<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE D'EXTRACTION DES POLYSACCHARIDES COMPLEXES, DIFFERENTS DES SUCRES,
DES GRAINES DES PLANTES ET DES PEPINS DE FRUITS QUI EN CONTIENNENT.
On sait que certains mucilages extraits des graines de certaines plantes et des pépins de certains fruits ont de multiples applications dans l'industrie textile, dans les industries alimentaires et pharmaceutiques, en papeterie, dans la fabrication des cosmétiques, etc...
Ces mucilages sont généralement considérés comme des polysaccharides complexes, différents des sucres, principalement constitués de glucomannanes, de galactomannanes, de glucogalactanes, de xylanes, d'arabanes, etc..., seuls ou mélangés, qui se dissolvent dans l'eau en donnant des solutions colloïdales. Par mesure de simplification on emploiera, dans la suite de la description, le terme de "mucilages" pour désigner ces différents produits sans rappeler chaque fois la définition qui précède donnant leur véritable nature chimique.
On sait également les difficultés, tant économiques que techniques, que l'on rencontre dans l'extraction industrielle de ces mucilages en partant des graines de plantes et des pépins de fruits qui en renferment.
On sait enfin que la production de ces mucilages résulte jusqu'ici du traitement des graines de Ceratonia Siliqua, de Cyanopsis Tetragonologus, de Tamarindus Indiea, de Cesalpinia Spinosa, de Cesalpinia Tinctoria, de Cassia, de Plantain, de Psylium, etc... Ces graines sont essentiellement constituées d'un tégument ou "Spermoderme", d'un tissu nutritif appelé endosperme ou albumen - formé précisément par ces mucilageset de l'embryon.
Les difficultés économiques et techniques que l'on éprouve pour obtenir ces mucilages suffisamment purs pour les différentes applications mentionnées plus haut sont dues à la nécessité d'éviter que des fractions de tégument ou d'embryon restent adhérentes à l'endosperme au cours de la séparation entreprise et que les traitements appliqués n'altèrent les ca-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
ractéristiques naturelles, physiques et ahàmiqges, des corps constituant les graines.
Pour autant qu'on le sache, on sépare ces mucilages des graines qui les renferment en enlevant d'abord le tégument.
On peut utiliser, dans ce but, soit des acides minéraux fortement concentrés, soit des bases de métaux alcalins* Ces acides et ces
EMI2.2
bases bydrolysent une partie des constituants du tégument qui peut être ensuite séparé du reste de la graine. Il est très difficile pendant ce traitement,qui se fait généralement à une température supérieure à la température ambiante, d'éviter que l'endosperme lui-même vienne, même
EMI2.3
partiellemea-L5 oii contact avec l'agent chimique utilisé et que., par suite, ses caractéristiques naturelles.,physiques et chimiques ne soient altérées.
Le tégument peut également être séparé des graines qui contiennent les mucilages en question en portant ces graines à une température élevée pendant un certain temps et en les faisant ensuite passer dans des appareils ou moulins désintégrateurs ? ou des batteurs, soit métalliques, soit en émeri.
Il est également impossible d'éviter, dans ce cas, que la tempé-
EMI2.4
rature élevée utilisée pour ce traitement n'altère y même p:,,'-ciellament, les propriétés physiques et chimiques du lèguent et de l'6tlbryon, et il est tout aussi impossible d'obtenir que les différents constituante de la grai- ne se séparent très nettement.
Enfin, le tégument peut également être sépare des graines qui contiennent les mucilages par un simple traitement mécanique en faisant passer ces graines dans des batteurs horizontaux ou verticaux revêtus
EMI2.5
d'émeri, dans des moulins désintégrateurs ait atres ê j.r'=i qfuses méeaniques.
Il est également impossible, dans ce <;<13, : ab{:,llir d;s mucila- ges purs, c'est-à-dire d'éviter que des fractions de tégument et d'embryon ne restent mélangées à l'endosperme.
EMI2.6
Le procédé permettant. de séparer ljendosperme, formant les mucilages en question, des graines de plantes et des pépins de fruits qui fait l'objet de la présente invention a pour but de séparer l'endo- sperme du tégument et de l'embryon sans faire intervenir des agents qui puissent altérer substantiellement d'une manière quelconque les caracté- ristiques physiques et chimiques de ces trois constituants des graines tout en fournissant, en même temps, une plus forte proportion d'endosper- me.
