WO2021014079A1 - Procede d'obtention de farines enrichies en proteines provenant de larves utilisees pour la bioconversion de dechets organiques - Google Patents

Procede d'obtention de farines enrichies en proteines provenant de larves utilisees pour la bioconversion de dechets organiques Download PDF

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WO2021014079A1
WO2021014079A1 PCT/FR2020/051290 FR2020051290W WO2021014079A1 WO 2021014079 A1 WO2021014079 A1 WO 2021014079A1 FR 2020051290 W FR2020051290 W FR 2020051290W WO 2021014079 A1 WO2021014079 A1 WO 2021014079A1
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WO
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larvae
pulp
phase
heating
minutes
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051290
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English (en)
Inventor
Romain MENARD
Caroline LAMY
Frédéric VIALA
Michel SIBONY
Original Assignee
Veolia Environnement-VE
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Publication date
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
    • A23J3/04—Animal proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/001—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from waste materials, e.g. kitchen waste
    • A23J1/002—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from waste materials, e.g. kitchen waste from animal waste materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L13/00—Meat products; Meat meal; Preparation or treatment thereof
    • A23L13/10—Meat meal or powder; Granules, agglomerates or flakes

Definitions

  • TITLE PROCESS FOR OBTAINING FLOURS ENRICHED WITH PROTEIN FROM LARVAE USED FOR THE BIOCONVERSION OF ORGANIC WASTE
  • the present invention relates generally to the protein enrichment of products such as flour from larvae fed on organic waste.
  • US patent application US 2015/0374005 describes a process for converting insects or worms into nutrient streams, comprising an aqueous phase rich in proteins, a lipid phase and a solid phase.
  • the process of US 2015/0374005 comprises the steps of cutting and crushing insects, larvae or worms to thereby obtain a pulp, in which the insects, larvae or worms are reduced in size, and then heating the pulp at a temperature of 70-100 ° C, and finally subjecting the heated pulp to a physical separation step, preferably decantation and / or centrifugation.
  • US 2015/0374005 indicates that the size of the insect particles present in the pulp plays an important role for the extraction of oils: a small size is favorable for the extraction of oils; on the other hand, the presence of too small particles (less than approximately 10 ⁇ m) could cause an emulsion making the separation of the oil more difficult.
  • the present invention therefore relates to a process for obtaining protein-enriched flour from larvae used for the bioconversion of organic waste, comprising the following steps:
  • lipid phase also called “free oil”
  • lipid phase rich in proteins and mainly containing water a liquid phase rich in proteins and mainly containing water
  • solid phase rich in proteins a liquid phase rich in proteins and mainly containing water
  • said method being characterized in that it further comprises a heating step carried out before the mechanical reduction step and at a temperature between 60 ° C and 90 ° C.
  • fresh larvae is intended to mean larvae in the growth phase, which have been brought into contact with organic waste on which they have fed. The waste is thus degraded and treated. The larvae are then harvested, washed (or cleaned) and transformed into flour, by the process according to the invention.
  • larval pulp is meant, within the meaning of the present invention, a viscous mixture in the form of a paste containing the same components and nutrients as the larvae but in a more homogeneous form.
  • the second step of the process according to the invention is therefore the heating step, which is carried out before the step of mechanical reduction of the size of the fresh larvae (initial nutrient mixture). Heating makes it possible to reduce the viscosity of the oil present in the soft part of the larvae and modifies the bonds between the different components which favors the subsequent separation step.
  • the fresh larvae are heated to a temperature between 60 ° C and 90 ° C, preferably at a temperature between 70 and 90 ° C, and preferably at 80 ° C.
  • the percentage of free oil is at most at a temperature of the order of 80 ° C. Above 90 ° C., the percentage of oil extracted is not improved.
  • this heating step can be carried out for a period of at least 2 minutes, preferably for a period of between 5 and 15 minutes, and better still of the order of 10 minutes. Below a period of 2 minutes and beyond a period of 15 minutes, the volume percentage of lipid phase obtained after separation from the total quantity of nutrient mixture in the form of pulp is low (less than 5 %). A maximum lipid phase level is obtained if the heating time is of the order of 10 minutes.
  • this heating step can be carried out by immersion in hot water.
  • the mixture of fresh larvae can be placed in a container of the beaker type, itself immersed in a hot bath. Heating can also be achieved by any other equivalent heating means, for example in a rotating drip drum in hot water heated with steam.
  • the mechanical step of reducing the size of the larvae is then carried out, leading to the formation of a nutrient mixture in the form of larval pulp.
  • This step can be carried out by cutting and crushing, for example using a butcher's chopper.
  • the objective of this step is to reduce the heated larvae to obtain a larval pulp formed of fine and homogeneous particles, the nutrients of which can be easily recovered during the subsequent processing step.
  • the size of the particles of larvae can be between 1 and 5 mm, at the end of the mechanical step of size reduction.
  • the mechanical step of reducing the size of the larvae is followed by a step of physical separation of the larval pulp, leading to obtaining a lipid phase, a liquid phase rich in proteins and mainly containing water, and a solid phase rich in proteins.
  • the larval pulp chloride of an alkali metal preferably NaCl (typically cooking salt)
  • an alkali metal typically NaCl (typically cooking salt)
  • the addition of salt has the effect of disrupting the bonds between the different types of nutrients contained in the larval pulp (for example between proteins and oils), and of improving the separation of these nutrients.
