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" PROCEDE DE PRODUCTION DE MARGARINE, DE BEURRE ET DE
PRODUITS SIMILAIRES ".
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Les procédés ordinaires pour la production de margarine et les procédés de production de beurre, dans lesquels de la graisse de beurre pure est utilisée comme matière de départ, ont ceci de commun que les constituants dont doit se constituer le produit final sont mélangés à une température de 35 à 60 C, atomisés ou dispersés l'un dans l'autre jusqu'à former une dispersion stable ou une émulsion visqueuse 4 haut pourcentage de graisse, dont le degré de dispersion correspond à celui que l'on désire conférer au produit final, et finalement refroidis ensemble jusqu'à une température comprise entre 0 et 16 C. Les divers pro- cédés différent l'un de l'autre par la manière dont est exécutée l'atomisation et surtout par la manière dont se fait le refroidissement de l'émulsion.
Le refroidissement du produit peut s'effectuer soit dans des refroidisseurs à tubes, qui sont généralement équipés de rouleaux le long desquels se trouvent des racleurs, soit à l'aide de tam- bours de refroidissement: rotatifs, dont le produit est détaché sous forme de "flocons" plus ou moins cohérents après le refroidissement, soit enfin par injection directe du produit dans un liquide de refroidissement. Lorsqu'on applique le premier procédé de refroidissement, il est généralement difficile d'atteindre la vitesse de refroidis- sement désirable du point de vue de la cristallisation, tandis que le refroidissement tend, en outre, à manquer d'uniformité, ce qui donne lieu à des variations dans la cristallisation dans les différentes parties de la matière.
Le deuxième procédé de refroidissement spécifié ci-dessus permet un très rapide refroidissement du produit, à condi- tion que la température du liquide de refroidissement et conséquemment aussi celle des rouleaux soient suffisamment
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basses. Il est de pratique courante de maintenir le liquide de refroidissement à une température de -15 C. Toutefois, à cette basse température, les frais du traitement deviennent très élevés, tandis qu'en outre les tambours de refroidisse- ment présentent le désavantage d'être difficiles à régler, particulièrement lorsqu'il est souhaitable de déterminer la température en vue des diverses exigences en ce qui con- cerne la cristallisation. Enfin, après son refroidissement, la matière doit être vigoureusement travaillée pour devenir cohérente.
Ceci explique pourquoi le vieux procédé, consis- tant à refroidir directement le produit, en le lavant à l'eau froide, est.encore en usage. Toutefois, ce procédé présente le grand désavantage résidant dans le fait que le produit absorbe,pendant le refroidissement, des quantités considérables d'eau qui doivent subsèquemment être éliminées en travaillant le produit. Il est donc évident qu'on rencon- tre de grandes difficultés pour agencer les appareils de refroidissement, de façon qu'ils permettent un refroidisse- ment uniforme du produit, tout en atteignant la vitesse de refroidissement élevée, qui donne lieu à l'obtention d'un produit à fine texture, lorsque des émulsions fortement vis- queuses sont traitées.
L'atomisation du produit présente également cer- taines difficultés, lorsqu'il est fait usage des procédés spécifiés ci-dessus. Ainsi, l'atomisation du mélange, effec- tuée à 50 C environ dans une baratte, doit être stabilisée de manière suffisamment efficace pour ne pas subir de change ment pendant le refroidissement et le traitement mécanique subséquents. Dans le cas particulier d'émulsions fortement concentrées, celles-ci présentent une tendance marquée à se détruire, lorsque le refroidissement est exécuté en même temps que le travail mécanique et une quantité relativement
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grande d'agent émulsionnant de haute qualité doit, dès lors, être ajoutée à l'émulsion, pour en assurer la stabilisation.
La présente invention est relative à un procédé de production de margarine, de beurre et de produits simi- laires, dans lequel procédé les constituants, dont doit se fini composer le produit, sont mélangés l'un à l'autre sous la forme de deux ou plus de deux composants, par exemple sous forme d'un composant aqueux et d'un composant gras, dont l'un présente un point de solidification et/ou une viscosité considérablement inférieure(s) au point de solidification et/ou à la viscosité du ou des autres composants et peut, dès lors, être plus rapidement refroidi à basse température, les composants se présentant à l'état fluide ou liquide lors- qu'on les mélange.
