WO2023156562A1 - Procédé de production de produits de substitution aux produits laitiers - Google Patents

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WO2023156562A1
WO2023156562A1 PCT/EP2023/053964 EP2023053964W WO2023156562A1 WO 2023156562 A1 WO2023156562 A1 WO 2023156562A1 EP 2023053964 W EP2023053964 W EP 2023053964W WO 2023156562 A1 WO2023156562 A1 WO 2023156562A1
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WO
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filter
suspension
cakes
solid
filtration
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/053964
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Inventor
Frédérique Harmegnies
Mathieu HAERINCK
Loranne LAMBIN
Pascal CANTILLON
Olivier SIMAL
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Meura S.A.
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Filing date
Publication date
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    • B01D25/282—Leaching or washing filter cakes in the filter handling the filter cake for purposes other than regenerating for drying
    • B01D25/285—Leaching or washing filter cakes in the filter handling the filter cake for purposes other than regenerating for drying by compression using inflatable membranes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing substitute products for dairy products from raw materials of plant origin as well as the use of equipment for the solid-liquid separation of suspensions, to produce extracts, beverages or derived products ( yogurts, creams, etc.), also called "plant-based products", in the food industry.
  • Substitute products for dairy products are increasingly popular. In recent years, their consumption has rapidly intensified. They meet consumer needs, ethical or health, and are part of the growing interest in "vegan” products. They have interesting properties, particularly from an environmental and nutritional point of view, for example for people who are lactose intolerant or allergic to cow's milk. They are particularly rich in fiber and fatty acids. See “Plant-based milk substitutes: Bioactive compounds, conventional and novel processes, bioavailability studies, and health effects” Journal of Functional Foods (2020)-Elsevier; Elif Feyza Aydar, et al.
  • centrifuge decanter technology For the production of plant-based milks, the separation of soluble fibers and macronutrients, from insoluble fibers is generally carried out with centrifuge decanter technology.
  • centrifugal force has the advantage of being able to clarify suspensions of any type, with regard to the raw material and its pre-treatment. This technique also makes it possible to set the percentage of dry matter in the filtered product.
  • Document WO 2014/123466 describes a process for producing a liquid oat base for use as a milk substitute or as a food additive.
  • the process includes the steps of grinding, enzymation, liquid-solid separation, addition of ingredients, heat treatment, homogenization and packaging.
  • the liquid-solid separation step is carried out using a decanter, it can be omitted.
  • Document EP 0 731 646 B1 describes a process for preparing a suspension of cereals, in particular oats, which comprises the stages of grinding, suspension in water, optional solid-liquid separation to remove coarse fibrous particles, treatment enzymatic, homogenization, sterilization.
  • the solid-liquid separation step is carried out by centrifugation (Example 2) or decantation (claims).
  • Document EP 2 476 317 describes a method for producing an almond drink. The process includes the steps of drying the almonds, dry grinding, dispersion of the almond paste in an aqueous medium, possible heat treatment and optional packaging. No liquid-solid separation step is described.
  • Document DE 2020211101792 U1 describes a process for the preparation of a fermented plant extract for milk substitute products.
  • the process comprises the stages of liquefaction of the starch contained in a plant material, in particular oats, with the possible addition of enzymes; possible dilution; solid-liquid separation to remove insoluble components; fermentation; then filtration to eliminate the yeasts.
  • the solid-liquid separation is carried out by centrifugal decantation.
  • the centrifugal decanters are efficient in terms of solid-liquid separation, they allow the separation of particles on the basis of their difference in density under the effect of the centrifugal force at speeds ranging from 1500 to 10000 g (gravitational force). This operating principle results in high electrical consumption.
  • the losses in “extract”, in particular in the solid residue (“okara”) are high. Indeed, at the outlet of the decanter, the okara has a humidity of around 75%. This percentage of moisture in the okara is therefore made up of the "extract”, which ends up in a by-product and is not valued. This is a consequent loss of yield on the overall manufacturing process.
  • the applicant supplies industrial equipment and in particular a filter press for the filtration of brewery or distillery mash and the separation of spent grain from must; clarified must used to make beer, alcohol or an extract.
  • Plate filter presses consist of a plurality of vertical plates joined together by their peripheral frame.
  • a filter support generally a flexible cloth, is stretched over each plate so as to delimit, on either side of the filter support: a filtration chamber, and a filtrate collection chamber.
  • the filter medium is attached to the tray.
  • the suspension to be filtered is introduced into the filtration chamber, a filtration cake forms on the filter medium and the must is collected in the collection chamber and then flows through the collection channels .
  • Each plate can comprise an elastomeric membrane which allows the compression of the filter cake thanks to the introduction of a compression fluid.
  • These filters are also called thin-film membrane filters.
  • Such a filter is for example described in the documents EP 2 248 571 Al and EP 3 138 620 Bl.
