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Perfectionnements à la fabrication de la margarine.
Cette invention se rapporte à des perfectionnements à la fabrication de la margarine.
Suivant un procédé continu de fabrication de margarine connu,une matière grasse liquide est mélangée à des ingrédients aqueux dans les proportions désirées et le mélange est soumis à une réfrigération rapide continue et à un émulsionnement simultané dans un appareil de traitement communément appelé Votator. Ce ty- pe d'appareil est décrit aux pages 702 à 708 de l'ouvrage de A.E.
Bailey "Industrial 011 and Fat Products" (Interscience Publishers Inc., New York, 194.5). Ce votator comprend un ou plusieurs tubes de nickel à parois minces entourés d'un agent réfrigérant tel que de l'ammoniaque liquide en cours d'évaporation. Les tubes sont pour vus de lames rotatives internes qui raclent la mince pellicule de matière réfrigérée de leurs parois. Après réfrigération, le mélan- ge qui est noyauté de petits cristaux de matière grasse, passe dans
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un appareil où la cristallisation de la matière grasse s'achève.
La margarine, ainsi formée, est soumise à un traitement mécanique, tel que son passage à travers un treillis métallique ou son pétris- sage dans un malaxeur mécanique.
La margarine fabriquée de la manière ci-dessus décrite, a une tendance à être plus dure, plus friable et par conséquent moins facile à étendre qu'il n'est désirable,à manquer de sa- veur salée et de "finesse" au palais. Cette dernière propriété indésirable n'est pas nécessairement liée à la dureté de la ma- tière, car elle peut se présenter dans les matières grasses mol- les plastiques, et inversement certains produits très durs peu- vent être "fins" au palais. Le manque de finesse au palais paraît provenir de la difficulté qu'a la margarine de fondre dans la bouche assez rapidement à l'état très liquide; au contraire, (com- me on le décrira plus en détail ci-après), elle reste sur le pa- lais à l'état de pâte visqueuse pendant un temps notable.
Bien que le manque de finesse soit naturellement influen- cé dans une mesure considérable par la proportion existante de triglycérides, qui fondent à la température de la bouche ou à peu près à cette température, il dépend aussi du mode de traitement de la margarine, attendu que des ajustements appropriés aux con- ditions dans lesquelles la margarine est traitée peuvent donner des degrés de finesse différents à de la margarine obtenue au moyen du même mélange de matières.
L'un des buts de la présente invention est de créer un procédé du genre décrit ci-dessus qui donne lieu à un produit plus fin et plus facile à étendre.
On a découvert qu'une margarine plus fine au palais et possédant une agréable saveur salée peut être obtenue lorsque la matière grasse liquide est refroidie et agitée de manière à sépa- rer certains ou la totalité des glycérides qui fondent à la tem- pérature de la bouche ou à peu près à cette température, sous for- me de particules cristallines avant la réfrigération et l'émulsion-
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nement. Pour la facilité de la description, ces glycérides seront appelés ci-dessous "glycérides à point de fusion élevé".
Suivant la présente invention, pour la fabrication con- tinue de margarine on refroidit et agite un courant de matières grasses liquides, de manière à séparer à l'état de particules cristallines les glycérides à point de fusion élevé qui y'sont contenues, on mélange les graisses ou corps gras avec les ingré- dients aqueux dans les proportions désirées pour produire de la margarine soit avant soit après l'opération de refroidissement et d'agitation, et on soumet le mélange résultant à une réfrigé- ration et un émulsionnement rapides et continus.
On peut agiter le courant de matière grasse en même temps ou après qu'on le refroidit, et pour obtenir les meilleurs résultats on le fera pendant un temps suffisamment long pour per- mettre à une forte proportion (de l'ordre de 80% à 85% ou au delà, jusqu'à 100%) des glycérides à point de fusion élevé, suscepti- bles de se séparer sous forme de particules cristallines à la température à laquelle la matière grasse est refroidie, de se sé- parer ainsi.
On peut effectuer le refroidissement en faisant passer le courant de matière grasse à travers un appareil échangeur de chaleur, tel qu'un conduit entouré d'un agent réfrigérant. Il n'est pas indispensable de refroidir la totalité de la matière grasse qu'on désire réfrigérer et émulsionner; par exemple 75% de la matière grasse peut être refroidie et cette matière grasse re- froidie peut alors être agitée avec la matière grasse restante non refroidie avant la réfrigération rapide et l'émulsionnement. On peut aussi effectuer le refroidissement en faisant repasser une partie du mélange réfrigéré et émulsionné dans le courant de ma- tière grasse après avoir mélangé celle-ci à d'autres ingrédients de l'émulsion.
Ces autres ingrédients peuvent, si on le désire, être ajoutés à la matière grasse avant le refroidissement de cel- le-ci, de l'une ou l'autre des manières ci-dessus mentionnées.
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On suppose que le manque de finesse et la friabilité de la margarine proviennent de ce que la presque totalité des élé- ments solides de la matière grasse sont à l'état de cristaux très menus. Cette structure cristalline est provoquée par la réfrigéra- tion rapide qui parsème la matière grasse d'un grand nombre de noyaux de menus cristaux. Par suite de leur grand nombre, ils peuvent croître pour former de petits cristaux pendant la prise subséquente de l'émulsion. La présence de constituants à point de fusion élevé de la matière grasse sous cette forme et peut-être sous la forme de solutions solides avec les constituants à fai- ble point de fusion, confère un caractère de viscosité épaisse µ la masse partiellement fondue dans la bouche, donnant la sensa- tion de manque de finesse mentionnée ci-dessus.
En séparant aupa- ravant les constituants à point de fusion élevé du mélange de ma- tière grasse, suivant la présente invention, on peut réduire ce manque de finesse. Dans la margarine finale solidifiée ces parti- cules cristallines (présentant par exemple des dimensions de l'ordre de 3 à 10 microns) sont noyées dans un réseau de menus cristaux des constituants à bas point de fusion (et entraînant les constituants liquides de la margarine), qui fondent facilement dans la bouche pour donner lieu à une margarine fine et assez plastique.
