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LAIT EN POUDRE ET SON PROCEDE DE FABRICATION.
La présente invention a trait, d'une façon générale, aux procédés de fabrication de produits pulvérulents secs à partir d'une matière lactée liquide, telle que le lait écrémé.
La poudre de lait écrémé du commerce s'obtient en séchant par pulvérisation du lait écrémé. Sa teneur totale en humidité est de 4 % environ et la grosseur de particule de la poudre est telle que la majeure partie des particules passent à travers un tamis à ouverture de maille de 177 microns. Ainsi qu'il sera expliqué plus loin d'une façon plus détaillée, lorsqu'on cherche à reconstituer le lait à l'aide d'une telle poudre et d'eau, la poudre résiste au mouillage et tend à donner des masses collantes ou grumeaux. Par une agitation prolongée et énergique, telle qu'une action de secouage ou de battage mécanique, il est possible dé reconstituer le lait à partir de la poudre de lait écrémé et d'eau, mais cette opération est longue et peu commode.
On se heurte à la même difficulté dans l'utilisation d'une telle poudre de lait écrémé ayant été séchée par pulvérisation pour d'autres produits tels que les mélanges pour la pâtisserie et-la boulangerie et, d'une façon générale, tout ce qui concerne l'art culinaire et la préparation des boissons.
La présente invention se propose de façon générale :
De réaliser un procédé permettant d'obtenir une poudre lactée qui est caractérisée par le fait qu'elle peut être redispersée facilement et rapidement dans de l'eau, sans avoir à subir une agilation énergique, en vue de la production d'un lait reconstitué stable ;
De convertir la poudre de lait écrémé ordinaire séché par pulvérisation en une poudre susceptible d'être rapidement redispersée dans de 1'
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eau, sans addition ou enlèvement de constituants quelconques;
De fournir un procédé industriel permettant d'arriver à ces résultats sans entraîner un accroissement important du prix de revient par rapport aux méthodes habituelles de fabrication de la poudre de lait écrémé ordinaire;
D'obtenir une nouvelle poudre comprenant des agrégats'poreux qui se dispersent facilement et complètement dans l'eau sans qu'il soit nécessaire de les agiter énergiquement pour obtenir un lait reconstitué stable;
D'obtenir un produit qui, bien qu'hygroscopique ne s'agglomère pas à la suite de l'absorption d'une quantité raisonnable d'humidité.
L'invention se propose en outre de réaliser une installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
D'autres objets, particularités et avantages de l'invention seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après de la forme de réalisation préférée de ladite invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Figure 1 est un schéma de circulation illustrant de façon générale les stades du présent procédé;
Figure 2 est une vue semblable illustrant un mode opératoire de ce procédé;
Figure 3 est une vue en élévation latérale schématique, en partie en coupe, d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé;
Les figures 4 à 9 inclus sont des microphotos illustrant le caractère des agrégats ou particules agglomérées du présent produit par comparaison avec des particules d'une poudre obtenue à partir d'un lait écrémé séché par pulvérisation, du genre de celles qu'on trouve ordinairement dans le commerce;
Figure 10 est un diagramme illustrant les caractéristiques du présent produit en ce qui concerne la capillarité et la comparaison de ce produit avec la poudre de lait écrémé ordinaire du commerce?
Figure 11 est un diagramme illustrant les résultats d'essais effectués sur un produit conforme à l'invention et sur une poudre de lait écrémé du genre des poudres séchées par pulvérisation qu'on trouve ordinairement dans le commerce, ce diagramme faisant ressortir les différences de capillarité des deux produits;
Les figures 12 et 13 sont des diagrammes illustrant les résultats d'essais de tamisage du présent produit et du lait écrémé pulvérulent séché par pulvérisation du commerce.
En général, le présent procédé fait usage de la poudre ordinaire qu'on obtient à partir d'un lait écrémé séché par pulvérisation. Cette poudre est soumise à un traitement spécial qui provoque la formation d' agrégats poreux à partir de ses particules individuelles. La formation de tels agrégats augmente considérablement le volume apparent. On sèche cette matière humide et gonflée pour en éliminer l'excès d'humidité, et l'on obtient ainsi un produit final pouvant contenir de 3 à 6 % d'humidité (totale) Ainsi qu'il sera expliqué plus loin, une telle matière possède un certain nombre de caractéristiques qui la distinguent de la poudre de lait écrémé ordinaire et qui, en particulier, permet de disperser facilement et rapidement la matière dans de l'eau pour en obtenir un lait reconstitué stable, par simple agitation.
En se référant à la figure 1 des dessins, conformément au présent procédé on utilise une poudre de lait écrémé obtenue par les procédés de séchage habituels. Il est désirable d'utiliser une poudre ayant un indice de
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solubilité relativement bas. Par "indice de solubilité", on entend la valeur numérique obtenue par l'essai normal auquel on soumet les solides insolubles, tel que celui dont une spécification a été donnée par l'orga- nisation "American Dry Milk Institute", pour déterminer la quantité de solide insoluble qui est présente lorsqu'une poudre particulière est re- constituée avec de l'eau. C'est ainsi qu'on peut faire usage d'une poudre dont l'indice de solubilité est de l'ordre de 0,1 ou plus bas.
