MC927A1 - Procédé et dispositif de production de sirop de caramel - Google Patents

Description

ORIGIN

MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION

par :

GENERALE SUCRIERE pour :

"Procédé et dispositif de production de sirop de caramel"o

La présente invention concerne la fabrication de sirop de caramel et se rapporte plus particulièrement, quoique non exclusivement, aux sirops de caramel alimentaires de type "arôme", utilisables pour leur saveur et leur parfum, au moins autant que pour leur couleur.

On sait que sous l'action de la chaleur et à des tem

pératures comprises entre 160 et 200°C, le saccharose se transforme chimiquement pour donner naissance à une masse plus ou moins brune appelée "caramel" qui possède des propriétés aromatiques spécifiques selon la température atteinte et que si l'on chauffe exagérément, on n'obtient plus que du charb.on de sucre.

On sait également que la présence dans le milieu sucré, de certains acides, comme l'acide citrique ou tartrique, favorise la réaction de caramélisation, modifie la composition du earamèl et peut agir, en définitive, sur ses propriétés organoleptiques dans le sens que l'on désire.

Un procédé connu de préparation de caramel consiste à chauffer dans des bassines à feu nu, des mélanges de quantités déterminées de sucre, d'eau et d'acide citrique jusqu'à une température voisine de 200°0 et à réaliser brusquement le refroidissement ("extinction") et la dilution du caramel très concentré ainsi obtenu, en jetant à l'intérieur une certaine quantité d'eau froide.

On opère ainsi en discontinu et la qualité du produit fini ainsi que sa régularité dépendent beaucoup de l'expérience et de l'attention de 1'opérateur qui doit lire "au vol" la température optimum de l'extinction.

Un autre proeédé eonnu vise la préparation en continu de caramel colorant à partir de diverses solutions d'hydrates de carbone et conduit à des sirops de caramel de concentration, et couleur surtout, appropriés à l'usage désiré.

Ge procédé exige la mise en oeuvre d'échangeurs de chaleur équipés de racloirs, ainsi que la conduite de l'opération de caramélisation sous pression, afin d'empêcher les déperditions d'eau par vaporisation dans le produit en cours

de transformation. Il nécessite donc une installation relativement coûteuse ainsi qu'une notable dépense d'énergie.

Il existe aussi un procédé de préparation de sirop de caramel, selon lequel on met en circulation un sirop d'hydrate de carbone le long d'un conduit à contour fermé et on ménage sur ce conduit, entre les points d'entrée et de sortie du sirop, une zone de chauffage à température de caramélisation, suivie d'une zone de refroidissement à une température correspondant à une tension de vapeur d'eau inférieure à la pression ambiante au point de sortie du sirop de caramel, en prenant soin de 'maintenir dans le conduit et, plus particulièrement, dans la zone de chauffage, une pression élevée qui y empêche la vaporisation de l'eau.

La Demanderesse a décrit dans la demande de brevet m0 70 13546 du 15 Avril 1970, un procédé qui diffère essentiellement de ce dernier, par le fait que l'on n'exerce dans la zone de chauffage que la pression requise pour y assurer la circulation du sirop, ce qui entraîne dans cette zone la production de vapeur d'eau, et une mise en circulation plus aisée du produit ainsi fluidisé. La vapeur d'eau emprisonnée se condensé dans la zone de refroidissement.

Dans ce dernier procédé, la concentration à la sortie est égale à eelle du sirop de sucre à l'entrée. Oette dernière ne peut augmenter au-delà d'un certain seuil, sous pei-

'.4:0.-5 bloquer la conduite par suite de la viscosité élevée du sirop de sucre froid.Ceci fixe donc une limite supérieure à la concentration de sirop de caramel finalement obtenu.

Oette limite s'abaisse encore quand on désire ajouter au sirop de caramel, de la pectine, des matières colorantes ou d'autres adjuvants, qui ne se mélangent bien que sous forme

de solutions aqueuses. On finit donc par avoir des sirops de caramel dont la teneur en eau est largement supérieure à celle jugée désirable dans certaines industries.

lia présente invention a pour objet d'éliminer cet inconvénient, et de permettre de fixer la concentration du sirop de caramel avec précision et indépendamment de celle du sirop de sucre. En particulier, l'invention vise à obtenir, sans opération de chauffage distincte de 1' opération de caramélisation, un sirop de caramel à concentration notablement plus élevée que la concentration maximale admissible dans le sirop de sucre initial.

