La présente invention concerne le procédé ASB perfectis I utilisé pour la réduction de toutes espèces de fruits & légumes en poudre 100 % naturelle. Le procédé selon l'invention est un perfectionnement du brevet ASB-Kd publié sous le numéro FR 2 914 540 et décrit comme technique de préparation de poudres naturelles à partir des fruits charnus mûrs.
On retrouve dans la description du brevet ASB-Kd un état de l'art des procédés pouvant être utilisé pour obtenir des poudres à partir des fruits charnus. Il s'agit de l'atomisation, de la Détente Instantanée Contrôlée (DIC), de la Déshydratation Imprégnation par immersion (D2I) associée au séchage et au broyage. A ces procédés il convient de rajouter le séchage sur rouleau, le séchage sous vide, la zéodratation et tout récemment le procédé ASB-Kd.
Tous les procédés ci-dessus cités ont en commun les opérations de parage. Lors de ces opérations, les fruits sont lavés, pelés et dénoyautés pour l'obtention de la pulpe. La pulpe ainsi obtenue est utilisée en l'état pour la suite des opérations (séchage sous vide, D2I, lyophilisation, DIC, zéodratation, ASB-Kd) ou après avoir été transformée en une purée fluide (atomisation, séchage sur rouleau). Pour obtenir la purée, la pulpe est broyée et diluée selon les fruits.
Si la transformation est effectuée à partir de la purée ; Elle peut être pulvérisée en très fines gouttelettes qui sont mises en contact avec de l'air chaud. Cette opération qualifiée d'atomisation permet d'obtenir une poudre de fruit dont la teneur en matière sèche est de l'ordre de 92 %. Une opération de séchage terminal en lit fluidisé est ensuite effectuée pour ramener la teneur en matière sèche finale de la poudre autour de 97 %. _ Elle peut être étalée en fines couches sur un tambour rotatif à surface chauffante (>150°C). La purée ainsi étalée sèche jusqu'à l'obtention de fines paillettes rigides et craquantes qui sont ensuite fragmentées pour l'obtention de la poudre. Cette opération est connue sous le nom de séchage sur rouleau ou séchage à tambour. Si la transformation est effectuée à partir de la pulpe ; _ Elle peut être séchée sous vide et broyée pour l'obtention de la poudre. Le séchage est alors effectué par convection dans une enceinte à très basse pression. L'eau du produit est évaporée grâce à la circulation d'un courant d'air chaud et sec. L'abaissement de la pression qui favorise l'évaporation de l'eau est obtenue grâce au vide créé dans l'enceinte de séchage. _ Elle peut également être émincée en tranches et subir une (D2I) Déshydratation Imprégnation par immersion (trempage pendant 3 à 4 h en solution sucrée à 40° Brix) avant d'être séchée par convection. Les tranches séchées sont alors broyées pour obtenir la poudre. _ Elle peut être lyophilisée puis broyée. Le lyophilisat est obtenu en ôtant l'eau du fruit à l'aide d'une surgélation suivie d'une évaporation sous vide de la glace sans la faire fondre. Le principe de base est que lorsqu'on réchauffe de l'eau à l'état solide à très basse pression, l'eau se sublime, c'est-à-dire qu'elle passe directement de l'état solide à l'état gazeux. La vapeur d'eau (ou de tout autre solvant) quitte le produit et on la capture par congélation à l'aide d'un condenseur, ou piège froid. ._ Elle peut être séchée jusqu'à environ 30 % d'eau, subir une texturation par Détente Instantanée Contrôlée (DIC) puis un post séchage suivi d'un post broyage. La DIC consiste en la mise sous haute pression et haute température du fruit, suivie d'une détente rapide (ù1/100 s) vers le vide à basses températures. Dans cette approche, le rôle de la DIC est de restructurer le fruit qui, du fait des modifications texturales (rétrécissement des parenchymes) induites par le séchage ne peut plus laisser évaporer l'eau qu'il contient sans caraméliser. _ Elle peut être séchée par zéodratation puis broyée pour l'obtention de la poudre. La zéodratation est effectuée à une température comprise entre -20 °C et +60 °C en introduisant les fruits dans des réacteurs contenant des zéolites (granules sous forme de billes d'environ deux millimètres donc la taille des