Les métho- des classiques de fabrication de la poudre de lait écrémé consistent à concentrer un lait écrémé comestible par une évaporation dans le vide, suivie d'un séchage par pulvérisation du produit de concentration. Dans un exemple typique, la poudre peut donner à l'analyse approximativement 36% de protéine,52% de lactose,8% de cendre et 4% d'humidité totale.
Une telle poudre est principalement composée de particules individuelles (telles que des sphères entières ou brisées) dont la grosseur est inférieure à 60 microns.
Dans le stade 10 de la figure 1, on traite la poudre de lait écrémé d'une manière spéciale en vue de former des agrégats poreux à par- tir des particules de la poudre. Ce traitement s'accompagne de ce qu'on peut appeler un "gonflement" de la poudre, dont le volume apparent augmente fortement.
Dans la pratique, on réalise le stade 10 en introduisant la pou- dre par un courant d'air dans une chambre dans laquelle on provoque son mélange avec de la vapeur d'eau chaude et des gouttelettes d'humidité con- tinuellement introduites. Le mode opératoire adopté est tel que l'humidité se distribue rapidement et effectivement sur les surfaces des particules de la poudre en provoquant un état collant superficiel momentané, qui provoque à son tour l'adhérence au hasard des particules entre elles et par suite la formation d'agrégats poreux assez gros mais de formes très diverses le tout étant dû à l'action combinée de l'humidité et de certains constituants solubls de la poudre.
Après avoir retiré la matière humide et gonflée de la chambre de traitement, on la sèche en 11 pour en éliminer l'excès d'humidité libre.
Par exemple, dans le cas typique d'une matière qui posséderait une humidité totale de 15% à sa sortie de la zone de traitement 10, le séchage serait effectué de manière à réduire cette teneur en humidité totale à environ 3- 6%.
La figure 2 illustre un mode opératoire préféré. Selon ce mode opératoire, il est fait usage d'un courant d'air à titre de véhicule de transport d'une poudre, qui peut ou non avoir été mélangée avec une petite quantité de lactose cristallisé, jusqu'à la zone de traitement. Conjointement avec le séchage effectué en 11, comme l'indique la figure 2, un certain de@@ de tamisage est appliqué en vue de l'élimination des fines.
Dans le stade 12, on soumet la poudre à un tamisage destiné à éliminer les particules dont la grosseur est inférieure à un minimum prédéterminé.
On peut ramener une portion ou la totalité de ces fines et autres particules trop petites au stade 10, où cette matière rejoint le mélange de poudre de lait écrémé et de lactose à traiter.
La poudre et l'air utilisé comme véhicule pour amener cette poudre au stade 10 peuvent être à la température ambiante ordinaire, par exemple de l'ordre de 15 à 26 C. La vapeur d'eau et l'humidité appliquées aux particules de poudre dans la zone de traitement peuvent être sous forme de vapeur d'eau saturée pouvant contenir en suspension de fines gouttelettes d'eau pulvérisée. Il est préférable de régler le traitement en ajustant le rap-: port entre l'eau pulvérisée et la vapeur d'eau, ce qui constitue un moyen commode de régler la température régnant dans la zone de traitement.
Pendant que les particules de poudre se mélangent avec la vapeur et l'eau pulvérisée, l'humidité se répartit sur les surfaces des particules de la poudre qui se chargent d'une quantité d'eau suffisante pour que leurs surfaces de-
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viennent collantes. La quantité d'humidité appliquée de cette manière peut être telle que la teneur en humidité totale des particules soit portée à 10 - 20 %, de préférence à environ 15 %. Le niveau de température préféré pour la zone de traitement est de l'ordre de 25 à 50 C.
A peu près en même temps que les particules individuelles de la poudre sont amenées à l'état collant superficiel désirable lesdites particules sont ménagées entre elles de telle manière que leur contact a pour effet de les faire adhérer les unes aux autres et de former ainsi des agrégats poreux de contours arbitraires qui sont composés d'un nombre variable de particules et sont par conséquent de grosseur variable.
La durée totale du stade 10 peut varier de 5 à 60 secondes pour le type d'installation qui sera décrit ci-après. Indépendamment de la formation d'agrégats poreux, quelques-uns des constituants les plus solubles de la poudre se dissolvent pendant cette période pour former la couche collante.
A mesure que les agrégats poreux se forment, ils sont mous et ne résisteraient pas à une manutention mécanique. Il est donc nécessaire de les laisser reposer, par exemple sur une courroie transporteuse mobile, jusqu'à ce que les structures soient devenues fermes. Cette période de repos peut être plus ou moins longue, selon la température et l'humidité, et pourra varier d'une seconde à plusieurs minutes. A l'expiration de la période de repos, la matière est nettement moins collante et relativement mobile, et les agrégats individuels sont suffisamment solides pour résister à la manutention et au séchage sans se briser ou s'écraser dans une mesure importante.