Ce procédé est essentiellement caractérisé par le fait qu'on fait absorber aux graines, entières ou fragmentées un liquide qui augmente
EMI2.7
de volumer'quand il passe à l'état solide , par exemple une solution aqueuse ce liquide pouvant être mélangé avec d'autres, et qu'on porte ensuite ces graines ou fragments de graines ainsi imprégnés à une température in- férieure à la température de congélation du liquide absorbé, lequel augmente de volume en se congelant et en se solidifiant effectivement.
Cet accroissement de volume entraîne la séparation des différentes parties constituantes de la graine. Il est alors possible d'enlever complètement le tégument et l'embryon, si ce dernier est encore présent, et d'
EMI2.8
obtenir l'endospormo intact et inaltéré.
Le liquide utilisé pour la mise en application du procédé peut'être constitué, non seulement par de l'eau qui, seule ou comme support d'une solution aqueuse, augmente de volume en se congelant, mais aussi par d'autres corps pouvant avoir différentes actions, de même qu'on peut y mélanger d'autres liquides ou mélanger ces liquides aux graines à différents moments de l'opération..
Il est généralement désirable, en effet, que certains de ces composants ou de ses liquides auxiliaires soient utilisés afin que le but que se propose la présente invention
EMI2.9
soit plus efficacement atteinte . :=s,.. '-:...::-\. na saurait nuire en rien au principe même de cette inventée*" fol ,"::"'5.1 a é"':"!; sfi'". tJl'.J, haut, cha-
<Desc/Clms Page number 3>
cun de ces composants ou de ces liquides pouvant être employé, ou non, - suivant le cas. A titre d'exemple non limitatif, on peut indiquer que ces composants ou liquides auxiliaires peuvent être des acides, des alcalis, des alcools, des agents mouillants, des sels de peptisation, des substan- ces protéiques, des antiseptiques, des agents de blanchiment., etc...
L'adjonction d'acides ou d'alcalis peut faire varier le pH pratiquement d'un bout à l'autre de la gamme des pH possibles. On peut ainsi opérer avec des solutions dont le pH est égal à l ou même plus bas, ou bien avec des solutions dont le pH est égal à 13,5 ou même su- périeur. Au reste, une acidité ou une alcalinité excessives sont géné- ralement nuisibles et entraînent une attaque et une altération de l'en- dosperme, en sorte que, pour que l'invention soit convenablement réali- sée, il est préférable d'éviter des pH sensiblement inférieurs à 1,8 ou sensiblement supérieurs à 8,5.
L'adjonction d'acides a l'avantage de permettre d'obtenir des mucilages clairs. Bien qu'elle ne serve pas dans ce but, l'adjonction d'alcalis peut être plus commode, étant donné les caractéristiques de cer- taines graines déterminées que l'on voudra traiter, lorsque la colora- tion que pourraient éventuellement prendre les mucilages n'a pas une importance excessive. L'adjonction d'alcools tend à améliorer le rende- ment du procédé. L'adjonction d'agents mouillants -désignant essentiel- lement par là des substances susceptibles d'abaisser la tension superfi- cielle des liquides et que les techniciens connaissent bien - facilite la pénétration du liquide utilisé pour le traitement.
L'adjonction de sels de peptisation, par exemple simplement du chlorure de sodium, peut souvent faciliter la séparation des différents constituants de la graine comme on a pu le constater à maintes reprises. L'adjonction de substan- ces protéiques, par exemple de l'albumine soluble, est parfois désira- ble, ces substances permettant, comme on a pu s'en rendre compte, d'ob- tenir ces mucilages exempts de colorations indésirables. L'adjonction d'antiseptiques, tels que, par exemple, les dérivés quaternaires de l'a- zote (stéramine), les phénols substitués, etc... peut avoir pour but d'empêcher que des fermentations, susceptibles d'altérer l'endosperme, ne viennent à se produire au cours du traitement prévu par la présente invention. L'adjonction d'agents de blanchiment sert à obtenir des mucilages plus blancs.
Ainsi qu'il a été dit, le procédé peut s'appliquer aussi bien aux graines entières qu'aux graines fragmentées et il doit être entendu que, par la suite,, le mot "graines" désigne aussi bien des graines entières que les graines fragmentées. On a des graines fragmentées, en particulier, quand les graines ont été préalablement soumises à un dégermage, c'est-à-dire à un genre de concassage obtenu par des machines spécia- les- dégermeuses mécaniques- bien connues dans cette branche de l'industrie.