On a trouvé que du degré auquel la matière grasse est refroidie et agitée avant la réfrigération finale dépendent la finesse et la faculté de pouvoir s'étendre de la margarine pro- duite. La température importante sous ce rapport est celle attein- te par la matière grasse quittant l'appareil dans lequel s'opère la cristallisation avant la réfrigération finale. Cette tempéra- ture sera appelée ci-dessous la "température de précristallisa- tion".
Les variations de la "température de précristallisation" conduisent à de grandes différences dans la finesse et la faculté de s'étendre de la margarine produite par la présente invention,
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et on a trouvé généralement qu'en utilisant un mélange de ma- tières grasses déterminé, la margarine obtenue est d'autant plus fine et plus facile à étendre que la température de précristal- lisation est plus basse.
On a trouvé que la "température de précristallisation" est plus élevée que la température à laquelle la matière grasse est refroidie en premier lieu, vu que la chaleur de cristallisa- tion est libérée pendant l'opération de cristallisation. Par exemple, dans le cas d'un mélange de matières grasses particulier refroidi à 20 C, on a trouvé que la température de précristalli- sation était de 25 C.
En général, les températures de précristallisation pour la plupart des mélanges de matières grasses ont des valeurs opti- ma s'étendant sur une gamme de 2 C. On a constaté encore que ces températures optima sont toutes supérieures à 23 C et inférieures à 34 C, la valeur exacte de la température optimum dans cette gamme de 23 C à 34 C dépendant de la composition du mélange de matières grasses et de liquide aqueux et du degré de finesse dé- siré.
La nature de l'agitation à laquelle la matière grasse est soumise pendant la précristallisation est un aspect important de l'invention, car on a trouvé que la finesse de la margarine pro- duite est affectée par le degré de violence de cette agitation.
Si celle-ci n'est pas suffisamment énergique, la cristallisation à son degré d'achèvement ne se rapproche pas de la quantité to- tale d'équilibre approprié à la température de précristallisation, et par conséquent la finesse et la faculté du produit de s'éten- dre sont altérées. Pour certains mélanges, une agitation insuffi- sante peut aussi avoir pour résultat de contrebalancer les effets avantageux de la précristallisation par la croissance des cris- taux en groupes, tendance qui peut être surmontée soit par une agitation plus violente, soit par l'emploi d'une "température de
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précristallisation" plus faible, soit par ces deux moyens.
L'hypothèse que le manque,de finesse de la margarine est dû à ce qu'elle fond lentement dans la bouche en un liquide visqueux épais est confirmée par l'observation de la manière dont se comporte un bloc de margarine lorsqu'il est placé sur une plaque chaude maintenue à la température du sang humain. Une margarine qui manque de finesse, comme celle obtenue par le procédé continu non modifié appliqué à certains mélanges, s'af- faisse très lentement sur la plaque chaude, par exemple de 5 mm en10 minutes environ dans un cas particulier, tandis qu'une mar- garine obtenue au moyen du même mélange par le procédé perfection- né suivant la présente invention (comme c'est décrit plus en détail ci-dessous) s'affaisse beaucoup plus rapidement, par exem- ple 20 à 30 mm en 10 minutes.
En outre, la matière qui est exsu- dée de la base du bloc sur la plaque chaude, est une masse pâ- teuse semi-solide, dans le premier exemple, et une crème ou pâte très fluide dans le second exemple. L'essai permet de se rendre compte de l'effet qui peut se produire lorsque la margarine est mise dans la bouche.
La consistance de la margarine produite par le procédé ci-dessus peut être améliorée et tous agglomérats qui peuvent s'y trouver sont dispersés par l'homogénéisation de la matière réfrigérée et émulsionnée lorsqu'elle a quitté l'appareil réfri- rérateur et émulsionna du votator et avant son entrée dans l'ap- pareil où s'achève la cristallisation de la matière grasse. Tous procédés et dispositifs connus peuvent être employés pour l'homo- généisation et l'émulsion. Toutefois, il est préférable d'employer le procédé et le dispositif décrit dans la demande de brevet dépo- sée ce jour aunom de la demanderesse, pour: "Perfectionnements à la fabrication de la margarine".
Ce procédé consiste à homogénéi- ser le courant de matière réfrigérée et émulsionnée en la faisant passer à travers un ou plusieurs tamis avant que cette matière ait complètement fait prise, en faisant subir au courant un brusque
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changement de direction après son passage à travers chaque tamis et en laissant la matière faire prise jusqu'à sa consistance fina- le avec le minimum d'intervention de forces susceptibles d'y pro- voquer le cisaillement. La demande de brevet mentionnée décrit aus- si divers dispositifs pour l'exécution de ce procédé.
En plaçant ces dispositifs à un stade approprié de la fabrication, après réfrigération et émulsionnement, la matière réfrigérée et émulsionnée peut être homogénéisée par le.procédé décrit ci-dessus. Le choix de ce stade approprié doit être fait en tenant compte des considérations exposées de la demande de brevet déjà citée, le succès de l'opération d'homogénéisation dé- pendant de ce choix.
On décrira maintenant plusieurs modes de réalisation de l'invention en se régérant aux dessins annexés, dans lequels Figs. 1, 2 et 3 montrent chacune une disposition différente per- mettant d'atteindre les buts visés par la présente invention. On a représenté sur ces figures plusieurs soupapes de sûreté et manomètres. Ils ne sont pas affectés d'un chiffre de référence car la description ne s'y réfère pas.
