WO1996037518A1 - Procede d'extraction et de production de polymeres hydrocolloides a partir de matiere vegetale ou animale - Google Patents

Procede d'extraction et de production de polymeres hydrocolloides a partir de matiere vegetale ou animale Download PDF

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WO1996037518A1
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water
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agar
heating
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Daniel Christiaen
Michel Gondolo
Patrick Therond
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Eric Lebas, S.A.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/028—Flow sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0036—Galactans; Derivatives thereof
    • C08B37/0039—Agar; Agarose, i.e. D-galactose, 3,6-anhydro-D-galactose, methylated, sulfated, e.g. from the red algae Gelidium and Gracilaria; Agaropectin; Derivatives thereof, e.g. Sepharose, i.e. crosslinked agarose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0036—Galactans; Derivatives thereof
    • C08B37/0042—Carragenan or carragen, i.e. D-galactose and 3,6-anhydro-D-galactose, both partially sulfated, e.g. from red algae Chondrus crispus or Gigantia stellata; kappa-Carragenan; iota-Carragenan; lambda-Carragenan; Derivatives thereof

Definitions

  • the subject of the present invention is a process for extracting and producing hydrocolloid polymers from plant or animal material.
  • the invention may relate to various technical sectors, both in the context of the implementation and of the applications of the actual extraction process and of the production, which comprises various stages, from the grinding of the raw material itself up to to the drying of the product obtained through different specific steps as described below.
  • agar or agar it is a phycocolloid located in the cell wall of red algae of the genus Gracilaria, Gelidium and / or Pterocladia for the most part;
  • Agar-Agar designates a substance which gives up boiling water a mucilage which becomes jelly while cooling: one thus obtains a gel in cold solution below 40 ° C which can only reform a solution once brought back to the boil.
  • Such a characteristic is used in various fields such as for the solidification of bacteriological culture media, in foodstuffs to prepare jams, express creams, sauces, etc. the paper industry, in that of fabrics for making finishes, in pharmacies as an emulsifying agent or as a laxative.
  • this colloid having a melting point distant from its gelling point which is called hysteresis
  • hysteresis is also used to carry out its extraction of algal tissues in water brought to the boil at least in a tank or in a tank. ; to then obtain a dry extract, the cooled solution solidifying, use to date prior to drying, different techniques which range from pressing to freezing / thawing through centrifugation in order to reduce the amounts of water to be evaporated.
  • Fluidized bed drying is then carried out and the yields generally observed are in the range of 16 to 20% of the quantity of agar extracts recovered relative to the quantity of dry algae used during the treatment.
  • KOGIMA et al in 1960, and GUISELEY in 1968 used a higher temperature and pressure in autoclaving to reduce the heating time; MATSUHASHI in 1971 added phosphates to improve extraction; SAINT MARTIN et al in 1988 describes the effect of cellulase to improve extraction yields; and VERDUGO in CHILE in 1993 recommends a pre-treatment of swelling to reach the announced but unverified yields of 50 to 75%.
  • the most generally used extraction and production process to date combines different stages which are, with regard to the actual extraction phase, autoclave and steam systems and then with regard to the concentration of freezing / thawing systems and for drying fluidized bed devices; the different variants depending on the type of algae used, relate to the extraction aids, such as acids, bases, bleaches, etc.
  • the tanks can be agitated, but despite this, the heat transfer which takes place either through a double jacket or using coils immersed in the tank, never allows temperature uniformity throughout the mass thereof, the temperature being of course higher near the exchange walls and much lower in the center of the tank for example.
  • the problem is therefore to be able to extract and produce hydrocolloid polymers from plant or animal materials, such as water-soluble polysaccharides including carrageenans and / or Agar-Agar, by optimizing in particular the two extraction parameters that are the temperature and the quantity of water to improve both the yield of the quantity of product extracted compared to the quantity of dry algae used during the treatment as well as the economic balance of this extraction then of the production including in particular the energy balance; moreover, this must make it possible to reduce the volume, the importance and the maintenance of the equipment necessary for such an extraction and to facilitate their implementation and their control.
  • plant or animal materials such as water-soluble polysaccharides including carrageenans and / or Agar-Agar
  • the raw material, mixed with water and sodium carbonate is introduced into a reaction chamber which, instead of being formed by a conventional container, is in the form of a tube about two hundred millimeters in diameter and one hundred and twenty meters in length, bent several times at an angle of one hundred and eighty degrees.
  • the mixture which is introduced into this chamber under the control of a simple valve, is brought to the treatment temperature, of the order of one hundred and thirty five degrees Celsius, over at most the first six hundred millimeters of its long course. of the tube.
  • the high viscosity of the mixture during treatment causes pressure drops.
  • the mixture is cooled to a temperature of the order of one hundred and fifteen degrees Celsius, from which there is still a risk of vaporization.
  • a solution to the problem posed is a method and a device making it possible to implement this method as shown diagrammatically in the attached single figure, for extracting hydrocolloid polymers from plant or animal material 4, such as:
  • said vegetable or animal material is ground 2 according to a particle size given as a function of this material, in order to obtain an exchange surface of the latter, in the following stages of the process, which is as high as possible and, preferably, above a minimum value which is at least of the order of that accepted in the processes used to date,
  • the said material thus ground is diluted 5 in water, at a rate which also depends on this material,
  • the residues 10 of material are then separated 9 from the juice containing the said polymers which are concentrated 13, 14 by any means, until a given rate is obtained for a desired final product 15.
  • any plant material containing water-soluble polysaccharides is selected which is ground to obtain particles of 0.1 to 5 millimeters; these particles are mixed with water in a proportion of 1 / 15th to 1 / 25th and the said mixture is circulated in the said heating tubes which bring it to a temperature of 90 ° C to 145 ° C for 10 to 40 minutes .
  • algae containing Agar-Agar are selected as said plant materials.
  • each piece of equipment in which a treatment is thus carried out continuously according to a step of the method according to the invention is supplied by fluid pipes; this is the juice produced by the upstream equipment, in which another specific treatment, corresponding to the previous stage of the process, was carried out; the juice is then supplied after treatment to the downstream equipment, corresponding to the next step of the process according to the invention; and so on until the treatment and the final equipment such as for example drying 14, possibly followed by cooling 18.
  • the juice can be used at the outlet of any equipment located after that allowing of course the extraction by dilution and heating, without going to treatment with the following equipment (s), or by using d other types of treatment and / or equipment.
  • the process according to the invention firstly presents all the recognized advantages of a continuous process, namely flexibility of use, simple and immediate adjustment of the operating conditions, such as the flow rate and therefore the time of stay of the material in the heating tubes as well as the heating temperature itself, the limitation of production stoppages by the existence for example of one or more launching tanks upstream of the heating pipes, allowing a permanent supply, etc. ...