  • the aim of the present invention is to provide a process for the treatment of raw materials of plant origin for the production of a base for producing extracts, drinks or derived products (yogurts, creams, etc.), also called "plant- based products”, in the food industry.
  • Another object is to propose a process with reduced electrical and thermal energy consumption.
  • the subject of the present invention is a method for producing substitute products for dairy products which comprises at least the following steps:
  • solid-liquid separation using a plate filter press which comprises at least filtration chambers and filter media, said solid-liquid separation step comprising the phases of: o filling the filter with the suspension at filter; o filtration of the suspension and concomitant formation of porous filter cakes (made up at least in part of the insoluble elements contained in the suspension); o possibly washing the filter cakes, in order to recover most of the extract present in the cakes; o dismantling;
  • the homogenization of the filtrate makes it possible to obtain a stable colloidal drink.
  • Filter cakes are mainly made up of the insoluble materials contained in the starting plant material. If the plant matter contains little insoluble matter, it is possible to add, before filtration, additional insoluble matter in the suspension in order to help the formation of porous filter cakes.
  • the raw materials of plant origin are chosen from nuts such as almonds, walnuts, hazelnuts, cashew nuts, macadamia nuts; cereals such as barley, wheat, spelt, rice, oats; legumes such as soybeans; the peanuts ; walnuts coconut; seeds such as sunflower, hemp; tubers such as potato and cassava. These materials mostly contain starch.
  • the “water/raw material” weight ratio is between 0.5 and 6, preferably between 1.5 and 5, and even more preferably between 2 and 4. This ratio can be adapted according to the raw materials used.
  • the suspension is brought to different temperature levels with or without the addition of enzymes.
  • the suspension can be heated indirectly or directly by injecting steam into the suspension.
  • Coolings can be inserted between the heating levels.
  • the temperature and pH must be adapted according to the raw materials used, the final composition of the desired product and the type of enzymes used.
  • Other additives can be added during suspension (calcium, acid or base to modify the pH, antioxidant etc.)
  • the solid-liquid separation step aims to separate the soluble fibers and macronutrients from the insoluble fibers (commonly called "okara").
  • the solid-liquid separation step includes a filter cake washing phase
  • this is done by pumping water which percolates through the filter cakes.
  • the temperature of the washing water is preferably between 60 and 95°C, more preferably between 70 and 85°C.
  • the filter press comprises elastomeric membranes.
  • the method of the invention comprises at least the following steps:
  • the precompression of the cakes is carried out by inflating the membranes with a compression fluid.
  • a compression fluid This can be water or air.
  • a pre-treatment is carried out before suspension.
  • This pre-treatment may include a stage of partial or total elimination of the envelopes of the raw material of plant origin; it may include soaking and/or heat treatment by steam or by indirect heating. Soaking can be done in water at room temperature or in hot water.
  • the composition of the soaking water can be adapted, in particular it can include additives, for example to adapt the pH.
  • the raw materials used for process reasons or the organoleptic qualities of the finished product, they may be soaked, bleached, de-oiled, before grinding.
  • the elimination of the envelopes involves the subtraction of 2 to 30% by weight of the raw material (preferably from 5 to 20%).
  • the different pre-treatment steps can be interchanged.
  • the pre-treatment may include grinding. It can be wet or dry grinding. Mills can be impact, colloidal or disc mills. Double grinding (dry and wet) is also possible.
  • the method according to the invention may also comprise one or more post-treatments.
  • the "juice” or “wort” or “filtrate” can be cooled, in order to then continue the downstream process steps.
  • a “vegetable milk” For the manufacture of a “vegetable milk” for example, it may undergo the stages of formulation, homogenization and heat treatment (UHT) of sterilization, before packaging. Additives are potentially added to provide consistency, vitamins, an effect of color, texture, taste: salts, oil, aromas, etc. . .
  • Homogenization is an important step that aims to improve the physical stability of the final product. It is generally carried out by agitation with rotor/stator type mixers producing high shear, or with so-called pressure homogenizers (low, high, ultra high pressure piston pumps). The purpose of this operation is to reduce the size of the particles and to improve the stability of the final product as well as its whiteness.
  • stirring can be carried out at a speed of between 2000 and 4000 rpm, for a period of 5 to 15 min.
  • the object of the invention is also the use of a filter press comprising a plurality of filtration chambers and a plurality of filter media, for the solid-liquid separation of a suspension of a raw material of plant comprising compounds to be extracted.
  • the present invention is particularly suitable for processes using thin layer filters, that is to say in which the layer of filter cakes is between 20 and 100 mm, such as the Meura 2001 filter press.
  • FIG. 1 shows a sectional view of two support plates
  • Figs. 2 to 9 show a sectional view of a filter press, comprising five support plates, each fig. representing a different step in the solid-liquid separation process.