Grâce 'au procédé suivant l'invention, il est lar- gement remédié aux désavantages spécifiés ci-dessus et ce comme suit : en mélangeant les composants en courant conti- nu, en conférant au composant, dont le point de solidifica- tion et/ou la viscosité est/sont le moins élevée(s) une température inférieure à celle du ou des autres composants pendant le mélange, en conférant le degré final d'atomisa- tion ou sensiblement ce degré final d'atomisation aux composait en exécutant le mélange et pendant le mélange, et/1'atomisation suffisamment rapidement pour que l'équilibrage des températures entre les composants ait principalement lieu après l'atomisation, les composants se trouvant avant le mélange, de préférence à des tempéra- tures telles que la température du produit soit, après l'équilibrage des températures,
inférieure ou approximative- ment égale à la température de solidification de la graisse contenue dans le produit.
Dans le procédé suivant l'invention, il importe que les composants soient mélangés de manière convenable.
Dans le cas le plus simple à imaginer, c'est-à-dire lors- qu'un composant est constitué par de la graisse pure et l'au
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tre par de l'eau salée et qu'il est possible de refroidir la graisse jusqu'à 25 C et l'eau jusqu'à -6 C, sans en pro- voquer la solidification, et à supposer enfin que les deux composants soient injectés à la vitesse de 30 et 5 m/sec.
respectivement, dans un mélangeur, dont la simension, dans la direction d'injection, est de l'ordre de quelques milli- mètres, le temps nécessaire pour que les deux composants pénètrent ou soient atomisés l'un dans l'autre sera très court, par exemple de 1/1000- de seconde environ,et aucun équilibrage important des températures ne pourra par consé- quent se produire entre les composants, en sorte que des gouttes d'eau d'un diamètre de 5 à 15 et portées à une température de-5 à -6 C environ seront noyées dahs de la graisse fluide portée à une température comprise entre 20 et 25 C. Toutefois, en raison de la grande surface de contact entre les deux composants, les températures s'équi- libreront très rapidement et un important refroidissement subséquent de la matière aura lieu.
Si le composant gras s'élève à 82% en volume et le composant aqueux, y compris les additions, à 18%. on peut arriver à une température du mélan- ge de 16 à 18 C. Pendant que la cristallisation de la grais- se progresse, de la chaleur de cristallasation est engendrée.
Cette chaleur est, de préférence, éliminée par simple post- refroidissement, par exemple, en emmagasinant le produit en morceaux de dimensions appropriées, dans une salle ou pièce de refroidissement.
Dans les dessins annexés au présente mémoire : - la figure 1 représente un dispositif conçu de la manière la plus simple possible, pour mélanger les composante -la figure 2 représente un dispositif mélangeur plus compliqué et - la figure 3 représente une installation complète pour la production de margarine, par le procédé décrit dans le présent mémoire.
A
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A la figure 1, le mélangeur consiste en un tube 1, à travers lequel on fait,passer de la graisse fluide, dans le sens indiqué par les flèches, à une vitesse de 10 à 20 m/sec. Par un tube 2 disposé perpendiculairement au tube 1 et communiquant avec celui-ci, on fait passer de l'eau salée à une vitesse de 3 à 5 m/sec., cette eau étant chassée dans le courant de graisse passant dans le tube 1.
En raison de la répartition des vitesses dans la zone transversale de la sortie 3, un certain gradient de vitesse est obtenu dans celle-ci,ce qui engendre des forces de cisaillement grâce auxquelles les globules d'eau classés dans la graisse sont atomisés.Cette forme simple d'atomiseur ne peut être employée que si les exigences, quant à l'atomisation de l'eau dans la graisse, sont modérées et si le mélange est déchargé à température relativement élevée, par exemple, à une tempé- rature de l'ordre de 18 à 22 C et est ensuite refroidi. Il s'est avéré possible d'atomiser des gouttes d'eau à l'aide de ce simple dispositif et de réduire le diamètre de ces gouttes à une moyenne de 10 à 15 , c'est-à-dire que ces gouttes auront les mêmes dimensions que celles que l'on ren- contre dans le beurre baratté ordinaire.
Si des exigences d'un ordre supérieur sont faites, quant à 1 'atomisât ion de l'eau dans la graisse, par exemple, si on exige des gouttes d'eau d'un diamètre de 5 à 10 , c'est-à-dire des gouttes d'eau présentant les mêmes dimen- sions que celles contenues dans du beurre produit à partir de crème fortement concentrée, un mélangeur du type repré- senté à la figure 2 doit être utilisé. Le composant gras est, dans ce cas, introduit par une entrée 4 dans une chambre cylindrique 5, dont une paroi terminale affecte la forme d'une tuyère 6, servant de sortie à la chambre 5.