Sur la Fig. 1, 1 désigne un réservoir pour la matière grasse liquide et 2 un réservoir pour les éléments aqueux de la margarine. Le réservoir 1 est raccordé à une pompe otative 5 par unconduit 3 commandé par une vanne 4. La conduite de refoulement 36 de la pompe 5 est reliée par une dérivation 37 au conduit 3 et par un conduit 6 à un refroidisseur 35 composé de quatre tubes reliés en série 7, dont deux seulement sont représentés. Chaque tube 7 du refroidisseur 35 est entouré d'une chemise d'eau ou de saumure 8 et est pourvu d'un arbre axial 9 portant des ra.clôirs hélicoïdaux 10. Le refroidisseur 35 est raccordé à un appareil de précristallisation 12 par un conduit 11.
Cet appareil de précris- tallisation se compose d'un cylindre pourvu d'un arbre axial 13 portant une rangée de tiges radiales 14 disposées hélicoïdalement à 1200 et passant dans une rangée fixe de tiges 15 fixées àla pa-
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roi@du cylindre. Un conduit 16 relie l'appareil 12 à une instal- lation de pompage 17 et un conduit 18, commandé par une vanne 19, relie une installation de pompage 20 à un réservoir 2. Les ins- tallations de pompage 17 et 20 qui sont de préférence établies de manière à envoyer la matière des réservoirs 1 et 2 automatiquement sont reliées dans les proportions voulues/à un votator 22 par un conduit 21.
Un conduit 23 relie ce votator à un dispositif 24 consistant en un tube de grand diamètre, pourvu de tamis métalliques 25, où la cristallisation de la matière grasse s'achève. Ce dispositif 24 peut être raccordé à un appareil de traitement ou d'emballage appro- prié.
L'installation décrite ci-dessus fonctionne comme suit:
On ouvre les vannes 4 et 19, et la matière grasse liqui- de est aspirée du réservoir 1 et refoulée à travers les conduits 3, 36 et 37 par la pompe 5. Une proportion prépondérante de ce courant de matière grasse en circulation est aspirée par le con- duit 6 dans les tubes 7 du refroidisseur 35 par l'installation de pompage 17. Les racloirs 10 dans les tubes 7 tournent à une vi- tesse d'environ 120 tours par minute et le courant d'eau ou de sau- mure dans la chemise 8 est réglé de manière à refroidir la matiè- re grasse à la température désirée. De petits noyaux de cristaux des glycérides à point de fusion élevé prennent naissance et sont entraînés par le courant de matière grasse dans l'appareil de pré- cristallisation 12.
Lorsque le liquide quitte l'appareil de pré- cristallisation 12, une forte proportion des glycérides à point de fusion élevé, susceptibles de se séparer à l'état de particules cristallines à la température atteinte par la matière grasse se se- ra séparée, si l'agitation provoquée par les tiges 14 montées sur l'arbre 13 est suffisamment énergique.
Les installations de pompage 17 et 20 sont réglées pour refouler cette matière grasse précristallisée de l'appareil de précristallisation 12 et les éléments aqueux du réservoir 2, res-
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pectivement, en proportions voulues, dans le votator 22 par le conduit 21. Une réfrigération et un émulsionnement rapides se produisent dans ce votator de la manière déjà décrite. La matiè- re réfrigérée et émulsionnée pénétrant dans le tube 24 est consti- tuée par une émulsion de matière grasse liquide sur-refroidie, comme phase continue contenant une très grande quantité de noyaux de cristaux des glycérides à point de fusion peu élevé conjointe- ment avec une proportion de grosses particules.cristallines de gly- cérides à point de fusion plus élevé.
Cette matière fait prise dans le tube 24 en une margarine contenant une masse de particules cristallines uniformément petites de glycérides à point de fusion peu élevé avec une proportion de grosses particules cristallines sensiblement détachées de glycérides à point de fusion élevé. On peut traiter cette margarine en la faisant passer à travers les mailles du tamis métallique 25 dans le tube 24 et aussi, si on le désire, en la soumettant à l'action d'autres dispositifs de tra- vail mécaniques fixés au tube 24. Le produit obtenu est plus fin au palais que celui obtenu sans prérefroidissement de la graisse.
Fig. 2 montre une autre disposition, où une partie seu- lement de la matière grasse subit un refroidissement préalable.
Comme on le voit sur cette figure, la disposition des appareils est pratiquement la même que celle représentée sur la Fig. 1, sauf qu'un cylindre 26 d'une pompe de répartition des proportions est raccordé par un branchement 27 commandé par une soupape 30 au con- duit 3 et effectue le refoulement par un conduit 28 dans un autre conduit 29 qui relie l'appareil de précristallisation 12 à un se- cond appareil de précristallisation similaire 12'. Ce dernier est raccordé à l'installation de pompage 17 par un conduit 16.
Pendant le fonctionnement de cette installation, la pom- pe 5 fait circuler la matière grasse du réservoir 1 dans les con- duits 3, 36 et 37, comma précédemment. Le cylindre 26 est réglé pour aspirer une partie, soit par exemple 25 % de la totalité de matière grasse à traiter, de ce courant circulatoire à travers le conduit 27 et injecter cette partie de la matière grasse, qui n' est pas refroidie, dans le conduit 29. Les 75% restants de la ma-
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tière grasse sont aspirés par le conduit 6 dans le réfroidisseur 35 et l'appareil de précristallisation 12 par le dispositif de pompage 17.
Ces 75 % de la matière grasse sont refroidis et pré- cristallisés pendant leur passage à travers le refroidisseur 35 et l'appareil de précristallisation 12, et rencontrent les 25% de matière grasse non refroidie dans le conduit 29. Le dispositif de pompage 17 aspire le courant résultant à travers l'appareil de précristallisation 12' où les parties refroidie et non refroidie de la matière grasse sont mélangées, les glycérides à haut point de fusion des 25% non refroidis, capables de se séparer sous for- me de particules cristallines à la température de prérefroidisse- ment étant ainsi séparées pendant cette opération de mélange.
La température des 25% non refroidis de la matière grasse ne doit pas être assez élevée pour provoquer la refusion d'une partie im- portante des particules cristallines formées dans les 75% refroi- dis.
