"Procédé et installation pour l'élimination partielle des matières
insaponifiables de matières grasses".
La présente invention est relative à un procédé pour l'élimination partielle des matières insaponifiables, en particulier du cholestérol, de matières grasses, en particulier de graisses d'origine animale.
Depuis plusieurs dizaines d'années, l'homme se préoccupe de plus en plus de son régime alimentaire et des effets néfastes que. peuvent occasionner certains composants alimentaires. Le cholestérol, en particulier, se retrouve en quantité non négligeable dans certains aliments de base, par exemple dans le jaune de l'oeuf, le beurre ou les graisses d'origine animale. Le cholestérol est pourtant une substance essentielle à la vie : on le trouve dans toutes les cellules de l'organisme où il joue un rôle fondamental, soit comme substance mère d'hormones, soit comme élément de structures de membranes.
Malgré son rôle vital, le cholestérol du sérum sanguin est considéré comme étant un élément de risque pour les maladies cardio-vasculaires et la progression de l'athérosclérose chez l'homme à souvent été associée de près à la teneur en cholestérol dans le sang. Celle-ci est influencée par la consommation d'aliments riches en cholestérol.
A cet égard, les recherches effectuées sont abondantes. Toutefois, il est encore impossible d'apporter la preuve scientifique que le cholestérol à lui seul est bien la cause de l'athérosclérose chez l'homme. Il est également impossible d'affirmer qu'une réduction de la consommation d'éléments riches en cholestérol aurait pour résultat une réduction certaine du taux de mortalité attribuable aux maladies cardio-vasculaires. Il n'en est pas moins vrai que cette incertitude provoque chez le consommateur une réaction de crainte et de rejet. L'élimination même partielle du cholestérol dans les aliments ou les régimes alimentaires est donc fort recherchée.
Les procédés actuels visent à éliminer, du moins partiellement, le cholestérol dans les matières grasses et en particulier le cholestérol provenant du beurre, de la crème de lait ainsi que des graisses d'origine animale.
L'un des procédés les plus utilisés lors du raffinage des graisses alimentaires consiste à entraîner à l'aide de vapeur d'eau, sous vide, les produits les plus volatils. Cette vapeur, mise en contact avec la graisse, soit par injection au sein de la matière, soit par contact superficiel avec un film de cette matière, favorise la distillation ou l'entraînement des molécules plus légères. Le but généralement visé est l'élimination des substances malodorantes et amères
(aldéhydes, cétones et autres types de matières), procédé connu sous le nom de désodorisation.
Sous certaines conditions de température, d'injection de vapeur et de pression absolue, des éléments plus lourds, en particulier les acides gras libres, sont éliminés de la même façon, ce procédé étant connu sous le nom de raffinage physique, par opposition au raffinage chimique suivant lequel les acides gras sont neutralisés et éliminés par lavage.
Même lorsque le but recherché n'est que de désodoriser, une quantité non négligeable de glycérides, les principaux constituants de la matière grasse, est entraînée en gouttelettes avec les vapeurs distillées. Les conditions de température, de pression absolue et de vapeur d'entraînement utilisées actuellement afin d'entraîner une partie des éléments de bas poids moléculaire dont la volatilité est relativement importante par rapport aux triglycérides de la matière grasse, parmi lesquels se trouve le cholestérol, provoquent, des pertes de matières nobles inacceptables, en particulier à cause de l'augmentation énorme du volume et de la vitesse des vapeurs distillées. Par ailleurs, les températures très élevées qui sont requises entraînent une altération de la matière grasse raffinée.
Hors, on a constaté, d'une façon surprenante, qu'en choisissant d'une façon judicieuse les conditions de température et de pression absolue auxquelles sont soumises les matières grasses à traiter et de pourcentage en poids de vapeur d'eau d'entraînement par rapport à. la. quantité de ces matières grasses, on pouvait obtenir une excellente séparation du cholestérol tout en évitant d'entraîner en même temps les principaux constituants de la matière grasse, que sont les glycérides, notamment des éléments de poids moléculaire semblable ou légèrement supérieur, par exemple les glycérides partiels ou encore certains triglycérides constitués d'acide gras à chaînes courtes, tels que ceux que l'on trouve dans la matière grasse de beurre ou de crème de lait.