  • Fig. 3 illustrates the filling step
  • Fig. 4 illustrates the filtration step
  • Fig. 5 illustrates the pre-compression stage.
  • Fig. 6 illustrates the start of the wash.
  • Fig. 7 illustrates the washing step
  • Fig. 8 illustrates the final compression step.
  • Fig. 9 illustrates the dismantling step.
  • Fig. 1 illustrates two support plates 1 assembled by their peripheral frame.
  • Each plate 1 comprises on one side a filter cloth 2 and on the other side a flexible elastomeric membrane 3.
  • a succession of compression chambers 4, filtration chambers 5 and collection chambers 6 is thus formed. or more central bosses (not shown).
  • the side of the plate facing the filter cloth may include filtrate drainage pads.
  • the filtration chamber 5 is connected to a lower inlet or supply channel 7.
  • the collection chamber is connected to a lower 8 and upper 9 collection channel.
  • the compression chamber 4 is connected to a supply channel in compression fluid 10.
  • This example details a method of producing oat milk from raw oats that have some of the grain hulls removed.
  • Oat grains have special properties in terms of composition and structure; they require different processes compared to the grains of other cereals.
  • whole grains of oats are usually dehulled, their hulls being indigestible and undesirable for organoleptic reasons of the finished product.
  • the applicant proceeded to a treatment of the oat grains aiming at a partial elimination of the envelopes.
  • the pilot crusher used is a hammer crusher equipped with a 9.2 kW motor.
  • the motor thus drives four rows of six hammers.
  • a forced ventilation system entrains the fine particles produced during the grinding and traps them on fabric filtering sleeves in order to avoid the risk of explosion within the grinder.
  • the sieve installed for grinding has perforations 3 mm in diameter.
  • the entire grind is passed through a vibrating sieve (Russell Finex EcoSeparator, 2 mm, 30” sieve) to separate part of the straw (husking).
  • the coarsest fraction retained on the sieve mainly made up of husks, is separated from the rest of the grind and represents 17% of the total mass of the beans.
  • the grind obtained (partially freed from the envelopes) is then driven by a screw towards a hydrator allowing it to be mixed with water.
  • the temperature of the mash water is set at 55°C, and the total amount of water is set so as to obtain a final water ratio of 2.5 liters of water per kg of grind.
  • This water/millings ratio reduced compared to the production of oat milk according to the state of the art, is inherent in the use of a plate filter press.
  • a filtration cycle on a filter press advantageously comprises a washing step allowing the recovery of the extract contained in the filter cakes.
  • the final concentration of the juice after solid-liquid separation therefore includes the quantities of water introduced at the suspension stage and at the washing stage during the filtration cycle.
  • the hydration ratio is defined on this basis.
  • Heating with an increase in temperature of 1°C/min and temperature maintenance at the various levels are ensured by direct injection of low-pressure steam (“Aflosjet ®” system from Meura) into the product.
  • Aflosjet ® low-pressure steam
  • the slurry is then filtered using a four-chamber “Meura 2001 Hybrid Micro” filter with a total nominal capacity of 44 kg of malt equivalent (11 kg per chamber).
  • the filtration cycle follows the sequence of the following steps: Filling (fig. 3): the suspension is sent to the filter using a centrifugal pump operating at constant speed, through the supply channels 7, so as to fill the filtration chambers 5, in 2 to 4 minutes .
  • Filtration (fig. 4): the rest of the suspension is transferred to the filter, the filtering effect being ensured by the progressive formation of cakes 11 consisting of the insoluble materials of the suspension on the filter cloths 2.
  • the suspension is first sent at a constant flow rate (7.5 L/min) until reaching the regulation pressure (450 mbar) to then maintain this pressure within the filter.
  • the total volume of suspension is thus transferred in 21 minutes to the filter, and 7 IL of dense juice at 16.9°Plato are collected by the collection channels 8 and 9.
  • a Plato unit represents the mass percentage of extract in the filtrate .
  • Precompression (fig. 5): air (450 mbar) is injected for 5 minutes through the supply channels 10 into the compression chambers 4 of each of the filter elements so as to precompress the filter cakes 11 beforehand trained. This step makes it possible to recover an additional 8L of dense juice and to homogenize the porosity of the cakes for effective washing.
  • Washing (fig. 6 and 7): 65L of water at 85°C are then sent in 61 minutes to the filtration chambers 5 and pass through the filtration cakes 11 to recover as much of the extract as they contain . During this stage, the density of the juice leaving the filter gradually decreases as the water entrains the extract contained in the filter cakes to reach 1 to 2°P at the end of washing.
  • the filtration and precompression stages will have made it possible to harvest 79L of juice at 16.9°P, which represents 65% of the total extract recovered during the filtration cycle.
  • the washing and final compression steps will have made it possible to recover 35% of additional extract.