nanopores (4Â) correspond à celle d'une molécule d'eau) qui absorbe la vapeur d'eau engendrée par l'évaporation et la rejette après régénération. _ Elle peut subir une Alternance de Phase de séchage et de Broyage (ASB-Kd) pour l'obtention de la poudre. L'ASB-Kd (l'Alternance de phases Séchage/Broyage) est appliquée aux fruits mûrs et fermes et comporte sept principales étapes à savoir, le nettoyage et le parage, l'éminçage, le pré séchage, le pré broyage, le post séchage, le post broyage et le tamisage. Le pré- séchage prend fin lorsque le fruit atteint le point critique de séchage. Ce point critique est caractérisé en ce que, l'eau ne s'évapore plus du fruit même si la durée du pré séchage est prolongée. Le pré broyage est appliqué aux fruits parvenus au point critique de pré séchage pour favoriser une nouvelle évaporation de l'eau durant le post séchage. Les approches technologiques utilisées jusqu'à présent comportent des inconvénients. En effet, le séchage par atomisation a un coût élevé en investissement et en consommation énergétique (de l'ordre de 2,6 à 2,8 Kg de vapeur et 0,8 kW par kg d'eau évaporée). Cette méthode nécessite une optimisation constante des paramètres technologiques, ce qui représente une perte de temps et des coûts supplémentaires. De plus, l'encrassement est généralement rencontré lors de l'atomisation des substances riches en sucres telles que les purées de fruit. Au lieu de la poudre recherchée, on obtient plutôt un amas qui motte rapidement. Pour éviter l'encrassement, l'ajout d'additifs alimentaires a été préconisé. Malheureusement, ceux-ci conduisent à des poudres dont le goût est très éloigné de celui du fruit d'origine. Tous ces inconvénients expliquent pourquoi l'atomisation n'est pratiquement pas utilisée en industrie pour produire des poudres de fruit. Tout comme l'atomisation, le séchage sur rouleau nécessite généralement l'ajout d'additifs chimiques de moins en moins appréciés des consommateurs et est opéré sur des purées débarrassées des fibres alimentaires pourtant très recherchées pour leurs qualités nutritionnelles.
De part les températures élevées utilisées lors de sa mise en oeuvre, le séchage sur rouleau conduit à des produits pauvres en vitamines et de faible qualité gustative. D'autre part, l'approche qui consiste à tremper les pulpes dans une solution sucrée, les essorer, les sécher et les broyer nécessite de gros volumes de solution concentrée sucrée. Elle conduit à un très faible rendement d'obtention de poudres fines de taille comprise entre 0,3 et 0,5 mm (qui ont la particularité de bien se réhydrater). L'inconvénient majeur de ce procédé est qu'une grande partie des nutriments & pigments des fruits sont perdus au profit de la solution concentrée et une partie du sucre de la solution est inévitablement absorbée par les fruits. La lyophilisation nécessite un coût d'investissement très important (2 000 K{ pour une unité de 100Kg/h) et un coût énergétique extrêmement élevé (15 à 20 Kwatt/ Kg). Ce procédé se prête mal à une utilisation industrielle en continue, est assez difficile à mettre en oeuvre et conduit à des produits comparativement très chers. En outre, l'approche faisant intervenir la texturation par DIC, malgré ses multiples avantages par rapport aux autres approches citées, présente l'inconvénient d'être une opération plus énergétique qu'un simple broyage et plus difficile à mettre en oeuvre de façon continue pour le traitement de gros volumes de produits. Tout comme la lyophilisation, la zéodratation conduit à des produits de très bonne qualité, mais nécessite un coût d'investissement très élevé. En plus, la régénération des zéolites est une opération fortement énergétique. La mise en oeuvre du procédé est assez difficile et conduit à des produits trop onéreux. Par ailleurs, il convient de signaler que le procédé de séchage et de broyage des fruits non mûrs est généralement rencontrés en inde et conduit à l'obtention d'une poudre appelée « Amchur ». Ce procédé conduit à des poudres d'aspect brun foncé, pauvres en éléments nutritifs (vitamines, caroténoïdes, sucres