sont dérivés, tels que, par exemple, la dextrine, les gommes d'amidon et les produits adhésîfs. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de conversion de l'amidon dans lequel un ou plusieurs composés chimiques, appelés ci-après "agents d'addition", sont ajoùtés à des céréales contenant de l'amidon pour satisfaire à la deman- de ou tendance apparente des composants desdites céréales autres que l'amidon à absorber l'agent de conversion de
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l'amidon de telle sorte que cet agent cesse .d'être disponi- ble nour la réaction qu'il doit effectuer avec l'amidon.
En satisfaisant cette demande, on effectue la conversion avec le minimum d'agent de conversion et on peut obtenir des produits relativement très solubles dans l'eau.
On a éprouvé une certaine difficulté à convertir complètement l'amidon que contiennent les céréales, en par- ticulier les farines de céréales, en utilisant les procédés de conversion usuels et la quantité normale d'agent de con- version de l'amidon, tel que, par exemple, l'acide chlorhy- drique. L'action de conversion se poursuit quelque temps, mais elle ralentît alors graduellement et, finalement, s'ar- rête, quoiqu'on ait ajouté initialement une quantité d'acide chlorhydrique théoriquement suffisante pour.effectuer la conversion complète.
Comme résultat de divers essais de conversion de 1'amidon, en particulier de l'amidon de cé- réales contenant du gluten et d'autres composants autres que l'amidon, ces composants autres que l'amidon ont tendan- ce à absorber d'une manière quelconque les agents, tels que l'acide chlorhydrique, par exemule, utilisés pour convertir l'amidon, de sorte que des quantités sensibles dudit acide sont retirées de la réaction de conversion principale et que, par conséquent, cette réaction ralentit et, finalement, ces- se.
Une façon de réduire au minimum ou d'éviter jus- qu'à un certain point ce résultat fâcheux d'une conversion incomplète consiste à ajouter l'acide de conversion, tel que l'acide chlorhydrique, la céréale d'une façon continue et uniforme, par petites quantités à la fois. En procédant de cette façon, on dispose toujours d'une quantité faible mais suffisante d'acide pour la conversion de l'amidon, bien que les composants de la céréale autres que l'amidon continuent à absorber d'une manière quelconque l'acide convertisseur dans une mesure correspondant à la quantité disponible de cet acide, déterminée par sa concentration, et au degré
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auquel il a absorbé la quantité maximum d'acide qu'il dé- sire.
Quoique ce mode opératoire soit utile à certains points de vue, il présente l'inconvénient, du point de vue économique, d'exiger l'addition d'acide à la céréale après que celle-ci a été chauffée aux températures de conversion relativement élevées de 121 à 2150 C, ce qui donne lieu à la formation d'une quantité inutilement grande de gros grains.
Suivant la présente invention, on a découvert un procédé et des moyens pour effectuer, comme il sera ex- pliqué plus loin, l'addition d'autres matières en vue d'ef- fectuer une conversion complète de la manière la plus effi- cace et avec le minimum d'acide ou autre agent utilisé pour accélérer la conversion de l'amidon. Ces moyens et ce pro- cédé offrent sur le procédé sus-mentionné des avantages appréciables en ce sens qu'ils agissent de façon à satis- faire à l'attraction ou "avidité" des composants de la cé- réale autres que l'amidon à l'égard de l'acide convertis- seur, au lieu de chercher à éviter cette "avidité". Par conséquent, cette demande ou "avidité" est éliminée d'une manière efficace.
Des observations faites sur l'action de conver- des céréales sion inefficace qui intervient normalement lorsque ne sont traitées que par une quantité normale d'agent de conver- sion d'amidon, ont convaincu la demanderesse que, si l'on ajoute à la céréale en cours de conversion des "agents d'addition" ou matières supplémentaires convenables qui sa- tisfont à cette demande ou "avidité" à l'égard de 1' acide convertisseur, cet acide sera en tout temps disponible et utile pour la réaction de conversion envisagée. Par un certain nombre d'essais pratiques, on a découvert qu'il existe plusieurs classes de ces "agents d'addition" dont un ou plusieurs peuvent être ajoutés à la céréale en quan- tité relativement faible pour effectuer le résultat désiré.