Le mot "graines" désignera donc aussi les fragments de graines exempts d'embryon. Conformément à ce qui précède, l'invention peut, d'une manière générale, être mise en oeuvre suivant l'un des deux modes ci-après.
Suivant le premier mode, les graines de plantes et les pépins de fruits contenant des mucilages (principalement constitués de glucoman- nanes, de galactomannanes, de glucogalactanes, de xylanes, d' arabanes , etc..) , à savoir,par exemple les graines de Ceratonia Siliqua, de Cyanopsis Tetragonologus, de Tamarindus Indica, de Cesalpinia Spinosa, de Cesalpinia Tinctoria, de Cassia, de Plantain, de Psylium, etc..., sont passés dans un moulin désintégrateur ou une dégermeuse mécanique.
Ces machines fendent d'abord la graine en deux ou plusieurs morceaux mettant à jour le germe et le séparant ainsi de l'endosperme dans lequel il était enfermé. Des morceaux d'endosperme, voire des fragments relativement menus., peuvent se détacher en cours de traitement et l'on doit préciser ici que l'expression fragments d'endosperme" utilisée par la suite se rapporte à tous les morceaux produits au cours du traitement quelles que soient leurs dimensions. Le tégument reste presque entièrement adhérent aux fragments d'endosperme.
<Desc/Clms Page number 4>
Au contraire, l'embryon, qui est la partie la plus friable de la graine, est broyé en petites particules et peut, par suite, être sépa- ré des fragments d'endosperme plus gros par un simple tamisage effectué avec un.'appareil approprié quelconque, un blutoir par exemple.
Les endospermes des graines ainsi privées de leur embryon mais non du tégument, sont traités par le ou les liquides de traitement ou leur mélange jusqu'à ce que ce ou ces liquides soient absorbés . La masse ainsi obtenue est alors portée à une température inférieure au point de congélation du liquide absorbé qui augmente de volume en se congelant.
L'accroissement de volume dit à la congélation détache substantiellement l'endosperme du tégument qui est ensuite enlevé, par exemple au moyen de brosses, de dés intégrateurs, d'aspirateurs ou de tarares, et on obtient. ainsi l'endosperme intact et inaltéré.
Suivant le deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention,les graines des plantes ou les pépins des fruits contenant des mélanges (prin- cipalement constitués de glucomannanest, de galactomannanes, de glucogalac- tanes,d'oxylanes, d'arabanes, etc...), à savoir, par exemple, les graines des espèces végétales citées précédemment, sont traitées par le ou les liquides de traitement jusqu'à ce que ceux-ci soient absorbés.
La tempé- rature des liquides et la durée du traitement varient suivant le type de graines, c'est-à-dire suivant le temps plus ou moins long que ces graines mettent à absorber la quantité de liquide vouiue etrnéoossaire pour que le traitement ultérieur par congélation soit efficace La masse ainsi ob- tenue est alors portée à une température inférieure au point de congéla- tion du liquide absorbé qui augmente de volume en se congelant.
L'accroissement de volume dû à la congélation du liquide absor- bé par les graines provoque la séparation du tégument et de l'embryon d'avec l'endosperme. Le tégument et l'embryon pont aleas enlevés, par exemple au moyen de brosses, de désintégrateurs, d'aspirateurs ou de tara- res et on obtient ainsi I'endosperme, qui est souple et beaucoup moins friable, tout à fait intact et inaltéré.
Il est désirable d'éviter dans les deux cas que la masse s'agglu- tine et qu'il se forme des grumeaux aussi bien durant l'absorption du liquide que durant la congélation. On y parvient en agitant convenablement la masse. On peut dans ce but, et avantageusement effectuer ces opérations dans des tambours tournants.
Au lieu d'employer les procédés mécaniques décrits ci-dessus., ou d'autres moyens analogues pour séparer entièrement de l'endosperme les autres parties de la graine, on peut utiliser d'autres procédés physiques tels que, par exemple, l'immersion des différents constituants dans un liquide de densité intermédiaire entre leurs densités respectives ou bien encore le passage de ces constituants, chargés électro-statiquement à travers un champ électro-statique déterminé ôù ils seront déviés de manière différente. Par procédés physiques* on entend soit des procédés purement mécaniques, tels que ceux indiqués ci-dessus, soit tout autre moyen basé sur des phénomènes physiques.
Les exemples ci-après montreront bien comment l'invention peut être mise en oeuvre.
