BE1026464B1 - Procédé d'obtention de fractions spécifiques de beurre de cacao par un ou plusieurs fractionnement(s) - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un nouveau procédé d’obtention de fractions spécifiques de beurre de cacao par un ou plusieurs fractionnement(s) par distillation moléculaire et les fractions spécifiques obtenues.
Description
Procédé d'obtention de fractions spécifiques de beurre de cacao par un ou plusieurs fractionnement(s).
Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention est dans le domaine agroalimentaire et est relative à un procédé d'obtention de fractions spécifiques issues du beurre de cacao par une ou plusieurs étapes de fractionnement de distillation moléculaire seule ou en combinaison avec d'autres procédés de fractionnement. La présente invention est aussi relative aux dites fractions obtenues par le procédé de l'invention et aux compositions alimentaires ou non alimentaires incorporant une ou plusieurs de ces fractions.
Arrière-plan technologique à la base de l'invention [0002] Le beurre de cacao est la matière grasse obtenue à partir de la fève de cacao de Theobroma cacao /désignant l'ensemble des cacaoyers) et est défini comme une graisse comestible.
[0003] Le beurre de cacao présente une composition et des propriétés physico-chimiques qui lui sont propres et qui rendent cette matière grasse unique. (Référence de description de la composition du beurre de cacao suivant différentes origines, voir: M. Lipp and all, 2001, Journal of food composition and analysis 14, 399-408). En effet, le beurre de cacao est solide à température ambiante grâce à son point de fusion élevé (autour de 35°C) et fond très rapidement. Ce comportement présente un grand intérêt dans certains domaines alimentaires, tel que la fabrication du chocolat. Cependant, pour d'autres applications
BE2018/5486 telles que les fourrages, les glaces, etc... pour lesquelles la matière grasse utilisée doit présenter à température ambiante, une texture moins dure, de type pommadeuse ou liquide, le beurre de cacao ne peut être utilisé seul ou doit être utilisé en mélange avec une autre matière grasse végétale ou animale, pour présenter la texture requise. Par conséquent, ces mélanges ne permettent pas de conserver les appellations « pur beurre de cacao ».
[0004] Les fractions de beurre de cacao présentent de grands intérêts pour différentes industries alimentaires comme l'industrie du Chocolat ou des pâtes à tartiner, de la confiserie, biscuiterie, dessert UHT et frais, ..., pour adapter la texture du chocolat ou des produits à base de chocolat, sans ajouter d'autres types de matières grasses d'origine animale ou végétale (notamment pour éviter d'utiliser de l'huile de palme ou de l'huile de karité). Ces fractions peuvent aussi trouver des applications non alimentaires, par exemple dans la cosmétique pour leurs propriétés hydratantes, anti-oxydantes, apaisantes, régénératrices ou cicatrisantes.
[0005] Différents procédés de fractionnement bien connus de l'homme de l'art permettent de séparer les fractions « liquides » et « solides » des matières grasses.
[0006] Dans le cas du beurre de cacao, matière grasse à haute valeur ajoutée, ces procédés de fractionnement par cristallisation avec addition d'un solvant (tel que décrit dans le brevet US 5069915) ou non et en combinaison ou non avec des réactions de modifications enzymatiques ou chimiques par interestérification (tel que décrit dans la demande de brevet WO2010/149323) semblent coûteux et/ou difficiles à mettre en œuvre, du fait de la composition particulière du beurre de cacao. La distillation moléculaire est un procédé continu de fractionnement physique des constituants d'un mélange complexe. Son principe est basé sur les différences de pression de vapeur de ces constituants à une température donnée avec pour résultat
BE2018/5486 que les constituants les plus légers ont une pression de vapeur plus élevée et se vaporisent donc avant les constituants les plus lourds.
[0007] L'opération est réalisée à haute température (plus de
200 °C, voire 250°C), pendant un temps très court (quelques secondes) et sous un vide très poussé (0,001 à 0,004 mbar, soit environ un millionième de la pression atmosphérique). Ensuite, un raclage continu du produit en contact avec la surface de vaporisation permet de réaliser un film mince en agitation constante, ce qui favorise l'échange thermique et l'évaporation des constituants souhaités.