  • the pH of the larval pulp can optionally be adjusted to be between 3 and 5.5, and preferably to be of the order of 4. , 5. Adjusting the pH to these values makes it possible to insolubilize the proteins contained in the soft parts of the larvae, leading mainly to two effects:
  • Dilution is also an optional step of the process according to the invention. It facilitates the separation of nutrients, and in particular oils, before the physical separation step.
  • a fraction of the essentially aqueous liquid phase can be reintroduced into the pulp upstream of the separation step with a dilution rate of
  • the term “dilution ratio” is understood to mean the ratio
  • the physical separation step can be performed by centrifugation. This physical separation can also be carried out by any other suitable separation process, in particular by filtration or decantation.
  • the physical separation step separates the different nutrient flows contained in the larvae.
  • this separation of the flow of nutrients is obtained using the centrifugal force which allows the separation of nutrients through the difference in density of the different constituents of the larvae.
  • the last step of the process according to the invention is a step of drying the solid phase. Drying increases the mass percentage of nutrients in the dry product and improves product stability during storage and transport. This drying can for example be carried out between 40 ° C and 100 ° C, and preferably between 60 ° C and 90 ° C.
  • all or a fraction of the liquid phase can be sent to the drying step with the solid phase.
  • the dry product obtained after drying is then cooled and then ground to obtain a final product called flour.
  • the cooling can be carried out, for example, in the open air or using cold water (that is to say below 20 ° C).
  • a further subject of the present invention is flour enriched with proteins which can be obtained by the process of the invention.
  • FIG.1 is a photograph showing fresh larvae before treatment according to the method of the invention.
  • FIG.2 is a photograph showing the heating device (hot bath) used for implementing the method according to the invention.
  • FIG.3A is a photograph showing the larval chopping device used for the implementation of the method according to the invention.
  • FIG.3B is also a photograph showing the larval chopping device used for the implementation of the method according to the invention.
  • FIG.4 is a photograph showing the centrifuge used for carrying out the process according to the invention.
  • FIG.5 is a photograph showing the appearance of the larval pulp (having previously been subjected to heating at 80 ° C for 5 minutes before chopping) once centrifuged;
  • FIG.6 shows the change in the percentage of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, with prior heating at different temperatures for 5 minutes;
  • FIG.7 is a photograph showing the appearance of the larval pulp (having previously been subjected to heating at 50 ° C for 15 minutes before chopping) once centrifuged;
  • FIG. 8 shows the change in the percentage of free oil (fatty phase) obtained after centrifugation, with prior heating to 80 ° C for different durations of
  • FIG.9 shows the evolution of the percentage of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, with a preliminary heating at 80 ° C for 7.5 minutes and for which one varies the concentration of cooking salt in the larval pulp obtained after chopping and before centrifugation;
  • FIG. 10 shows the influence of dilution on the level of free oil (fatty phase) obtained at the end of centrifugation, with prior heating at 80 ° C for 15 minutes;
  • FIG. 11 shows the influence of pH on the level of free oil (fatty phase) obtained after centrifugation, with prior heating at 80 ° C for 15 minutes;
  • FIG. 12 is a photograph showing the influence of pH on the appearance of the larval pulp obtained after centrifugation having previously been subjected to heating at 80 ° C for 15 minutes;
  • FIG.13 shows the influence of the duration of the centrifugation on the rate of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, with prior heating at 80 ° C for 15 minutes and a centrifugation at 4500 rpm;
  • FIG. 14 shows the influence of the centrifugation speed on the rate of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, with prior heating at 80 ° C for 15 minutes and a duration 15 minute centrifugation;
  • FIG.15 is a photograph showing the phases obtained after centrifugation, according to the prior art.
  • Heating equipment marketed by Nickel-Electro, under the trade name Clifton Range (Reference: NE2D series), shown in figure 2, Fresh® brand meat grinder (Reference: MH-237) as shown in figures 3A and 3B,
  • EXAMPLES 1 to 7 obtaining products enriched in proteins from larvae fed on organic waste, according to a first embodiment of the process according to the invention (up to the separation step).
  • heating to a temperature between 50 ° C and 90 ° C this was carried out by introducing the fresh lavas into a beaker, itself placed in a hot bath (as illustrated in FIG. 2) for a period of between 2 and 30 minutes;
  • the heated larvae are reduced by chopping to form a larval pulp consisting essentially of fine and homogeneous particles, as illustrated in Figures 3A and 3B.
  • cooking salt for example at a rate of 1 to 40 g / l of pulp, and preferably 20 to 25 g / l of pulp;
  • this adjustment can be made by adding concentrated hydrochloric acid (37% fuming HCL). The pH is checked using the pH meter;
  • dilution of the larval pulp (optional): dilution tests were carried out with clean water previously heated to about 45-50 ° C;
  • centrifugation was carried out using the centrifuge as shown in figure 4, at a rotational speed of 1500 rpm to 4500 rpm, which corresponds to a centrifugal force of between 430 and 3850 G .
  • the volume of free oil is evaluated relative to the total volume of centrifuged pulp present in the tube of the centrifuge.
  • the final product obtained is a flour containing 55 to 60 g of proteins per 100 g of dry product and from 18 to 21 g of oil per 100 g of dry product, the analyzes having been carried out on the solid phases recovered after centrifugation, which were then dried and crushed.
  • Figure 6 shows the change in the percentage of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, following heating at different temperatures, for a heating time set at 5 minutes.
  • this figure shows that, for a hot bath temperature below 60 ° C., the percentage of free oil is zero at the end of the centrifugation.
  • the percentage of free oil is zero at the end of the centrifugation.
  • only two phases are obtained consisting of an emulsion and a brown solid phase (at the bottom of the test tube), as illustrated in FIG. 7.