  • the juice collected at the outlet of the filter is cooled, then diluted by adding water to obtain the desired final concentration, and transferred to a homogenization tank.
  • Sunflower oil (3.3 mL/L of juice) and a 20% NaCl solution (14 mL/kg of grind) are added, and the mixture is homogenized. Stirring the mixture with a rotor/stator rotating at 3000 rpm (Mixturall, Boccard) for 10 minutes made it possible to obtain a stable emulsion.
  • This 2 nd example details a method for producing oat milk based on raw oats having undergone a pre-treatment consisting of partial shelling followed by heat treatment with steam.
  • the pre-treatment of raw materials aims to improve the organoleptic qualities of the finished product and is done here in 2 distinct interchangeable stages:
  • oats having the particularity of having an easily dissociable envelope from the endosperm this is separated from the grain by means of a huller by impact before being eliminated by an aerodynamic separation system. This allows starting from 60 kg of raw oats, to eliminate 12 kg of straw, therefore 20% of the total mass of the grains.
  • the remaining fraction mainly made up of bare grains, will undergo a heat treatment. Indeed, given its high lipid content, oats are particularly sensitive to oxidation which can make the final product rancid if no heat treatment is applied upstream.
  • the treatment applied is a 20-minute steam contact.
  • the pilot crusher used is a hammer crusher equipped with an 18.5 kW motor.
  • the motor drives four rows of eleven hammers.
  • the installed sieve has 3 mm diameter perforations. A water/grain mixture is produced in the grinding chamber.
  • the grain feed rate is set at 2.4 kg/min and the water rate at 4.8 L/min in order to achieve an instantaneous mash ratio of 2 L/kg.
  • the beans, still hot from the steam treatment, are crushed and mashed simultaneously with mash water at 25°C, so that the final temperature reaches around 55°C.
  • the mash water also contains the additives (KMS and Calcium) and enzymes (alpha-amylase 10 kg/T of oats) necessary for mash and hydrolysis.
  • a certain volume of rinsing water is used at the end of grinding to drive the residual particles out of the grinding chamber. This volume of water is set so as to achieve a total mash ratio of 2.3 L/kg. Thus 43.7 kg of pretreated oats were mixed with 100.6 L of water.
  • the suspension thus obtained is transported continuously by pumping from a buffer tank to the hydrolysis tank.
  • the suspension which also contains enzymes promoting the conversion of starch into simple sugars, is subjected to a hydrolysis diagram optimized for the action of these enzymes:
  • Heating with an increase in temperature of 1°C/min and temperature maintenance at the various levels are ensured by direct injection of low-pressure steam (“Aflosjet ®” system from Meura) into the product.
  • Aflosjet ® low-pressure steam
  • a suspension of hydrolyzed oats is then obtained.
  • a control test with an iodine solution (0.02 N solution to be brought into contact with the suspension) confirms (neutral coloring) or not (black/purple coloring) the conversion of the starch.
  • the slurry is then filtered using a four-chamber “Meura 2001 Hybrid Micro” filter with a total nominal capacity of 44 kg of malt equivalent (11 kg per chamber).
  • the filtration cycle follows the sequence of the following steps:
  • Filtration (fig. 4): the rest of the suspension is transferred to the filter. The total volume of suspension is transferred in 9 minutes to the filter. The pressure builds up gradually as the cake forms to reach 0.4 to 0.5 bar. 70L of dense juice at 18.8°Plato is harvested through harvest channels 8 and 9.
  • Precompression (fig. 5): the injection of air (350 mbar), through the supply channels
  • Washing (fig. 6 and 7): 38L of water at 85°C are then sent in 14 minutes to the filtration chambers 5 and pass through the filtration cakes 11 to recover as much of the extract as they contain .
  • the juice recovered at the outlet of the filter is cooled using a plate heat exchanger, then diluted by adding water to obtain the desired final concentration of 13°P, and transferred to a homogenization tank.
  • the advantages of using the membrane thin film filter are: produce a clarified juice in an optimized cycle time; recover most of the extract from the hydrolyzed suspension, thanks to the step of washing the filter cakes; produce an okara with a reduced moisture content, which reduces the risk of contamination, transport and storage costs.
  • the invention has also made it possible to optimize the yield of the separation cycle compared to technologies of the state of the art.
  • the washing step makes it possible to recover almost all of the extract impregnated in the filter cakes (dried grains or okara).
  • the invention also makes it possible to reduce the electrical and thermal consumption of the process.