L'invention propose, à cette fin, un procédé de fabrication de sirop de caramel selon lequel on admet un sirop de sucre à une extrémité d'un parcours de circulation en milieu fermé, et on soumet ce fluide, successivement, à un traitement de caramélisation avec formation de vapeur, à un traitement d'extraction de vapeur d'eau, et à un refroidissement .

Avantageusement, la température de refroidissement est inférieure à la température d'ébullition du sirop, sous les conditions de pression régnant au point de sortie du parcours.

Convenablement, l'extraction de vapeur d'eau se fait pal? séparation partielle; de phases, condensation de la vapeur, et extraction du condensât. Selon un mode de réalisation, la <3&ndensation de la vapeur se fait au moyen d'une surfaee refroidissante adaptée à être partiellement immergée dans l'eau de condensation, ce qui procure une autorégulation, du fait que les excès et défauts passagers de condensation s'accompagnent respectivement, par changement

de niveau de l'eau condensée, d'une diminution ou augmentation de la surface refroidissante active.

De préférence, le débit de vapeur d'eau extraite est réglé par pompes volumétriques mutuellement asservies, en fonction du débit d'admission de sirop de sucre.

Selon une application, on incorpore au sirop de caramel un ou plusieurs produits d'addition, en amont du point de sortie du pareours de fabrication.

L'invention porte, en outre, sur une installation de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.

Par ailleurs, ce procédé et cette installation peuvent, dans le cadre de l'invention, utiliser comme matière première de départ, tant un sirop de sucre que tout autre sirop d'hydrate de carbone de qualité alimentaire, et ces deux dénominations de matière première seront considérées comme interchangeables dans le cadre du présent mémoire.

De manière plus détaillée, l'invention propose, suivant un mode de réalisation, un procédé de préparation d'un caramel, selon lequel on met en circulation forcée, par une pompe volumétrique, un sirop d'hydrates de carbone le long d'un conduit et on aménage sur ce conduit: une zone de chauffage, correspondant à la température de caramélisation j une zone de prélèvement de vapeur} une zone de refroidissement à une température inférieure à la température d'ébullition du sirop de caramel envisagé.

On va décrire la fonction de chacune de ces zones.

Zone de chauffage: Le sirop est porté jusqu'à sa température de caramélisation vers 160°G; on sait que suivant sa concentration, un sirop de sucre a une température d'ébullition comprise entre 100 et 120°0.

La première conséquence de la montée en température du sirop est de faire passer la majeure partie de l'eau de dissolution sous forme de vapeur.

La déuxième conséquence est de caraméliser le sirop. On a donc, à la sortie de cette zone de chauffage, un mélange plus ou moins grossier de sirop de caramel très concentré et de vapeur d'eau.

Zone de prélèvement de vapeur: A la suite de la zone de chauffage, on aménage une cavité appelée séparateur de phases, traversée par le mélange sirop de caramel-vapeur. La vapeur se sépare du sirop concentré et une partie de celle-ci, par un orifice supérieur, rejoint un condenseur traversé par ' un serpentin où circule un fluide réfrigérant.

La vapeur se condense au contact de ce serpentin et une partie de l'eau formée est évacué par le bas du réfrigérant par une pompe volumétrique permettant de connaître •avec précision la quantité d'eau prélevée par unité de temps.

Ce système a pour but la fabrication d'un sirop de caramel dont la concentration est égale ou supérieure à celle du sirop de départ, la concentration obtenue étant réglable de manière simple par la variation du débit d'eau extrait.

Le niveau d'eau dans le condenseur s'établit de telle sorte que la surface libre du serpentin condense par unité de temps un poids de vapeur égaleau poids d'eau extrait.

Le sirop concentré et la vapeur non prélevée quittent le séparateur par un orifice inférieur.

Zone de refroidissement: Dans cette zone la vapeur est condensée et se mélange au sirop, l'ensemble étant refroidi à une température inférieure à la température d'ébullition du sirop correspondant à la pression régnant au point de sortie.

lé conduit de refroidissement débouche à l'air libre dans une capacité d'homogénéisation d'où le sirop de caramel peut s1écouler dans un bac de réception»

Sur les dessins annexés:

- La figure 1 représente l'ensemble d'une installation selon l'invention.

- lia figure 2 représente un séparateur de phases ainsi qu'une variante portant sur le dispositif de refroidissement.