  • Another important advantage of the process according to the invention is the homogeneity of the treatment undergone by the product since in the said heating tubes, the temperature within the product which circulates therein, is identical in all points of this product, insofar as the internal dimension of section of the pipes is sufficiently small, such as for example of the order of 20 millimeters; such a weakness of dimensions also allows a good regulation of the temperature which can be maintained for example to within 1 degree compared to the desired temperature thanks to the arrangement of the various systems of probes preferably external to the passage section, for example, whereas in the tank systems known to date, such temperature control and regulation, in addition to the problems of homogeneity, is very difficult to obtain; However, if we increase the temperature too much above a given temperature, we risk destroying the product that we want to extract and if, on the contrary, the temperature is too low, we no longer extract it enough which explains without partly doubts the low yield obtained to date in known installations.
  • the homogeneity of the dissolved product as well as of the treatment is also reinforced by the presence of numerous bends or changes of direction of the pipes that can be produced in the installation, playing in a way a role of product mixer and homogenizer. of temperature.
  • Such heating tubes can be made of piping elements, arranged in series and / or in parallel and heated by any means such as for example electrical resistances then avoiding the presence of a boiler and a heat transfer fluid, thus reducing the consumption costs and the problems inherent in the use of steam for example.
  • electrical resistors which can be of the Joule effect type or according to any other type of assembly, allows production to be stopped and resumed easily, as well as very good regulation of the process, with respect to a fluid. heat carrier, as well as a rapid rise in temperature of the order of a few minutes.
  • the energy consumed is, for the extraction phase proper, the sum of that corresponding to the pumping power and that necessary for heating the tubes, with possibly that of cooling necessary to bring the product below 100 ° C at the outlet of these heating tubes, for the following treatments , but it is also possible according to the present invention, to do without such a cooler.
  • the heat losses are moreover negligible and the residence time of the product in the heating tubes is short, and in any case less than the conventional systems used to date which are one to two hours.
  • the said algae used in the process according to the invention are preferably washed beforehand 3, then crushed 2 to obtain particles with a size varying from 0.1 to 5 millimeters, but preferably rather greater than 1 millimeter to then allow their decantation, facilitating the liquid and solid separation operations; the above particle size obtained by grinding 2, must however allow a sufficient exchange surface to allow the dilution of the Agar-Agar according to the process of the invention.
  • a volumetric pump 63 can be used, ensuring the admission of algae from a first launch tank 8 and another 64, for the entry of water, so that the mixture either entrained either directly without risk of settling for the process according to the invention in the chosen ratio, such as 1/20, and at the desired flow rate according to the size of the installation and the desired production, or after a tank of dilution 5 of low buffer volume with a 7 T stirring system.
  • the size of the particles mentioned above and the ratio of dry algae to the volume of water makes it possible to optimize the release of the colloid in the water during its extraction in order to dissolve a maximum of it in a minimum of 'water.
  • algae having a relatively high density compared to that of water tend to have a low flow rate to line the bottom of the tubes 16 and not to travel through the entire installation 1: this can be avoided with high speeds.
  • sufficiently high traffic such as in particular with a high flow in small diameter pipes, which is generally the case for industrial installations and ensuring a speed of the order of at least one meter per second.
  • the extractor 1 of Agar-Agar by heating allowing its dilution is therefore a tubular system 16, that is to say a set of heating pipes arranged in parallel and in series, such as by effect joule or by electrical resistance, likely to bring the reaction mixture between 90 "C and 145 ° C and preferably at 135 ° C for 10 to 40 minutes and preferably 20 minutes.
  • each suspended algae particle undergoes exactly the desired treatment, authorizes a maximum extraction of 50% of Agar-Agar yield relative to the weight of the initial dry algae, while the tank systems used to date do not allow a contact time under ideal conditions and therefore such optimization, both of the yield relative to the initial weight of algae and of the energy total consumed.
  • pipe diameter must also be optimal, on the one hand, do not create too great a pressure drop and risk blockage and on the other hand, keep a sufficiently high flow speed for the reasons mentioned above -above.
  • a diameter of the order of 15 to 40 millimeters can be a good compromise, such as 18 millimeters then ensuring for a flow rate of 1 cubic meter per hour, a circulation speed of the order of 1 meter per second.
  • the pressure in the installation must therefore be sufficient so that there is no risk of vaporization; for this, it is therefore necessary that the overpressure both at the inlet and at the outlet of the installation is higher than that of the vaporization pressure, or for 120 ° C, 0.194 MPa and at 130 ° C, 0.268 MPa. To therefore have a certain safety margin, it is necessary to maintain in the installation 1 an always higher pressure and of the order of 3 bar, which can be created naturally by a flow of the fluid in pipes of length and diameter chosen, to obtain a pressure drop equal to 0.3 MPa.
  • a necessary length of pipe of 469 meters is required, or for a diameter of 15 millimeters, a length of 346 meters, or for a diameter of 12 millimeters a length of 267 meters.
  • another constraint to be observed in the process according to the invention is the residence time of the diluted algae particles in the heated part which must be of the order of approximately 20 minutes, which for a flow rate of 1000 liters per hour, requires a total volume of tubular chamber of 335 liters.
  • a pipe 469 meters in diameter in 18 millimeters represents only 119 liters; it is therefore necessary to have both the sufficient back pressure and the desired volume, to have a first tubular assembly of larger diameter satisfying the requirements of the volume, followed by a tubular assembly of smaller diameter to create the minimum desired pressure drop defined above, such as for example 322 meters from a 36-millimeter tube, followed by 267 meters from a 12-millimeter tube or even 166 meters from a 48-millimeter tube, followed by 346 meters of a 15 millimeter tube.
  • said heating tubular assembly 1 which can be defined as comprising a first stage which can be qualify as a Joule effect driver to raise the product to the optimum temperature desired, followed by a second stage, known as a chamberer, with a large diameter and maintaining the product at the desired temperature for the minimum duration desired, and finally a third stage known as restrictor of smaller diameter conduits, ensuring sufficient back pressure, the whole solution then passes through a means of separation 9 of the residues in order to recover the juice containing the hydrocolloid polymers such as Agar-Agar, such as in a centrifugal wringer 9 continuously self-cleaning, dimensioned in proportion to the preceding reactor 1, the precipitated residues 10 having a final mass equal to three times that initial.
  • a means of separation 9 of the residues in order to recover the juice containing the hydrocolloid polymers such as Agar-Agar, such as in a centrifugal wringer 9 continuously self-cleaning, dimensioned in proportion to the preceding reactor 1, the precipitated residues 10 having
  • the centrifugal gravity force applied to the particles is sufficient, such as that created by a rotation speed of the order of 7000 rpm, the clarification of the juice is excellent and allows continuous operation, as in the reactor extractor 1 previous.
  • the solution obtained then containing agar of 1.5 to 2.5% approximately of dilution, can be conveyed for example towards a tank 12, of agitated storage l ⁇ -, to avoid solidification of the total volume and serving as a buffer before the following steps.
  • filtration 11 on a candle filter can then be recommended after the centrifugal wringer 9, in particular for uses in biology.