  • the operations upstream of the filter hydrolysis
  • the operations upstream of the filter hydrolysis
  • Another advantage is that the filter press does not require high power electric motors like centrifugal decanters.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement de matières premières d'origine végétale ainsi que l'utilisation des équipements pour la séparation solide-liquide de suspensions, pour produire des extraits, boissons ou produits dérivés (yaourts, crèmes,...), encore appelés « plant-based products », dans l'industrie agro-alimentaire. Le procédé comporte au moins les étapes suivantes: - mise en suspension d'une matière d'origine végétale; - séparation solide-liquide à l'aide d'un filtre-presse à plateaux, comportant les phases de: - remplissage du filtre avec la suspension à filtrer; - filtration de la suspension et formation concomitante d'un gâteau de filtration poreux; - éventuellement lavage du gâteau de filtration, afin de récupérer la majeure partie de l'extrait présent dans le gâteau; - débâtissage; homogénéisation du filtrat. Ce procédé permet d'améliorer le rendement de production de laits végétaux. Il permet en particulier une récupération optimisée de l'extrait et une consommation réduite en énergies électrique et thermique.

Description

Procédé de production de produits de substitution aux produits laitiers
La présente invention concerne un procédé de production de produits de substitution aux produits laitiers au départ de matières premières d’origine végétale ainsi que l’utilisation des équipements pour la séparation solide-liquide de suspensions, pour produire des extraits, boissons ou produits dérivés (yaourts, crèmes, ...), encore appelés « plant-based products », dans l’industrie agro-alimentaire.
Introduction
Les produits de substitution aux produits laitiers sont de plus en plus plébiscités. Durant ces dernières années, leur consommation s’est rapidement intensifiée. Ils répondent à des besoins du consommateur, d’ordre éthique ou de santé, et s’inscrivent dans l’intérêt croissant pour les produits « vegans ». Ils ont des propriétés intéressantes notamment d’un point de vue environnemental et nutritif, par exemple pour les personnes intolérantes au lactose ou allergiques au lait de vache. Ils sont notamment riches en fibres et acides gras. Voir « Plant- based milk substitutes : Bioactive compounds, conventional and novel processes, bioavailability studies, and health effects » Journal of Functional Foods (2020)-Elsevier; Elif Feyza Aydar, et al.
Comme boissons de substitution au lait, il existe notamment des boissons réalisées à partir de la mise en suspension de matières végétales et de leurs extraits dans l’eau. On distingue les matières végétales suivantes : fruits à coque : amandes, noix, noisettes, noix de cajou, noix de macadamia; céréales : orge, blé, épeautre, riz, avoine ; légumineuses : soja, pois, cacahuètes ; noix de coco ; graines : tournesol, chanvre ; tubercules : pommes de terre, manioc, . . .
Les procédés de production de ces produits de substitution aux produits laitiers peuvent être améliorés notamment pour la séparation des fibres solubles et macronutriments, des fibres insolubles, communément appelées drêches ou « okara ». Etat de la technique
Pour la production de laits d’origine végétale, la séparation des fibres solubles et des macronutriments, des fibres insolubles est généralement réalisée avec la technologie du décanteur centrifuge. L’utilisation de la force centrifuge a l’avantage de pouvoir clarifier des suspensions de tout type, eu égard à la matière première et à son pré-traitement. Cette technique permet également de paramétrer le pourcentage en matières sèches dans le produit filtré.
Le document WO 2014/123466 décrit un procédé de production d’une base liquide d’avoine pour utilisation comme substitut au lait ou comme additif alimentaire. Le procédé comporte les étapes de broyage, enzymage, séparation liquide-solide, addition d’ingrédients, traitement thermique, homogénéisation et emballage.
L’étape de séparation liquide-solide est réalisée à l’aide d’un décanteur, elle peut être omise.
Le document EP 0 731 646 B1 décrit un procédé pour préparer une suspension de céréales, en particulier d’avoine qui comprend les étapes de broyage, mise en suspension dans l’eau, séparation solide-liquide éventuelle pour enlever les particules fibreuses grossières, traitement enzymatique, homogénéisation, stérilisation. L’étape de séparation solide-liquide s’effectue par centrifugation (Exemple 2) ou décantation (revendications).
Le document EP 2 476 317 décrit un procédé de production d’une boisson aux amandes. Le procédé comporte les étapes de séchage des amandes, broyage à sec, dispersion de la pâte d’amande en milieu aqueux, traitement thermique éventuel et emballage optionnel. Aucune étape de séparation liquide-solide n’est décrite.
Le document DE 2020211101792 U1 décrit un procédé de préparation d’un extrait végétal fermenté pour produits de substitution du lait. Le procédé comporte les étapes de liquéfaction de l’amidon contenu dans une matière végétale, en particulier de l’avoine, avec ajout éventuel d’enzymes ; dilution éventuelle ; séparation solide-liquide pour éliminer les composants insolubles ; fermentation ; puis filtration pour éliminer les levures. Dans les exemples de réalisation, la séparation solide-liquide est réalisée par décantation centrifuge.
