WO1986004059A1 - Procede d'extraction du carotene des carottes et concentre de carotene obtenu - Google Patents

Procede d'extraction du carotene des carottes et concentre de carotene obtenu Download PDF

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Jacques Dikansky
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Aromes De Bretagne S.A.
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    • C07C403/24—Derivatives of cyclohexane or of a cyclohexene or of cyclohexadiene, having a side-chain containing an acyclic unsaturated part of at least four carbon atoms, this part being directly attached to the cyclohexane or cyclohexene or cyclohexadiene rings, e.g. vitamin A, beta-carotene, beta-ionone having side-chains substituted by six-membered non-aromatic rings, e.g. beta-carotene
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    • A23L2/70—Clarifying or fining of non-alcoholic beverages; Removing unwanted matter
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    • A23L5/43—Addition of dyes or pigments, e.g. in combination with optical brighteners using naturally occurring organic dyes or pigments, their artificial duplicates or their derivatives
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    • C09B61/00—Dyes of natural origin prepared from natural sources, e.g. vegetable sources

Definitions

  • the present invention relates to a process for extracting carotene from carrots as well as to the carotene concentrate obtained by the implementation of this process.
  • Carotene is a product sought after by the food, pharmaceutical and dietetic industries, on the one hand as a colorant (red-orange), on the other hand because of its provitamin A properties.
  • carotene is generally produced by synthetic processes.
  • the invention aims to solve this problem, by proposing a process for extracting natural carotene, which is efficient and profitable, making it possible to obtain a final product rich in carotene and free of undesirable chemical substances.
  • the carrots are ground, b) the crushed product is pressed in order to extract a juice therefrom, c) this juice is subjected to an enzymation by a pectolytic enzyme, d) an ultrafiltration of the depectinized juice is carried out, e) the retentate is recovered , rich in carotene.
  • the ultrafiltration is preferably carried out by means of a membrane whose cut-off point is between 10,000 and 100,000, for example 20,000.
  • the ultrafiltration is advantageously carried out at a temperature of the order of ⁇ to 50 ° C and under a differential pressure of 2.5. 10 Pa.
  • the enzymation is also carried out at a temperature of the order of 5 to 50 ° C., for a period of 1 hour 30 minutes to approximately 2 hours.
  • the yield of the process can be further improved by subjecting, before pressing, the ground product to an enzymation with a pectolytic enzyme with cellulosic activity, at a temperature in the region of 5 ° C., for 1 hour 30 minutes to approximately 2 hours.
  • the carrots are first washed with water and sorted, so that the defective carrots are eliminated.
  • the retained carrots are then subjected to a blanching operation. This operation, which is carried out in water brought to a temperature between 90 and 10 ° C., for approximately 5 minutes, causes a softening of the carrots, and a destruction of the enzymes and the contaminants (molds and bacteria ) possibly present.
  • the carrots are then subjected to grinding; the characteristics of the crusher (of any type) are such that, at the output thereof, the pieces of crushed carrots have an average diameter of between 1 millimeter and 5 millimeters.
  • the ground materials are subjected to pressing, for example by means of an endless screw with decreasing pitch housed in a perforated cage the diameter of the perforations is of the order of 0.5 to 1 millimeter.
  • This operation separates the pulp from a juice.
  • the weight percentage of juice obtained is of the order of 60 to 70% of the ground product.
  • the juice is pasteurized at a temperature of about 85 ° C, for 10 to 15 seconds, which causes the destruction of a large part of the contaminants.
  • This pasteurized juice is then decanted, sieved, or centrifuged, so as to separate the grains of relatively large size still present; a clarified juice is thus obtained.
  • a pectolytic enzyme is then added to the juice, the role of which will be to completely degrade the pectin in order to prevent the juice from having too high a viscosity which would harm subsequent ultrafiltration.
  • This enzymation operation is carried out at a temperature comprised between 5 and 50 ° C, for a period of I hour 30 minutes to 2 hours approximately.
  • the juice obtained contains a content of 2 to 10 milligrams of carotene per 100 grams.
  • the juice is introduced into an ultrafiltration cartridge, provided with mineral membranes having a cut point of between 10,000 and 100,000, for example 20,000.
  • a cut point of 20 000 corresponds to a membrane, the pores of which have a diameter of the order of 500 micrometers. Only molecules with a molar mass of less than 20,000 grams can pass through it.
  • the ultrafiltration operation separates a permeate (which passes through the membranes) from a retentate (which does not pass through the membranes).
  • Carotene has a molecular weight greater than the cut-off point of the membranes, so it is contained in the retentate.
  • To increase the concentration of the carotene retentate several ultrafiltration cycles are carried out, by reintroducing the retentate several times into the filter.
  • the retentate obtained has a carotene content of the order of 500 to 600 milligrams per 100 grams.
  • the total ultrafiltration operation lasts approximately 16 to 18 hours. It is carried out at a temperature of the order of 45 to 50 ° C, under a differential pressure of 2.5. 10 Pa approximately.
  • Permeate is a liquid made up of water, sugar, organic nitrogen and mineral salts; it can advantageously be used, optionally after concentration, for animal feed.
  • the retentate includes proteins, starch, lipids, cellulose.
  • the concentrate obtained with the consistency of a paste, of an orange-red color.
  • the concentrate Before packaging, it is advantageous to pasteurize the concentrate, exposing it to a temperature of 85 ° C., for a time of the order of 10 to 15 seconds.
  • the product is then optionally atomized so as to be transformed into a powder. It is then packaged, under vacuum or under an inert atmosphere (devoid of oxygen) and in the dark; it is finally cooled and stored at a temperature below 5 °.
  • a pectolytic enzyme with cellulosic activity is used which facilitates the bursting of the carrot cells. This enzymation is carried out at a temperature in the region of 45 ° C., for a period of the order of 1 hour 30 minutes to 2 hours.
  • the process which is the subject of the invention is an entirely natural process, relatively easy to implement, while making it possible to obtain a product very rich in carotene.
  • the process which is the subject of the invention relates only to the extraction of carotene from carrots, it goes without saying that this same process could also be used for the extraction of carotene from other vegetables or fruit containing it.