Tous les stades de traitement de la figure 2 sont de préférence réalisés dans des conditions de température et de durée propres à éviter toute augmentation sensible de la teneur en matière insoluble du produit, afin d'éviter tout accroissement sensible de l'indice de solubilité. En supposant que la température moyenne régnant dans la zone de traitement soit de l'ordre de 38 C. et que la teneur en humidité totale du produit soit d'environ 15 %, on constate qu'aucun accroissement appréciable de l' indice de solubilité ne s'effectue au cours d'une période de séjour totale atteignant presque trente minutes.
Bien qu'on puisse avoir recours à divers moyens pour éliminer l'excès d'humidité au cours de l'opération 11 qui est réalisée après la période de repos, il est désirable d'éviter une manutention mécanique susceptible de provoquer un broyage sérieux ou un écrasement excessif des agrégats. De même, il est désirable d'éviter tout accroissement sensible de la teneur du produit en une matière insoluble telle que la protéine coagulée.
En supposant que le séchage du produit ait lieu à l'air, la température de l'air peut être de l'ordre de 93 à 149 C., l'échelle de température comprise entre 110 et 121 C. étant considérée comme étant la plus favorable. Les niveaux de température et la durée du séchage peuvent varier inversement, mais ces facteurs doivent être réglés de fagon à éviter la formation de quan- tités indésirables de matières insolubles, telles que la protéine coagulée.) et la production d'odeurs ou saveurs étrangères, par suite d'une surchauffe.
La teneur en humidité finale du produit peut être de l'ordre de 3 à 6% (humidité totale).
Une méthode de séchage appropriée consiste entre autres à transporter la matière humide jusqu'à un tamis à petites mailles qu'on fait vibrer de manière à provoquer l'entraînement de la matière de l'extrémité d'alimen- tation à l'extrémité de décharge du tamis, et à soumettre ledit tamis à un mouvement vertical destiné à maintenir la poudre sous forme d'une couche de travail déliée ou non tassée. Conjointement avec l'action vibratoire, on provoque le passage d'un courant ascendant d'air de séchage chaud à travers le tamis et la couche de poudre qu'il supporte.
Le nombre et la grandeur des ouvertures du tamis sont choisis,par rapport au débit du courant d'air tra-
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versant le tamis, de façon que le produit se mouvant le long du tamis soit "ventilé" ou maintenu en suspension de manière à former une couche dont l'épaisseur est un multiple de celle qu'elle aurait normalement si elle é- tait au repos. Par ce moyen, le produit est contraint à progresser le long du tamis et est au moins en partie supporté par l'air qui le traverse et qui constitue en quelque sorte un matelas le supportant. Il en résulte une action de séchage évitant une manutention mécanique brutale susceptible de provoquer la rupture des agrégats. Une petite quantité de poudre relativement fine est entraînée par le courant d'air de séchage sortant du sécheur.
On a indiqué à la figure 2 l'enlèvement de cette matière fine, qui peut être ramenée au procédé.
La figure 3 représente une installation pour la mise en oeuvre du mode opératoire illustré à la figure 2. La chambre 16 est disposée suivant un axe vertical et pos ede une forme circulaire en section horizontale.
L'extrémité inférieure de cette chambre est rétrécie coniquement, comme indiqué en 17, et pourvue d'un tuyau de décharge inférieur ouvert 18.
Deux tuyaux ou enveloppes concentriques 19 et 21 s'étendent vers le bas à travers la paroi supérieure de la chambre, l'extrémité supérieure du tuyau 19 communiquant avec un tuyau 22 et l'extrémité supérieure du tuyau 21 communiquant avec le tuyau d'alimentation 23 par lequel s'effectue l'introduction de l'eau et de la poudre à traiter à l'intérieur de la chambre 16. L'extrémité inférieure ouverte du tuyau 19 est à un niveau légèrement plus bas que l'extrémité inférieure ouverte du tuyau 21. Dans une zone située immédiatement au-dessous du tuyau 21 est disposé un organe annulaire 24 dont la paroi intérieure présente un grand nombre de petits trous 26.
Cet organe 24 communique avec un tuyau 27 d'alimentation de vapeur d'eau par lequel de la vapeur d'eau humide s'échappant par les trous 26 établit une atmosphère humide enveloppant la poudre descendant par le conduit 21. A l'intérieur de l'organe annulaire 24, et également à une faible distance au-dessous de l'extrémité inférieure du conduit 21, est disposée une tuyère ou buse de pulvérisation 28, qui est reliée aux tuyaux d'admission d'eau 29 et d'air 31. A l'aide d'air sous pression, on peut injecter par la buse 28 un nuage de fines gouttelettes d'eau qui se mélangent avec la vapeur d'eau.
Le dispositif représenté pour introduire la poudre par un tuyau 23 comprend un ventilateur 32 et une trémie d'alimentation 33 à l'aide de laquelle la matière peut être introduite dans la tubulure d'admission 34 du ventilateur. Une table d'alimentation à secousses 36 fournit la poudre avec un débit réglé à la trémie 33. On a représenté en 37 une trémie à partir de laquelle la poudre est transférée à la table 36. Les "fines" ramenées sont aussi déchargées sur la table 36 par un tuyau 38.