  • the percentage of free oil is maximum, of the order of 4.9%.
  • the percentage of free oil obtained is not improved.
  • EXAMPLE 2 Influence of the duration of the heating on the level of free oil obtained at the end of the physical separation step.
  • Example 1 determined what the ideal heating temperature was.
  • Fresh larvae are then again subjected to a treatment according to the method according to the invention as described above, with heating the temperature of which is set at 80 ° C. and the duration of which is varied between 2 minutes and 30 minutes. .
  • Figure 8 shows the change in the percentage of free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, following heating to 80 ° C for various times.
  • this figure shows that for a heating time of the order of 10 minutes, the percentage of free oil is maximum (7.2%) at the end of the centrifugation. It drops to less than 5% for a heating time of less than 2 minutes or greater than 12.5 minutes.
  • EXAMPLE 3 Influence of the addition of cooking salt in the larval pulp on the level of free oil obtained at the end of the physical separation step.
  • Example 1 determined what the ideal heating temperature was, and Example 2 determined the ideal heating time.
  • Fresh larvae are again subjected to a treatment according to the method according to the invention as described above, with prior heating, the temperature of which is set at 80 ° C. and the duration is set at 7.5 minutes.
  • the centrifugation speed is 4500 rpm for a centrifugation time of 15 minutes.
  • Fresh larvae are again subjected to treatment according to the method according to the invention as described above, with heating the temperature of which is set at 80 ° C and the duration is set at 15 minutes.
  • the centrifugation speed is 4500 rpm for a centrifugation time of 15 minutes. In this example, there is no added cooking salt.
  • the dilution ratio in the larval pulp is varied from 2: 1 to 1: 4, the other operating conditions being kept unchanged. They are summarized below in Table 4.
  • the dilution ratio is the volume ratio between the volume of larval pulp relative to the volume of clean water heated to about 45-50 ° C added before centrifugation.
  • results are expressed relative to a reference sample, treated according to the operating conditions of Table 4, without dilution.
  • the results of FIG. 10 show the percentage of additional oil volume (gain) obtained by virtue of the dilution, relative to the volume of oil obtained without dilution.
  • Figure 10 shows the effect of dilution on the percentage of free oil (fatty phase) obtained after centrifugation. According to Figure 10, the gain in free oil is maximum (6.1%) after centrifugation at a dilution ratio of 1: 3.
  • EXAMPLE 5 Influence of the pH of the larval pulp on the level of free oil obtained at the end of the physical separation step.
  • Fresh larvae are again subjected to treatment according to the method according to the invention as described above, with heating the temperature of which is set at 80 ° C and the duration is set at 15 minutes.
  • the centrifugation speed is 4500 rpm for a centrifugation time of 15 minutes. In this example, there is no addition of cooking salt or dilution.
  • Figure 11 shows the effect of the pH on the gain in free oil (fatty phase) obtained at the end of the centrifugation, following heating to 80 ° C and a duration of 15 minutes, compared to a reference sample treated according to the conditions of Table 5 and which has a pH of 7.5.
  • Fresh larvae are again subjected to treatment according to the method according to the invention as described above, with heating the temperature of which is set at 80 ° C and the duration is set at 15 minutes.
  • the centrifugation speed is 4500 rpm. In this example, there is no addition of cooking salt, no dilution, or no pH adjustment.
  • Figure 13 shows the effect of the duration of centrifugation on the percentage of free oil (fatty phase) obtained after centrifugation. From Figure 13, the best results (7.9%) are obtained with a centrifugation time of 30 minutes.
  • EXAMPLE 7 Influence of centrifugal force on the level of free oil obtained at the end of the physical separation step.
  • Fresh larvae are again subjected to treatment according to the method according to the invention as described above, with heating the temperature of which is set at 80 ° C and the duration is set at 15 minutes.
  • the duration of the centrifugation is set at 15 minutes as in Examples 1 to 5. In this example, there is no addition of cooking salt, no dilution, or no adjustment of pH.
  • Figure 14 shows the effect of centrifugal force on the percentage of free oil (fatty phase) obtained after centrifugation. From Figure 14, the higher the centrifugal force, the better the efficiency of the three-phase separation.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé d'obtention d'une farine provenant de larves nourries de déchets organiques, dans lequel l'extraction de l'huile contenue dans les larves est améliorée de manière à enrichir en protéines la farine. La présente invention a encore pour objet des farines enrichies en protéines susceptibles d'être obtenues par le procédé de l'invention.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE D’OBTENTION DE FARINES ENRICHIES EN PROTEINES PROVENANT DE LARVES UTILISEES POUR LA BIOCONVERSION DE DECHETS ORGANIQUES
[1] La présente invention concerne de manière générale l’enrichissement en protéines de produits tels que des farines provenant de larves nourries de déchets organiques.
[2] Afin de pouvoir commercialiser des produits à forte valeur ajoutée, il est important d’éliminer autant que possible l’huile présente dans les larves nourries avec les déchets organiques, pour augmenter la teneur en protéines dans la farine produite.
[3] Dans les procédés connus de l’homme du métier, est essentiellement abordé le problème de traitement d’insectes ou des larves en vue de produire des aliments pour les animaux ou pour faire face à la croissance démographique et aux risques de malnutrition humaine. En effet les insectes et leurs larves sont riches en protéines et en graisse.