Ces agents peuvent être répartis dans trois classes généra-
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les, comme suit :
1. Acides autres que l'acide de conversion de l'amidon (oxalique, borique., acétique, lacti- que, propionique, formique, etc . .).
2. Aldéhydes (formaldéhyde, acétaldéhyde, furfu- rol, etc..... )
3. Gels (chlorures de cuivre, de nickel, de co- balt, etc.....).
Il est bien entendu que les acides, aldéhydes et sels particuliers ci-dessus n'ont été indiqués qu'à titre d'exemples et que l'invention ne leur est pas limitée, étant donné qu'on peut utiliser un grand nombre d'autres acides, aldéhydes et sels.
Des acides et des sels ont déjà été utilisés comme agents de conversion de l'amidon mais, à la connais- sance de la demanderesse, on n'avait encore janais utilisé ni ces acides et sels, ni d'autres produits chimiques, à titre d'agents d'addition satisfaisant à la demande des composants autres que l'amidon, comme précédemment décrit.
Outre que ces matières ajoutées diminuent utile- ment la quantité d'agent de conversion d'amidon nécessaire pour réaliser la réaction de conversion, les produits con- vertis finals obtenus ont une solubilité beaucoup plus grande que les produits convertis obtenus par le procédé normal dans lequel aucun de ces agents d'addition n'est utilisé.
Quoique l'invention ne doive pas être considérée comme limitée à aucune explication théorique de la façon dont ces matières ajoutées jouent les fonctions désirées ou de la raison pour laquelle elles les jouent, il est probable que, dans le procédé ordinaire de conversion de l'amidon, une quantité importante des agents de conversion ordinaires de l'amidon, tels que, par exemple, l'acide chlorhydrique, est retirée de la réaction principale et re- tenue dans quelque combinaison physique (ou peut-être chi-- mique) par l'un ou plusieurs quelconques ou la totalité
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des composants de la céréale autres que l'amidon.
Une ex- plication possible qui s'est présentée à l'esprit est que les protéines présentes dans les céréales traitées forment ce qu'on peut appeler des sels organiques avec l'acide convertissant l'amidon et que, de cette façon, cet acide ou catalyseur est retiré de la réaction principale.
On peut expliquer de la façon suivante la théorie montrant la nécessité d'un agent propre à satisfaire à la demande des composants de la céréale autres que l'amidon, en se référant d'abord, à titre explicatif, au procédé gé- néral de conversion de l'amidon.
La conversion de l'amidon à l'aide d'acide chlo- rhydrique, par exemple, a été considérée comme un procédé catalytique. Pour fabriquer une dextrine de grande solubi- lité à partir de l'amidon ordinaire, on pourrait, par exem- ple, utiliser 0,15 % ou 0,55 % d'acide chlorhydrique à 18
Bé dilué à divers degrés de concentration avec de léau,par exemple à 5 Bé, et projeter à l'état divisé l'acide dilué dans de l'amidon sec froid. Par "amidon sec" on entend de l'amidon contenant la quantité normale d'humidité. On chauf- fe alors graduellement l'amidon dans un tambour convertis- seur en acier, en agitant constamment, jusqu'à ce que la température finale du produit fini soit toute température comprise entre 149 et 204 C.
A mesure que ce procédé se poursuit, l'acide chlorhydrique se trouve de plus en plus uniformément distribué, cet effet étant secondé par l'agi- tation mécanique, la chaleur et la propre pression de va- peur de l'acide. Une quantité considérable d'acide s'échap- pe à l'air libre. Il n'y a pas de doute qu'une grande par-
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asfB . tie de l'acide restant est retenue par l'amidon par les for- la ces d'adsorption, alors qu'une certaine partie est libre. lll±µ5 t"" Selon les lois de l'adsorption/adsorbé6 par l'a- -a6 midon devrait être de plus en plus faible.
Lorsque l'acide chlorhydrique convertit l'amidon, ou bien il peut se produi- re une combinaison chimique momentanée de l'acide avec
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l'amidon, l'acide étant alors de nouveau mis en liberté; ou bien l'acide peut simplement agir comme un catalyseur à contact.