Les parois latérales de la chambre 16 sont de préférence chauffées à une température supérieure au point de rosée, afin d'éviter toute condensation d'humidité sur les surfaces intérieures de cette chambre. A cet effet, les parois latérales de la chambre sont entourées par une chemise 39 dont l'extrémité inférieure est reliée à un tuyau d'alimentation d'air chaud 41.
Le tuyau 41 reçoit de l'air chaud d'une source appropriée telle que celle représentée et qui comprend un réchauffeur d'air 42, un tuyau 43 et un ventilateur 44. Dans un exemple typique, la température de cet air peut être de l'ordre de 32 à 60 C. L'intérieur de la chemise communique avec l'extrémité supérieure de la chambre 16 et avec la conduite 22. L'extrémité supérieure de la chambre 16 située au-dessus d'une grille composée de barres transversales 46 communique avec le tuyau d'échappement 47. L'air arrivant par le tuyau 22 descend à l'intérieur du tuyau 19 de manière à envelopper la poudre après que celle-ci a été humidifiée. L'air s'échappant par le tuyau 47 traverse un séparateur cyclone 48 qui recueille la poudre fine que cet air est susceptible de contenir et l'évacue par un tuyau 49.
Ce séparateur communique avec un ventilateur 50 débouchant à l'air libre.
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La chambre 16 est prolongée vers le bas par une portion conique 17 terminée par une tubulure 18 qui laisse tomber les agrégats sur un chargeur à table vibrante 51, lequel transfère la matière à un dispositif transporteur approprié tel qu'une bande transporteuse 52. Si on le désire, on peut faire en sorte que la matière tombe directement de la tubulure 18 sur la bande 52. Celle-ci amené la matière au sécheur 53, du type à tamis secoueur. Le tuyau de décharge 54 de ce sécheur fournit la matière à un tamis 56 qui désagrège les agrégats les plus gros et sépare la matière en deux fractions 57 et 58. La fraction 57 est le produit désiré et est composé de particules suffisamment grosses pour rester sur le tamis. Le refus 58 du tamis est composé d'une matière fine qui traverse le tamis.
Dans un exemple typique, ce tamis peut posséder une ouverture de maille d'environ 177 microns. A titre de variante, la matière trop fine 58 peut être séparée du produit désiré, à savoir de la fraction 57, par un courant d'air ascendant de force modérée qui soulève les fines sans déranger les agrégats.
L'air s'échappe du sécheur à secousses 53 par l'intermédiaire d' un ventilateur 59 et d'un tuyau 61 qui est relié à un séparateur cyclone 62 dans lequel la poudre fine est séparée et ramenée par le tuyau 38 à la table à secousses 36. De cette façon, la matière transportée par l'air de séchage hors du sécheur 53 est ramenée au procédé. Le sécheur 53 reçoit l'air de séchage chaud du réchauffeur d'air 42 par l'intermédiaire de ventilateurs 63.
Le sécheur 53 est du type précédemment décrit, qui utilise un tamis à secousses sur lequel sont déchargés les agrégats. Ce tamis est de préférence composé d'une plaque percée d'un grand nombre de petits trous et animée d'un mouvement vibratoire grâce auquel des composantes de vitesse verticales sont appliquées aux agrégats, en même temps que ceux-ci sont entraînés vers le tuyau de décharge 54. L'air de séchage est admis à l'intérieur d'une chambre constituée au-dessous du tamis, de sorte que l'air chaud est projeté de bas en haut sous forme de jets qui traversent les trous du tamis,puis la couche d'agrégats reposant sur le tamis. La majeure partie de la poudre est composée de particules de grosseur telle qu'elles ne sont pas entraînées à travers le ventilateur 59 par les courants d'air.
Par contre, la matière relativement fine est entraînée par le courant d'air qui l'amène finalement par le tuyau 33 au chargeur à table vibrante 36.
L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivan- te. En temps normal, les ouvertures 26 de l'organe annulaire 24 et la buse 28 débitent une quantité suffisante de vapeur d'eau, mélangée avec de l'eau à l'état pulvérisé, pour assurer une atmosphère de vapeur d'eau et de gouttelettes d'eau dans une zone située immédiatement au-dessous de l'extrémité ouverte du tuyau 21. Lorsque la poudre s'échappe de l'extrémité inférieure du tuyau 21, conjointement avec l'air qui en constitue le véhicule et qui peut être à la température ambiante, l'eau se dépose sur les surfaces des particules.
L'équilibre entre le taux d'alimentation en poudre et la quan- tité d'humidité fournie et l'équilibre entre l'humidité fournie par la buse 28 et la vapeur d'eau passant par les trous 28 sont réglés de telle sorte que la matière déchargée par la tubulure 18 possède une teneur en humidité totale de l'ordre de 10 à 20%, de préférence 15 %. De plus, à sa sortie de la tubulure 18, le volume apparent de la matière est plusieurs fois celui du courant de matière qui avait été fourni à partir de la table à secousses 36. Les équilibres entre le taux d'alimentation en poudre, le taux d'alimen- tation en eau et le taux d'alimentation en vapeur d'eau sont réglés de maniè- re que la matière possède son maximum de volume au moment où elle est déchargée par la tubulure 18.