La matière grasse précristallisée passe dans l'instal- lation de pompage 17, après quoi elle est mélangée à la propor- tion voulue d'éléments aqueux du réservoir 2 et soumise au trai- tement ultérieur de la manière déjà décrite.
La margarine produite par l'installation de la Fig. 1 n'est assez ferme pour être emballée qu'après un temps de repos assez long qui peut être de un jour ou deux. Lorsqu'une partie seulement de la totalité de la matière grasse à traiter est pré- refroidie dans l'installation de la Fig. 2, la margarine peut être emballée après un temps de repos plus court. Le temps de repos nécessaire pour produire une margarine assez ferme pour être embal- lée dépend de la proportion prérefroidie de la quantité totale de matièresgrasse. Ainsi, par exemple, pour un mélange déterminé de matière grasses, lorsque 75% de la quantité totale étaient pré- refroidis, comme décrit ci-dessus, ce temps était d'environ qua- tre heures et lorsque 50% étaient refroidis, ce temps était ré-
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duit à deux ou trois heures.
Dans ce dernier cas, toutefois, la margarine était moins fine au palais que le produit obtenu lors- que 75% de la matière grasse étaient refroidis. Pour cette raison, dans l'exemple ci-dessus, il est préférable de soumettre au pré- refroidissement 75% de la totalité de la matière grasse lorsqu'on se sert de l'installation suivant la Fig. 2 pour le traitement.
Fig. 3 montre une variante de l'installation pour ef- fectuer le refroidissement de la matière grasse en ramenant une partie du mélange réfrigéré et émulsionné dans le courant de ma- tière grasse après avoir mélangé celle-ci aux autres éléments de l'émulsion. Dans la disposition représentée sur la Fig. 3, le re- froidisseur 35 (des Figs. 1 et 2) n'est pas nécessaire.
Sur la Fig. 3, 1 et 2 représentent des réservoirs pour la matière grasse liquide et les ingrédients aqueux de la marga- rine, respectivement, comme précédemment. Le réservoir 1 est re- lié directement au poste de pompage 17 par le conduit 3 commandé par la vanne 4 et le réservoir 2 au poste de pompage 20 par le conduit 18 commandé par la vanne 19. Les deux postes de pompage sont raccordés par un conduit 21 à l'extrémité d'entrée d'un appa- reil de précristallisation unique 12, dont l'extrémité de sortie est reliée au votator 22 par un conduit 16. Ce votator est relié au dispositif 24 dans lequel la cristallisation est achevée par le conduit 23, le dispositif 24 étant pourvu d'écrans métalliques 25 comme précédemment.
L'extrémité d'aspiration d'une pompe d'as- piration 5 est raccordée au conduit 23 par un branchement 32 com- mandé par une vanne 34. L'extrémité de refoulement de cette pompe est raccordée au conduit 21 par le branchement 31 pourvu d'une sou- pape de sûreté 33.
Cette installation fonctionne comme suit:
On ouvre les vannes 4 et 19 pour que les postes de pompa- ge 17 et 20 envoient la matière grasse liquide et les éléments aqueux respectivement dans les proportions voulues au votator 22 par le conduit 21, l'appareil de précristallisation 12 et le con-
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duit 16. Une réfrigération et un émulsionnement rapides se pro- duisent dans cet appareil de la manière déjà décrite. La matière réfrigérée et émulsionnée pénètre dans le conduit 23 où une par- tie en est ramenée par injection dans le courant non refroidi de matières grasses mélangées avec d'autres ingrédients dans le conduit 21, par le conduit 32, la pompe 5 et le conduit 31.
Lors- que le mélange résultant passe à travers l'appareil 12, un échange de chaleur s'opère entre cette matière réfrigérée et émulsionnée et le courant non refroidi, de telle sorte que les glycérides à point de fusion élevé se séparent par cristallisation de ce cou- rant et que tous cristaux des glycérides à bas point de fusion se trouvant dans la matière fondent à nouveau. Le mélange sortant de l'appareil 12 qui renferme de nouveau des glycérides à point de fusion élevé sous la forme de particules cristallines est ré- frigéré et émulsionné dans l'appareil 22, comme précédemment. On laisse la partie de la matière réfrigérée et émulsionnée qui n' est pas ramenée dans le conduit 21 par la pompe 5 faire prise sous forme de margarine dans le dispositif 24 de la manière déjà dé- crite.
Pour un mélange donné, on peut régler la finesse au pa- lais de la margarine produite par cette installation en faisant varier le rapport de la matière grasse réfrigérée à celle non ré- frigérée dans le conduit 21. Ce rapport est réglé au moyen de la pompe 5 et on a constaté que pour obtenir les résultats les plus satisfaisants il doit être compris entre 0,5 et 1,5 parties de matière grasse réfrigérée pour 1 partie de matière grasse non ré- frigérée. La valeur exacte de ce rapport pour obtenir les résul- tats optima dépend, du mélange de matières grasses et aussi de la vitesse de passage des ingrédients, du degré de réfrigération dans l'appareil 22 et de la température initiale de la matière grasse dans le réservoir 1.
Dans une série d'essais, on a obtenu une mar- garine satisfaisante lorsque la température de précristallisation était comprise entre 24 C et 30 C, la meilleure margarine ayant été
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obtenue lorsque la température était de 26 C. Dans une autre sé- rie d'essais utilisant une vitesse de passage légèrement plus éle- védu mélange, une plus grande vitesse des ailettes rotatives in- ternes et une plus forte réfrigération dans l'appareil 22, d'excel- lents résultats ont été obtenus.lorsque cette température était de 29 C à 30 C.
Ainsi qu'il a déjà été indiqué, la matière réfrigérée et émulsionnée peut à sa sortie de l'appareil 22 et avant son entrée dans le tube 24 des trois installations ci-dessus décrites, être homogénéisée de toute manière appropriée, par exemple en la faisant passer à travers le jeu des tamis et des obstructions, com- me c'est décrit dans la demande de brevet mentionnée.