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Abstract

Procédé d'extraction du carotène des carottes. Selon ce procédé: a) on broie les carottes, b) on presse le broyat obtenu pour en extraire un jus, c) on soumet ce jus à un enzymage par une enzyme pectolytique, d) on réalise une ultrafiltration du jus dépectinisé, e) on récupère le rétentat, riche en carotène. Production de carotène naturel.

Description

PROCEDE D'EXTRACTION DU CAROTENE DES CAROTTES ET CONCENTRE DE CAROTENE OBTENU.-
La présente invention concerne un procédé d'extraction du carotène des carottes ainsi que le concentré de carotène obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé.
Le carotène est un produit recherché par les industries alimentaires, pharmaceutiques et diététiques, d'une part comme colorant (rouge- orangé), d'autre part en raison de ses propriétés provitaminiques A.
Actuellement le carotène est généralement produit par des procédés synthétiques.
II est également connu d'extraire du carotène des carottes, par des procédés chimiques utilisant des solvants. Malheureusement, le carotène naturel ainsi obtenu est d'un prix de revient élevé par rapport au caro¬ tène synthétique. En outre, le procédé d'extraction par voie chimique provoque généralement une altération des molécules de carotène pen- d-ant l'opération d'extraction ; par ailleurs des résidus de solvants indésirables peuvent être présents dans le produit obtenu.
L'invention vise à résoudre ce problème, en proposant un procédé d'extraction du carotène naturel, qui soit efficace et rentable, permet- tant d'obtenir un produit final riche en carotène et exempt de sub¬ stances chimiques indésirables.
A cet effet, le procédé d'extraction du carotène des carottes, qui fait l'objet de la présente invention, est caractérisé en ce que :
a) on broie les carottes, b) on presse le broyât obtenu pour en extraire un jus, c) on soumet ce jus à un enzymage par une enzyme pectolytique, d) on réalise une ultrafiltration du jus dépectinisé, e) on récupère le rétentat, riche en carotène. On réalise de préférence i'ultrafiltration au moyen d'une membrane dont le point de coupure est compris entre 10 000 et 100 000, par exemple de 20 000.
L'ultrafiltration est avantageusement réalisée à une température de l'ordre de Ψ à 50°C et sous une pression différentielle de 2,5. 10 Pa.
L'enzymage est également réalisé à une température de l'ordre de 5 à 50°C, pendant une durée de 1 heure 30 minutes à 2 heures environ.
Il est avantageux, avant broyage, de soumettre les carottes à une opération de blanchiment dans de l'eau, à une température de l'ordre de 90 à 100°C, pendant 5 minutes environ.
Après pressage, il est souhaitable de pasteuriser le jus obtenu, en le portant à une température voisine de 95°C pendant 10 à 15 secondes environ.
Il est également souhaitable de clarifier le jus avant son enzymage, en le soumettant, par exemple, à une décantation ou à une opération de centrifugation.
Par ailleurs, après ultrafiltration, il est possible d'augmenter la concen¬ tration en carotène du retentat en diminuant sa teneur en eau, par exemple par evaporation sous vide ou par séchage (notamment par atomisation).
En outre, il est souhaitable de pasteuriser le concentré de carotène obtenu avant son conditionnement ; à cet effet, on l'expose à une température voisine de 85°C pendant 10 à 15 secondes environ.
Le rendement du procédé peut encore être amélioré en soumettant, avant pressage, le broyât à un enzymage par une enzyme pectolytique à activité cellulosique, à une température voisine de 5°C, pendant 1 heure 30 minutes à 2 heures environ. L'invention va maintenant être décrite en se référant à la planche annexée, qui montre sous forme de diagramme, les différentes étapes du procédé selon l'invention.
Les carottes sont tout d'abord lavées à l'eau et triées, de manière à ce que soient éliminées les carottes défectueuses. On soumet ensuite les carottes retenues à une opération de blanchiment. Cette opération, qui est effectuée dans de l'eau portée à une température comprise entre 90 et 1Ô0°C, pendant 5 minutes environ, provoque un ramollis- sèment des carottes, et une destruction des enzymes et des contami¬ nants (moisissures et bactéries) éventuellement présents.
On soumet ensuite les carottes à un broyage ; les caractéristiques du broyeur (de type quelconque) sont telles qu'à la sortie de celui- ci les morceaux de carottes broyées ont un diamètre moyen compris entre 1 millimètre et 5 millimètres.
Après broyage, on soumet les broyât à un pressage, par exemple au moyen d'une vis sans fin à pas décroissant logée dans une cage perforée le diamètre des perforations est de l'ordre de 0,5 à 1 millimètre.