réducteurs) et généralement utilisées comme épices dans les sauces et salades. Le procédé ASB-Kd est à ce jour le seul procédé décrit comme pouvant alterner le séchage par convection et le broyage pour obtenir des poudres à partir des fruits charnus mûrs. A la différence du « Amchur », ces poudres riches en nutriments gardent la couleur et le goût caractéristique des fruits d'origine. Comparé à tous les procédés précités, l'ASB-Kd présente comme avantage, un faible coût d'investissement, une facilité de mise en oeuvre industrielle (batch ou continue), une concentration de tous les principes actifs du fruit et un rapport qualité/coût très concurrentiel. Seulement, des expérimentations ont permis de constater que certains fruits ayant une texture particulière comme le raisin, la datte, la figue, le pruneau, la mirabelle et autres cerises sont plus à même de s'encrasser ou de colmater que les autres. Pour ces fruits, l'obtention de la poudre grâce au procédé ASB-Kd n'est possible d'après deux ou trois cycles d'alternance (pré séchage, pré broyage, post séchage, post broyage). Ce qui rend dans ce cas le procédé bien plus onéreux est très peu compétitif. Par ailleurs, les opérations de parage préconisées dans le procédé ASB-Kd avant le pré séchage ne sont pas nécessaires pour certains fruits, tandis que pour d'autres le dénoyautage prévu avant le pré séchage est plus indiqué après. Un perfectionnement du procédé ASB-Kd s'est avéré nécessaire pour surmonter les difficultés techniques rencontrées lors de la réduction en poudre des fruits & légumes ayant des spécificités biologiques, structurales et texturales, très sensible à l'encrassement/colmatage. De son appellation anglaise "stickiness" ou "caking" l'encrassement ou colmatage est le problème technologique majeur rencontré lorsqu'on désire obtenir une poudre à partir des fruits mûrs. Ce problème a premièrement été constaté lors de l'atomisation des substances riches en sucres telles que les jus de fruit. Au lieu de la poudre recherchée, on obtient plutôt un amas qui motte rapidement. Un problème similaire (formation d'une pâte qui bloque les lames du broyeur) a également été observé lorsqu'on essaye de broyer les fruits mûrs séchés en vue d'obtenir une poudre. Il a été montré que l'encrassement survient lorsque la température opératoire est supérieure à la température de transition vitreuse du produit traité, ce qui est généralement le cas au cours des opérations technologiques. Pour éviter l'encrassement lors du broyage, la teneur en eau du fruit doit se situer autour de 6 %, ce qui lui confère une température de transition vitreuse supérieure à la température opératoire des opérations unitaires et une texture rigide et cassante qui facilite le broyage. Seulement, il n'est pas possible en utilisant un simple séchage par convection de réduire la teneur en eau des fruits en dessous de 30 % sans altérer leur couleur, leurs qualités nutritives et gustatives. Ainsi, avec une teneur en eau généralement comprise autour de 17 à 30 %, les fruits séchés sont inévitablement sujets à l'encrassement lorsqu'on essaye de les broyer.
Trois approches ont été préconisées pour éviter l'encrassement lorsqu'on désire obtenir des poudres de fruits par simple broyage du fruit mûr séché comme on le fait avec les céréales. Ces trois approches précédemment citées, consistent pour la première, en l'association de la déshydratation osmotique au séchage des fruits, pour la seconde en l'utilisation de la Détente Instantanée Contrôlée (DIC) suivie d'un post séchage puis d'un post broyage et pour la troisième en l'utilisation d'une alternance de phase de séchage et de broyage (ASB-Kd). Ces trois approches présentent cependant les limites techniques commentées ci-dessus. A la différence de l'ASB-Kd, donc la mise en oeuvre était satisfaisante pour certains fruits (dattes, figues, abricots, pruneaux, rasins ...) au bout de 5 à 6 cycles d'alternances, le procédé selon l'invention permet surtout de réduire à un seul cycle, la production des poudres à partir des fruits à texture particulière, plus sensible à l'encrassement.