Si la quantité d'eau introduite est trop grande, il est facile de s'en rendre compte par la diminution du volume apparent de la matière à sa sortie de la tubulure 18.
Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, l'humidité a pour rôle de rendre collantes les surfaces des particules et, pendant que s'effectue le mélange des particules, qui provoque des contacts mutuels entre lesdites
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particules, ces particules adhèrent et se fixent les unes aux autres de façon arbitraire, en formant des agrégats poreux de grosseur considérable.
A sa sortie de la zone localisée située à l'extrémité inférieure du tuyau 19 où l'humidité est appliquée, la matière pénètre dans la partie principale de la chambre 16, où elle est enveloppée par l'air chaud qui pé- nètre continuellement dans cette chambre par le tuyau 19 et qui a pour ef- fet de maintenir la poudre à la température désirée.
La matière humide tombe à l'intérieur de la chambre 16 et atteint finalement le cône 17. Comme l'indiquent les flèches, au moment où elle atteint l'extrémité supérieure du cône, elle se mélange avec de l'air atmos- phérique, plus froid, qui pénètre entre le bord supérieur du cône et l'ex- trémité inférieure de la chambre 16. Dans des conditions de travail appro- priées, la matière n'adhère dans une mesure appréciable ni aux parois de la chambre 16 ni à celles du cône 17. En d'autres termes, la matière con- tinue à tomber librement jusqu'à ce qu'elle ait été déchargée par la tubulure 18 sur le chargeur 51.
Bien que la matière, telle que déchargée par la tubulure 18 puisse posséder dans un exemple typique une température d' environ 38 C., sa température s'abaisse progressivement après qu'elle est tombée sur la table 51 et au cours de son entraînement par le transporteur 52. Dans le sécheur à secousses 53, l'excès d'humidité est éliminé de la manière décrite pour donner le produit final désiré.
La poudre de lait écrémé est introduite dans l'appareil par l'intermédiaire du chargeur à table vibrante 36, conjointement avec la poudre de lactose cristallisé et les fines ramenées par le tuyau 38. A titre de variante, on peut alimenter l'appareil par de la poudre de lait écrémé préa- lablement mélangée avec de la poudre de lactose, des fines provenant du sécheur à secousses,la matière de refus provenant du tamis 56, ou tout mélange approprié de poudre de lait écrémé avec l'un quelconque des autres produits., par l'intermédiaire du chargeur à table vibrante 36.
La poudre provenant de toute source appropriée peut être introduite dans la trémie 37, la tubulure de décharge de cette trémie étant disposée de telle sorte que la table 36 alimente la trémie 33 selon un débit sensiblement constant. Ainsi qu'il a été précédemment indiqué, il convient de maintenir constant le débit de l'alimentation en poudre afin de faciliter le réglage de la vapeur d'eau et de l'eau pulvérisée. En général, l'introduction d'une trop grande quantité d'humidité a pour effet que la matière fournie au chargeur à secousses 51 possède une teneur en humidité trop élevée, de telle sorte qu'elle tend à donner une masse pâteuse plutôt qu'un courant floconneux d'agrégats, ce qui fait obstacle à son séchage et à l'obtention d'un produit satisfaisant.
De même, si la quantité d'humidité introduite est Insuffisante., la matière déchargée en 18 n'est pas satisfaisante. La fourniture d'une quantité de vapeur trop élevée par rapport à la quantité d'eau pulvérisée tend par ailleurs à élever la température de la poudre à une valeur excessive et à provoquer de ce fait un certain degré de coagulation de la protéine.
Dans le sécheur à secousses 53, la poudre est continuellement agitée pendant que s'effectue l'élimination de l'humidité en excès, mais cette agitation est insuffisante pour provoquer dans une mesure sérieuse le broyage ou l'écrasement de la poudre. Elle suffit juste à éviter la formation d' agrégats trop gros, de telle sorte que le produit fini est coulant ou librement mobile, c'est-à-dire à l'état voulu pour être ensaché ou autrement empaqueté.
Le produit obtenu par le présent procédé et à l'aide de l'instal- lation décrite ci-dessus possède des propriétés uniques et avantageuses.
Ses particules sont sous forme d'agrégats résultant de l'agglomération par collage des particules initiales de la poudre, les agrégats étant eux-mêmes relativement poreux. D'une façon générale, la grosseur des agrégats peut varier, bien qu'une proportion (en poids) supérieure à environ 50% (mais pouvant atteindre 80% dans certains cas) soit retenue sur un tamis à ouvertu-
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re de maille de 74 microns. Au contraire, 80% des particules de la poudre de lait écrémé ordinaire traverse un tamis à ouverture de mailles de 74 microns. Les agrégats sont suffisamment solides pour résister aux manutentions et à l'empaquetage sans se désagréger sérieusement.