Dans la tuyère 6 se trouve une tige centrale rotative 7, qui tourne à une vitesse périphérique de 1 à 5 m/sec pendant le malaxage. Le composant aqueux est introduit dans la chambre
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5 par une entrée 8 et est mélangé à la graisse pans la- tuyère 6. Grâce à la rotation de la tige 7, des forces de cisaillement produisant l'atomisation des gouttes d'eau sont engendrées dans le liquide s'écoulant entre les parois de la tuyère et la tige. Dans ce dispositif, les dimensions des gouttes d'eau contenues dans la matière fluide déchargée par la sortie 9 seront très uniformes. La tige 7 comprend des parties de diamètres différents et peut être déplacée axialement, ce qui permet de faire varier la lar- geur du passage de la tuyère 6.
A l'endroit où la tige 7 traverse la paroi de la chambre 5, elle est entourée d'un garnissage (non représenté) qui peut être constitué par une boîte de bourrage de tout type connu. On peut tout aussi bien faire usage d'autres types de mélangeurs, dans lesquels le malaxage des composants est exécuté, en même temps que l'atomisation, de telle sorte que ces composants soient uni- formément répartis l'un dans l'autre.
La figure 3 montre comment le mélangeur est inter- calé dans une installation de production de margarine. La notation de référence 10 désigne un récipient, dans lequel les constituants du composant gras sont mélangés l'un à l'autre à une température quelque peu supérieure au point de fusion de la graisse. Si nécessaire, ce récipient peut être équipé de dispositifs de chauffage et d'agitation.
Le composant gras est pompé, par une pompe 11, à travers une canalisation 12 jusque dans un refroidisseur 13, dans lequel il est refroidi soit à une température quelque peu supérieur - au point de solidification de la matière, soit à une tempé- rature inférieure à ce point de solidification, tout en étant cependant maintenu à l'état liquide. La matière est ensuite amenée dans le mélangeur 14, qui est du type décrit précédemment. Simultanément, le composant aqueux, venant d'un réservoir 15 et contenant, de préférence, les additions
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nécessaires telles que le sel et d'autres aromates, est également amené au mélangeur 14.
Avant d'entrer dans ce mélan- geur, ce composant a été amené, à l'aide d'une pompe 16, dans une canalisation 17 jusqu'à un refroidisseur 18, dans lequel il a été refroidi à une température appropriée. Dans le mélangeur 14, l'eau est atomisée dans la graisse, de la manière décrite ci-dessus et le mélange obtenu est évacué par une canalisation 19. Le refroidissement du composant aqueux dans le refroidisseur 18 doit être exécuté jusqu'à un degré tel qu'après mélange et équilibrage des températures, la température du produit soit inférieure ou approximative- ment égale au point de solidification de la graisse y conte- nue.
Il n'est pas nécessaire que le composant déchargé du récipient 10 soit de la graisse pure, ni que le composant sortant du réservoir 15 soit une solution aqueuse. Les deux composants peuvent également consister en émulsions de concentrations variables. Ainsi, une émulsion de graisse à concentration élevée, par exemple à teneur en graisse de 82% ou davantage, peut être déchargée du récipient 10, tan- dis que le composant sortant du réservoir 15 est, de pré- férence, une émulsion de graisse à faible concentration. Les deux composants peuvent également contenir de la graisse à points de solidification différents,auquel cas le composant formant la phase extérieure doit de préférence, contenir la graisse présentant le point de solidification le plus élevé.
Selon la solubilité dans la graisse ou l'eau, des agents émulsionnants peuvent être ajoutés à l'un et/ou à l'autre composant(s). Pour dissiper la chaleur de cristalla- sation de la graisse, la margarine ou le beurre sortant du mélangeur par la canalisation 19 est soumis à un post-re- froidissement, par exemple, dans une salle de réfrigération ou de n'importe quelle autre manière comme, par exemple, plusieurs dans un dispositif refroidisseur du type comprenant une ou/
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séries d'éléments refroidisseurs accouplés, dans lesquels la matière peu visqueuse, venant du mélangeur, est forcée de passer à travers l'espace séparant un rotor, équipé d'organes d'avancement à vis sans fin, et une enveloppe refroidie en- tourant le rotor, auquel cas la matière est simultanément sou mise également à un malaxage.
En principe, lorsqu'on applique le procédé suivant l'invention, aucune addition d'agents stabilisateurs n'est nécessaire, parce que l'augmentation de viscosité de la grais se pendant le refroidissement et la cristallisation de la graisse autour des gouttes d'eau empêchant très efficacement une séparation des composants. Toutefois, en égard aux qualités du produit aux températures élevées, par exemple lorsqu'il est utilisé pour la friture, il peut être avanta- geux d'ajouter un agent émulsionnant.