Cette opération permet de séparer la pulpe, d'un jus. Le pourcentage pondéral de jus obtenu est de l'ordre de 60 à 70% du broyât.
Ensuite, le jus est pasteurisé à une température de 85°C environ, pendant 10 à 15 secondes, ce qui provoque la destruction d'une grande partie des contaminants.
Ce jus pasteurisé est ensuite décanté, tamisé, ou centrifugé, de manière à en séparer les grains de dimension relativement grande encore pré- sents ; on obtient ainsi un jus clarifié.
On ajoute ensuite au jus une enzyme pectolytique, dont le rôle sera de dégrader complètement la pectine afin d'éviter que le jus ne possède une viscosité trop importante qui nuirait à l' ultrafiltration ultérieure. Cette opération d'enzymage est réalisée à une température comprise entre 5 et 50°C, pendant une durée de I heure 30 minutes à 2 heures environ.
Le jus obtenu contient une teneur de 2 à 10 milligrammes de carotène pour 100 grammes. Après un certain temps d'attente, on introduit le jus dans une cartouche d' ultrafiltration, munie de membranes miné¬ rales ayant un point de coupure compris entre 10 000 et 100 000, par exemple de 20 000. Un point de coupure de 20 000 correspond à une membrane, dont les pores ont un diamètre de l'ordre de 500 micromètres. Seules les molécules dont la masse molaire est inférieure à 20 000 grammes peuvent la traverser. L'opération d' ultrafiltration réalise la séparation d'un perméat (qui traverse les membranes) d'un retentat (qui ne traverse pas les membranes). Le carotène possède un poids moléculaire supérieur au point de coupure des membranes, si bien qu'il est contenu dans le retentat. Pour augmenter la concentra¬ tion du retentat en carotène, on réalise plusieurs cycles d' ultrafiltration, en réintroduisant plusieurs fois le retentat dans le filtre.
Le retentat obtenu possède une teneur en carotène de l'ordre de 500 à 600 milligrammes par 100 grammes.
L'opération totale d' ultrafiltration a une durée de 16 à 18 heures environ. Elle est réalisée à une température de l'ordre de 45 à 50°C, sous une pression différentielle de 2,5. 10 Pa environ.
Le perméat est un liquide composé d'eau, de sucre, d'azote organique et de sels minéraux ; il peut être avantageusement utilisé, éventuelle¬ ment après concentration, pour l'alimentation animale.
Outre sa forte teneur en carotène, le retentat comprend des protéines, de l'amidon, des lipides, du cellulose.
Ensuite, on réalise une augmentation de la concentration du retentat, en enlevant une partie de l'eau qui s'y trouve ; cette opération est obtenue par exemple par evaporation sous vide, à une température relativement basse (de l'ordre de 60 à 70°) qui ne détruit pas les quali¬ tés du concentré. L'évaporation permet également de faire échapper les gaz dissous dans la masse de retentat.
Le concentré obtenu à la consistance d'une pâte, d'une couleur rouge orangée.
Avant son conditionnement, il est avantageux de procéder à une pasteuri¬ sation du concentré, en l'exposant à une température de 85°C, pendant un temps de l'ordre de 10 à 15 secondes. Le produit est ensuite éventuel¬ lement atomisé de manière à être transformé en poudre. Il est ensuite conditionné, sous vide ou sous atmosphère inerte (dépourvue d'oxygène) et dans l'obscurité ; il est enfin refroidi et stocké à une température inférieure à 5°.
Pour augmenter le rendement d'extraction du jus après le broyage, il est avantageux de procéder à un enzymage du broyât avant pressage. Dans ce cas, on utilise une enzyme pectolytique possédant une activité cellulosique qui facile l'éclatement des cellules de la carotte. Cet enzymage est réalisé à une température voisine de 45°C, pendant une durée de l'ordre de 1 heure 30 minutes à 2 heures.
Il est également possible, pour augmenter l'efficacité du procédé, soit d'effectuer un nouveau pressage de la pulpe issue du premier pressage, soit de pratiquer une deuxième extraction, par diiiusiυn à contre courant par exemple.
Ces deux possibilités sont illustrées par des flèches en traits interrom¬ pus sur le diagramme.
Ainsi qu'il ressort de la description qui vient d'être faite, le procédé objet de l'invention est un procédé entièrement naturel, relativement facile à mettre en oeuvre, tout en permettant d'obtenir un produit très riche en carotène. Bien que dans cette description, le procédé objet de l'invention concerne uniquement l'extraction de carotène à partir de carottes, il va de soi qu'on pourrait également utiliser ce même procédé pour l'extraction du carotène à partir d'autres légumes ou de fruits en contenant.