Selon le dispositif de mise en oeuvre choisi et représenté schématiqùement à titre d'exemple sur la figure 1 des dessins, un réservoir 1 contenant un mélange d'hydrates de carbone à une concentration voisine de 70 $, alimente une pompe volumétrique 2 à vitesse variable.

La pompe 2 reprend le sirop de réservoir 1 et alimente un conduit qui comprend successivement, montés en série: un tuyau de liaison 3 sur .lequel est monté un manomètre 4, un serpentin de chauffage 5, un tuyau de liaison 6, un séparateur de phases 7, symboliquement représenté, un serpentin de refroidissement 8, un tuyau de liaison 9, une capacité d1-homo énéisation 10 équipée d'un agitateur à hélice 29, une sortie du sirop de caramel 11, un bac de stockage du sirop de caramel 12, un tuyau de liaison 13 entre séparateur de phases et condenseur, un condenseur 14 rempli d'eau condensée 27 et équipé d'un serpentin 28 à circulation d'eau, une pompe volumétrique de prélèvements d'eau 15, une sortie d'eau prélevée 16, un égout 17 pour la vidange de l'eau prélevée»

Le serpentin de chauffage 5 est immergé dans un bain thermostatique 18 à résistance électrique de chauffage incorporée 19, contenant une huile de silicone pouvant être chauf-

jfée à 200°C, et pourvu d'un agitateur à hélice 21 ainsi que d'un thermomètre à contact 20 pour la régulation de la température du bain.

.le serpentin de refroidissement 8 est immergé dans un bain d'huile 22 dont la température peut varier entre 80 et 130°G. Ce bain est équipé d'un thermomètre à contact 25, d'un agitateur à hélice 26, d'une résistance électrique de chauffage 23 et d'un serpentin de refroidissement par circulation d'eau 24»

En fonctionnement, on débite dans le conduit, à partir du réservoir 1, un sirop de sucre à caractéristiques * déterminées (teneur ®Èu eau, pourcentage de glueose, etc..) ;et on le met en circulation dans ce conduit à une vitesse déterminée, de manière à lui donner un temps de séjour fixe, par exemple, 4 minutes, dans le serpentin de chauffage 5, la température du bain d'huile étant maintenue à une valeur convenable, par exemple, 200°C„ ;la pompe 2 n'exerce sur le sirop, par rapport à la pression atmosphérique, que la surpression nécessaire à la mise en circulation de ce sirop, surpression équivalente aux pertes de charge à la vitesse choisie. On a donc une vaporisation de l'eau dans le serpentin de chauffage 5. Une partie de la vapeur se sépare dans le séparateur de phases 7 et se condense dans le condenseur 14. ;ha capacité de condensation du serpentin 28, en partie immergée dans l'eau condensée, augmente ou diminue selon que le niveau de cette eau s'abaisse ou s'élève à l'intérieur de l'appareil 14* Il se produit ainsi automatiquement un niveau d'équilibre, pour lequel la partie de serpentin non immergée provoque la condensation d'une quantité d'eau

égale à la quantité extraite par la pompe volumétrique 15»

Une liaison de type connu, non représentée, asservit mutuellement les pompes volumétriques 2 et 15. Ceci -permet dféviter, dans la moyenne, les changements de concentration du produit final, susceptibles de résulter d'un chaagement de régime passager de l'une ou l'autre des deux pompes®

l'a partie de vapeur non condensée dans l'appareil 14 quitte le séparateur 7 avec le sirop de caramel et se condense au sein de ce sirop dans le serpentin de refroidissement 8.

Le produit final, homogénéisé par l'agitateur 29, a donc une teneur en eau différente du produit de départ, teneur pouvant varier à volonté entre la teneur de départ et moins de 2$.

Le cas échéant, on ajoute au sirop de caramel, en cours d'homogénéisation dans la capacité 10, un ou plusieurs produits en provenance du récipient 30.

Sur la figure 2, comportant des éléments semblables ou identiques à certains éléments de la figure 1, désignés par les mêmes numéros d'indice, le séparateur de phases 7 est une capacité cylindrique à axe vertical, munie d'un fond en forme d'entonnoir, et dans laquelle le conduit 6 débite tangentiellement, à travers l'enveloppe cylindrique, un mélange de sirop de caramel et de vapeur d'eau. Une certaine quantité de vapeur s'évacue par le sommet, à travers le conduit 13, et se condense comme décrit ci-dessus. Le produit restant arrive par un conduit 31 dans une capacité 32 et s'y refroidit sous l'effet d'un serpentin immergé 33 à circulation d'eau. Le récipient 30 fournit au caramel en

£o.urs de refroidissement le ou les produits d'appoint requis, à travers un tuyau 34 à embouchure noyée et le mélange s ' é-vacue par un conduit à siphon 35, qui coopère avec l'action refroidissante du serpentin 33 pour empêcher les pertes d' eau sous forme de vapeur.