  • Bleaching can also be recommended in particular embodiments, such as on cationic ion exchange resins 17, in the form for example NH4 + , allowing demineralization of the extraction juice and anionic, in the form for example Co3-, allowing actual discoloration; the said resins being in a weight ratio relative to the volume of the colloid solution, 1/6 and the flow being upward.
  • ammonium and carbonate ions is that they are vaporizable during drying, the resulting Agar being then desalted.
  • the juice thus obtained can then be concentrated such as in an evaporator 13 under vacuum, to bring its titration which is of the order of 1.5 to 2.5% as indicated above, ie for example 2%, up to at least 10%, preferably around 20% by weight-volume ratio.
  • conditionable powder such as in an atomization tower 14 or other means making it possible to reduce the humidity of the powder. obtained up to a rate of the order of 5 to 10%.
  • phases of separation of residues and of concentration until the drying possibly necessary according to the application and according to the process of the invention are preferably those indicated above, although other means can be retained; those preferentially described and represented in the single attached figure allow to remain in production and in continuous treatment, always in the form of liquid, following the extraction phase proper by dilution 5 then heating 1 for the extraction of the Agar- Agar, from crushed algae 2, even if these process steps have a lower energy balance than in other methods, such as concentration by freezing / thawing but which does not allow a continuous process.
  • the process of the present invention can also be applied to algae residues which have already been used during a first extraction according to a known process, in order to further extract therefrom what would remain in said algae, and thus supplement the yield of production; tests according to the method described above were carried out on Gelidium algae residues which have therefore already been treated for the extraction of Agar in a factory of a European industrial group; 5 kilos of such residues after circulation then according to the method of the invention in the tubular reactor with a volume of 100 liters of water, after a treatment of 20 minutes at 135 ° C., made it possible to recover a further 0.650 grams of Agar , or approximately 13% of the dry weight of starting residues.
  • a vacuum progressively produced around -0.04 MPa allows a boiling temperature around 75 ° C of the solution, and the temperature of the inlet vapor is limited to 105 ° C.
  • the condensation rate recovered at the end of the experiment is measured at 262.5 liters, ie a final concentration of the initial solution brought to 20%.
  • This solution kept permanently at 'more than 70 ° C remains sufficiently fluid to be then injected into an atomizer 14, by a nozzle spraying the solution at the top of the device.
  • the incoming air is set at 135 ° C and the outlet temperature is 85 ° C; a very fine colorless powder, titrating
  • the process of the invention does not use a sufficient viscosity of the mixture during processing, but on the contrary its fluidity and a tuburlent regime favorable to mass transfers.
  • Heating takes place over the entire length of the treatment path, resulting in optimum efficiency.
  • calculation software is provided to regulate the installation.
  • the back pressure which is obtained makes it possible to avoid vaporizations in the tube.
  • the back pressure pipe is replaced by a pneumatic valve.
  • the butterfly valves or the like are to be excluded because they can induce clogging. lo
  • the outlet temperature is kept below one hundred degrees Celsius which eliminates the risk of vaporization.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'extraction de polymères hydrocolloïdes de matière végétale ou animale tel que: on broie (2) ladite matière végétale ou animale (4) suivant une granulométrie donnée et on dilue (5) dans de l'eau, suivant un taux fonction de cette matière, on fait circuler (1) en continu ladite matière ainsi diluée dans les tubes chauffants (16) à une température donnée et dont la dimension maximum de la section interne est définie pour assurer une uniformité de température dans toute cette section et une vitesse suffisante de circulation, on chauffe (1) ainsi la matière diluée, dont les polymères hydrocolloïdes se dissolvent alors dans l'eau, pendant une durée minimum donnée de séjour dans lesdits tubes (16), on sépare (9) ensuite les résidus (10) de matière du jus contenant lesdits polymères que l'on concentre (13, 14) par tout moyen.

Description

PROCEDE D'EXTRACTION ET DE PRODUCTION DE POLYMERES HYDROCOLLOIDES A PARTIR DE MATIERE VEGETALE OU ANIMALE
La présente invention a pour objet un procédé d'extraction et de production de polymères hydrocolloïdes à partir de matière végétale ou animale. L'invention peut concerner divers secteurs techniques, aussi bien dans le cadre de la mise en oeuvre que des applications du procédé d'extraction proprement dit et de la production, qui comporte diverses étapes, depuis le broyage de la matière première elle-même jusqu'au séchage du produit obtenu à travers différentes étapes spécifiques telles que décrites ci-aprés.
En effet, de nombreuses applications de l'invention sont envisageables et possibles et la présente description en développe plus particulièrement une des principales, qui concerne l'obtention de polysaccharides hydrosolubles, à partir de matières végétales ou animales dont on peut les extraire, telles que la pectine, le guar, le caroube et surtout les carraghenanes et/ou l'agar-agar, à partir d'algues.
Il pourrait également être envisagé d'obtenir suivant le procédé de l'invention, par exemple, des protéines végétales ou animales telles que la gélatine ou le collagène.
En ce qui concerne plus particulièrement l'agar-agar ou gélose, il s'agit d'un phycocolloïde situé dans la paroi cellulaire des algues rouges du genre Gracilaria, Gelidium et/ou Pterocladia pour l'essentiel ; le terme Agar-Agar désigne une substance qui abandonne à l'eau bouillante un mucilage qui se prend en gelée en refroidissant : on obtient ainsi un gel en solution à froid en dessous de 40°C qui ne peut reformer une solution qu'une fois reporté à l'ébullition. Une telle caractéristique est utilisée dans divers domaines tels que pour la solidification de milieux de cultures bactériologiques, dans l'alimentaire pour préparer des confitures, des crèmes expresses, des sauces, etc ... dans l'industrie du papier, dans celle des tissus pour réaliser des apprêts, en pharmacie comme agent émulsionnant ou comme laxatif.
La propriété de ce colloïde d'avoir un point de fusion éloigné de son point de gélification, qui s'appelle hystérésis, est utilisée également pour réaliser son extraction des tissus algaux dans de l'eau portée au moins à ébullition en bac ou en cuve ; pour obtenir ensuite un extrait sec, la solution refroidie prenant en masse, on utilise à ce jour préalablement au séchage, différentes techniques qui vont du pressage à la congélation/décongélation en passant par la centrifugation afin de réduire les quantités d'eau à évaporer.
L'élimination de l'eau de cette façon s'appuie sur une autre caractéristique du gel qui consiste à évacuer un excédent d'eau lors du processus de gélification qu'on appelle synérèse.