Les décanteurs centrifuges sont performants en terme de séparation solide-liquide, ils permettent la séparation de particules sur base de leur différence de densité sous l’effet de la force centrifuge à des vitesses allant de 1500 à 10000 g (force gravitationnelle). De ce principe de fonctionnement résulte une consommation électrique importante. D’autre part, les pertes en « extrait », notamment dans le résidu solide (« okara ») sont élevées. En effet, en sortie du décanteur, l’okara présente une humidité de l’ordre de 75 %. Ce pourcentage d’humidité de l’ okara est donc constitué de « l’extrait », qui se retrouve dans un sous-produit et n’est pas valorisé. Il s’agit d’une perte de rendement conséquente sur le procédé global de fabrication.
La séparation dans un décanteur centrifuge étant en mode continu, il n’est pas possible de procéder à un lavage du résidu solide durant le cycle de séparation dans une même machine. Un lavage est possible si le résidu solide issu de la séparation est remis en suspension dans de l’eau, puis soumis à une seconde séparation par décantation centrifuge. Ce procédé implique l’utilisation de deux décanteurs placés en série, ou la réutilisation du décanteur destiné à la séparation pour un cycle de lavage. Les deux options sont coûteuses et non intéressantes du point de vue temps de cycle et rendement.
Dans le domaine de la filtration, il existe différents types de filtres, notamment des filtres- presses dits « à plateaux ».
La demanderesse fournit des équipements industriels et notamment un filtre-presse pour la filtration de la maische de brasserie ou de distillerie et la séparation de la drêche du moût ; le moût clarifié servant à la fabrication d’une bière, d’un alcool ou d’un extrait.
Les filtres-presse à plateaux sont constitués d’une pluralité de plateaux verticaux assemblés les uns aux autres par leur cadre périphérique. Un support filtrant, généralement une toile souple, est tendu sur chaque plateau de manière à délimiter, de part et d’autre du support filtrant : une chambre de filtration, et une chambre de récolte du filtrat. Le support filtrant est fixé au plateau. Au fur et à mesure de la filtration, la suspension à filtrer est introduite dans la chambre de filtration, un gâteau de filtration se forme sur le support filtrant et le moût est récolté dans la chambre de récolte puis s’écoule par les canaux de récolte.
Chaque plateau peut comporter une membrane élastomère qui permet la compression du gâteau de filtration grâce à l’introduction d’un fluide de compression. Ces filtres sont aussi appelés filtres à couches minces à membranes. Un tel filtre est par exemple décrit dans les documents EP 2 248 571 Al et EP 3 138 620 Bl. La présente invention a pour but de fournir un procédé de traitement de matières premières d’origine végétale pour la production d’une base pour produire des extraits, boissons ou produits dérivés (yaourts, crèmes, ...), encore appelés « plant-based products », dans l’industrie agro-alimentaire.
Il a été découvert qu’il est possible d’améliorer le rendement de ces procédés en utilisant un filtre-presse, en particulier à membrane, pour l’étape de séparation solide-liquide qui suit l’étape de mise en suspension et d’hydrolyse éventuelle.
Un autre but est de proposer un procédé à consommation réduite en énergie électrique et thermique.
La présente invention a pour objet un procédé de production de produits de substitution aux produits laitiers qui comporte au moins les étapes suivantes :
- mise en suspension d’une matière d’origine végétale comportant des composés à extraire;
- séparation solide-liquide à l’aide d’un filtre-presse à plateaux qui comporte au moins des chambres de filtration et des supports filtrants, ladite étape de séparation solide-liquide comportant les phases de : o remplissage du filtre avec la suspension à filtrer ; o filtration de la suspension et formation concomitante de gâteaux de filtration poreux (constitué au moins en partie des éléments insolubles contenu dans la suspension); o éventuellement lavage des gâteaux de filtration, afin de récupérer la majeure partie de l’extrait présent dans les gâteaux ; o débâtissage ;
- homogénéisation du filtrat.
L’homogénéisation du filtrat permet d’obtenir une boisson colloïdale stable.
Les gâteaux de filtration sont principalement constitués des matières insolubles contenues dans la matière végétale de départ. Si la matière végétale contient peu de matière insoluble, il est possible d’ajouter, avant filtration, des matières insolubles supplémentaires dans la suspension afin d’aider à la formation des gâteaux de filtration poreux.
Les matières premières d’origine végétale sont choisies parmi les fruits à coque tels que les amandes, noix, noisettes, noix de cajou, noix de macadamia; les céréales telles que l’orge, le blé, l’épeautre, le riz, l’avoine; les légumineuses telles que le soja ; les cacahuètes ; les noix de coco ; les graines telles que le tournesol, le chanvre ; les tubercules tels que la pomme de terre et le manioc. Ces matières contiennent pour la plupart de l’amidon.