On a trouvé que pour un mélange de matières grasses donné la margarine est plus ferme lorsqu'elle sort de l'appareil de cristallisation 24 de l'installation de la Fig. 3 que lorsqu'elle sort de celui des installations suivant les Figs. 1 et 2 ce qui est avantageux pour l'emballage de la matière. On a constaté que le produit obtenu dans cette installation, surtout lorsqu'elle est employée conjointement avec l'invention décrite dans la deman- de de brevet déjà mentionnée, se trouve à un état convenable pour être envoyé dans une machine à empaqueter et emballer par le pro- cédé et l'appareil décrit dans le brevet anglais No.590.935.
L'invention n'est pas limitée aux installations parti- culières ci-dessus décrites, et de nombreuses modifications peu- vent venir facilement à l'esprit.
EXEMPLE 1.-
Le mélange de matières grasses ci-dessous est traité com- me c'est décrit ci-dessus avec référence à la Fig. 1;
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Huile Pour cent:
EMI14.1
<tb> Huile <SEP> de <SEP> palmistes <SEP> 36
<tb>
<tb> Huile <SEP> de <SEP> baleine, <SEP> durcie <SEP> à <SEP> un <SEP> point <SEP> de <SEP> fusion
<tb> de <SEP> 40-42 C <SEP> 18
<tb>
<tb> Huile <SEP> d'arachide, <SEP> durcie <SEP> à <SEP> un <SEP> point <SEP> de <SEP> fusion
<tb> de <SEP> 40 C <SEP> 20
<tb>
<tb> Huile <SEP> de <SEP> palme <SEP> 10
<tb>
<tb> Huile <SEP> d'arachide <SEP> 16
<tb>
A ce mélange de matières grasses on ajoute, dans la pro- portion de 1 litre par 5 Kg d'huile, des liquides aqueux ayant la composition:
lait 50 litres eau 100 " saumure 100 litres contenant 31,7 Kgs de sel agent de conservation 4,42 Kg.
Pour le traitement, la température initiale de la matiè- re grasse est de 43 C et celle des liquides aqueux de 12,5 C. La matière grasse est prérefroidie jusqu'à une température de 22 C, la température des liquides en mélange pénétrant dans le votator est de 25,5 C et l'émulsion sortante a une température de 16 C.
Après un repos de 24 heures le produit peut être emballé dans une machine à emballer automatique, pourvue d'une vis d'avancement.
Il est notablement plus fin au palais qu'une margarine similai- re préparée sans prérefroidissement des matières grasses et des essais sur une plaque chaude indiquant une fusion plus rapide.
EXEMPLE 2 . -
L'appareil décrit avec référence à la Fig. 2 est employé pour traiter le mélange de matières grasses et les liquides aqueux décrits dans l'exemple 1, 75% des matières grasses étaient prére- froidis jusqu'à une température de 20 C. La température des liqui- des mélangés pénétrant dans le votator est de 27,7 C et le pro- duit a une température de 18 C.
Le degré d'affaissement de la margarine sur la plaque .chaude est légèrement moindre, mais on peut l'emballer après un
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repos de 8 heures. On obtient un produit susceptible d'être embal- lé après un repos de 4 heures seulement, en élevant la tempéra- ture des matières grasses quittant le refroidisseur à eau entre 20 C et 22 C, mais le produit résultant est moins fin au palais et fond moins vite sur la plaque chaude.
EXEMPLE 3. -
Dans l'appareil décrit avec référence à la Fig. 3 on traite la charge de matières grasses suivante:
Pour cent: Huile d'arachide durcie à un point de fusion de 33 C 70 Huile d'arachide 30 On utilise les mêmes liquides aqueux que ceux décrits dans l'exem- ple 1, en choisissant les mêmes proportions. La température ini- tiale de l'huile est de 42 C et celle des liquides aqueux de 11 C.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements in the manufacture of margarine.
This invention relates to improvements in the manufacture of margarine.
According to a known continuous margarine manufacturing process, a liquid fat is mixed with aqueous ingredients in the desired proportions and the mixture is subjected to continuous rapid refrigeration and simultaneous emulsification in a processing apparatus commonly referred to as a Votator. This type of apparatus is described on pages 702 to 708 of the work by A.E.
Bailey "Industrial 011 and Fat Products" (Interscience Publishers Inc., New York, 194.5). This votator comprises one or more thin-walled nickel tubes surrounded by a refrigerant such as liquid ammonia during evaporation. The tubes have internal rotating blades which scrape the thin film of chilled material from their walls. After refrigeration, the mixture, which is filled with small crystals of fat, passes into
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an apparatus in which the crystallization of the fat is completed.
The margarine thus formed is subjected to mechanical treatment, such as passing it through a wire mesh or kneading it in a mechanical mixer.
Margarine made as described above tends to be harder, more crumbly and therefore less easy to spread than desirable, lacking in salty flavor and "smoothness" on the palate. . This last undesirable property is not necessarily related to the hardness of the material, as it can be found in soft plastic fats, and conversely some very hard products can be "thin" on the palate. The lack of finesse on the palate seems to stem from the difficulty that margarine has in melting in the mouth quite quickly in a very liquid state; on the contrary, (as will be described in more detail below), it remains on the floor in the form of a viscous paste for a considerable time.
Although the lack of fineness is naturally influenced to a considerable extent by the existing proportion of triglycerides, which melt at or near mouth temperature, it also depends on the method of processing the margarine, expected. that appropriate adjustments to the conditions under which the margarine is processed may impart different degrees of fineness to margarine obtained from the same mixture of materials.
One of the aims of the present invention is to create a process of the kind described above which gives rise to a product that is thinner and easier to spread.
It has been found that a margarine finer on the palate and possessing a pleasant salty flavor can be obtained when the liquid fat is cooled and stirred so as to separate some or all of the glycerides which melt at the temperature of the dish. mouth or at about this temperature, in the form of crystalline particles before refrigeration and emulsion-
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nement. For ease of description, these glycerides will be referred to below as "high melting point glycerides".