EXEMPLE 1 :
A 50 kg. d'endosperme de graines de caroube (Ceratonia Siliqua) encore recouvert de son tégument, mais substantiellement débarrassé de l'embryon par le traitement mécanique précédemment décrit, on ajoute, en agitant , 50 kg d'eau potable, On abandonne la masse à la température am - biante pendant 12 heures, afin que le liquide soit uniformément absorbé par toutes les graines, après quoi on l'introduit dans une chambre froide où on la maintient durant 2 heures à une température comprise entre -20 et -30 C. Au bout de cet espace de temps, on constate que lé liquide abser- bé s'est congelé et que le tégument s'est substantiellement détaché de l'endosperme.
Afin de les séperer eomplètement. on passer le produit -
<Desc/Clms Page number 5>
dans un désintégrateur ou une machine à brosses spéciales telles que, par exemple., une brosse montée sur un axe tournant et une enveloppe fixe en toile métallique qui enlève la glace décongèle le produit et enlève une grande partie du tégument qui est chassé à travers les mail- les de l'enveloppe. L'endosperme passe ensuite entre plusieurs brosses successives qui enlèvement les dernières particules de tégument y adhé- rant encore. Il est alors séché et moulu dans des cylindres broyeurs appropriés ou dans tout autre appareil connu.
EXEMPLE II :
50 Kg. d'endosperme de graines de caroube (Geratonia Siliqua) dégermé par le traitement précédemment décrit, sont traités comme dans l'exemple précédent par 50 kg d'eau potable contenant 0,5 kg diacide sul- furique à 66 Bé et 1 kg glycérine, le liquide présentant un pH sensiblement égal à 1. L'absorption est complète au bout de 12 heures et la masse a alors un pH de 4,5 à 5 . Après absorption totale du liquide,on maintient la masse à une température comprise entre -10 et -20 C durant environ 6 heures. Le traitement est poursuivi et terminé comme dans l'exemple pré- cédent.
EXEMPLE III :
50 kg d'endosperme de graines de caroube (Ceratonia Siliqua) dégermé par le traitement précédemment décrit, sont traités comme dans le ler exemple par 60 kg d'eau potable contenant 0,5 kg diacide sulfurique à 66 Bé et 0,5 kg de 'formaldéhyde à 40%, le pH du liquide étant sensiblement égal à l. L'absorption est terminée au bout de 12 heures et la masse présente alors un pH de.5. Après absorption totale du liquide, on maintient la masse durant environ 12 heures à une température comprise entre -5 et -15 C, on poursuit le traitement et on l'achève cernas dans l'exemple 1.
EXEMPLE IV:
50 kg d'endosperme de graines de Cesalpinia Tinctoria dégermé par le traitement précédemment décrit sont traités comme dans l'exemple 1 pàr 40 kg d'eau potable contenant 0,5 kg d'acide sulfurique à 66 Bé, 0,5 kg d'anhydride sulfureux et 0,5 kg d'éthylène-glycol, le pH de la solution étant inférieur à 1. L'absorption est achevée au bout de 12 heures et la masse présente alors un pH de 4. Tout le liquide étant absorpbé, on maintient la masse durant environ 4 heures à une température comprise entre-15 et -25 C. Le traitement est ensuite complété comme dans l'exemple 1.
EXEMPLE V :
A 50 kg de graines de Cesalpinia Tinctoria entières., non dégermées, on ajoute, en agitant, 50 kg d'eau potable contenant 0,5 kg d'acide sulfurique à 66 Bé et 1 kg de glycérine, le pH de cette solution étant d'environ 1. On abandonne l'ensemble durant 12 heures à la température an- biante, afin que le liquide soit uniformément absorbé par toute la masse qui présente alors un pH de 6, puis on introduit cette masse dans une chambre froide où on la maintient durant environ 12 heures à une température comprise entre -10 et -20 C.
Au bout de ce temps,on constate que le liquide absorbé s'est congelé et que la tégument s'est pratiquement déta- ché de l'endosperme. En faisant alors passer le produit dans un moulin désintégrateur, on obtient d'une part l'endosperme intact et inaltéré parce qu'il est souple,et de l'autre un mélange de tégument et d'embryon broyés parce que plus friables. L'endosperme est ensuite séché et moulu dans des broyeurs à cylindres appropriés ou dans tout autre système bien connu.