Le dispositif que l'on vient de décrire convient aux sirops de saccharose ou d'hydrates de carbone, en général,

mais se prête particulièrement bien au traitement direct des sirops de sucre relativement plus élaborés et à caramélisation plus rapide, tels que les sirops glucosés de la confiserie de sucre cuit ou lessirops d'invertis.

Les avantages que procure l'invention par rapport aux procédés antérieurs découlent clairement de ce qui précède. En effet, elle n'exige ni racleurs, ni mise en surpression notable et, utilisant comme appareil de réaction, un conduit fermé à circulation forcée, elle permet de régler le prélèvement d'èau pour obtenir un sirop de caramel à la concentratior choisie.

D'autre part, le procédé selon l'invention est très souple dans sa mise en oeuvre car, pour une matière de dé- . part donnée, la conduite du procédé ne dépend que de deux débits et de températures, c'est-à-dire, de critères faei-A les à étalonner, à modifier et à maintenir aux val aies:, voulues.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux dispositions décrites et représentées, celles-ci n'ayant été données qu'à titre d'exemple.

Claims (10)

RESUME

1.- Procédé de préparation d'un sirop de caramel selon lequel on met en circulation forcée un sirop d'hydrates de carbone ou de sucre le long d'un conduit en aménageant sur ee conduit, entre les points d'entrée et de sortie du sirop, une zone de chauffage dans laquelle on soumet le sirop à des conditions de température et de pression ayant pour effet de le caraméliser en produisant de la vapeur, suivie d'une zone de refroidissement du sirop de caramel et on extrait, dans une zone intermédiaire dudit conduit, une partie de la vapeur produite dans la zone de chauffage.

2.- Procédé suivant le paragraphe 1, selon lequel on soumet le sirop de caramel dans la zone de refroidissement à une température inférieure à sa température d'ébullition aux conditions de pression régnant au point de sortie du conduit.

3.- Procédé suivant le paragraphe 1 ou 2 selon lequel on ajoute au sirop de caramel débité à la sortie du conduit un ou plusieurs produits complémentaires, par exemple, pectine ou matière colorante en solution aqueuse.

4'.- Procédé suivant un quelconque des paragraphes précédents selon lequel on règle la quantité d'eau extraite dans la zone intermédiaire en fonction de la quantité de sirop admise à l'entrée du conduit.

5°- Procédé suivant un quelconque des paragraphes précédents selon lequel on condense la vapeur extraite dans la zone intermédiaire pour l'extraire en phase liquide et 'on règle la quantité de vapeur condensée en fonction du débit d'eau évacuée.

6.- Installation de mise en oeuvre du procédé suivant

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un quelconque des paragraphes précédents comprenant, montés en série, une source de sirop à caraméliser, une pompe d'alimentation, un conduit disposé en relation d'échange de chaleur avec une source d'apport de chaleur, et un conduit disposé en relation d'échange de chaleur avec une source réfrigérante, avec, entre ces deux conduits, un séparateur de phases adapté à extraire de la vapeur d'eau formée dans le sirop au cours de son passage dans le premier conduit.

7.- Installation suivant le paragraphe 6 comprenant un condenseur associé au séparateur dé phases pour condenser la vapeur extraite par une pompe volumétrique d'évacuation du condensât»

8.- Installation suivant le paragraphe 7, dans laquelle 1'eau condensée est recueillie par une capacité contenant le faisceau de circulation, du fluide de réfrigération du condenseur, une partie dudit faisceau étant adaptée à être immergée dans l'eau de condensation présente à l'intérieur de la Capacité»

9*- Installation suivant un quelconque des paragraphes 6 à 8, comprenant un bac de recueil et d'homogénéisation du sirop de caramel débité à la sortie du deuxième conduit.

10.- Installation suivant le paragraphe 9 comportant une capacité adaptée à ajouter un ou plusieurs produits complémentaires au sirop de caramel en cours d'homogénéisation.

12 feuilles -

PAR PROCURATION DE

GENERALE SUCRIERE S.A.

LE MANDATAIRE i

R c NÉ H A U T I E R

INGENIEUR CONSEIL