According to the present invention, for the continuous manufacture of margarine, a stream of liquid fat is cooled and stirred, so as to separate the high-melting glycerides contained therein in the form of crystalline particles, and mixed. the fats or fatty substances with the aqueous ingredients in the proportions desired to produce margarine either before or after the cooling and stirring operation, and the resulting mixture is subjected to rapid refrigeration and emulsification and continuous.
The fat stream can be stirred at the same time or after it has been cooled, and to obtain the best results this will be done for a time long enough to allow a high proportion (of the order of 80% to 85% or more, up to 100%) of high melting point glycerides, which are liable to separate as crystalline particles at the temperature to which the fat is cooled, thus to separate.
Cooling can be accomplished by passing the stream of fat through a heat exchanger apparatus, such as a conduit surrounded by a refrigerant. It is not essential to cool all of the fat that you want to refrigerate and emulsify; for example 75% of the fat can be cooled and this cooled fat can then be stirred with the remaining uncooled fat before rapid refrigeration and emulsification. The cooling can also be effected by passing a part of the refrigerated and emulsified mixture back into the stream of fat after having mixed the fat with other ingredients of the emulsion.
These other ingredients can, if desired, be added to the fat before cooling thereof, in either of the ways mentioned above.
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It is believed that the lack of fineness and friability of margarine arises from the fact that almost all of the solids in the fat are in the form of very fine crystals. This crystalline structure is caused by the rapid refrigeration which sprinkles the fat with a large number of nuclei of small crystals. Due to their large number, they can grow to form small crystals during the subsequent setting of the emulsion. The presence of high melting point constituents of the fat in this form and possibly in the form of solid solutions with the low melting point constituents, confers a thick viscosity character µ the partially melted mass in the fat. palate, giving the sensation of lack of finesse mentioned above.
By separating the high melting point constituents from the fat mixture beforehand, according to the present invention, this lack of fineness can be reduced. In the final solidified margarine these crystalline particles (for example having dimensions of the order of 3 to 10 microns) are embedded in a network of small crystals of the constituents with a low melting point (and entraining the liquid constituents of the margarine. ), which melt easily in the mouth to form a fine and fairly plastic margarine.
It has been found that the degree to which the fat is cooled and stirred prior to the final chilling depends on the fineness and stretchability of the margarine produced. The important temperature in this respect is that reached by the fat leaving the apparatus in which the crystallization takes place before the final refrigeration. This temperature will be referred to below as the "precrystallization temperature".
Variations in the "precrystallization temperature" lead to large differences in the fineness and stretchability of the margarine produced by the present invention,
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and it has generally been found that by using a determined mixture of fat the lower the precrystallization temperature the resulting margarine is finer and easier to spread.
It has been found that the "precrystallization temperature" is higher than the temperature to which the fat is first cooled, as the heat of crystallization is released during the crystallization process. For example, in the case of a particular fat mixture cooled to 20 ° C, the pre-crystallization temperature was found to be 25 ° C.
In general, the pre-crystallization temperatures for most fat blends have optimum values spanning a range of 2 C. These optimum temperatures have again been found to be all above 23 C and below 34 C. , the exact value of the optimum temperature in this range of 23 C to 34 C depending on the composition of the mixture of fat and aqueous liquid and on the degree of fineness desired.
The nature of the agitation to which the fat is subjected during precrystallization is an important aspect of the invention, since it has been found that the fineness of the margarine produced is affected by the degree of violence of this agitation.
If this is not sufficiently energetic, the crystallization at its degree of completion does not approach the total equilibrium amount appropriate to the precrystallization temperature, and consequently the fineness and the smoothness of the product. extend are altered. For some mixtures, insufficient agitation may also have the result of counteracting the beneficial effects of precrystallization by the growth of crystals in groups, a tendency which can be overcome either by more violent agitation or by the use of crystals. 'a "temperature of
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lower pre-crystallization, either by these two means.
The hypothesis that the lack of fineness of margarine is due to its slowly melting in the mouth to a thick viscous liquid is confirmed by observation of how a block of margarine behaves when placed. on a hot plate maintained at the temperature of human blood. A margarine which lacks fineness, such as that obtained by the unmodified continuous process applied to some blends, collapses very slowly on the hot plate, for example 5 mm in about 10 minutes in a particular case, while a margarine obtained by means of the same mixture by the improved process according to the present invention (as described in more detail below) collapses much faster, eg 20 to 30 mm in 10 minutes .
Further, the material which is exuded from the base of the block onto the hot plate is a semi-solid dough mass, in the first example, and a very fluid cream or dough in the second example. The test makes it possible to realize the effect which can occur when the margarine is put in the mouth.
The consistency of the margarine produced by the above process can be improved and any agglomerates which may be there are dispersed by the homogenization of the refrigerated and emulsified material as it has left the refrigerator and emulsified. votator and before entering the apparatus where the crystallization of the fat is completed. All known methods and devices can be used for homogenization and emulsion. However, it is preferable to use the method and the device described in the patent application filed today in the name of the applicant, for: "Improvements in the manufacture of margarine".
This process consists of homogenizing the stream of refrigerated and emulsified material by passing it through one or more sieves before this material has completely set, subjecting the current to a sudden
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change of direction after passing through each sieve and allowing the material to set to its final consistency with the minimum intervention of forces liable to cause shear. The mentioned patent application also describes various devices for carrying out this process.
By placing these devices at an appropriate stage of manufacture, after refrigeration and emulsification, the refrigerated and emulsified material can be homogenized by the process described above. The choice of this appropriate stage must be made taking into account the considerations set out in the patent application already cited, the success of the homogenization operation depending on this choice.
Several embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which Figs. 1, 2 and 3 each show a different arrangement making it possible to achieve the aims of the present invention. Several safety valves and pressure gauges have been shown in these figures. They are not assigned a reference number because the description does not refer to them.