Lors de l’étape de mise en suspension, en particulier dans l’eau, des macromolécules comme l’amidon et les protéines, contenues dans la matière végétale de départ sont solubilisées voire hydrolysées en molécules plus simples (sucres, dextrines, acides aminés, protéines de faible poids moléculaire, Beta-glucanes solubles etc...). Il est préférable qu’il ne reste pratiquement plus d’amidon résiduel dans la suspension à filtrer sinon les gâteaux et les supports filtrants pourraient se colmater.
Avantageusement, le ratio en poids « eau/matière première » est compris entre 0,5 et 6, de préférence entre 1,5 et 5, et de manière encore préférée entre 2 et 4. Ce ratio pourra être adapté en fonction des matières premières utilisées.
Pour effectuer l’hydrolyse, la suspension est portée à différents paliers de températures avec ou sans ajout d’enzymes. La suspension peut être chauffée de manière indirecte ou de manière directe par injection de vapeur dans la suspension.
Des refroidissements peuvent être intercalés entre les paliers de chauffe.
La température et le pH doivent être adaptés en fonction des matières premières utilisées, de la composition finale du produit souhaité et du type d’enzymes utilisées. D’autres additifs peuvent être ajoutés lors de la mise en suspension (calcium, acide ou base pour modifier le pH, antioxydant etc ..)
En fin d’hydrolyse, l’étape de séparation solide-liquide vise à séparer les fibres solubles et macronutriments, des fibres insolubles (communément appelées « okara »).
Lorsque l’étape de séparation solide-liquide comporte une phase de lavage des gâteaux de filtration, celui-ci est effectué par pompage d’eau qui percole au travers des gâteaux de filtration. La température de l’eau de lavage est de préférence comprise entre 60 et 95°C, de manière encore préférée entre 70 et 85 °C.
De préférence, le filtre-presse comporte des membranes élastomères.
Dans ce cas, le procédé de l’invention comporte au moins les étapes suivantes :
- mise en suspension d’une matière d’origine végétale comportant des composés à extraire; séparation solide-liquide à l’aide d’un filtre-presse à plateaux à membranes qui comporte au moins des chambres de filtration et un support filtrant, ladite étape de séparation solide-liquide comportant les phases de : o remplissage du filtre avec la suspension à filtrer ; o filtration de la suspension et formation concomitante de gâteaux de filtration poreux (constitué au moins en partie des éléments insolubles contenus dans la suspension) sur le support filtrant; o précompression des gâteaux de filtration afin de récupérer le maximum d’extrait et d’homogénéiser les gâteaux ; o lavage des gâteaux de filtration, afin de récupérer la majeure partie de l’extrait présent dans les gâteaux ; o compression afin de réduire la teneur en humidité des gâteaux ; o débâtissage ; homogénéisation du filtrat.
La précompression des gâteaux est réalisée par gonflage des membranes avec un fluide de compression. Celui-ci peut être de l’eau ou de l’air.
De manière particulière, un pré-traitement est réalisé avant la mise en suspension. Ce prétraitement peut comporter une étape d’élimination partielle ou totale des enveloppes de la matière première d’origine végétale ; il peut comporter un trempage et/ou un traitement thermique par vapeur ou par chauffe indirecte. Le trempage peut être effectué dans une eau à température ambiante ou dans une eau chaude. La composition de l’eau de trempage peut être adaptée, notamment elle peut comporter des additifs, par exemple pour adapter le pH.
Suivant les matières premières utilisées, pour des raisons de procédé ou de qualités organoleptique du produit fini, elles pourront être trempées, blanchies, déshuilées, en amont du broyage.
Selon un mode particulier de l’invention où la matière est constituée de grains de céréale entiers, l’élimination des enveloppes implique la soustraction de 2 à 30% en poids de la matière première (de préférence de 5 à 20%).
Les différentes étapes de prétraitement peuvent être interverties.
Suivant la matière première utilisée, le pré-traitement peut comporter un broyage. Il peut s’agir d’un broyage en voie humide ou à sec. Les broyeurs peuvent être à impact, colloïdaux ou à disques. Un double broyage (voie sèche et voie humide) est également possible.
Le broyage permet avantageusement d’obtenir une granulométrie comprise entre 50 pm et 1800 pm, de préférence entre 100 pm et 1000 pm, de préférence entre 125 pm et 500 pm. Le procédé selon l’invention peut comporter également un ou des post-traitements.
Une fois la séparation solide-liquide effectuée, le « jus » ou « moût » ou « filtrat » peut être refroidi, pour ensuite poursuivre les étapes de procédé en aval.
Pour la fabrication d’un « lait végétal » par exemple, il pourra subir les étapes de formulation, homogénéisation et traitement thermique (UHT) de stérilisation, avant conditionnement. Des additifs sont potentiellement ajoutés pour apporter de la consistance, des vitamines, un effet de couleur, de texture, de goût : sels, huile, arômes, etc. . .