<Desc/Clms Page number 6>
EXEMPLE VI :
50 kg de graines de Caroube (Ceratonia Siliqua) entières, non dégermées, sont traités comme dans l'exemple précédent, par 50 kg d'eau potable contenant 0,5 kg d'acide sulfurique à 66 Bé et 0,5 kg de formaldéhyde à 40%, la solution ayant un pH d'environ 1. L'absorption est achevée au bout de 24 à 48 heures suivant la qualité des graines. Lorsque tout le liquide est absorbé, on maintient la masse durant environ 12 heures à une température comprise entre -10 et -15 C . On termine le traitement com- me dans l'exemple précédent.
EXEMPLE VII :'
100 kg d'endosperme de Ceratonia Siliqua., encore pourvu de son tégument mais substantiellement débarrassé de l'embryon par le traitement mécanique précédemment décrit, sont introduits dans un tambour tournant et additionnés de 50 kg d'une solution aqueuse d'acide sulfurique ayant un pH d'environ 1,8. L'absorption de la solution par les fragments d'endosperme se fait à la température ambiante et est terminée après environ 20 heures durant lesquelles le tambour tourne lentement.
Les fragments d'endosperme sont alors introduits dans un cylindre tournant pourvu d'une chemise à l'intérieur de laquelle circule une saumure à basse température qui permet d'abaisser la température de la masse contenue dans le cylindre à environ -15 G . Une palette tournant à l'intérieur du cylindre y maintient la masse constamment en mouvement durant environ 3 heures au cours desquelles le liquide absorbé se congèle. A la suite de ce traitement, le tégument se détache substantiellement de l'endosperme. On sépare alors ces deux constituants de la graine, comme indiqué dans l'exemple 1.
EXEMPLE VIII :
100 kg d'endosperme de graines de Cesalpinia Spinosa, dégermées par le traitement précédemment décrit, sont traités comme dans l'exemple précédent par 80 kg d'une solution aqueuse contenant 1% de bicarbonate de soude, 1, 5% de sulfonate de butylnaphtalène et 0,5 kg de glycérine, le pH de la solution étant d'environ 8,5. L'absorption du liquide est complète au bout d'environ 12 heures. La température intérieure du tambour de congélation est abaissée à -30 et la congélation du liquide absorbé est complète après environ une heure et demie. Le traitement est achevé comme dans l'exemple 1.
EXEMPLE IX :
100 kg d'endosperme de graines de Ceratonia Siliqua, dégermées par le traitement précédemment décrit., sont traités comme dans l'exemple VII par 80 kg d'une solution aqueuse, de pH 8, contenant 0,8% de bicarbonate de potasse, 0,5 % d'albumine soluble et 0,2 % de fluorure de sodium destiné à éviter les fermentations'. L'absorption du liquide est complète au bout d'environ 12 heures. La température intérieure du tambour de congélation est abaissée à -20 C et la congélation du liquide absorbé est complète au bout d'environ 5 heures . Le traitement est terminé comme dans l'exemple 1.
EXEMPLE X : 100 kg d'endosperme de graines de Ceratonia Siliqua,, dégermées par le procédé précédemment décrit, sont traités comme dans l'exemple VII par 80 kg d'une solution aqueuse ammoniacale de pH 7,5 contenant 1,5 % de sulfonate de butylnaphtalène et 0,5 kg d'éthylène-glycol. L'absorption du liquide est achevée au bout d'environ 16 heures. La température intérieure du tambour de congélation est abaissée à -20 C et la congélation du liquide absorbé est complète au bout d'environ 6 heures. Le traitement est achevé comme dans l'exemple 1.
<Desc/Clms Page number 7>
EXEMPLE XI : 100 kg d'endosperme de graines de Ceratonia Siliqua, dégermées par le traitement précédemment décrit, sont traités comme dans l'exemple VII par 85 kg d'une solution aqueuse de carbonate de soude ayant un pH d'environ 8,5. Le liquide est complètement absorbé au bout d'environ 16 heures.
La température intérieure du tambour de congélation est abaissée à -30 C et la congélation du liquide absorbé est complète au bout d'environ 2 heures.
Le traitement est terminé comme dans l'exemple 1.
Il va de soi que les durées et les températures indiquées dans ces différents exemples, tout comme, du reste, les compositions des bains de traitement, n'ont aucun caractère impératif, étant donné qu'elles peuvent varier également suivant la nature de la graine.
Dans ce qui précède, on a décrit quelques exemples préférés de mise en oeuvre de la présente invention, mais il va de soi que celle-ci n'est pas limitée à ces exemples mêmes et qu'on peut y apporter des modifi- cations, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de ladite invention.