On prévoit, par conséquent, suivant l'invention, un procédé d'élimination partielle des matières insaponifiables, en particulier du cholestérol, contenues dans les matières grasses, en particulier dans les graisses d'origine animale, ce procédé convenant particulièrement bien lorsqu'il est utilisé avec l'installation qui sera décrite ci-après.
A cet effet, le procédé suivant l'invention consiste à mettre en contact les matières grasses, sous des conditions de pression et de température respectivement de l'ordre de 0,05 à 10 mbar et de 180 à 280[deg.]C, avec de la vapeur d'eau afin d'entraîner au moins la séparation des matières les plus volatiles et une élimination partielle des matières insaponifiables que contiennent ces matières grasses, le poucentage en poids de la vapeur d'eau d'entraînement par rapport à la quantité de matières grasses à traiter étant de l'ordre de 0,5 à 10 %.
Avantageusement, la vapeur d'eau d'entraînement est injectée dans les matières grasses à traiter.
Suivant une forme de réalisation particulière du procédé de l'invention, les matières grasses à traiter sont soumises à une pression de l'ordre de 1 à 2 mbar et à une température de l'ordre de 210 à 230[deg.]C, le pourcentage en poids de vapeur d'eau étant
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L'invention a également pour objet une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé précité, qui comprend une enceinte cylindrique horizontale maintenue sous des conditions de vide élevées, destinée à contenir un flux de matières grasses, pourvue de parois séparatrices sensiblement perpendiculaires à l'axe de ladite enceinte, ces parois séparatrices étant sensiblement régulièrement réparties le long et à l'intérieur de ladite enceinte, des moyens d'alimentation en vapeur d'eau d'entraînement pourvus de buses d'injection de vapeur d'eau dans le flux de matières grasses à traiter, agencés dans la partie inférieure de l'enceinte cylindrique ainsi qu'un collecteur tubulaire agencé dans la partie supérieure de l'enceinte,
pourvu d'ouvertures pour recueillir les vapeurs et gaz entraînés provenant des matières grasses les plus volatiles et des matières insaponifiables précitées, le niveau du flux de matières grasses à traiter dans l'enceinte cylindrique étant tel que les moyens d'alimentation en vapeur d'eau sont au moins immergés par celui-ci, le flux de matières grasses dans l'enceinte étant dirigé dans le sens contraire de celui de la vapeur d'eau d'entraînement dans les moyens d'alimentation précités.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'installation comprend des moyens de chauffage dans la partie inférieure de l'enceinte, agencés pour maintenir constante la température du flux de matières grasses lors de son passage dans l'enceinte.
L'invention a également pour objet les matières grasses obtenues grâce au procédé et à l'aide de l'installation décrits ci-dessus.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant au dessin annexé, dont la figure unique représente partiellement un cylindre de raffinage physique de matières grasses, donnant des résultats particulièrement intéressants sous les conditions opératoires du procédé suivant l'invention.
Comme il résulte déjà de ce qui précède, la présente invention propose un procédé d'élimination partielle des matières insaponifiables, en particulier du cholestérol, contenues dans les matières grasses, en particulier les graisses d'origine animale. Suivant l'invention, on met en contact les matières grasses, sous des conditions de pression et de température respectivement de l'ordre de 0,05 à 10 mbar et de 180 à 280[deg.]C, avec de la vapeur d'eau afin d'entraîner au moins la séparation des matières les plus volatiles et une- élimination partielle des matières insaponifiables que contiennent ces matières grasses, le pourcentage en poids de la vapeur d'eau d'entraînement injectée dans les matières grasses par rapport à la quantité de matières grasses à traiter étant de l'ordre de 0,5 à 10 %.