In Fig. 1, 1 designates a reservoir for the liquid fat and 2 a reservoir for the aqueous elements of the margarine. The tank 1 is connected to a portable pump 5 by a conduit 3 controlled by a valve 4. The delivery line 36 of the pump 5 is connected by a bypass 37 to the conduit 3 and by a conduit 6 to a cooler 35 made up of four tubes. connected in series 7, of which only two are shown. Each tube 7 of the cooler 35 is surrounded by a water or brine jacket 8 and is provided with an axial shaft 9 carrying helical ra.clôirs 10. The cooler 35 is connected to a pre-crystallization apparatus 12 by a conduit 11.
This pre-crystallization apparatus consists of a cylinder provided with an axial shaft 13 carrying a row of radial rods 14 arranged helically at 1200 and passing through a fixed row of rods 15 fixed to the plate.
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king @ of the cylinder. A pipe 16 connects the apparatus 12 to a pumping installation 17 and a pipe 18, controlled by a valve 19, connects a pumping installation 20 to a reservoir 2. The pumping installations 17 and 20 which are of Preferences established so as to send the material of the reservoirs 1 and 2 automatically are connected in the desired proportions / to a votator 22 by a conduit 21.
A conduit 23 connects this votator to a device 24 consisting of a large diameter tube, provided with metal screens 25, where the crystallization of the fat is completed. This device 24 can be connected to an appropriate processing or packaging apparatus.
The installation described above works as follows:
The valves 4 and 19 are opened, and the liquid fat is sucked from the tank 1 and delivered through the conduits 3, 36 and 37 by the pump 5. A major proportion of this circulating fat stream is sucked by the line 6 in the tubes 7 of the cooler 35 through the pumping installation 17. The scrapers 10 in the tubes 7 rotate at a speed of about 120 revolutions per minute and the stream of water or salt wall in the jacket 8 is set so as to cool the fat to the desired temperature. Small crystal nuclei of the high melting point glycerides arise and are entrained by the fat stream in the pre-crystallization apparatus 12.
When the liquid leaves the pre-crystallization apparatus 12, a large proportion of the high-melting point glycerides, capable of separating out as crystalline particles at the temperature reached by the fat will be separated, if the agitation caused by the rods 14 mounted on the shaft 13 is sufficiently energetic.
The pumping installations 17 and 20 are adjusted to deliver this pre-crystallized fat from the pre-crystallization apparatus 12 and the aqueous elements from the reservoir 2, res-
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pectively, in desired proportions, in the votator 22 through the conduit 21. Rapid refrigeration and emulsification occur in this votator in the manner already described. The refrigerated and emulsified material entering the tube 24 is constituted by an emulsion of supercooled liquid fat, as a continuous phase containing a very large quantity of crystal nuclei of the low melting point glycerides together. with a proportion of large crystalline particles of glycerides with a higher melting point.
This material sets up in tube 24 to a margarine containing a mass of uniformly small crystalline particles of low melting point glycerides with a proportion of substantially detached large crystalline particles of high melting point glycerides. This margarine can be processed by passing it through the meshes of the wire screen 25 into the tube 24 and also, if desired, by subjecting it to the action of other mechanical working devices attached to the tube 24. The product obtained is finer on the palate than that obtained without pre-cooling of the fat.
Fig. 2 shows another arrangement, where only part of the fat undergoes pre-cooling.
As can be seen in this figure, the arrangement of the apparatus is practically the same as that shown in FIG. 1, except that a cylinder 26 of a proportioning pump is connected by a connection 27 controlled by a valve 30 to the line 3 and carries out the delivery through a line 28 into another line 29 which connects the apparatus. precrystallization apparatus 12 to a second similar precrystallization apparatus 12 '. The latter is connected to the pumping installation 17 by a pipe 16.
During the operation of this installation, the pump 5 circulates the fat from the reservoir 1 in the conduits 3, 36 and 37, as previously. The cylinder 26 is set to suck a part, for example 25% of the total fat to be treated, of this circulatory current through the duct 27 and inject this part of the fat, which is not cooled, into leads 29. The remaining 75% of the ma-
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fatty content are sucked through line 6 into the cooler 35 and the pre-crystallization apparatus 12 by the pumping device 17.
This 75% of the fat is cooled and pre-crystallized during its passage through the cooler 35 and the pre-crystallization apparatus 12, and meets the 25% of uncooled fat in the pipe 29. The pumping device 17 sucks in. the resulting stream through the precrystallization apparatus 12 'where the cooled and uncooled parts of the fat are mixed, the high melting point glycerides of the uncooled 25% capable of separating out as crystalline particles at the precooling temperature thus being separated during this mixing operation.
The temperature of the uncooled 25% of the fat should not be high enough to cause reflow of a significant portion of the crystalline particles formed in the cooled 75%.
The pre-crystallized fat passes into the pumping installation 17, after which it is mixed with the desired proportion of aqueous elements from the tank 2 and subjected to the subsequent treatment in the manner already described.
The margarine produced by the installation of FIG. 1 is only firm enough to be packed after a fairly long standing time which may be a day or two. When only part of the totality of the fat to be treated is pre-cooled in the installation of FIG. 2, the margarine can be packaged after a shorter standing time. The standing time required to produce margarine firm enough to be packaged depends on the precooled proportion of the total amount of fat. Thus, for example, for a determined mixture of fat, when 75% of the total quantity was precooled, as described above, this time was about four hours and when 50% was cooled, this time. was re-
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at two or three hours.
In the latter case, however, the margarine was softer on the palate than the product obtained when 75% of the fat was cooled. For this reason, in the example above, it is preferable to pre-cool 75% of the total fat when using the installation according to FIG. 2 for processing.
Fig. 3 shows a variant of the installation for effecting the cooling of the fat by returning part of the refrigerated and emulsified mixture into the stream of fat after having mixed the latter with the other elements of the emulsion. In the arrangement shown in FIG. 3, the cooler 35 (of Figs. 1 and 2) is not required.