On peut tirer de ce qui précède une généralisa- tion utile qui est que, en ce qui concerne l'amidon, l'aci- de est à un état relativement libre et constamment en mou- vement. Avec les quantités utilisées ci-dessus sur de l'a- midon ordinaire, on peut obtenir une dextrine satisfaisante de grande solubilité. Comme l'acide est à un état relati- vement libre dans 1' amidon, il est facile de comprendre que si une substance est présente qui se combine avec lui et le retient d'une façon permanente à un état autre que ga- zeux, la concentration de l'acide diminuera continuellement et l'acide restant continuera à se distribuer uniformément dans toutes les parties du mélange, sauf dans la mesure où il est retenu par adsorption.
A mesure que la concentra- tion de l'acide s'abaisse, il devient de plus en plus im- nropre à convertir l'amidon.
Il est généralement admis que les protéines sont de nature amphotérique, c'est-à-dire qu'elles se combinent aussi bien avec les acides qu'avec les bases. Quelques- unes des théories anciennes soutiennent que la fixation de l'acide, de la base ou des deux, comme dans le cas d'un sel, résulte d'une adsorption. Quoi qu'il en soit, l'ex- périence montre que les composants autres que l'amidon d'une farine de blé, par exemple, contenant 9% de protéine adsorbent ou se combinent avec approximativement 15 fois plus d'acide chlorhydrique qu'il en faut pour une conver- sion ordinaire de l'amidon. Quoique ceci semble principa- lement dû à l'action des diverses protéines présentes, l'invention n'est pas limitée à cet égard.
Par exemple, des expériences montrent que si on réalise la réaction trop longtemps ou à une température trop élevée avec l'aci- de chlorhydrique, cet acide réagit avec les pentosanes pré- sentes pour donner du furfural, et outre que cette réaction
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utilise l'acide chlorhydrique, le furfural réagit lui-même avec les protéines et rend celles-ci insolubles. Ce der- nier point peut être ou ne pas être indésirable, ceci dé- .pendant du produit final désiré. Il faut uniquement en retenir que l'un ou plusieurs quelconques ou la totalité des composants autres que l'amidon de la céréale peuvent, à des degrés variables, être la cause du fait que l'acide convertisseur est éliminé d'une façon permanente du champ d'action désiré.
La raison pour laquelle la conversion de l'ami- don présent dans la céréale, en vue du résultat désiré, ne pouvait être effectuée qu'en effectuant les additions continues d'acide convertisseur ou catalyseur de l'amidon ressort clairement des considérations qui précèdent.
Une autre façon d'envisager ce phénomène est que les groupes réactifs que contient la molécule de gluten, c'est-à-dire le mélange de protéines considérées en tant que groupe et, peut-être, d'autres composants de la céréa- le, doivent être satisfaits avant que la conversion de l'a- midon puisse s'effectuer d'une façon ininterrompue. Dans le procédé de conversion usuel, on ajoute un des acides ordinaires, par exemple l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, l'acide bromhydrique, etc..., pour effectuer la conversion de l'amidon dans la céréale, Toutefois, si l'on utilise un de ces acides seulement, comme c'est usuellement le cas, il faut ajouter des quantités suffi- santes de cet acide pour satisfaire à la demande de ces groupes réactifs de la molécule de gluten.
Si les quanti- tés d'acide ajoutées sont insuffisantes, la molécule de gluten absorbe graduellement l'acide de l'amidon et, par conséquent, la conversion ralentit et, finalement, cesse.
Comme il a été suggéré plus haut, on peut éviter ce résul- tat indésirable en utilisant, en plus des acides convertis- seurs, des produits plus ou moins stables ou des produits qui donnent apparemment quelque sorte de combinaison avec
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un ou plusieurs quelconques ou la totalité des éléments au- tres que l'amidon que contient la céréale. En suivant ce mode opératoire, on peut obtenir les meilleurs résultats en produits de conversion en utilisant les procédés ordi- naires et les agents ou catalyseurs de conversion de l'ami- don qu'on utilise ordinairement dans les procédés de fabri- cation de la dextrine.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée ou subordonnée aux explications possibles données nlus haut et que sa nouveauté est basée sur le fait établi que, par l'addition, à la céréale à convertir, d'un ou plu- sieurs agents d'addition du type précédemment décrit, la quantité nécessaire d'agent réel de conversion de l'amidon est sensiblement diminuée, et l'on obtient des produits améliorés de grande solubilité.