La densité du produit fini est de l'ordre de 0,27 à 0,39 (de préférence de 0,32), alors que celle de la poudre de lait écrémé ordinaire est d'environ 0,6. L'indice de solubilité est essentiellement le même que celui de la poudre utilisée à titre de matière initiale, et le degré d'hydratation du lactose varie de 30% à 62%.
La supériorité du présent produit sur la poudre de lait écrémé ordinaire peut être démontrée comme suit. Lorsqu'on laisse tomber une cuillerée de poudre de lait écrémé ordinaire, dont le séchage a été effectué par pulvérisation, dans un gobelet contenant une certaine quantité d'eau, la poudre flotte à la surface de l'eau, et si on laisse reposer le contenu du gotelet sans l'agiter, la poudre forme une masse collante. Lorsque le même essai est appliqué au produit du présent procédé, la majeure partie dû produit flotte à la surface de l'eau pendant un court intervalle de temps, et immédiatement après, s'enfonce progressivement. Au cours de sa chute, la matière se désagrège et se disperse.
Si l'on tentait d'agiter le contenu du gobelet, après 1.'introduction de la poudre de lait écrémé ordinaire, cette poudre se diviserait en masses collantes ou grumeaux et il faudrait soumettre le tout à une agitation relativement énergique pendant une période de temps importante pour désagréger les grumeaux et obtenir une dispersion complète. Avec le produit du présent procédé, il suffit d'agiter ou secouer modérément le contenu du gobelet à l'aide d'une cuiller pour effectuer rapidement la désagrégation et la dispersion complète de la matière de manière à obtenir un lait reconstitué stable et exempt de grumeaux.
Les microphotos des figures 4 à 9 inclus illustrent le caractère du présent produit par comparaison avec les particules individuelles du lait écrémé sec ordinaire. Les figures 4 et 5 sont des microphotos, prises à la lumière normale, d'une poudre de lait écrémé ordinaire, séché par pulvérisation, sous des grossissements respectifs de 65 et 270. Il ressort de l'examen de ces microphotos que les particules de la poudre sont distinctes et détachées. L'apparition de groupes dans ces microphotos est due à la juxtaposition intime des particules plutôt qu'à leur liaison directe.
Les figures 6 et 7 sont des microphotos du présent produit sous un grossissement de 65 et ont été obtenues avec une lumière normale et une lumière polarisée, respectivement. Les figures 8 et 9 sont des microphotos du même produit sous un grossissement de 270, obtenues respectivement avec une lumière normale et une lumière polarisée. La comparaison des figures 6 à 9 inclus avec les figures 4 et 5 fait ressortir le caractère des agrégats du présent produit, dont les particules sont reliées entre elles d'une manière arbitraire sous forme d'agrégats dont la forme varie grandement.
Lorsqu'on dépose une petite masse de poudre pulvérulente dans de l'eau ou qu'on la fait flotter à la surface de l'eau, la pesanteur tend à provoquer la pénétration de l'eau à travers la masse, et la capillarité tend à provoquer la pénétration de l'eau à partir de tous les côtés mouillés.
La grandeur des ouvertures ou canaux existant entre les particules à l'intérieur de la masse détermine la résistance offerte aux forces hydrostatiques et détermine aussi en partie la nature des forces de capillarité. En général, la résistance offerte à la force hydrostatique, de même que les forces capillaires, sont d'autant plus grandes que les ouvertures ou canaux sont plus petits.
Des essais effectués par la Demanderesse ont démntré que, dans le cas de la poudre de lait écrémé normale, séchée par pulvérisation, les ouvertures ou canaux d'une telle masse de poudre sont relativement petits, les forces de capillarité étant au contraire relativement élevées. Par contre, dans le cas du présent produit, la résistance à la force hydrostatique
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est relativement faible en raison du fait que les ouvertures ou canaux sont plus grands, et les forces de capillarité sont relativement faibles.
La Demanderesse a mesuré la capillarité par une méthode de labo- ratoire en utilisant des tubes en verre "Pyrex" de 115 cm. de hauteur et de
10 mm. de diamètre intérieure Ces tubes étaient légèrement obturés, à l'une de leurs extrémités, par un tampon d'ouate de 2 mm. On a placé un échan- tillon de la matière en cours d'examen dans un tube dont on a soumis'l'ex- trémité inférieure à de légers chocs jusqu'à ce que la poudre se soif tas- sée sur une hauteur (0,77 cm.) égale à 90% de celle qu'elle possédait à l'état libre. On a introduit dans un autre tube un poids égal de la matière fabriquée conformément au présent procédé et, après tassement, la colonne avait 95 cm. de hauteur.
Les tubes ont été maintenus verticalement avec leur extrémité inférieure passant à travers des bouchons de liège, qui ont eux-mêmes été insérés dans l'extrémité supérieure de flacons Erlenmeyer de
250 cm3. Les bouchons étaient rainurés pour permettre à l'air de pénétrer dans les flacons. Les flacon/:) étaient remplis de 175 cm3 de liquide envi- ron avant que les tubes aient été insérés, et après insertion des tubes, ceux-ci ont été immergés de telle sorte que l'extrémité inférieure de cha- cun d'eux soit située à 1 cm. au-dessus du fond du flacon. On a mesuré la capillarité en fonction du mouvement ascensionnel du liquide à l'intérieur du tube, par seconde.