La nouvelle invention dénommée ASB perfectis I (perfectionnement premier de l'Alternance des phases Séchage/Broyage ASB), adapte au procédé ASB-Kd des évolutions techniques pour éviter l'encrassement et obtenir des poudres par simple broyage des fruits & légumes. Tout comme 1'ASB-Kd, ce nouveau procédé se distingue techniquement des approches existantes par le fait (I) qu'un pré broyage (E6) est appliqué entre deux phases de séchage du fruit (E3, E7) pour faciliter la réduction de leur teneur eau en dessous de 7 %, ce qui permet d'obtenir des granules séchés durs et cassants possédant une meilleure aptitude au broyage que les fruits séchés. Il se distingue également des approches existantes par (II) sa facilité de mise en oeuvre pour le traitement de gros volume, (III) sa faible consommation énergétique par kilogrammes de poudre transformée, (IV) le faible coût des équipements nécessaires à sa mise en oeuvre. L'ASB perfectis I est applicable à tous les fruits & légumes et comporte huit principales étapes représentées par la figure 1 à savoir ; (E1) le nettoyage et l'essorage, (E2) le parage et/ou 1'éminçage 1, (E3) le pré séchage, (E4) le dénoyautage, (E5) le refroidissement, (E6) l'éminçage 2, (E7) le post séchage 1, (E8) le pré broyage, (E9) le post séchage 2, (El0) le post broyage et (E II) le tamisage. Ces étapes définissent plusieurs itinéraires technologiques dont les principales sont : l'itinéraire I (El, E2, E3, E8, E9, E10, E11) similaire au procédé ASB-Kd et les l'itinéraires H (E1, E2, E3, E5, E8, E9, Ell), III (El, E2, E3, E5, E8, E9, E10, Ell), IV (El, E2, E3, E5, E6, E8, E9, E10, Ell), V (El, E2, E5, E8, E9, Ell), VI (El, E2, E5, E8, E9, EiO, E11), VII (El, E2, E5, E6, E8, E9, E10, E11), VIII (El, E3, E4, E6, E7, E8, E9, E11), IX (E1, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11), X (El, E3, E4, E5, E8, E9, Ell), XI (E1, E3, E4, E8, E5, E8, E9, E10, Ell), XII (El, E5, E6, E7, E8, E9, E10, Ell), XIII (El, E5, E8, E9, E11), spécialement indiqués pour des fruits & légumes ayant des spécificités biologiques, structurales et texturales. Les opérations unitaires qui composent ces itinéraires sont illustrées par la figure 1 et décrites comme suit : (El) Les fruits & légumes frais sont nettoyés et essorés. Le nettoyage des produits et du matériel est effectué pour éliminer les poussières apportées par l'air, les déjections des oiseaux et insectes ou les résidus des traitements pesticides. Plusieurs types de nettoyage peuvent ainsi être utilisés à savoir le nettoyage par aspersion ou par immersion. L'essorage a pour but d'éliminer l'eau de nettoyage et assécher superficiellement les produits. Il peut être effectué par ventilation et/ou sur membrane vibrante. (E2) Les produits nettoyés et essorés sont parés et/ou émincés pour obtenir des tranches de fruits & légumes. Le parage, opération de pelage et/ou de dénoyautage concerne les fruits & légumes 35 constitués de peau et/ou de noyau/pépin (s). Le pelage peut être effectué de façons mécaniques r (manuellement à l'aide de couteaux en acier inoxydable ou par des couteaux qui suivent la forme des fruits grâce à des palpeurs associés à des cames) ou par choc thermique (ce choc est obtenu en introduisant des fruits dans une enceinte de vapeur surchauffée puis en la refroidissant brusquement pour éliminer la fine couche de façon mécanique par brossage ou par aspersion d'eau). Lorsque cela est nécessaire, un dénoyautage primaire peut être effectué sur les produits de façon manuelle ou à l'aide des dénoyauteuses. L'émiçage 1 est réalisé de façon manuelle (à l'aide d'un couteau en acier inoxydable) ou instrumentée (découpe par lames, scies, par ultrason ou par jet d'eau hyperbare). Il conduit à des tranches (environ 7 mm d'épaisseur, 8 à 10 cm de longueur et 2 cm de largeur), ou à des cossettes de taille plus réduite (environ7 mm d'épaisseur, 1 à 2 cm de longueur et de largeur). Les fruits peuvent également être tranchés en disques ou en cubes d'un 1 cm. L'éminçage a pour but de réduire le temps de séchage, limiter les risques de fermentation des fruits au cours de la transformation et améliorer la qualité nutritive des produits. (E3) Les produits parés et émincés sont pré séchés. Les fruits & légumes sont alors étalés sur des claies en acier inoxydable (avec