Un séchage par lit fluidisé est alors réalisé et les rendements généralement observés se situent dans la fourchette de 16 à 20 % de quantité d'extraits d'agar récupéré par rapport à la quantité d'algues sèches utilisées lors du traitement. On connait en effet, et de nombreuses sociétés ont développé et continuent à s'intéresser à divers modes opératoires et phases de procédés d'extraction et de production sur la base de ceux connus à ce jour afin d'essayer en particulier d'améliorer un tel rendement. Ainsi, par exemple, on peut relever que KOGIMA et al, en 1960, et GUISELEY en 1968 ont utilisé une température plus élevée et en pression en autoclavage pour réduire la durée de chauffage ; MATSUHASHI en 1971 ajoute des phosphates pour améliorer l'extraction ; SAINT MARTIN et al en 1988 décrit l'effet de la cellulase pour améliorer les rendements d'extraction ; et VERDUGO au CHILI en 1993 préconise un prétraitement de gonflement pour atteindre les rendements annoncés mais non vérifiés de 50 à 75 %.
La congélation/décongélation des extraits gélifiés qui permet en particulier d'éliminer un certain nombre d'impuretés et de réduire la quantité d'eau à évaporer la solution, est apparemment une option largement retenue à ce jour. On peut relever également dans ce domaine la demande de brevet FR-A- 2.584.010 publiée le 9 janvier 1987 de l'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE, concernant un procédé d'obtention d'Agar-Agar à partir du jus d'extraction d'algues et utilisant une combinaison de résines échangeuses d'ions, et un filtre en tissu serré à travers lequel on presse le gel obtenu.
On relève également la demande de brevet FR-A-2.635.951 publiée le 9 mars 1990, de l'INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - I.N.R.A, concernant l'obtention et l'utilisation de produits riches en parois végétales, issus de végétaux supérieurs, autres éventuellement que des algues et pouvant enfermer une fraction de polysaccharides hydrosolubles, en soumettant le produit dilué à un effort de cisaillement avant extrusion.
En ce qui concerne le séchage, celui-ci est souvent réalisé par courant d'air chaud sur lit fluidisé ; un sécheur sur cylindre est décrit par MYSLABODSKI qui a édité une revue en 1990 sur les diverses méthodes d'extraction d'Agar dans le monde ; la société SANOFI BIOINDUSTRIES a développé avec la société NOVELECT un dispositif de séchage par tunnel à icro- ondes mais partant d'un produit titrant déjà seulement 25 à 30 % d'humidité, ceci n'est pas très réaliste car très éloigné de ceux relevés au cours des phases d'extraction préalable de l'Agar, telles que celles citées ci-dessus.
Ainsi, le procédé d'extraction et de production le plus généralement utilisé à ce jour, combine différentes étapes qui sont, en ce qui concerne la phase d'extraction proprement dite, des systèmes par autoclave et vapeur puis en ce qui concerne la concentration des systèmes de congélation/décongélation et pour le séchage des dispositifs à lits fluidisés ; les différentes variantes en fonction du type d'algues utilisé, portent sur les adjuvants d'extraction, tels qu'acides, bases, décolorants, etc
Cependant, les procédés évoqués ci-dessus, connus et utilisés à ce jour, outre le fait qu'ils sont assez consommateurs d'énergie, soit de l'ordre de lOk h et 150 k h par kilo d'Agar obtenu respectivement, soit pour la première étape d'extraction proprement dite initiale, soit pour la totalité des phases jusqu'en fin de production, posent de nombreux problèmes dans la réalisation et le processus industriel ; en effet, la dilution et le chauffage en cuve de type autoclave pour extraire le produit proprement dit de la matière première est, d'une part, une opération discontinue et d'autre part, ne permet pas une véritable homogénéité du traitement sur l'ensemble de la matière et cela pour deux raisons :
- les algues en solution dans l'eau sont en effet plus denses que celle-ci, ce qui provoque d'importants phénomènes de sédimentation, rendant évidemment hétérogène le traitement des particules solides,
- pour éviter une telle sédimentation et améliorer la bonne répartition du chauffage, on peut agiter les cuves mais malgré cela, le transfert de chaleur qui s'effectue, soit par l'intermédiaire d'une double enveloppe, soit à l'aide de serpentins plongés dans la cuve, ne permet jamais une homogénéité de température dans l'ensemble de la masse de celle-ci, la température étant bien sûr plus élevée prés des parois d'échange et beaucoup plus faible au centre de la cuve par exemple.
Le problème posé est donc de pouvoir extraire et produire des polymères hydrocolloïdes à partir de matières végétales ou animales, telles que les polysaccharides hydrosolubles dont les carraghénanes et/ou l'Agar-Agar, en optimisant en particulier les deux paramètres d'extraction que sont la température et la quantité d'eau pour améliorer à la fois le rendement de la quantité de produit extrait par rapport à la quantité d'algues sèches utilisées lors du traitement ainsi que le bilan économique de cette extraction puis de la production dont en particulier le bilan énergétique ; de plus, ceci doit permettre de réduire le volume, l'importance et l'entretien des équipements nécessaires pour une telle extraction et faciliter leur mise en oeuvre et leur contrôle.
En particulier, celle-ci se faisant au dessus de 100°C, l'élévation de température de la masse d'eau est coûteuse en énergie puis le but étant d'obtenir en final une poudre, ce même volume d'eau doit bien sûr être évaporé. Dans un domaine proche, on connaît (US-A-3773753) un procédé d'extraction d'un produit, ici un alginate, à partir de varech, lequel procédé ne présente pas cet inconvénient.
Selon ce procédé, la matière première, mélangée à de l'eau et à du carbonate de soude, est introduite dans une chambre de réaction qui, au lieu d'être formée d'un conteneur classique, se présente sous la forme d'un tube d'environ deux cents millimètres de diamètre et de cent vingt mètres de longueur, plusieurs fois courbé sur un angle de cent quatre-vingts degrés.
Le mélange, qui est introduit dans cette chambre sous le contrôle d'une simple vanne, est porté à la température de traitement, de l'ordre de cent trente cinq degrés Celsius, sur au plus les premiers six cents millimètres de son parcours au long du tube.
Au delà de cette zone de chauffage, la température de traitement chute ce qui réduit le rendement.
Du fait de la section encore importante de la chambre, l'homogénéisation de la température du mélange n'est assurée que difficilement et à la faveur de l'apparition d'une certaine viscosité, de sorte que le produit acquiert un comportement rhéologique plastique ou pseudoplastique.
Cela induit toutefois une faible vitesse de circulation du mélange et autorise la sédimentation des particules et des effets de traîne.
La viscosité importante du mélange en cours du traitement occasionne des pertes de charge.
En sortie du tube de réaction, le mélange est refroidi à une température de l'ordre de cent quinze degrés Celsius d'où il résulte encore un risque de vaporisation.