Claims

Revendications
1. Procédé d'extraction du carotène des carottes, caractérisé en ce que :
a) on broie les carottes, b) on presse le broyât obtenu pour en extraire un jus, c) on soumet ce jus à un enzymage par une enzyme pectolytique, d) on réalise une ultrafiltration du jus dépectinisé, au moyen d'une membrane dont le point de coupure est compris entre 10 000 et 100 000, et à une température de l'ordre de 45 à 50°C, e) on récupère le retentat, riche en carotène.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise I'ultrafiitration au moyen d'une membrane dont le point de coupure est de l'ordre de 20 000.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise I'ultrafiitration sous une pression différentielle de 2,5. 10 Pa environ.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enzymage est réalisé à une température de l'ordre de 45 à 50°C pendant 1 heure 30 minutes à 2 heures.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on fait blanchir les carottes dans de l'eau à une température de l'ordre de 90 à 100°C, pendant 5 minutes environ, avant de les broyer.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on pasteurise le jus obtenu par pressage en le portant à une température voisine de 85°C pendant 10 à 15 secondes environ.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on clarifie le jus avant enzymage, par exemple par décantation ou par centrifugation.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après ultrafiltration, on augmente la concentration en carotène du retentat en diminuant sa teneur en eau, par exemple par evaporation sous vide.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on pasteurise le concentré de carotène obtenu en le portant à une température voisine de 85°C, pendant 10 à 15 secondes environ.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce qu'avant pressage, on soumet le broyât à un enzymage par une enzyme pectolytique à activité cellulosique, à une température voisine de 45°C, pendant 1 heure 30 minutes à 2 heures environ.
11. Concentré ou poudre à haute teneur en carotène obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 10.
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