Le présent procédé peut être appliqué à des ami- dons de grande teneur en protéines ou à diverses céréales et farines de grains contenant à la fois de l'amidon et des composants autres que l'amidon. Ce procédé se prête spé- cialement ceux des grains qui contiennent des, quantités importantes de protéines, gluten, etc....
L'invention s'applique aux procédés de conversion de l'amidon qui sont réalisés soit (a) dans des conditions complètement sèches, soit (b) dans des conditions relative- ment sèches, c'est-à-dire telles que la céréale contient des quantités normales d'humidité ou un peu plus.
Bien que l'invention puisse être appliquée à des procédés de conversion quelle que soit la quantité d'humi- dité présente, elle est plus particulièrement applicable aux procédés employant les quantités d'humidité limitées sus-mentionnées qui favorisent la formation d'un gel.
Pour faire comprendre le processus de l'invention, on en donnera ci-après plusieurs exemples particuliers,mais l'invention n'est pas limitée à ces exemples.
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Exemple 1.
On place 454 kg de farine de blé dans un des convertisseurs d'amidon des types courants. On ajoute 0,91 kg de bisulfite de sodium. On élève la température du mé- lange à 49b C et on .maintient cette température pendant une demi-heure. On ajoute à ce mélange 6,8 kg d'acide chlorhydrique à 18 Bé ramené par dilution à 9 Bé, acide auquel 85 g de chlorure de cuivre ont été ajoutés. On élè- ve alors la température au point de conversion usuel et on l'y maintient jusqu'à ce que la solubilité désirée ait été obtenue.- Le produit final possède une solubilité net- temént meilleure que celle des pr'oduits préparés par les procédés bien connus.
Exemple II.
On place 454 kg de farine de blé dans un des con- vertisseurs d'amidon des types courants. On ajoute 0,91 kg de bisulfite de sodium. On élève la température du mélange à 49 C et on maintient cette température pendant une demi-heure. On ajoute à ce mélange 6,8 kg d'acide chlorhy- drique à 18 Bé mélangé avec 22,7 kg d'acide borique. On élève lentement la température de ce mélange final jusqu'au point de conversion usuel et on l'y maintient jusqu'à ce qu'on ait obtenu toute solubilité désirée du produit final.
Exemple III.
On place 454 kg de farine de mais dans un des convertisseurs d'amidon des types courants. On ajoute à cette farine 2,5 kg d'acide chlorhydrique à 18 Bé ramené par dilution à 10 Bé et mélangé avec 22,7 kg d'acide bori- que. On élève graduellement la température de ce mélange au point de conversion habituel et on l'y maintient jusqu'à ce que la solubilité désirée ait été obtenue.
Dans le procédé ordinaire de conversion de l'ami- don, l'équivalent d'une demi-partie à cinq parties en poids d'acide chlorhydrique à 18 Bé pour 1000 parties en poids d'amidon constitue l'échelle des proportions généralement
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adoptées. Dans le procédé de conversion ordinaire, dans lequel la matière traitée est une farine contenant de l'a- midon et des composants autres que l'amidon, l'équivalent de 5 à 40 parties en poids d'acide chlorhydrique à 18 Bé pour 1000 parties en poids de farine constitue l'échelle ordinaire. Dans l'un et l'autre de ces deux exemples, on aurait pu ajouter, conformément à cette invention, approxi- mativement 0,02 % à 1 % des agents d'addition satisfaisant à la demande des composants autres que l'amidon au lieu des quantités spécifiées.
La quantité exacte utilisée dé- pend principalement des propriétés désirées pour le produit fini. Lorsque les agents d'addition sont présents en de telles quantités, la quantité d'acide chlorhydrique néces- saire pour obtenir le même degré de conversiez que celui ob- tenu dans le procédé normal peut être réduite de 2,5% envi- ron de HCl à 18 Bé à 1/2 % de HCl à 18 Bé.