Pour toutes ces raisons, ce procédé, imaginé il y a vingt cinq ans, a toujours été écarté par les spécialistes du domaine de la présente invention qui se sont de ce fait orientés exclusivement vers les solutions précédemment exposées. Une solution au problème posé est un procédé et un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé tel que représenté schématiquement sur la figure unique jointe, d'extraction de polymères hydrocolloïdes de matière végétale ou animale 4, tel que :
- on broie 2 la dite matière végétale ou animale suivant une granulometrie donnée en fonction de cette matière, pour obtenir une surface d'échange de celle-ci, dans les étapes suivantes du procédé, qui soit la plus élevée possible et, de préférence, au dessus d'une valeur minimum qui est au moins de l'ordre de celle admise dans les procédés utilisés à ce jour,
- on dilue 5 la dite matière ainsi broyée dans de l'eau, suivant un taux fonction également de cette matière,
- on fait circuler 1 en continu la dite matière ainsi diluée à une vitesse suffisante pour que les particules de matière restent en suspension, dans les tubes chauffants 16 à une température donnée et dont la dimension maximum de section interne est définie pour assurer une uniformité de température dans toute cette section,
- on chauffe 1 ainsi la matière diluée dont les polymères hydrocoll'oïdes se dissolvent alors dans l'eau, pendant une durée minimum donnée de séjour dans les dits tubes, pour assurer la dite dissolution et déterminant la longueur des tubes chauffants 16 par rapport à la vitesse de circulation,
- on sépare 9 ensuite les résidus 10 de matière du jus contenant les dits polymères que l'on concentre 13, 14 par tout moyen, jusqu'à obtenir un taux donné pour un produit final voulu 15.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on sélectionne toute matière végétale contenant des polysaccharides hydrosolubles qu'on broie pour obtenir des particules de 0,1 à 5 millimètres ; on mélange ces particules à de l'eau en proportion de l/15ème à l/25ème et on fait circuler le dit mélange dans les dits tubes chauffants qui le portent à une températur de 90°C à 145°c pendant 10 à 40 minutes.
Selon une des applications principales de l'invention évoquée précédemment, on sélectionne comme dites matières végétales, des algues contenant de l'Agar-Agar.
On choisit alors comme critères opti a d'extraction une dilution de la dite matière telle que les algues, dans une proportion de l/20ème environ, un chauffage du mélange obtenu à une temperatur de 135°C environ dans les dits tubes chauffants et une durée de circulation dans ceux-ci de 20 minutes environ. Suivant ce que l'on veut ensuite obtenir comme produit final, on peut utiliser différents modes de séparation 9 des résidus 10 de matière par rapport au jus ou solution d'extraction obtenue contenant les dits polymères, et pour concentrer 13 ensuite ceux-ci ; on peut citer à titre d'exemple, pour la séparation des résidus 10, la centrifugation 9 continue et pour la concentration des dits polymères hydrocolloïdes, l'évaporation 13 sous vide poμr porter la concentration initiale de la solution qui est de 2 % environ à au moins 10 % et même 20 % et enfin pour le séchage 14 du produit obtenu contenant les dits polymères, tels que le polysaccharide hydrosoluble dont l'Agar-Agar pour obtenir un produit final sous forme de poudre, les tours d'atomisation 14.
L'ensemble de ces dispositifs ou équipements pouvant être placés en série les uns derrière les autres pour constituer une installation d'extraction et de production complète comme représenté sur la figure jointe ; chaque équipement où est ainsi réalisé en continu un traitement suivant une étape du procédé suivant l'invention, est alimenté par des canalisations de fluide ; celui-ci est le jus produit par l'équipement amont, dans lequel un autre traitement spécifique, correspondant à l'étape précédente du procédé a été effectuée ; le jus est fourni ensuite après traitement à l'équipement en aval, correspondant à l'étape suivante du procédé suivant l'invention ; et cela ainsi de suite jusqu'au traitement et à l'équipement final tel que par exemple le séchage 14, suivi éventuellement d'un refroidissement 18. Suivant l'application et le type de produit que l'on veut utiliser plus ou moins purifié et plus ou moins concentré et/ou séché, on peut utiliser le jus à la sortie de tout équipement situé après celui permettant bien sûr l'extraction par dilution et chauffage, sans passer au traitement par le ou les équipements suivants, ou en utilisant d'autres types de traitement et/ou d'équipement.
Le résultat est un nouveau procédé d'extraction et de production de polymères hydrocolloïdes à partir de matière végétale ou animale, qui répond au problème posé en apportant de nouveaux avantages, que ne présentent pas les dispositifs et procédés connus à ce jour.
En effet, le procédé suivant l'invention présente tout d'abord tous les avantages reconnus d'un procédé continu, à savoir la souplesse d'utilisation, un réglage simple et immédiat des conditions opératoires, telles que le débit et donc le temps de séjour de la matière dans les tubes chauffants ainsi que la température de chauffage elle-même, la limitation des arrêts de production par l'existence par exemple d'un ou plusieurs bacs de lancement en amont des tuyaux chauffants, permettant une alimentation permanente, etc ...
Un autre avantage important du procédé suivant l'invention est l'homogénéité du traitement subi par le produit puisque dans les dits tubes chauffants, la température au sein du produit qui y circule, est identique en tous points de ce produit, dans la mesure où la dimension interne de section des tuyauteries est suffisamment petite, telle que par exemple de l'ordre de 20 millimètres ; une telle faiblesse de dimensions permet également une bonne régulation de la température qui peut être maintenue par exemple à 1 degré près par rapport à la température voulue grâce à la disposition des différents systèmes de sondes de préférence externes à la section de passage, par exemple, alors que dans les systèmes à cuve connus à ce jour, un tel contrôle et régulation de température, en plus des problèmes d'homogénéité, est très difficile à obtenir; or, si on augmente trop la température au dessus d'une température donnée, on risque de détruire le produit qu'on veut extraire et si, au contraire, la température est trop faible, on ne l'extrait plus assez ce qui explique sans doute en partie la faiblesse de rendement obtenu à ce jour dans les installations connues.
L'homogénéité du produit dissous ainsi que du traitement est renforcée également par la présence de nombreux coudes ou changements de direction des tuyauteries que l'on peut réaliser dans l'installation, jouant en quelque sorte un rôle de mélangeur de produit et d'homogénéificateur de température. De tels tubes chauffants peuvent être réalisés en éléments de tuyauterie, disposés en série et/ou en parallèle et chauffés par tout moyen tel que par exemple des résistances électriques évitant alors la présence d'une chaudière et d'un fluide caloporteur, réduisant ainsi les coûts de consommation et les problèmes inhérents à l'utilisation de la vapeur par exemple.
De plus, le choix de résistances électriques, qui peuvent être de type à effet Joule ou suivant tout autre type de montage, permet des arrêts et des reprises de production aisément, ainsi qu'une très bonne régulation du procédé, par rapport à un fluide calo-porteur, ainsi qu'une rapidité de montée en température de l'ordre de quelques minutes.
On peut également noter, puisque ceci est un des objectifs de la présente invention, une réduction de la consommation d'énergie évoquée précédemment, grâce au procédé de l'invention : en effet, l'énergie consommée est, pour la phase d'extraction proprement dite, la somme de celle correspondant à la puissance de pompage et de celle nécessaire au chauffage des tubes, avec éventuellement celle de refroidissement nécessaire pour amener le produit en dessous de 100°C à la sortie de ces tubes chauffants, pour les traitements suivants, mais il est également possible suivant la présente invention, de se passer d'un tel refroidisseur.