[0008] La distance ainsi que le temps réduits entre la zone de vaporisation et la zone de condensation permettent de réaliser des séparations très performantes de composés ayant pourtant des pressions de vapeur proches et de maintenir le vide important requis. C'est cette caractéristique qui justifie que la dénomination anglaise de cette technologie, à savoir « short path distillation » soit aussi utilisée pour caractériser ce procédé et que la ou les fraction(s) évaporée(s) s'appelle(nt) « distillat(s) » ou « oléine(s) » et que la ou les fraction(s) résiduelle(s) s'appelle(nt) « résidu(s) », « rétentat(s) » ou « stéarine(s) ».
[0009] La distillation moléculaire est le procédé le plus efficace de fractionnement par évaporation.
[0010] Grâce à cette efficacité, la distillation moléculaire permet de réaliser des séparations de constituants à la température la plus basse possible, ce qui garantit la préservation de la meilleure qualité des fractions collectées.
[0011] La distillation moléculaire et son utilisation pour le fractionnement de la matière grasse de lait ont été étudiées par Campos R. J et al (2003, Journal of Dairy Science, 86, 735-745. - Arul, J. et al) et ont déjà montré un grand avantage pour réduire le taux d'acides gras saturés dans la matière grasse de lait, tel que décrit dans la demande de brevet WO2009/05649.
BE2018/5486
Buts de l'invention [0012] La présente invention a pour but de fournir un nouveau procédé qui ne présente pas les inconvénients des procédés de l'état de la technique, afin d'obtenir de nouvelles fractions du beurre de cacao, de préférence moins dures qu'un beurre de cacao non traité et qui peuvent trouver de nouvelles applications avantageuses dans le domaine alimentaire, en particulier dans la préparation des pâtes à tartiner, des glaces, du chocolat de couverture, des fourrages, ou d'autres produits alimentaires ou dans le domaine non alimentaire, en particulier dans la cosmétique.
Résumé de l'invention [0013] La présente invention concerne un procédé de fractionnement d'un beurre de cacao en un ou plusieurs distillat(s) et un ou plusieurs résidu(s), par une ou plusieurs étapes de distillation moléculaire du beurre de cacao, seule ou en combinaison avec une ou plusieurs étapes d'autres procédés de fractionnement, de préférence une distillation moléculaire dans laquelle la distillation moléculaire s'effectue par un traitement thermique à une température supérieure à 250°C, plus particulièrement à une température comprise entre 260°C et 320°C et dans laquelle la distillation s'effectue par un refroidissement d'une température comprise entre 250°C et 320°C à une température inférieure à 50°C.
[0014] Dans le procédé de l'invention, la distillation moléculaire s'effectue à une pression inférieure à 0.10 mbars, de préférence comprise entre 0.01 mbars et 0.005 mbars.
[0015] L'invention concerne aussi le distillat de beurre de cacao obtenu dudit procédé de fractionnement de l'invention et qui présente à une température égale ou inférieure à 20°C, une dureté, de préférence exprimée en taux de solides, plus faible que celle du beurre de cacao non traité, ainsi que la composition
BE2018/5486 alimentaire ou cosmétique comprenant ledit distillât de beurre de cacao.
[0016] Selon l'invention, la composition du distillat de beurre de cacao présente un % d'acides saturés de type C16:0 et de type C18:0 compris entre 25% et 33%, de préférence entre 27% et 33% pour le C16:0 et entre 25% et 32% pour le C18:0.
[0017] Dans la composition alimentaire de l'invention, le distillat de beurre de cacao remplace la matière grasse oléine de l'huile de palme ou d'autres matières grasses solides ou liquides, animales ou végétales.
[0018] De préférence, cette composition alimentaire est choisie parmi le groupe constitué par les pâtes à tartiner de type eau dans huile ou de type huile dans eau, en particulier des pâtes à tartiner sans huile de palme, y compris les pâtes à tartiner chocolatées, les glaces, les ganaches et chocolat de couverture, en particulier pour les produits congelés, les fourrages anhydres, les barres chocolatées ou les boissons chocolatées.
[0019] La présente invention concerne aussi une composition cosmétique comprenant le distillat de beurre de cacao selon l'invention et un ou plusieurs principe(s) actif(s) cosmétique(s).