In Fig. 3, 1 and 2 represent reservoirs for the liquid fat and the aqueous ingredients of margarine, respectively, as before. The tank 1 is connected directly to the pumping station 17 by the pipe 3 controlled by the valve 4 and the tank 2 to the pumping station 20 by the line 18 controlled by the valve 19. The two pumping stations are connected by a conduit 21 at the inlet end of a single precrystallization apparatus 12, the outlet end of which is connected to votator 22 by a conduit 16. This votator is connected to device 24 in which crystallization is completed by the conduit 23, the device 24 being provided with metal screens 25 as above.
The suction end of a suction pump 5 is connected to the pipe 23 by a connection 32 controlled by a valve 34. The delivery end of this pump is connected to the pipe 21 by the connection 31 provided with a safety valve 33.
This installation works as follows:
The valves 4 and 19 are opened so that the pumping stations 17 and 20 send the liquid fat and the aqueous elements respectively in the desired proportions to the votator 22 via the pipe 21, the precrystallization apparatus 12 and the controller.
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Duct 16. Rapid refrigeration and emulsification takes place in this apparatus as already described. The refrigerated and emulsified material enters line 23 where part of it is returned by injection into the uncooled stream of fat mixed with other ingredients in line 21, through line 32, pump 5 and line. 31.
As the resulting mixture passes through the apparatus 12, heat exchange takes place between this refrigerated and emulsified material and the uncooled stream, so that the high melting point glycerides crystallize out of this. current and any crystals of the low melting point glycerides in the material will melt again. The mixture exiting from apparatus 12 which again contains high melting point glycerides in the form of crystalline particles is refrigerated and emulsified in apparatus 22 as before. The part of the chilled and emulsified material which is not returned to the conduit 21 by the pump 5 is allowed to set as margarine in the device 24 in the manner already described.
For a given mixture, the fineness of the margarine produced by this installation can be adjusted by varying the ratio of the refrigerated fat to that not refrigerated in the duct 21. This ratio is adjusted by means of the pump 5 and it has been found that to obtain the most satisfactory results it should be between 0.5 and 1.5 parts of refrigerated fat to 1 part of unrefrigerated fat. The exact value of this ratio to obtain optimum results depends on the mixture of fat and also on the speed of passage of the ingredients, on the degree of refrigeration in the apparatus 22 and on the initial temperature of the fat in the container. tank 1.
In a series of tests satisfactory margarine was obtained when the precrystallization temperature was between 24 ° C and 30 ° C., the best margarine having been obtained.
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obtained when the temperature was 26 C. In another series of tests using a slightly higher speed of passage of the mixture, a higher speed of the internal rotating vanes and a higher cooling in the apparatus 22 , excellent results were obtained when this temperature was 29 C to 30 C.
As has already been indicated, the refrigerated and emulsified material can, on leaving the apparatus 22 and before entering the tube 24 of the three installations described above, be homogenized in any suitable manner, for example by passing through the clearance of screens and obstructions as described in the cited patent application.
It has been found that for a given fat mixture the margarine is firmer when it leaves the crystallization apparatus 24 of the plant of FIG. 3 only when it leaves that of the installations according to FIGS. 1 and 2 which is advantageous for the packaging of the material. It has been found that the product obtained in this plant, especially when it is used in conjunction with the invention described in the patent application already mentioned, is in a condition suitable for being sent to a wrapping and wrapping machine by. the method and apparatus described in British Patent No. 590,935.
The invention is not limited to the particular installations described above, and many modifications can easily come to mind.
EXAMPLE 1.-
The fat mixture below is processed as described above with reference to FIG. 1;
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Oil Percent:
EMI14.1
<tb> Palm oil <SEP> <SEP> <SEP> 36
<tb>
<tb> Oil <SEP> from <SEP> whale, <SEP> hardened <SEP> to <SEP> a <SEP> point <SEP> of <SEP> melting
<tb> of <SEP> 40-42 C <SEP> 18
<tb>
<tb> Peanut oil <SEP>, <SEP> hardened <SEP> to <SEP> a <SEP> point <SEP> of <SEP> melting
<tb> of <SEP> 40 C <SEP> 20
<tb>
<tb> <SEP> palm oil <SEP> <SEP> 10
<tb>
<tb> Peanut oil <SEP> <SEP> 16
<tb>
To this mixture of fats are added, in the proportion of 1 liter per 5 kg of oil, aqueous liquids having the composition:
milk 50 liters water 100 "brine 100 liters containing 31.7 Kgs of salt preservative 4.42 Kg.
For the treatment, the initial temperature of the fat is 43 C and that of the aqueous liquids 12.5 C. The fat is pre-cooled to a temperature of 22 C, the temperature of the mixed liquids entering the temperature. the votator is 25.5 C and the outgoing emulsion has a temperature of 16 C.
After standing for 24 hours, the product can be packed in an automatic packing machine, fitted with a feed screw.
It is noticeably finer on the palate than a similar margarine prepared without pre-cooling the fat and testing on a hot plate indicating faster melting.
EXAMPLE 2. -
The apparatus described with reference to FIG. 2 is used to treat the mixture of fat and aqueous liquids described in Example 1. 75% of the fat was pre-cooled to a temperature of 20 C. The temperature of the mixed liquids entering the votator is 27.7 C and the product has a temperature of 18 C.
The degree of sagging of the margarine on the hot plate is slightly less, but it can be wrapped after a
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8 hour rest. A product is obtained which can be packaged after standing for only 4 hours, by raising the temperature of the fat leaving the water cooler to between 20 C and 22 C, but the resulting product is less fine on the palate and melts less quickly on the hot plate.
EXAMPLE 3. -
In the apparatus described with reference to FIG. 3 the following fat load is treated:
Percent: Peanut oil hardened to a melting point of 33 ° C 70 Peanut oil 30 The same aqueous liquids as described in Example 1 are used, choosing the same proportions. The initial temperature of oil is 42 C and that of aqueous liquids 11 C.
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