On peut ainsi comparer l'énergie nécessaire pour un kilo d'Agar dissous suivant la première phase d'extraction proprement dite du procédé de l'invention, qui est de 5,60 kWH alors que pour un procédé utilisant un chauffage par autoclave à vapeur, il est nécessaire de consommer plus de 9kWh.
En effet, les pertes thermiques sont par ailleurs négligeables et le temps de séjour du produit dans les tubes chauffants est bref, et de toute façon inférieur aux systèmes classiques utilisés à ce jour qui sont de une à deux heures.
On pourrait citer bien sûr l'augmentation du rendement d'extraction obtenu, tel que pour de l'Agar-Agar à plus de 50 % de produit de base contenant cette forme d'extrait, grâce en particulier au choix de dilution du produit de base, de l'ordre de 20 fois. Enfin, on pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, tels que la géométrie de préférence tubulaire des tubes chauffants, permettant un nettoyage rapide et aisé de l'installation ; le fait que la durée totale du traitement de chauffage dans les dits tubes est réduite et donc moins dégradante pour les molécules ; que l'ensemble du processus suivant l'invention, non seulement au niveau du chauffage pour la dilution, mais également au niveau de la séparation, telle que par centrifugation, de l'évaporation sous vide et du séchage par atomisâtion, peut être réalisé entièrement et toujours en liquide, donc en continu, permettant un contrôle plus efficace et une plus grande rapidité et nécessitant moins de volume d'installation ; ainsi que le fait que le produit restant toujours dans une conduite permet de préserver un produit initial jusqu'au stade final, toujours stérile, avec une amélioration du transfert de masse et de l'énergie.
L'ensemble de ces avantages ainsi que ceux développés précédemment en montrent déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description et les exemples ci-aprés décrivent des modes de réalisation et d'application particulière de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif ; d'autres exemples et d'autres modes de réalisation sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier en changeant la matière de base dont est extrait le produit voulu, tel que peut l'être l'Agar-Agar mais également tout autre polymère hydrocolloïde ou polysaccharide hydrosoluble ; des choix différents de manière de base et de produit à extraire, amèneront bien sûr à optimiser sans doute à des valeurs différentes de celles évoquées, les critères de traitement que sont au moins la granulometrie de broyage, le taux de dilution, la température de chauffage et la durée de chauffage.
Nous citerons dans l'ensemble des exemples ci-aprés, ceux retenus pour l'extraction de l'Agar-Agar à partir d'algues : les dites algues utilisées dans le procédé suivant l'invention sont de préférence et préalablement lavées 3, puis broyées 2 pour obtenir des particules d'une taille pouvant varier de 0,1 à 5 millimètres, mais de préférence plutôt supérieur à 1 millimètre pour autoriser ensuite leur décantation, facilitant les opérations de séparation liquides et solides ; la granulometrie ci-dessus obtenue par broyage 2, doit permettre cependant une surface d'échange suffisante pour permettre la dilution de l'Agar-Agar suivant le procédé de l'invention.
Ces particules une fois broyées, sont alors mélangées à de l'eau en proportion de 1/15 à 1/25 et de préférence 1/20 en poids, et éventuellement préchauffées à 60°C. Pour effectuer un tel mélange et dilution, on peut utiliser une pompe volumétrique 63, assurant l'admission des algues à partir d'un premier bac de lancement 8 et une autre 64, pour l'entrée d'eau, de sorte que le mélange soit entrainé soit directement sans risque de décantation pour le procédé suivant l'invention dans le ratio choisi, tel que l/20ème, et au débit voulu en fonction de la dimension de l'installation et de la production souhaitée, soit après un bac de dilution 5 de faible volume tampon disposant d'un système d'agitation 7T..
La taille des particules citées ci-dessus et le ratio d'algues sèches par rapport au volume d'eau permettent d'optimiser la libération du colloïde dans l'eau lors de son extraction pour solubiliser un maximum de celui-ci dans un minimum d'eau.
Cependant, les algues ayant une densité relativement forte comparativement à celle de l'eau, ont tendance à faible débit à tapisser le fond des tubes 16 et à ne pas parcourir l'ensemble de l'installation 1 : ceci peut être évité avec des vitesses de circulation suffisamment élevées, telles qu'en particulier avec un fort débit dans des canalisations de petit diamètre, ce qui est en général le cas des installations industrielles et assurant une vitesse de l'ordre d'au moins un mètre par seconde.
L'extracteur 1 d'Agar-Agar par chauffage permettant la dilution de celui-ci est donc suivant la présente invention un système tubulaire 16, c'est à dire un ensemble de tuyaux chauffants disposés en parallèle et en série, tels que par effet joule ou par résistance électrique, susceptibles de porter le mélange réactionnel entre 90"C et 145°C et de préférence à 135°C pendant 10 à 40 minutes et de préférence 20 minutes.
Ainsi, de façon inattendue, car ceci n'était pas prévisible du fait des expériences et des essais réalisés jusqu'à présent qui détournaient même de réaliser des essais tels que ceux décrits ci-aprés et personne n'ayant imaginé, décrit ou évoqué un procédé tel que celui de la présente invention, on s'aperçoit que chaque particule d'algue en suspension subit exactement le traitement voulu, autorise un maximum d'extraction de 50 % de rendement d'Agar-Agar par rapport au poids de l'algue sèche initiale, alors que les systèmes en cuves utilisés à ce jour, ne permettent pas un temps de contact dans les conditions idéales et donc une telle optimisation, à la fois du rendement par rapport au poids d'algues initial et de l'énergie totale consommée.
Le choix du diamètre de canalisation doit être également optimal, pour d'une part, ne pas créer de perte de charge trop importante et risquer l'obturation et d'autre part, garder une vitesse d'écoulement suffisamment importante pour les raisons évoquées ci-dessus. Pour un type de fluide chargé de particules d'algues suivant les caractéristiques précédentes, un diamètre de l'ordre de 15 à 40 millimètres peut être un bon compromis, tel que 18 millimètres assurant alors pour un débit de 1 mètre cube par heure, une vitesse de circulation de l'ordre de 1 mètre par seconde.
Un autre important problème qui doit être résolu dans la présente invention lors du traitement est celui de la contre- pression dans l'installation ; en effet, celle-ci est indispensable pour éviter toute vaporisation de l'eau et du produit, surtout quand on opère à des températures au dessus de 100°C, telles que de l'ordre de 120° à 130°C, sachant que, pour obtenir une température du produit de 125°C en sortie de l'installation, les températures de parois des tubes chauffants doivent être plus élevées, telles que de 130° à 140°C, dépendant des conditions de débit.