[4] Ainsi, la demande de brevet américain US 2015/0374005 décrit un procédé de conversion d'insectes ou de vers en flux d'éléments nutritifs, comprenant une phase aqueuse riche en protéines, une phase lipidique et une phase solide. Le procédé d’US 2015/0374005 comprend les étapes consistant à couper et à écraser des insectes, des larves ou des vers pour obtenir ainsi une pulpe , dans laquelle les insectes, les larves ou les vers sont réduits en taille, puis à chauffer la pulpe à une température de 70-100°C, et enfin à soumettre la pulpe chauffée à une étape de séparation physique, de préférence une décantation et / ou une centrifugation. US 2015/0374005 indique que la taille des particules d’insectes présentes dans la pulpe joue un rôle important pour l’extraction des huiles : une petite taille est favorable à l’extraction des huiles ; par contre la présence de particules trop petites (inférieures à 10 pm environ) pourrait provoquer une émulsion rendant la séparation de l’huile plus difficile.
[5] Des essais mettant en œuvre le procédé d’US 2015/0374005 ont été réalisés par le demandeur selon les étapes suivantes : découpage des larves, puis chauffage de la pulpe obtenue à différentes températures. Les résultats obtenus ont montré la présence d’une émulsion, au-dessus des phases aqueuse et solide (comme montré par la figure 15). Or, avec une telle émulsion il est difficile de séparer les phases huileuse et aqueuse afin d’en extraire uniquement l’huile.
[6] Afin d’améliorer l’extraction de l’huile et de ne pas créer d’émulsion pour obtenir un produit à forte teneur en protéines, le demandeur a mis au point un procédé conduisant à l’obtention d’une farine provenant de larves nourries de déchets organiques, dans lequel l’extraction de l’huile contenue dans les larves est améliorée de manière à enrichir en protéines la farine.
[7] Plus particulièrement, la présente invention a donc pour objet un procédé d’obtention de farines enrichies en protéines à partir de larves utilisées pour la bioconversion de déchets organiques, comprenant les étapes suivantes :
- une étape de fourniture de larves préalablement nettoyées constituant un mélange nutritif initial de larves fraîches ;
- une étape mécanique de réduction de la taille des larves, conduisant à la formation d’un mélange nutritif sous forme de pulpe (ou pulpe larvaire) ;
- une étape de séparation physique dudit mélange nutritif sous forme de pulpe larvaire, conduisant à l’obtention d’une phase lipidique (également appelée « huile libre »), d’une phase liquide riche en protéines et contenant majoritairement de l’eau, et d’une phase solide riche en protéines ;
- une étape de séchage de la phase solide ;
- une étape de refroidissement du produit séché ainsi obtenu, suivie d’un broyage fin pour obtenir une farine ;
[8] ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de chauffage réalisée avant l’étape de réduction mécanique et à une température comprise entre 60°C et 90°C.
[9] Par bioconversion, on entend, au sens de la présente invention, la transformation en produits à forte valeur ajoutée de produits organiques (restes de restauration, rebuts de récoltes, sous-produits de transformation agroalimentaire...) jusqu’alors sous-valorisés.
[10] Par larves fraîches, on entend, au sens de la présente invention, des larves en phase de croissance, qui ont été mises en contact avec des déchets organiques dont elles se sont nourries. Les déchets sont ainsi dégradés et traités. Les larves sont ensuite récoltées, lavées (ou nettoyées) et transformées en farines, par le procédé selon l’invention.
[11] Par pulpe larvaire, on entend, au sens de la présente invention, un mélange visqueux se présentant sous forme de pâte contenant les mêmes composants et nutriments que les larves mais sous une forme plus homogène.
[12] Dans le cadre du procédé selon l’invention, on cherche à enrichir en protéines une farine provenant de larves utilisées pour la bioconversion de déchets organiques, telles que par exemple des larves de mouches Hermatia illucens ou Tenebrio molitor. [13] La deuxième étape du procédé selon l’invention est donc l’étape de chauffage, qui est réalisée avant l’étape de réduction mécanique de la taille des larves fraîches (mélange nutritif initial). Le chauffage permet de réduire la viscosité de l’huile présente dans la partie molle des larves et modifie les liaisons entre les différents composants ce qui favorise l’étape de séparation ultérieure. Les larves fraîches sont chauffées jusqu’à une température comprise entre 60°C et 90°C, de préférence à une température comprise entre 70 et 90°C, et de préférence à 80°C. Après la phase de séparation, le pourcentage d’huile libre est au maximum à une température de l’ordre de 80°C, Au-dessus de 90°C, le pourcentage d’huile extraite n’est pas amélioré.
[14] Au-dessous de 60°C, après séparation, on obtient à la place de la phase lipidique (ou « huile libre ») et de la phase liquide essentiellement aqueuse, une émulsion huile-dans-eau.
[15] De manière avantageuse, cette étape de chauffage peut être réalisée pendant une durée d’au moins 2 minutes, de préférence pendant une durée comprise entre 5 et 15 minutes, et mieux de l’ordre de 10 minutes. Au-dessous d’une durée de 2 minutes et au-delà d’une durée de 15 minutes, le pourcentage volumique de phase lipidique obtenue après séparation par rapport à la quantité totale de mélange nutritif sous forme de pulpe est faible (inférieur à 5%). On obtient un taux de phase lipidique maximum si la durée du chauffage est de l’ordre de 10 minutes.
[16] De manière avantageuse, cette étape de chauffage peut être réalisée par immersion dans l’eau chaude. En pratique, le mélange de larves fraîches peut être placé dans un container de type bêcher, lui-même immergé dans un bain chaud. Le chauffage peut également être réalisé par tout autre moyen de chauffage équivalent, par exemple dans un tambour égoutteur en rotation dans de l’eau chaude chauffée à la vapeur.