une distance de 2 cm les unes des autres) et séchés par convection entre 50 et 60 °C. Le séchage par convection peut être effectué à l'aide des séchoirs électriques, à gaz (en Bach ou en continue) ou solaires et conduit à l'obtention des tranches de fruits & légumes secs possédant une teneur en eau comprise entre (18 et 25 %). Le séchage par convection peut également être associé à des prétraitements de déshydratation osmotique des fruits. Le pré- séchage prend fin lorsque le fruit atteint le point critique de séchage. Ce point critique est caractérisé en ce que, l'eau ne s'évapore plus du fruit même si le pré séchage est prolongé. (E4) Les produits séchés avec leur (s) noyau (s) sont dénoyautés. Le dénoyautage est 25 effectué comme décrit précédemment et conduit à l'obtention des tranches de fruits & légumes secs dénoyautés. (E5) Les produits très sensibles à l'encrassement sont durcis par refroidissement pour faciliter le broyage. Le refroidissement est effectué selon les fruits par congélation, par surgélation ou préférentiellement par cryogénie. La cryogénie est réalisée en utilisant un liquide 30 cryogénique (azote liquide) pour refroidir les fruits jusqu'à leur point de fragilisation (température inférieures à -150 °C) afin d'en faciliter la réduction mécanique. (E6) L'émiçage 2 est réalisé exclusivement de façon instrumentée (découpe par lames, scies, par ultrason ou par jet d'eau hyperbare). Il conduit à de fines lamelles de fruit & légume sec (environ 1 mm d'épaisseur, 2 à 4 cm de longueur et 1 à 2 cm de largeur), ou en cubes 35 d'environ 1 cm de côté. (E7) Les fruits & légumes secs émincés subissent un post séchage par convection entre 50 et 60 °C pour obtenïr respectivement des granules séchés ou des poudres de teneur en eau inférieure ou égale à 8 %. Lorsque la convection est privilégiée, le post séchage peut être effectué par étuvage pendant 4 à 6 heures ou sur lit fluidisé pendant 20 à 60 minutes. (E8) Les produits pré séchés et/ou durcis sont soumis à un pré broyage modéré par cisaillement (quelques secondes) à l'aide d'un broyeur à couteau. Dans le cas des produits séchés (dénoyautés ou non), le broyage conduit à l'obtention des granules de taille comprise entre 1 à 3 mm, tandis que le broyage des produits durcis par refroidissement sans avoir été séchés conduit soit à l'obtention des granules soit à l'obtention de fines particules (< 1 mm) humides. Le pré broyage appliqué aux produits a pour principal objectif d'augmenter leur surface spécifique pour faciliter une nouvelle évaporation de l'eau durant le post séchage. (E9) Les granules et les fines particules (< 1 mm) humides subissent à nouveau un post séchage 2 par convection, induction ou radiation entre 50 et 60 °C pour obtenir respectivement des granules séchés ou des poudres de teneur en eau inférieure ou égale à 8 %. Lorsque la convection est privilégiée, le post séchage peut être effectué par étuvage pendant 4 à 6 heures ou sur lit fluidisé pendant 20 à 60 minutes. (E10) Les granules séchés subissent un post broyage de quelques secondes pour l'obtention de la poudre de fruits. Le post broyage qui peut également être effectué par cisaillement, est préférentiellement effectué par impact ou par compression à l'aide d'un broyeur à marteau ou à tambour. (E 11) Les poudres obtenues à l'issue du broyage sont tamisées. Le tamisage est effectué mécaniquement de façon manuelle ou instrumentée et a pour but de fractionner les poudres pour obtenir la/les distribution (s) granulométriques souhaitée (s) dans un intervalle compris entre 0 et lmm.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une poudre sans additif, riche en nutriments et pouvant être utilisée dans la préparation des laits fermentés et produits laitiers, des farines infantiles, des produits de boulangerie pâtisserie, des compléments alimentaires ou pouvant être réhydratée individuellement ou mélangée pour obtenir des jus, concentré ou cocktails de fruits. La poudre peut également être utilisée par les industries agro alimentaires comme PAI (Produits Alimentaires Intermédiaires), directement dans les ménages pour confectionner des préparations diverses (gâteaux, jus de fruits, yaourt fruités ...), ou pour alimenter des distributeurs automatiques de jus ou cocktails naturels de fruits.