Des pressions, températures et pourcentages en poids de vapeur d'eau injectée particulièrement avantageux sont respectivement de l'ordre de 1 à 2 mbar, de 210 à 230[deg.]C et de 0,5 à 7 %. C'est ainsi qu'en affinant les conditions de vide et de température ainsi que la quantité de vapeur d'eau d'entraînement, on peut éliminer une grande partie du cholestérol tout en réduisant la perte en glycérides à un niveau acceptable. La perte totale en glycérides est d'une manière générale de 0,7 % mais une perte entre 0,1 et 2 % n'est pas exclue.
C'est ainsi qu'en utilisant le cylindre de raffinage physique horizontal illustré par la figure unique, dont une partie de l'enveloppe a été enlevée pour mieux voir les éléments intérieurs de celui-ci, on a constaté que la perte en matières nobles, c'est-à-dire les glycérides, tels que les glycérides partiels ou certains triglycérides, est affaiblie et reste acceptable, même sous des conditions de température, pression et vapeur d'entraînement adéquates à l'élimination du cholestérol.
Dans ce système, l'huile ou la graisse alimente de façon continue l'extrémité de l'enceinte cylindrique horizontale 1 dans le sens de la flèche A, cette enceinte cylindrique horizontale ayant d'une manière générale un diamètre entre 900 et 1500 mm bien que l'on puisse utiliser une enceinte cylindrique d'un diamètre inférieur ou supérieur à ces valeurs, à une température se situant entre 180 et 280[deg.]C. Le niveau de la matière grasse 2 à traiter dans le cylindre est maintenue à une hauteur se situant généralement entre 200 et 500 mm bien qu'une hauteur inférieure ou supérieure à ces valeurs ne soit pas non plus exclue. La matière grasse 2 progresse dans l'enceinte cylindrique horizontale 1 de façon continue à une vitesse très lente.
Des parois séparatrices 3 s'étendant sur une hauteur ne dépassant pas la moitié du diamètre de l'enceinte 1, régulièrement réparties le long et à l'intérieur de celle-ci, sont prévues dans le but d'arrêter le flux de matière grasse et d'obtenir, ainsi, une meilleure homogénéité du flux. Des tubes d'alimentation en vapeur d'eau d'entraînement 4 pourvus de buses d'injection 5 sont immergés dans la partie inférieure du cylindre, de la façon la plus homogène possible afin d'assurer un meilleur contact entre la vapeur d'entraînement 6 et les constituants légers de la matière grasse à éliminer.
Dans la partie supérieure de l'enceinte cylindrique horizontale 1, se trouve un collecteur tubulaire 7, recueillant les vapeurs distillées et entraînées par l'intermédiaire d'ouvertures 8 prévues à sa partie supérieure, en permettant ainsi l'aspiration de ces vapeurs dans n'importe quelle section de l'enveloppe cylindrique. Le collecteur 7 est lui-même drainé de tout liquide entraîné avant de sortir de l'enceinte cylindrique. Des tubes de chauffage 9 sont également immergés dans la partie basse de l'enceinte cylindrique 1 afin d'apporter l'énergie nécessaire au maintien de la température de la matière grasse à traiter pendant son passage dans le cylindre. Comme on peut le voir, le flux de matière grasse 2 dans l'enceinte 1 est dirigé dans le sens contraire de celui de la vapeur d'eau d'entraînement 6 dans les tubes d'alimentation
4.
Ce type d'appareillage offre des avantages considérables comparativement aux appareillages traditionnels; en effet :
1[deg.]) La quantité nécessaire de vapeur d'entraînement y est faible
vu l'énorme surface de contact disponible;
2[deg.]) la précision du maintien de la température de la matière grasse
y est grande (grâce aux tubes de chauffage 6 agencés de façon uniforme dans la matière grasse à traiter);.