[17] Dans le procédé selon l’invention, on procède ensuite à l’étape mécanique de réduction de la taille des larves conduisant à la formation d’un mélange nutritif sous forme de pulpe larvaire. Cette étape peut être réalisée par découpage et écrasement, par exemple à l’aide d’un hachoir de boucherie. L’objectif de cette étape est de réduire les larves chauffées pour obtenir une pulpe larvaire formée de particules fines et homogènes, dont les éléments nutritifs pourront être facilement récupérés lors de l’étape ultérieure de traitement.
[18] De manière avantageuse, la taille des particules de larves peut être comprise entre 1 et 5 mm, à l’issue de l’étape mécanique de réduction de la taille.
[19] Dans le procédé selon l’invention, l’étape mécanique de réduction de la taille des larves est suivie d’une étape de séparation physique de la pulpe larvaire, conduisant à l’obtention d’une phase lipidique, d’une phase liquide riche en protéines et contenant majoritairement de l’eau, et d’une phase solide riche en protéines.
[20] Préalablement à cette étape de séparation physique, on peut, de manière facultative, ajouter dans la pulpe larvaire du chlorure d’un métal alcalin, préférentiellement du NaCl (typiquement du sel de cuisine), à raison de 1 à 40 g/l de pulpe, et de préférence à raison de 20 à 25 g/l de pulpe larvaire. L’ajout de sel a pour effet de perturber les liaisons entre les différents types de nutriments contenus dans la pulpe larvaire (par exemple entre les protéines et les huiles), et d’améliorer la séparation de ces nutriments.
[21] De même, préalablement à l’étape de séparation physique, le pH de la pulpe larvaire peut, de manière facultative, être ajusté pour être compris entre 3 et 5,5, et de préférence pour être de l’ordre de 4,5. L’ajustement du pH à ces valeurs permet d’insolubiliser les protéines contenues dans les parties molles des larves, entraînant principalement deux effets :
- d’une part une concentration des protéines essentiellement dans la fraction solide lors de l’étape de séparation physique ultérieure,
- d’autre part, une augmentation du taux de phase lipidique (ou « huile libre ») déjà obtenu en réduisant les liaisons protéines/huile.
[22] La dilution est également une étape optionnelle du procédé selon l’invention. Elle permet de faciliter la séparation des nutriments, et en particulier des huiles, avant l’étape de séparation physique.
[23] De manière avantageuse, une fraction de la phase liquide essentiellement aqueuse peut être réintroduite dans la pulpe en amont de l’étape de séparation avec un taux de dilution de
2 : 1 à 1 : 4, préférentiellement de l’ordre de 1 : 3. Cette réintroduction de la phase liquide essentiellement aqueuse permet d’augmenter les performances de séparation, d’éliminer les éventuelles traces d’huile présentes dans cette fraction liquide. Elle permet aussi de réaliser des économies d’énergie en utilisant de l’eau déjà chaude et en évitant un apport d’eau externe au procédé qu’il faudrait ensuite éliminer lors du séchage.
[24] Par taux de dilution, on entend, au sens de la présente invention, le rapport
volumique entre le volume de pulpe larvaire par rapport au volume d’eau réintroduite dans la pulpe en amont de l’étape de séparation.
[25] L’étape de séparation physique peut être réalisée par centrifugation. On peut également réaliser cette séparation physique par tout autre procédé de séparation adapté, notamment par filtration ou décantation.
[26] L’étape de séparation physique permet de séparer les différents flux de nutriments contenus dans les larves. Lorsqu’on procède par centrifugation, cette séparation des flux de nutriments est obtenue à l’aide de la force centrifuge qui permet la séparation des nutriments grâce la différence de densité des différents constituants des larves.
[27] A l’issue de l’étape de séparation physique, on extrait la phase lipidique en vue de son exploitation ultérieure.
[28] La dernière étape du procédé selon l’invention est une étape de séchage de la phase solide. Le séchage augmente le pourcentage massique en éléments nutritifs dans le produit sec et améliore la stabilité du produit lors des phases de stockage et transport. Ce séchage peut par exemple être réalisé entre 40°C et 100°C, et de préférence entre 60°C et 90°C.
[29] De manière avantageuse, tout ou une fraction de la phase liquide peut être envoyée vers l’étape de séchage avec la phase solide. Le produit sec obtenu à l’issue du séchage est alors refroidi, puis broyé pour obtenir un produit final appelé farine. Le refroidissement peut être par exemple réalisé à l’air libre ou à l’aide d’eau froide (c’est-à-dire en dessous de 20°C).
[30] La présente invention a encore pour objet des farines enrichies en protéines susceptibles d’être obtenues par le procédé de l’invention.