La pression dans l'installation doit donc être suffisante pour qu'il n'y ait aucun risque de vaporisation ; pour cela, il faut donc que la surpression aussi bien à l'entrée qu'en sortie de l'installation soit supérieure à celle de la pression de vaporisation, soit pour 120°C, 0,194 MPa et à 130°C, 0,268 MPa. Pour avoir donc une certaine marge de sécurité, il faut maintenir dans l'installation 1 une pression toujours supérieure et de l'ordre de 3 bar, qui peut être créée naturellement par un écoulement du fluide dans des canalisations de longueur et de diamètre choisi, pour obtenir une perte de charge égale à 0,3 MPa. A titre d'exemple, pour un débit de 1000 litres par heure, à une température supérieure à 100°C et un diamètre de 18 millimètres, tel qu'évoqué ci- dessus, il faut une longueur nécessaire de canalisation de 469 mètres, ou pour un diamètre de 15 millimètres, une longueur de 346 mètres, ou pour un diamètre de 12 millimètres une longueur de 267 mètres. Par ailleurs, une autre contrainte à respecter dans le procédé suivant l'invention, est le temps de séjour des particules d'algues diluées, dans la partie chauffée qui doit être de l'ordre de 20 minutes environ, ce qui pour un débit de 1000 litres par heure, nécessite un volume total de chambre tubulaire de 335 litres.
Or, une canalisation de 469 mètres de diamètre en 18 millimètres ne représente que 119 litres ; il est donc nécessaire pour avoir à la fois la contre-pression suffisante et le volume souhaité, de disposer d'un premier ensemble tubulaire de plus gros diamètre satisfaisant aux impératifs du volume, suivi d'un ensemble tubulaire de plus petit diamètre pour créer la perte de charge minimum voulue définie ci-dessus, tels que par exemple 322 mètres d'un tube de 36 millimètres, suivi de 267 mètres d'un tube de 12 millimètres ou encore 166 mètres d'un tube de 48 millimètres, suivi de 346 mètres d'un tube de 15 millimètres.
On peut noter cependant qu'une autre solution pour assurer la compression de l'installation 1 consiste à placer une deuxième pompe 62 en série après l'installation 1 tubulaire pour relever la pression dans celle-ci au dessus de la dite valeur désirée de 0,3 MPa.
A la sortie du dit ensemble tubulaire 1 chauffant, pouvant être défini comme comportant un premier étage que l'on peut qualifier de chauffeur, à effet joule, pour monter le produit à la température optimum voulue suivi d'un deuxième étage, dit chambreur, à gros diamètre et maintenant le produit à la température souhaitée pendant la durée minimum voulue, et enfin un troisième étage dit restricteur de conduits de plus faible diamètre, assurant la contre pression suffisante, l'ensemble de la solution passe alors dans un moyen de séparation 9 des résidus afin de récupérer le jus contenant les polymères hydrocolloïdes tels que l'Agar-Agar, tel que dans une essoreuse centrifuge 9 en continu autodébourbeuse, dimensionnée proportionnellement au réacteur 1 précédent, les résidus précipités 10 ayant une masse finale égale à trois fois celle initiale.
Si la force de gravité centrifuge appliquée aux particules est suffisante, telle que celle créée par une vitesse de rotation de l'ordre de 7000 T/mn, la clarification du jus est excellente et permet une opération en continu, comme dans l'extracteur réacteur 1 précédent.
La solution obtenue, contenant alors de l'Agar de 1,5 à 2,5 % environ de dilution, peut être acheminée par exemple vers une cuve 12, de stockage agitée l^- , pour éviter la prise en masse du volume total et servant de tampon avant les étapes suivantes.
Suivant les utilisations ultérieures, une filtration 11 sur filtre à bougie peut être alors recommandée après l'essoreuse centrifuge 9, en particulier pour les utilisations en biologie. Un blanchiment peut être également recommandé dans des modes de réalisation particuliers, tels que sur résines échangeuses 17 d'ions cationiques, sous forme par exemple NH4+, permettant une déminéralisation du jus d'extraction et anioniques, sous forme par exemple Co3-, permettant la décoloration proprement dite ; les dites résines étant dans un rapport de poids par rapport au volume de la solution de colloïdes, de l/6ème et le flux étant ascendant. L'avantage d'utiliser des ions ammonium et carbonate, est que ceux-ci sont vaporisables lors du séchage, l'Agar résultant étant alors dessalé.
D'autres techniques de blanchiment peuvent être utilisées. Le jus ainsi obtenu peut être ensuite concentré tel que dans un evaporateur 13 sous vide, pour porter sa titrâtion qui est de l'ordre de 1,5 à 2,5 % comme indiqué ci-dessus, soit par exemple 2 %, jusqu'à au moins 10 %, soit de préférence aux alentours de 20 % en rapport de poids-volume.
Suivant l'utilisation que l'on recherche, il peut être nécessaire ensuite de sécher le produit ainsi obtenu pour obtenir une poudre conditionnable, telle que dans une tour d'atomisâtion 14 ou autre moyen permettant de réduire le taux d'humidité de la poudre obtenue jusqu'à un taux de l'ordre de 5 à 10 %.
Les phases de séparation de résidus et de concentration jusqu'au séchage éventuellement nécessaire suivant l'application et suivant le procédé de l'invention sont de préférence ceux indiqués ci-dessus, bien que d'autres moyens peuvent être retenus ; ceux preferentiellement décrits et représentés sur la figure unique jointe permettent de rester en production et en traitement continu, toujours sous forme de liquide, à la suite de la phase d'extraction proprement dite par dilution 5 puis chauffage 1 pour l'extraction de l'Agar- Agar, à partir des algues broyées 2, même si ces étapes de procédé ont un bilan énergétique moins bon que dans d'autres méthodes, telles que la concentration par congélation/décongélation mais qui ne permet pas un procédé continu.
Différents essais ont été réalisés suivant le procédé de la présente invention et leurs résultats peuvent être cités à titre d'exemple pour confirmer l'optimisation obtenue tels que:
- des algues Chondrus et Hypnea ont été ainsi traitées pour extraire du carraghénane ; alors que ces espèces traitées traditionnellement à l'eau chaude entre 90°C et 100°C pendant plus de 15 heures ne permettent d'obtenir que de l'ordre de 3 kilos de carraghénanes pour 10 kilos d'algues initiales, chacune de ces espèces traitée dans le système tubulaire suivant le procédé de l'invention avec une dilution de 5 % ou 1/20 en rapport poids-volume à 90°C, ont permis d'obtenir respectivement 6,6 kilos et 5,2 kilos de carraghénanes. Le procédé de la présente invention peut être également appliqué à des résidus d'algues ayant déjà servi lors d'une première extraction suivant un procédé connu, afin d'en extraire encore ce qui resterait dans les dites algues, et ainsi compléter le rendement de production ; des essais selon le procédé décrit précédemment ont été réalisés sur des résidus d'algues Gelidium ayant donc déjà été traités pour l'extraction d'Agar dans une usine d'un groupe industriel européen ; 5 kilos de tels résidus après circulation alors suivant le procédé de l'invention dans le réacteur tubulaire avec un volume de 100 litres d'eau, après un traitement de 20 minutes à 135°C, ont permis de récupérer encore 0,650 grammes d'Agar, soit environ 13 % du poids sec de résidus de départ.