Les essais ont été réalisés en utilisant divers types de liquide, à savoir 80, 65 ,50 et 35% en poids de "benzine" de formule
30 (95 % d'alcool composés de 86,4 % d'éthynol et de 8,6 % de méthynol, et
5 % d'eau), le reste étant de l'eau distillée. Les résultats moyens obtenus ont été portés sur les diagrammes que reproduisent les figures 10 et 11.
La courbe 1 (figure 10) est relative à la poudre de lait écrémé ordinaire et la courbe 2 au présent produit. On notera que la montée capillaire a été beaucoup plus rapide avec le présent produit qu'avec la poudre de lait écrémé et que la courbe s'élève très lentement au bout de vingt minutes environ pour onner une fonction logarithmique sur la base du temps.
Les courbes 3, 4 et 5 (figure 11) relatives aux échantillons de poudre de lait écrémé font ressortir qu'à mesure que la teneur en eau du liquide utilisé augmente, la montée qui s'effectue pendant la période initiale de lassai diminue d'une manière correspondante (les résultats relatifs aux liquides à 50 et 35% n'ont pas pu être représentés graphiquement en raison du fait que la montée du liquide a été négligeable au cours de la période d'observation). Ceci a été attribué à l'action d'auto-obturation due à un gonflement des particules dans la zone mouillée localisée et qui provoquerait la fermeture à peu près complète des ouvertures capillaires, en faisant ainsi obstacle à une nouvelle pénétration.
Les courbes 6, 7, 8, 9 et 10 indiquent la pénétration afférente aux échantillons du présent produit, en utilisant les liquides alcooliques à 95, 80, 65, 50 et 35%. On notera qu'une montée modérée a eu lieu immédiatement, et que par la suite le liquide restait à un niveau approximativement constant.
L'essai de capillarité décrit ci-dessus et illustré par les diagrammes des figures 10 et 11 démontre que le présent produit absorbe de 1' eau par capillarité sans auto-obturation sérieuse résultant du gonflement des particules ou d'autres causes; et que les passages ou conduits constitués à travers une masse du présent produit n'assurent pas une force de capillarité comparable avec celle afférente à la poudre de lait écrémé.
On peut conclure de ces essais que la capillarité oblige l'eau à pénétrer rapidement dans une masse du présent produit et que la pénétration d'eau n'est pas arrêtée par un gonflement des particules. Bien que la force de capillarité soit plus grande dans le cas de la poudre de lait écrémé, ce qui est probablement dû au fait que les intervalles séparant les particules sont relativement petits, l'action d'auto-obturation ou de barrage due au gonflement des particules ou à d'autres causes, qui s'accompagne d' une réduction des interstices existant entre les particules, empêche l'eau de pénétrer rapidement.
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On a mentionné précédemment la nature poreuse des masses d'agrégats dont est composé le produit. Une telle masse se laisse également pénétrer par l'eau, non seulement à cause de la nature poreuse des agrégats eux-mêmes,mais aussià cause des formes irrégulières de ces derniers, qui empêchent le tassement.
On a obturé l'extrémité inférieure d'un tube en verre "Pyrex" de 30 cm. de longueur et de 8 mm. de diamètre intérieur avec un tampon de 1 mm. de coton absorbant,puis inséré l'échantillon du produit en cours d'essai par le sommet du tube,jusqu'à ce que celui-ci ait été rempli sur une hauteur de 17 cm. Le tube a alors été soumis à de légers chocs propres à tasser la matière et à réduire sa hauteur à 15 cm. On a retiré le tampon de coton, puis à l'aide d'une pipette on a introduit 6 cm3 d'un liquide au-dessus de l'échantillon et mesuré à l'aide d'un chronomètre le temps nécessaire pour que le solvant pénètre sur une distance de 10 cm. Le même essai a été réalisé sur divers échantillons de la poudre de lait écrémé ordinaire séchée par pulvérisation et sur divers échantillons du présent produit.
Les liquides utilisés étaient les mêmes que ceux des essais de capillarité indiqués ci-dessus, mais on a utilisé le tétrachlorure de carbone à titre d'agent non aqueux. Le temps moyen, pour les divers échantillons de poudre de lait écrémé ordinaire, en utilisant le tétrachlorure de carbone, a été d'environ 220 secondes, alors qu'il a été de 40 secondes environ pour les échantillons du présent produit. Avec les agents alcooliques à 85 et 80%, le temps a été d'environ 750 à 300 secondes. Ces essais démontrent clairement qu'une masse de la présente matière est relativement poreuse, sa porosité étant telle qu'un liquide peut facilement la traverser sans qu'elle oppose une action de barrage ou auto-obturation excessive.