[31] D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées :
[32] [Fig.1] est une photographie montrant des larves fraîches avant traitement selon le procédé de l’invention ;
[33] [Fig.2] est une photographie montrant le dispositif de chauffage (bain chaud) utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ;
[34] [Fig.3A] est une photographie montrant le dispositif de hachage des larves utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ;
[35] [Fig.3B] est également une photographie montrant le dispositif de hachage des larves utilisé pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ;
[36] [Fig.4] est une photographie montrant la centrifugeuse utilisée pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ;
[37] [Fig.5] est une photographie montrant l’aspect de la pulpe larvaire (ayant été préalablement soumise à un chauffage à 80°C pendant 5 minutes avant hachage) une fois centrifugée ;
[38] [Fig.6] montre l’évolution du pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à différentes températures pendant 5 minutes ; [39] [Fig.7] est une photographie montrant l’aspect de la pulpe larvaire (ayant été préalablement soumise à un chauffage à 50°C pendant 15 minutes avant hachage) une fois centrifugée ;
[40] [Fig.8] montre l’évolution du pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pour différentes durées de
chauffage ;
[41] [Fig.9] montre l’évolution du pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pendant 7,5 minutes et pour lequel on fait varier la concentration de sel de cuisine dans la pulpe larvaire obtenue après hachage et avant centrifugation ;
[42] [Fig.10] montre l’influence de la dilution sur le taux en huile libre (phase grasse) obtenue à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pendant 15 minutes ;
[43] [Fig.11] montre l’influence du pH sur le taux en huile libre (phase grasse) obtenue à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pendant 15 minutes ;
[44] [Fig.12] est une photographie montrant l’influence du pH sur l’aspect de la pulpe larvaire obtenue à l’issue de la centrifugation ayant été préalablement soumise à un chauffage à 80°C pendant 15 minutes ;
[45] [Fig.13] montre l’influence de la durée de la centrifugation sur le taux en huile libre (phase grasse) obtenue à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pendant 15 minutes et une centrifugation à 4500 tr/min ;
[46] [Fig.14] montre l’influence de la vitesse de centrifugation sur le taux en huile libre (phase grasse) obtenue à l’issue de la centrifugation, avec un chauffage préalable à 80°C pendant 15 minutes et une durée de centrifugation de 15 minutes ;
[47] [Fig.15] est une photographie montrant les phases obtenues après centrifugation, selon l’art antérieur ;
[48] Les figures 1 à 14 sont décrites plus en détail au niveau des exemples qui suivent, qui illustrent l’invention sans en limiter la portée.
EXEMPLES
DISPOSITIFS ET INSTRUMENTATION
[49] Equipement de chauffage (bain chaud) commercialisé par Nickel-Electro, sous la dénomination commerciale Clifton Range (Référence : NE2D sériés), montré sur la figure 2, Hachoir à viande de marque Fresh® (Référence : MH-237) tel qu’illustré sur les figures 3 A et 3B,
Bêcher en verre ;
pH-mètre de marque THERMO® ;
centrifugeuse de laboratoire de marque BRAND® (JingLi), modèle LD4-2A illustrée sur la figure 4.
PRODUITS DE DEPART
[50] larves fraîches de mouches Hermetia illucens illustrées sur la figure 1 ;
- sel de cuisine ;
- acide chlorhydrique concentré (HCL fumant à 37%) ;
eau.
[51] EXEMPLES 1 à 7 : obtention de produits enrichis en protéines à partir de larves nourries de déchets organiques, selon un premier mode de réalisation du procédé selon l’invention (jusqu’à l’étape de séparation).
[52] Des larves fraîches nettoyées (comme illustrées sur la figure 1) ont été soumises à un procédé de traitement selon l’invention comprenant les étapes suivantes :
chauffage à une température comprise entre 50°C et 90°C : celui-ci a été réalisé en introduisant les laves fraîches dans un bêcher, lui-même placé dans un bain chaud (comme illustré sur la figure 2) pendant une durée comprise entre 2 et 30 minutes ;
émincement/hacha e des larves chauffées :
les larves chauffées sont réduites par hachage jusqu’à former une pulpe larvaire constituée essentiellement de particules fines et homogènes, comme illustrée sur les figures 3A et 3B. ajout de sel de cuisine (facultatif), par exemple à raison de de 1 à 40 g/l de pulpe, et de préférence de 20 à 25 g/l de pulpe ;
ajustement du pH de la pulpe larvaire (facultatif) : cet ajustement peut se faire par ajout d’acide chlorhydrique concentré (HCL fumant à 37%). Le contrôle du pH se fait à l’aide du pH-mètre ;
dilution de la pulpe larvaire (facultative) : des essais de dilution ont été réalisés avec de l’eau claire préalablement chauffée à environ 45-50°C ;
séparation physique par centrifugation de la pulpe larvaire ainsi obtenue, conduisant à l’obtention de trois fractions (comme illustré sur la figure 5):
une fraction grasse,
une fraction essentiellement aqueuse, et une fraction solide ; la centrifugation a été réalisée à l’aide de la centrifugeuse telle qu’illustrée sur la figure 4, à une vitesse de rotation de 1500 tr/min à 4500 tr/min, ce qui correspond à une force centrifuge comprise entre 430 et 3850 G.
L’aspect de la pulpe larvaire une fois centrifugée est illustré par le tube de la figure 5 (les 3 phases énoncées ci-dessus) si le traitement est conforme au procédé selon l’invention en termes de conditions opératoires. Dans le cas contraire, on obtiendra l’aspect de la pulpe tel qu’illustré sur la figure 7 (cf. exemple 1) ou figure 15 (cf. exemple comparatif conformément à un procédé connu de l’art antérieur).
On évalue le volume d’huile libre par rapport au volume total de pulpe centrifugée présente dans le tube de la centrifugeuse.
L’influence des différents paramètres de chacune de ces étapes (température et durée du chauffage, pH, taux de dilution, ajout ou non de sel, durée de la centrifugation et vitesse de la centrifugeuse) sur l’efficacité de séparation de l’huile est montrée dans les exemples 1 à 7.
[53] Le produit final obtenu est une farine contenant 55 à 60 g de protéines pour 100 g de produit sec et de 18 à 21 g d’huile pour 100 g de produit sec, les analyses ayant été réalisées sur les phases solides récupérées après centrifugation, qui ont ensuite été séchées et broyées.
[54] EXEMPLE 1 : Influence de la température de chauffage sur le taux d’huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[55] Les larves fraîches sont soumises à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, selon les conditions opératoires récapitulées dans le tableau 1 ci-après :
[56] [Tableau 1]
Figure imgf000010_0001
[57] On teste différentes températures de chauffage entre 50°C et 90°C.