Le procédé suivant l'invention présente également d'autres avantages. Ainsi, on ne rencontre aucune difficulté pour refroidir la graisse, parce que sa température est re- lativement élevée pendant le refroidissement. A ce titre, il est préférable d'utiliser de la graisse pure, parce que sa viscosité est inférieure à celle d'émulsions fortement concentrées à la même température. On a constaté que la graisse de beurre pure et-la graisse généralement employée dans la fabrication de margarine peuvent être refroidies en courant continu, jusqu'à une température comprise entre
17 et 20 C., sans se solidifier, à condition de faire passer la graisse à travers le refroidisseur à une vitesse suffi- samment élevée, par exemple de 3 à 5 m/sec.
Dans ce cas, la graisse est sur-refroidie et garde son état fluide, aussi longtemps qu'elle est maintenue en mouvement. De cette maniè- re, la température de la graisse à fournir au mélangeur peut être maintenue suffisamment basse pour que, après équilibra- ge des températures, on puisse atteindre, si nécessaire ; unetempérature du mélange de 11 à 13 C.
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Le procédé suivant l'invention permet la produc- tion de margarine et de beurre à partir de graisse dite "globulaire". Dans le beurre obtenu par le procédé de ba- rattage ordinaire et à partir de crème fortement concentrée, une partie de la graisse se présente sous la forme de globules de graisses entourés d'une pellicule ou diaphragme. Cette graisse globulaire, de même que les gouttes d'eau, est conte- nue dans la phase grasse extérieure et continue et sa pré- sence est due au fait qu'une partie des globules de graisse de la crème sont restés inaffectés pendant le renversement de phase. On suppose que la différence de consistance entre la margarine et le beurre ordinaire est, en grande partie, due à l'absence de graisse globulaire dans la margarine.
Ceci est ordinairement le cas aussi, lorsque la matière de départ, utilisée dans la production de margarine, est une émulsion du type graisse-dans-eau, c'est-à-dire une sorte de crème artificielle. Ceci peut probablement être expliqué dans une certaine mesure, en supposant que la stabilisation de la graisse de margarine, obtenable avec les agents émul- sionnants utilisés dans la production de margarine, n'est pas aussi bonne que celle conférée aux globules gras du beurre par les stabilisateurs naturels contenus dans le lait, mais l'explication du phénomène susindiqué doit très vraisemblablement être aussi cherchée dans le travail méca- nique intense, auquel la margarine est soumise pendant et après le refroidissement.
Grâce au procédé suivant l'inven- tion, la margarine contiendra une certaine proportion de graisse globulaire, parce qu'un des composants utilisés dans le mélange est une émulsion. Si la teneur en graisse de l'émulsion n'est pas trop élevée, par exemple de 20 à 40 environ, on ne rencontre pas de difficultés appréciables pour maintenir la graisse sous forme globulaire pendant le refroidissement. A cette concentration, les globules gras
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"nagent" dans l'eau à une certaine distance l'un de l'autre et aucune cassure ou destruction de l'émulsion ne résulte du refroidissement. Les conditions diffèrent toutefois, lorsqu'on fait usage d'une crème fortement concentrée, con- tenant, par exemple, 80% de graisse ou davantage.
A cette concentration les globules gras sont tellement voisins l'un de l'autre et, dès lors, déformés, qu'une destruction de l'émulsion ou un renversement de phase est inévitable ou presque inévitable. Comme la proportion de graisse globu- laire peut être réglée, il devient possible de.préparer un produit, possédant, en ce qui concerne sa consistance, la ressemblance la plus grande possible avec le beurre or- dinaire.
Il est généralement désirable que la phase dis- persée soit à la température la plus basse, parce que la consistance de la margarine dépend principalement de la phase extérieure. La phase dispersée agit, dans ce cas, comme agent de refroidissement et, en raison de son degré élevé d'atomisation ou de dispersion, assure un refroidisse- ment suffisamment rapide de la phase continue, pour donner lieu à la formation des cristaux les plus petits possible; pendant la cristallisation.
Enfin, il y a lieu de noter que la margarine et le beurre, préparés par le procédé suivant l'invention, révèlent de bonnes qualités de conservation, aussi bien au point de vue biologique qu'en ce qui concerne l'oxydation, spécialement lorsqu'il est fait usage d'additions, telles que la lécithine.
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