[0020] La présente invention sera décrite en détails dans les exemples ci-dessous en référence aux figures annexées présentées à titre d'illustrations non limitatives de l'invention.
Brève description des figures [0021] La figure 1 représente de manière schématique les différentes étapes du procédé de l'invention.
[0022] La figure 2 représente de manière schématique un exemple de colonne de distillation moléculaire.
[0023] La figure 3 représente le rendement de distillat d'un beurre de cacao traité par un fractionnement en fonction de la température d'évaporation.
BE2018/5486 [0024] La figure 4 représente le profil de fusion en RMN (taux de solides à différentes températures) de différentes fractions obtenues par le procédé de l'invention comparé à celui du beurre de cacao non traité.
[0025] Les figures 5 et 6 représentent respectivement le profil de fusion en RMN des fractions des distillats de beurre de cacao obtenues pour différentes températures d'évaporation à différentes températures dites de « tempérage » (à 20°C et 26°C pour la figure 4 et à 26°C pour la figure 5).
[0026] Les figures 7 et 8 représentent respectivement les profils de fusion en DSC des fractions de distillats et de résidus de beurre de cacao obtenues par le procédé de l'invention pour différentes températures d'évaporation. La figure 9 montre le profil en acides gras des différentes fractions des compositions de l'invention en fonction des températures appliquées.
Description détaillée de l'invention [0027] Le procédé selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes représentées schématiquement dans la figure 1 annexée :
- On chauffe un beurre de cacao de manière à le mettre entièrement sous forme liquide et pour alimenter l'installation en continu ; le beurre de cacao est ensuite entraîné dans l'installation sous vide et est chauffé en indirect à l'aide d'un fluide thermique, jusqu'à une température suffisante et nécessaire, pour assurer une évaporation partielle de ses constituants ;
- les vapeurs ainsi formées sont condensées sur le condenseur de l'installation qui est maintenu à une température inférieure à la température d'évaporation et également supérieure au point de fusion de la fraction collectée pour assurer son écoulement. Cette fraction obtenue est décrite comme étant le « distillat » ou « l'oléine »;
BE2018/5486
- le beurre de cacao passé sur l'évaporateur et qui ne s'est pas vaporisé, est refroidi à une température inférieure à la température d'évaporation, mais également supérieure au point de fusion de la fraction obtenue et décrite comme étant le « résidu » ou « rétentat » ou la « stéarine ».
[0028] Le schéma représentant un type de colonne de distillation moléculaire non exclusif est présenté à la figure 2, ainsi que dans la brochure commerciale de la société VTA
Verfahrenstechnische Anlagen GmbH & Co. KG, Bernrieder Str. 10 D-94559 Niederwinkling, Germany).Dans le schéma de la figure 2, on représente en 1, l'alimentation en matière grasse; en 2, l'obtention du distillat; en 3, l'obtention du résidu ; en 4, l'élément de chauffe ; en 5, l'élément de refroidissement et en 6, le dispositif créateur de vide.
[0029] La distillation moléculaire du beurre de cacao permet d'obtenir deux fractions : le distillat ou « oléine » et le résidu ou « stéarine » dans des proportions variables en fonction des paramètres appliqués.
[0030] Le graphique de la figure 3 illustre l'influence de la température de l'évaporateur sur le rendement du distillat et les graphiques des figures 4 à 6 présentent l'impact de la température d'évaporation sur la qualité des fractions obtenues (distillats et résidus) caractérisée par le profil de fusion.
[0031] Par conséquent, la particularité avantageuse du procédé de distillation moléculaire mise en œuvre est de permettre d'obtenir de manière inattendue des distillats très différents du beurre de cacao de départ tout en récupérant un ou plusieurs résidu(s) dont le comportement est très proche du beurre de cacao non traité.
[0032] En effet, les distillats obtenus par le procédé de l'invention présentent de manière avantageuse et inattendue une texture moins dure que celle du beurre de cacao non traité, avec une courbe de fusion moins raide que le beurre de cacao, car le
BE2018/5486 distillat obtenu à 260°C présente plus de solides à 25°C / 30°C et moins de solides à 20°C et en dessous.