[58] La figure 6 montre l’évolution du pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, suite à un chauffage à différentes températures, pour une durée de chauffage fixée à 5 minutes.
[59] En particulier, cette figure montre que, pour une température de bain chaud inférieure à 60°C, le pourcentage d’huile libre est nul à l’issue de la centrifugation. En effet, on obtient au lieu des trois phases décrites précédemment, seulement deux phases consistant en une émulsion et une phase solide brune (au fond de l’éprouvette), comme illustré par la figure 7. [60] A une température de 80°C, le pourcentage d’huile libre est maximal, de l’ordre de 4,9%. A 90°C, le pourcentage d’huile libre obtenu n’est pas amélioré.
[61] Par contre, sur la figure 5 (chauffage à 80°C pendant 5 minutes), on peut observer dans le tube de la centrifugeuse 3 phases : une fraction solide (de couleur brune) au fond, une fraction aqueuse au milieu (plus sombre), et une fraction d’huile libre jaune au sommet.
[62] EXEMPLE 2 : Influence de la durée du chauffage sur le taux d’huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[63] L’exemple 1 a permis de déterminer quelle était la température de chauffage idéale.
On soumet alors de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage dont la température est fixée à 80°C et dont on fait varier la durée entre 2 minutes et 30 minutes.
[64] Les autres conditions opératoires sont maintenues inchangées. Elles sont récapitulées ci-dessous dans le tableau 2.
[65] [Tableau 2]
Figure imgf000011_0001
[66] La figure 8 montre l’évolution du pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, suite à un chauffage à 80°C pour différentes durées.
[67] En particulier, cette figure montre que pour une durée de chauffage de l’ordre de 10 minutes, le pourcentage d’huile libre est maximal (7,2%) à l’issue de la centrifugation. Il descend à moins de 5% pour une durée de chauffage inférieure à 2 minutes ou supérieure à 12,5 minutes.
[68] EXEMPLE 3 : Influence de l’ajout de sel de cuisine dans la pulpe larvaire sur le taux d’huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[69] L’exemple 1 a permis de déterminer quelle était la température de chauffage idéale, et l’exemple 2, la durée de chauffage idéale. On soumet de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage préalable dont la température est fixée à 80°C et la durée est fixée à 7,5 minutes. La vitesse de centrifugation est de 4500 tr/minutes pour une durée de centrifugation de 15 minutes.
[70] On fait varier la concentration de sel de cuisine dans la pulpe larvaire (obtenue après hachage et juste avant la centrifugation) de 0 g/l de pulpe larvaire à 40,9 g/l. [71] Les autres conditions opératoires sont maintenues inchangées et sont récapitulées ci- dessous dans le tableau 3.
[72] [Tableau 3]
Figure imgf000012_0001
[73] Les résultats sont exprimés par rapport à un échantillon de référence, traité selon les conditions opératoires du tableau 3, sans ajout de sel (0 g/l). Les résultats de la figure 9 présentent le pourcentage de volume d’huile supplémentaire (gain) obtenu grâce à l’ajout de sel, par rapport au volume d’huile obtenu sans ajout de sel.
[74] D’après la figure 9, le pourcentage d’huile libre supplémentaire est maximal (2,3%) à l’issue de la centrifugation pour un ajout de sel de l’ordre de 23,4 g/l.
[75] EXEMPLE 4 : Influence de la dilution sur le taux en huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[76] On soumet de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage dont la température est fixée à 80°C et la durée est fixée à 15 minutes. La vitesse de centrifugation est de 4500 tr/minutes pour une durée de centrifugation de 15 minutes. Dans cet exemple, il n’y a pas d’ajout de sel de cuisine.
[77] On fait varier le taux de dilution dans la pulpe larvaire de 2 : 1 à 1 : 4, les autres conditions opératoires étant maintenues inchangées. Elles sont récapitulées ci-dessous dans le tableau 4. Le taux de dilution est le rapport volumique entre le volume de pulpe larvaire par rapport au volume d’eau claire chauffée à environ 45-50 °C rajoutée avant la centrifugation.
[78] [Tableau 4]
Figure imgf000012_0002
[79] Les résultats sont exprimés par rapport à un échantillon de référence, traité selon les conditions opératoires du tableau 4, sans dilution. Les résultats de la figure 10 présentent le pourcentage de volume d’huile supplémentaire (gain) obtenu grâce à la dilution, par rapport au volume d’huile obtenu sans dilution.
[80] La figure 10 montre l’effet de la dilution sur le pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation. D’après la figure 10, le gain en huile libre est maximal (6,1%) à l’issue de la centrifugation pour un taux de dilution de 1 : 3.
[81] EXEMPLE 5 : Influence du pH de la pulpe larvaire sur le taux en huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[82] On soumet de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage dont la température est fixée à 80°C et la durée est fixée à 15 minutes. La vitesse de centrifugation est de 4500 tr/min pour une durée de centrifugation de 15 minutes. Dans cet exemple, il n’y a pas d’ajout de sel de cuisine, ni dilution.
[83] On fait varier le pH dans la pulpe larvaire de 3 à 5,5. Les autres conditions opératoires sont maintenues inchangées et sont récapitulées ci-dessous dans le tableau 5.
[84] [Tableau 5]
Figure imgf000013_0001
[85] La figure 11 montre l’effet du pH sur le gain en huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation, suite à un chauffage à 80°C et une durée de 15 minutes, par rapport à un échantillon de référence traité selon les conditions du tableau 5 et qui a un pH de 7,5.