Si l'on utilise une aldéhyde comme agent d'addi- tion, ou si, comme précédemment décrit, on effectue des additions continues, graduelles et faibles de l'acide miné- ral servant à la conversion de l'amidon, le produit final aura un aspect granuleux trouble et hétérogène. Par contre, si l'on utilise un sel métallique tel que le chlorure de cuivre ou un acide tel que l'acide borique, on obtiendra un produit ayant un aspect entièrement différent et, bien entendu, des caractéristiques différentes. Si, par exem- ple, l'agent d'addition utilisé est l'acide borique, le produit final sera une pâte homogène douce ; sic'est le chlorure de cuivre, les caractéristiques du produit final seront comprises entre celles du produit traité par l'aci- de borique et celles du produit traité par l'aldéhyde.
Ainsi, les caractéristiques du produit final sont grande- ment influencées ou modifiées par-les substances utilisées comme agents d'addition. Il se peut que l'agent d'addition absorbe les divers composants de la céréale, qu'il s'y com- bine, qu'il forme des produits d'addition, qu'il se préci-
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pite ou qu'il subisse tout nombre possible de réactions chi- miques avec lesdits composants pour modifier les caractéris- tiques du produit converti final. Par conséquent, l'inven- tion ne doit pas être considérée comme limitée à aucune ex- plication particulière de la fonction des agents dits "d'ad- dition" ou de leur réaction ou coopération possible avec les divers composants de la céréale.
Une des raisons principales qui motivent l'uti- lisation d'une ou plusieurs quelconques des combinaisons particulières des agents d'addition et procédés décrits plus haut, ou de toutes, réside dans la fabrication du type désiré de produit final et dans l'usage que le pro- duit est appelé à recevoir.
Comme on l'a dit précédemment, l'invention peut être utilisée en vue de la fabrication de diverses dextri- nes, sucres, colles et produits analogues. Elle peut d'ailleurs aussi être utilisée dans un procédé dans lequel la conversion n'est pas poussée au point de la fabrication des dextrines et matières analogues, mais seulement au point de rendre l'amidon légèrement soluble. L'invention peut aussi être utilisée pour fabriquer un ingrédient de céréale converti en dextrine et destiné au pain, aux gâ- teaux et à d'autres produits comestibles dans lesquels un produit d'amidon converti en dextrine est désirable. Dans ce cas, bien entendu, on utiliserait un agent d'addition inoffensif tel que l'acide acétique.
Il est bien entendu que le terme "céréales" com- prend tous les grains et autres substances végétales con- tenant des quantités importantes d'amidon, tels que le blé, le seigle, le maïs, le riz, les pois, les haricots et les 'substances analogues, qu'elles soient à l'état moulu, à l'état grossièrerent broyé ou à l'état concassé.
De même, il est bien entendu que le terme "agent d'addition" utilisé comprend toutes les substances propres à assurer de la manière la plus efficace une conversion
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complète des composants d'amidon de la matière traitée, avec le minimum d'agent de conversion de l'amidon et sans que l'un quelconque des composants autres que l'amidon fasse obstacle à l'action désirée de l'agent de conver- sion sur les composants d'amidon.
Dans le cas où le catalyseur convertissant l'a- midon serait introduit sous forme d'un gaz, par exemple d'acide chlorhydrique gazeux, un excès du catalyseur de conversion d'amidon se comporterait à la façon d'un agent d'addition satisfaisant à la demande des composants autres que l'amidon de la céréale.
L'invention n'est pas limitée à la description qui précède et aux exemples particuliers indiqués à titre explicatif et est au contraire susceptible de recevoir les diverses modifications qui viendront à l'esprit de l'homme du métier.
R E V E N D I C ATI I O NS
1.- Procédé pour convertir l'amidon des céréales, du genre dans lequel la conversion a lieu dans des condi- tions d'humidité favorisant les formations de gel dans les- dites céréales et à des températures élevées propres à accé- lérer la conversion, ce- procédé consistant à ajouter aux céréales une substance propre à empêcher la formation d'un gel de composants autres que l'amidon, un catalyseur conver- tissant l'amidon et un "agent d'addition" satisfaisant à la demande des composants autres que l'amidon pour empêcher 1'absorption excessive du catalyseur convertisseur par les composants autres que l'amidon de la céréale, ce qui augmen- te notablement l'efficacité de conversion du catalyseur con- vertissant l'amidon.