[0033] Par conséquent, ce distillat est donc un produit plus thermo-tolérant. Les résidus obtenus présentent de manière inattendue une texture très proche de celle du beurre de cacao non traité, voire légèrement plus solide et peuvent donc s'utiliser dans les mêmes conditions que ce beurre de cacao non traité.
[0034] Ainsi les deux fractions obtenues sont chacune indépendamment valorisables et applicables dans de multiples domaines techniques alimentaires ou non alimentaires, en particulier en cosmétique.
[0035] Les courbes RMN ont également été réalisées après tempérage des produits. L'opération dite « de tempérage » est très importante pour le beurre de cacao, car elle va permettre d'obtenir une cristallisation stable et ordonnée de la matière grasse. Communément, le beurre de cacao et les fractions « solides » sont tempérés à 26°C, alors que les fractions plus « liquides » sont tempérées à 20°C.
[0036] Les fractions obtenues ont également été caractérisées selon d'autres méthodes d'analyse, telles que la calorimétrie différentielle à balayage ou DSC comme présenté dans les figures 7 et 8 (avec et sans tempérage) et exprimé en % de liquide obtenu par calcul des rapports des surfaces (enthalpie).
Le graphique de la figure 9 présente la composition typique en acides gras des différentes fractions obtenues en faisant varier une seule variable clé du procédé de l'invention : la température d'évaporation.
Exemple 1: Mesure de DSC avec tempérage:
[0037] Remplir une capsule de matière grasse préalablement fondue et mettre l'échantillon 10 minutes à 60°C. Mettre ensuite l'échantillon 1 heure 30 à 0°C avant de mettre l'échantillon 40 heures à la température souhaitée (20°C, 26°C, ...).
BE2018/5486 [0038] Mesure de DSC méthode AOCS:
o AOCS Cj 1-94 : méthode officielle (= 86 minutes) :
o 20 à 80°C (15°C/minute) o 80°C pendant 10 minutes o 80°C à -60°C (-10°C/minutes) o -60°C pendant 30 minutes o -60°C à 80°C (5°C/minutes)
Exemple 2: Mesure de RMN avec tempérage:
[0039]
| AOCS Cd 16-18 | |
| tubes d'échantillons | |
| diamètre externe (mm) | 10.0 ± 0.1 |
| Epaisseur de la paroi (mm) | 0.6 |
| Longueur (mm) | 150 |
| Matériau | verre |
| Quantité d'échantillon | 4 ± 1cm |
| Conditions opératoires | |
| Mélange à température (°C) | 100 |
| 5 à 10 minutes à °C | 60 |
| Temps à 0°C (minutes) | 90 |
| Temps à 26°C (heures) | 40 |
| Temps à 0°C (minutes) | 90 |
| Temps à 5°C (minutes) | 60 |
| Temps à 10°C & plus (minutes) | 60 |
Exemple 3: mesure de RMN sans tempérage: (dite méthode rapide) [0040] Cette méthode est basée sur l'utilisation du matériel suivant :
· Un appareil pour Résonance Magnétique Nucléaire MINISPEC MQ • Des tubes en PYREX de 10 mm de diamètre ;
BE2018/5486 • Trois standards de calibration avec le tube 1 (0%), le tube (30,2%) et le tube 3 (73,8%);
• Quatre cryostats: Julabo aux températures de 0°C,5°C,
18°C,30°C.
[0041] L' analyse de l'échantillon s'effectue par les étapes suivantes :
• Chauffer l'échantillon au « bain marie », à l'étuve ou par un dispositif de chauffe par micro-ondes, pour qu'il soit totalement liquide ;
• Introduire l'échantillon testé à l'aide d'une seringue de ml dans le tube Pyrex jusqu'à mi-hauteur;
| • Placer | le | tube | dans le | rayonnage | chauffant pendant 10 |
| minutes | ; | ||||
| • Sortir | le | tube | du rayonnage, le | placer dans le vase | |
| contenant | l'azote | liquide | pendant 1 | minute; |
• Sortir le tube du vase et l'insérer dans le rayonnage du bain-marie approprié (0, 5, 18, 30°C) pendant 7 minutes ;
• Sortir le tube du bain-marie et l'introduire dans l'appareil de mesure;
• Le résultat lu est exprimé en % de solide dans la matière grasse. Le résultat mesuré par l'appareil (valeur = x) doit être calculé selon la formule suivante : RMN lecture Corman = SI(x<32 ,5; x*0,941358025 ; 30,5+(x-32,4)*0,956834532) [0042] Cette méthode est différente de la méthode ISO connue de l'homme de l'art pour ce type de mesure par les éléments suivants :
• Un refroidissement plus rapide de l'échantillon dans l'azote liquide (ISO = 60 min. à 0°C);
• Un temps d'analyse plus réduit (ISO = 30 minutes à la température appropriée)
BE2018/5486 Exemple 4 : Analyse du profil en acides gras [0043] Détermination de la composition des esters méthyliques d'acides gras de la matière grasse par chromatographie en phase gazeuse (CPG) sur colonne capillaire.