[86] D’après la figure 11, le gain en huile libre est maximal (1.9%) à l’issue de la centrifugation pour un pH de 3,35.
[87] Après l’ajustement du pH, la viscosité de la pulpe larvaire diminue indiquant la réduction des liaisons entre les protéines et l’huile.
[88] La diminution du pH a pour effet d’éclaircir la couleur et la transparence de la fraction aqueuse, ce qui signifie qu’il y a un transfert de matières (protéines, matières solides) de la fraction aqueuse vers la fraction solide. La figure 12 montre le tube de gauche avec les 3 phases sans ajustement de pH, et le tube de droite avec un pH ajusté (inférieur à 7,5).
[89] EXEMPLE 6 : Influence de la durée de la centrifugation sur le taux d’huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[90] On soumet de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage dont la température est fixée à 80°C et la durée est fixée à 15 minutes. La vitesse de centrifugation est de 4500 tr/minute. Dans cet exemple, il n’y a pas d’ajout de sel de cuisine, ni dilution, ni ajustement de pH.
[91] On fait varier la durée de la centrifugation entre 5 à 40 minutes, les autres conditions opératoires étant maintenues inchangées. Elles sont récapitulées ci-dessous dans le tableau 6.
[92] [Tableau 6]
Figure imgf000014_0001
[93] La figure 13 montre l’effet de la durée de la centrifugation sur le pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation. D’après la figure 13, on obtient les meilleurs résultats (7,9%) avec une durée de centrifugation de 30 minutes.
[94] EXEMPLE 7 : Influence de la force centrifuge sur le taux d’huile libre obtenu à l’issue de l’étape de séparation physique.
[95] On soumet de nouveau des larves fraîches à un traitement selon le procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus, avec un chauffage dont la température est fixée à 80°C et la durée est fixée à 15 minutes. La durée de la centrifugation est fixée à 15 minutes comme dans les exemples 1 à 5. Dans cet exemple, il n’y a pas d’ajout de sel de cuisine, ni dilution, ni ajustement de pH.
[96] On fait varier la vitesse de centrifugation entre 1500 tr/min et 4500 tr/min (ce qui correspond à une force centrifuge de 430 G à 3850 G environ), les autres conditions opératoires étant maintenues inchangées. Elles sont récapitulées ci-dessous dans le tableau 7.
[97] [Tableau 7]
Figure imgf000015_0001
[98] La figure 14 montre l’effet de la force centrifuge sur le pourcentage d’huile libre (phase grasse) obtenu à l’issue de la centrifugation. D’après la figure 14, plus la force centrifuge est élevée, meilleure est l’efficacité de la séparation en trois phases.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé d’obtention de farines enrichies en protéines à partir de larves utilisées pour la bioconversion de déchets organiques, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
• une étape de fourniture de larves préalablement nettoyées constituant un
mélange nutritif initial de larves fraîches ;
• une étape mécanique de réduction de la taille des larves, conduisant à la
formation d’un mélange nutritif sous forme de pulpe larvaire ;
• une étape de séparation physique dudit mélange nutritif sous forme de pulpe larvaire, conduisant à l’obtention d’une phase lipidique, d’une phase liquide riche en protéines et contenant majoritairement de l’eau, et d’une phase solide riche en protéines ;
• une étape de séchage de la phase solide ;
• une étape de refroidissement du produit séché ainsi obtenu, suivie d’un
broyage fin pour obtenir une farine ;
• ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de chauffage réalisée avant l’étape de réduction mécanique de la taille des larves et à une température comprise entre 60°C et 90°C.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel le chauffage est réalisé à une température comprise entre 70 et 90°C, et de préférence à 80°C.
[Revendication 3] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le chauffage est réalisé pendant une durée d’au moins 2 minutes, de préférence pendant une durée comprise entre 5 et 15 minutes, et mieux de l’ordre de 10 minutes.
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l’étape de chauffage est réalisée par immersion dans l’eau chaude.
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque de revendications 1 à 4, dans lequel la taille des larves est comprise entre 1 et 5 mm, à l’issue de l’étape mécanique de réduction de la taille.
[Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque de revendications 1 à 5, dans lequel l’étape de séparation physique est réalisée par centrifugation.
[Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque de revendications 1 à 6, dans lequel les larves sont des larves de mouches Hermatia illucens ou Tenebrio molitor.
[Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel du sel contenant du chlorure d’un métal alcalin, préférentiellement du NaCl, est rajouté dans la pulpe en amont de la phase de séparation physique à raison de 1 à 40 g/l de pulpe.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, dans lequel du NaCl est rajouté dans la pulpe en amont de la phase de séparation à raison de 20 à 25 g/l de pulpe.
[Revendication 10] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le pH de la pulpe est ajusté en amont de la phase de séparation pour être compris entre 3 et 5,5, et de préférence pour être de l’ordre de 4,5.
[Revendication 11] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une fraction de la phase liquide est réintroduite dans la pulpe en amont de la phase de séparation avec un taux de dilution de 2 : 1 à 1 : 4, préférentiellement de l’ordre de 1 : 3.
[Revendication 12] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel tout ou une fraction de la phase liquide est envoyée vers l’étape de séchage avec la phase solide.
[Revendication 13] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel à l’issue de l’étape de séparation physique, on extrait la phase lipidique en vue de son exploitation ultérieure.
[Revendication 14] Farines enrichies en protéines susceptibles d’être obtenues par le procédé tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, lesdites farines contenant 55 à 60 g de protéines pour 100 g de produit sec.
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