Des essais de laboratoire ont permis à la Demanderesse de démontrer une autre propriété du présent produit, qui consiste en ce que ce produit se laisse mouiller assez rapidement. L'essai réalisé à cet effet a consisté à utiliser un tube d'essai de 16 mm. rempli d'eau distillée, à la température ambiante, jusqu'à 1 cm. du sommet. On a laissé tomber sur la surface de l'eau un échantillon de 0,05 g. du produit et mesuré le temps nécessaire pour le mouillage complet de la poudre. Le même essai a été réalisé sur une série d'échantillons de lait écrémé ordinaire du commerce, séché par pulvérisation. Ces échantillons du commerce ont exigé 210 à 360 secondes pour leur mouillage complet, alors que les échantillons du présent produit n'exigeaient qu'une à cinq secondes pour leur mouillage complet.
La facilité avec laquelle le présent produit se laisse mouiller semble en partie due au caractère d'agrégat du présent produit, par opposition aux particules individuelles relativement petites de la poudre de lait écrémé ordinaire.
La grosseur des agrégats dont est composé le présent produit semble ê're un facteur important dans la détermination des caractéristiques désirées. Lorsque ce produit est broyé de façon à passer au travers d'un tamis à ouverture de maille de 74 microns, il n'a pas les caractéristiques désirées en ce qui concerne en particulier la perméabilité et le mouillage, ainsi qu'en ce qui concerne son aptitude à se disperser rapidement et facilement dans l'eau sans agitation énergique.
Ainsi, la Demanderesse considère comme important que la grosseur des particules de la matière soit telle qu'elles soient retenues sur un tamis à ouverture de maille de 74 microns ou, en d'autres termes, que ses particules aient plus de 74 microns' Des essais réels effectués en laboratoire sur des échantillons du présent produit ont montré qu'une proportion de 80 à 86% environ dudit produit est composée de particules ayant plus de 74 microns. Les particules de cette grosseur sont perceptibles à l'oeil nu, alors que celles de la poudre de lait écrémé ordinaire ne le sont pas.
La Demanderesse a effectué des essais de tamisage en laboratoire sur des produits typiques préparés conformément au présent procédé et sur des échantillons typiques d'une poudre de lait écrémé du commerce, séchée
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par pulvérisation. La courbe 1a de la figure 12 représente le résultat d' un essai de tamisage du présent produit et la courbe 2a représente le ré- sultat du même essai réalisé sur la poudre de lait écrémé ordinaire du commerce. A la figure 13, la courbe 1b est relative également au présent produit, et la courbe 2b à la poudre du commerce.
En général, les courbes des figures 12 et 13 illustrent la distribution des grosseurs de particule du présent produit, et l'on notera le contraste entre cette distribution et celle de la poudre de lait ordinaire du commerce, dont la plus grande partie des particules individuelles ont moins de 200 microns. La figure 12 est exprimée en pourcentages des fractions individuelles retenues, alors que la figure 13 est exprimée en pourcentages des quantités accumulées retenues sur le tamis.
Il est évident que le présent procédé accroît considérablement le champ d'utilisation de 1... poudre de lait écrémé. Pour les usages domestiques ordinaires, visant à préparer un lait écrémé reconstitué, le produit est de beaucoup supérieur à la poudre de lait écrémé ordinaire parce qu'il n'exige pas une agitation énergique ou prolongée pour obtenir la dispersion stable désirée. En raison de ses caractéristiques de mobilité, il est facile à retirer d'un récipient et peut être versé par le bec d'un récipient sans se former en blocs ni donner des poussières. La poudre de lait écrémé ordinaire, au contraire, ne peut pas être versée à l'aide d'un bec tel que celui prévu dans les empaquetages ordinaires du sel de cuisine.
Un autre avantage du présent produit est qu'il ne s'agglomère pas lorsqu'il est exposé à l'air humide, alors que la poudre de lait écrémé ordinaire s'agglomère dans de telles conditions.
Lorsqu'il est ajouté aux mélanges de pâtisserie, de boulangerie ou autres mélanges contenant de la farine, du sucre et d'autres ingrédients, la facilité avec laquelle le présent produit se disperse ne diminue en aucune manière la facilité avec laquelle le mélange peut être incorporé à l'eau. Au contraire, le présent produit permet de préparer des mélanges homogènes du produit avec de l'eau, dans le minimum de temps, sans un battage ou un malaxage mécaniques excessifs et sans qu'il se forme des masses ou blocs collants.
En raison de sa saveur et de son odeur excellentes, le lait reconstitué à partir du présent produit est un liquide qui possède essentiellement la même couleur, la même saveur et la même odeur que le lait liquide initial.
Bien qu'il ait été question de .l'utilisation d'une poudre de lait écrémé ayant un indice de solubilité d'au plus 0,1 environ, le présent procédé peut être appliqué avantageusement à d'autres sortes de lait écrémé sans occasionner aucun accroissement appréciable de cet indice.
Il a en outre été question, dans la description qui précède, de la fabrication d'un produit de lait écrémé sec à laquelle se prête particulièrement l'invention, mais il va de soi que le présent procédé peut être appliqué à des matières lactées similaires.
Résumé.
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