3[deg.]) l'exécution horizontale de ce type de désodoriseur-distillateur
permet un dimensionnement exceptionnel du collecteur d'extraction des vapeurs, ce qui confère à celles-ci une vitesse très faible même lorsque le volume de gaz à extraire est énorme à des conditions de vide aussi poussées. Ceci évite l'aspiration de gouttelettes et maintient une pression absolue très uniforme tout au long du cylindre.
Ce type d'équipement permet par conséquent une élimination remarquablement sélective des matières les plus volatiles de la matière grasse sous les conditions de température, de pression absolue et de vapeur d'entraînement suivant l'invention. On pourrait, toutefois, concevoir d'autres types d'équipement, en particulier un agencement composé de plusieurs cylindres horizontaux en série ou ou en parallèle ou de cylindres munis de plusieurs plateaux intérieurs horizontaux fonctionnant en série ou en parallèle. Lorsque les vapeurs et les gaz sortent du ou des cylindres 1, ils sont condensés dans une unité de vide et de condensation (non représentée) et comprimés dans un système de condenseurs et compresseurs successifs de façon à concentrer d'abord les éléments lourds et ensuite la vapeur d'eau.
Sous les conditions de vide et de température et de quantités d'injection de vapeur d'entraînement, ce type d'appareil permet d'éliminer, une grande partie du cholestérol que contiennent les matières grasses, tout . en amenant la perte en glycérides à un niveau acceptable.
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des quantités de l'ordre de 80 % de cholestérol des matières grasses mais on peut obtenir des pourcentages d'élimination variant entre
60 et 90 %. Sous les conditions opératoires optimales, la teneur en cholestérol de la matière grasse peut être réduite à une valeur se situant entre 10 et 20 %. Cette teneur en cholestérol ne peut, toutefois, pas être abaissée davantage étant donné que 10 à 20 % du cholestérol se trouvent sous la forme estérifiée d'un poids moléculaire de 642. Son point d'ébullition beaucoup plus élevé rend donc son élimination difficile sous cette forme.
On donne ci-après un exemple de séparation partielle de cholestérol d'une matière grasse réalisée- sur la base du procédé suivant l'invention.
Exemple : Elimination partielle du cholestérol d'une huile de beurre.
Un litre d'huile de beurre déshydratée est soumis dans un appareil de raffinage pilote à un vide de 1,5 mbar sous une température de 230[deg.]C et un débit en vapeur d'entraînement de 35 ml/ heure. Après 2 heures de désodorisation, la consommation totale en vapeur d'entraînement est donc de 70 ml, soit de 7 % en poids.
En partant d'une huile de beurre dont la composition en acides gras libres est de 0,3 % (calculé en acide oléïque) et le taux de cholestérol de 0,4 % en poids, on obtient un produit contenant des traces d'acides gras libres (0,01 %) et 0,07 % de cholestérol. La réduction en cholestérol total est de 83 % et la perte en huile dans le distillat de 0,7 %. Cette perte en huile résulte d'une distillation de triglycérides de bas poids moléculaire, principalement les C24, C26 et C28 présents en faible proportion dans l'huile de beurre mais ayant des points d'ébullition légèrement inférieurs ou semblables à celui du cholestérol. On enregistre, par contre, un très faible entraî-
-nement des autres triglycérides dont le point d'ébullition est supérieur.
Il doit être entendu\ que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'élimination partielle des matières insaponifiables, en particulier du cholestérol, de matières grasses, en particulier de graisses d'origine animale, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact des matières grasses, sous des conditions de pression et de température respectivement de l'ordre de 0,05 à
10 mbar et de 180 à 280[deg.]C, et de vapeur d'eau afin d'entraîner au moins la séparation des matières les plus volatiles et une élimination partielle des matières insaponifiables que contiennent ces matières grasses, le pourcentage en poids de la vapeur d'eau d'entraînement par rapport à la quantité de matières grasses à traiter étant de l'ordre de 0,5 à 10 %.