[0044] Matériel : Chromatographe équipé d'une colonne capillaire à polarité intermédiaire, un détecteur FID, un ordinateur avec logiciel d'intégration.
[0045] Principe de la méthode : Le corps gras est estérifié en présence de méthanol. Les esters méthyliques d'acides gras sont séparés sur une colonne à polarité intermédiaire et sont élevés en fonction de leur poids moléculaire. La surface correspondant à chacun d'eux est calculée et rapportée à la surface totale des différents acides gras pour obtenir un pourcentage.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1. Un distillat de beurre de cacao obtenu d'un procédé de fractionnement par distillation moléculaire d'un beurre de cacao, le dit distillat de beurre de cacao présentant un % en C16:0 et en C18:0 compris entre 27% et 33% pour le C16:0 et entre 25% et 32% pour le C18:0.
- 2. Le distillat de beurre de cacao selon la revendication 1, présentant à une température égale ou inférieure à 20°C, une dureté exprimée en taux de solides, plus faible que celle du beurre de cacao non traité par le procédé de fractionnement par distillation moléculaire.
- 3. Un procédé de fractionnement d'un beurre de cacao en un ou plusieurs distillat(s) et un ou plusieurs résidu(s), par une ou plusieurs étapes de distillation moléculaire du beurre de cacao et dont au moins un des distillat(s) correspond au distillat de beurre de cacao selon la revendications 1 ou selon la revendication 2.
- 4. Le procédé selon la revendication 3, combiné avec une plusieurs étapes d'un autre procédé de séparation par fractionnement.
- 5. Le procédé selon la revendication 3 ou selon la revendication 4, dans lequel la distillation moléculaire s'effectue par un traitement thermique à une température supérieure à 250°C.BE2018/5486
- 6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel la distillation moléculaire s'effectue par un traitement thermique à une température comprise entre 260°C et 320°C.
- 7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distillation moléculaire s'effectue par un refroidissement d'une température comprise entre 250°C et 320°C à une température inférieure à 50°C.
- 8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distillation moléculaire s'effectue à une pression inférieure à 0.10 mbars.
- 9. Le procédé selon la revendication 8, dans lequel la distillation moléculaire s'effectue à une pression comprise entre 0.01 mbars et 0.005 mbars.
- 10. Composition alimentaire comprenant le distillat de beurre de cacao selon la revendication 1 ou la revendication 2.
- 11. La composition selon la revendication 10 dans laquelle le distillat de beurre de cacao selon la revendication 1 ou la revendication 2, remplace la matière grasse oléine de l'huile de palme ou d'autres matières grasses d'origine végétale ou animale solides ou liquides, traitées ou non pour en modifier la composition et la texture.
- 12. La composition alimentaire selon la revendication 10 ou 11, choisie parmi le groupe de denrées constitué par les pâtes à tartiner de type eau dans huile ou de type huile dans eau, en particulier des pâtes à tartiner sans huile de palme, y compris les pâtes à tartiner chocolatées, les glaces, les ganaches et chocolat de couverture, en particulier pour les produitsBE2018/5486 congelés, les fourrages anhydres, les barres chocolatées ou les boissons chocolatées.
- 13. Composition cosmétique comprenant le distillat de beurre de5 cacao selon la revendication 1 ou la revendication 2 et un ou plusieurs principe(s) actif(s) cosmétique(s).
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