Compte tenu du fait qu'environ 20 % d'Agar avaient été déjà probablement extraits, hors perte en cours de traitement, il apparait que plus 16,5 % d'Agar étaient donc extractibles dès l'origine, si l'opération suivant la présente invention avait été réalisée ainsi.
Différentes expériences et essais ont pu également être réalisés suivant la présente invention à différentes températures, telles que 115°C avec un ratio de dilution de l/22ème ; la quantité d'Agar dissous était de 1,74 % et le rendement moyen de 37 %, compte tenu de la quantité d'algues au départ. Une autre expérience réalisée à 125°C à un ratio de dilution de l/20ème a donné une titration encore plus faible mais avec un excellent rendement de 42 %.
Une autre expérience à 135°C avec un ratio de dilution de l/15ème a donné une titration excellente de 2,4 % mais avec un mauvais rendement de 37 %, eu égard la quantité d'algues traitées.
Une autre expérience combinant les conditions les plus favorables de titration et de rendement ci-dessus, à 135°C avec un ratio de l/20ème ont permis d'obtenir des titrations et des rendements maximum de 2,34 % et 47 % respectivement.
En ce qui concerne les étapes de concentration 13 et de séchage 14, des essais ont été réalisés avec 300 litres de solution d'Agar titrant 2,5 % maintenus à 80°C dans une cuve thermostatée ; cette solution est pompée pour être amenée au sommet d'une tour d'evaporation 13 installée en circuit descendant.
Un vide progressivement réalisé autour de -0,04 MPa, permet une température d'ébullition aux environs de 75°C de la solution, et la température de la vapeur d'entrée est quant à elle limitée à 105°C. Le taux de condensation récupéré en fin d'expérience est mesuré à 262,5 litres, soit une concentration finale de la solution initiale portée à 20 %. Cette solution maintenue en permanence à 'plus de 70°C reste suffisamment fluide pour être injectée ensuite dans un atomiseur 14 , par une buse pulvérisant la solution au sommet de l'appareil.
L'air entrant est réglé à 135°C et la température de sortie est de 85°C ; une poudre très fine non colorée, titrant
5 % d'humidité est recueillie, pesée à 7,2 kilos et peut être alors considérée comme le produit final 15 voulu suivant l'application recherchée après avoir été refroidie 18.
Contrairement au procédé connu dans le domaine de l'extraction de l'alginate (US-A-3773753) , le procédé de l'invention ne fait pas appel à une viscosité suffisante du mélange en cours de traitement, mais au contraire à sa fluidité et à un régime tuburlent favorable aux transferts de masses.
Il s'ensuit que le diamètre et la longueur des tubes ainsi que la vitesse linéaire et donc le débit sont des facteurs interdépendants déterminés pour conduire à un temps de séjour adéquat et éviter la sédimentation des particules de matière et les effets de traîne.
Le chauffage s'opère sur toute la longueur du parcours de traitement d'où un rendement optimum.
Dans une variante de réalisation de l'invention, un logiciel de calcul est prévu pour réguler l'installation.
La contre pression qui est obtenue permet d'éviter les vaporisations dans le tube. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, le tuyau de contre pression est remplacé par une vanne pneumatique. De préférence, les vannes papillons ou similaires sont à écarter du fait qu'elles peuvent induire des colmatages. lo
La température de sortie est maintenue au dessous de cent degrés Celsius ce qui écarte les risques de vaporisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'extraction et de production de polymères hydrocolloïdes de matière végétale ou animale tel que : - on broie (2) la dite matière végétale ou animale (4) suivant une granulometrie donnée en fonction de cette matière, pour obtenir une surface d'échange minimum de celle-ci dans les étapes suivantes du procédé,
- on dilue (5) la dite matière ainsi broyée dans de l'eau, suivant un taux fonction également de cette matière,
- on fait circuler (1) en continu la dite matière ainsi diluée à une vitesse suffisante pour que les particules de matière restent en suspension, dans les tubes chauffants (16) à une température donnée et dont la dimension maximum de la section interne est définie pour assurer une uniformité de température dans toute cette section, on chauffe (1) ainsi la matière diluée, dont les polymères hydrocolloïdes se dissolvent alors dans l'eau, pendant une durée minimum donnée de séjour dans les dits tubes, pour assurer la dite dissolution et déterminant la longueur des tubes chauffants (16) par rapport à la vitesse de circulation,
- on sépare (9) ensuite les résidus (10) de matière du jus contenant les dits polymères que l'on concentre (13, 14) par tout moyen, jusqu'à obtenir un taux donné pour un produit final voulu (15) .
2. Procédé d'extraction suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on détermine les dimensions des tubes chauffants (16) pour obtenir une perte de charge minimum, créant une surpression dans ces tubes (16) , supérieure à la pression de vaporisation de l'eau à la température de chauffage.
3. Procédé d'extraction suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que :
- on sélectionne toute matière végétale contenant des polysaccharides hydrosolubles qu'on broie (2) pour obtenir des particules de 0,1 à 5 millimètres,
- on mélange (5) ces particules à de l'eau en proportion de 1/I5ème à l/25ème et on fait circuler le dit mélange dans les dits tubes chauffants (16) qui le portent à une température de 90°C à 145°c pendant 10 à 40 minutes.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'on dilue (5) la dite matière dans une proportion de l/20ème environ, on la chauffe (1) à une température de 135°C environ dans les dits tubes chauffants (16) et on la fait circuler (1) dans ceux-ci pendant 20 minutes environ.
5. Procédé d'extraction selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'on sélectionne comme dites matières végétales (4) , des algues contenant de l'Agar-Agar.
6. Procédé d'extraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on sépare les dits résidus (10) de matière par centrifugation (9) continue pour récupérer le jus contenant les polymères hydrosolubles dissous.
7. Procédé d'extraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'on blanchit (11) le jus obtenu sur résine cationique pour le déminéraliser et anionique pour le décolorer.
8. Procédé d'extraction selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'on concentre les dits polymères hydrocolloïdes dans le dit jus, par évaporation (13) sous vide, portant la concentration initiale de 2 % la solution, au moins à 10 %.
9. Dispositif d'extraction et de production de polymères hydrocolloïdes de matière végétale ou animale caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble tubulaire (1) chauffant dans lequel circule en continu la dite matière végétale ou animale préalablement broyée et diluée, à une vitesse suffisante pour que les particules de matière restent en suspension, et un séparateur (9) de résidus (10) de matière du jus contenant les dits polymères placés en série après le dit ensemble tubulaire (1) .
10. Dispositif d'extraction suivant la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comprend en série de circulation continue du jus produit par le séparateur (9) , une tour d'atomisâtion (14) produisant de la poudre de polymères hydrocolloïdes.
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