L’homogénéisation est une étape importante qui vise à améliorer la stabilité physique du produit final. Elle s’effectue généralement par agitation avec des mixers de type rotor/stator produisant un cisaillement élevé, ou bien avec des homogénéiseurs dits à pression (pompes à pistons à faible, haute, ultra haute pression). Le but de cette opération est de diminuer la taille des particules et d’améliorer la stabilité du produit final ainsi que sa blancheur
En particulier l’agitation peut être réalisée à une vitesse comprise entre 2000 et 4000 rpm, pendant une période de 5 à 15 min.
L’objet de l’invention est aussi l’utilisation d’un filtre-presse comportant une pluralité de chambres de filtration et une pluralité de supports filtrants, pour la séparation solide-liquide d’une suspension d’une matière première d’origine végétale comportant des composés à extraire.
D’autres modes avantageux sont décrits dans les sous-revendications.
La présente invention est particulièrement adaptée pour les procédés utilisant des filtres à couches minces, c’est-à-dire dont la couche de gâteaux de filtration est comprise entre 20 et 100 mm, tels que le filtre presse Meura 2001.
EXEMPLE DE REALISATION La présente invention est maintenant décrite, à titre d’exemple, par référence aux dessins annexés, dans lesquelles : la Fig. 1 représente une vue en coupe de deux plateaux support ; les Fig. 2 à 9 représentent une vue en coupe d’un filtre-presse, comportant cinq plateaux support, chaque fig. représentant une étape différente du procédé de séparation solide-liquide.
A la Fig. 2, le filtre est vide.
La Fig. 3 illustre l’étape de remplissage.
La Fig. 4 illustre l’étape de filtration.
La Fig. 5 illustre l’étape de pré-compression.
La Fig. 6 illustre le début du lavage.
La Fig. 7 illustre l’étape de lavage.
La Fig. 8 illustre l’étape de compression finale.
La Fig. 9 illustre l’étape de débâtissage.
La Fig. 1 illustre deux plateaux support 1 assemblés par leur cadre périphérique. Chaque plateau 1 comporte d’un côté une toile filtrante 2 et de l’autre côté une membrane élastomère flexible 3. On forme ainsi une succession de chambres de compression 4, chambres de filtration 5 et chambres de récolte 6. Les plateaux peuvent comporter un ou plusieurs bossages centraux (non représenté).
La face du plateau tournée vers la toile filtrante peut comporter des plots de drainage du filtrat.
La chambre de filtration 5 est connectée à un canal d’entrée inférieur ou d’alimentation 7. La chambre de récolte est connectée à un canal de récolte inférieur 8 et supérieur 9. La chambre de compression 4 est connectée à un canal d’alimentation en fluide de compression 10.
EXEMPLE 1
Cet exemple détaille une méthode de production de lait d’avoine à base d’avoine crue dont une partie des enveloppes des grains a été enlevée.
Pré-traitement des matières premières
Les grains d’avoine ont des propriétés particulières en termes de composition et de structure ; ils requièrent des procédés différents en comparaison des grains des autres céréales. Pour la production de lait d’avoine, les grains d’avoine entiers sont habituellement décortiqués, leurs enveloppes étant non digestibles et peu souhaitées pour des raisons organoleptiques du produit fini.
Dans le cadre de la présente invention, il est cependant nécessaire de former un gâteau poreux pour assurer une bonne efficacité de la filtration. De plus, un lavage de ce gâteau filtrant peut être effectué, dans le but de récupérer un maximum d’extrait.
Un décorticage complet des grains d’avoine ne laisserait pas suffisamment de composés insolubles pour la formation d’un tel gâteau filtrant. Les inventeurs ont remarqué que si les enveloppes des grains d’avoine sont complètement éliminées, la filtration peut poser des problèmes de colmatage.
Afin d’établir un compromis entre filtrabilité de la suspension à filtrer et qualité organoleptique du produit, la demanderesse a procédé à un traitement des grains d’avoine visant une élimination partielle des enveloppes.
Différentes techniques existent pour séparer une partie voire l’entièreté des enveloppes, avant ou après broyage des grains entiers. Dans cet exemple, les inventeurs ont choisi d’éliminer une partie de la fraction des enveloppes après broyage des grains d’avoine.
Broyage
Le broyeur pilote utilisé est un broyeur à marteaux équipé d’un moteur de 9,2 kW. Le moteur entraine ainsi quatre rangées de six marteaux. Un système de ventilation forcée permet d’ entrainer les fines particules produites au cours du broyage et de les piéger sur des manchettes filtrantes en tissu afin d’éviter les risques d’explosion au sein du broyeur.
Le tamis installé pour le broyage présente des perforations de 3 mm de diamètre.
Après broyage, l’entièreté de la mouture est passée au travers d’un tamiseur vibrant (Russell Finex EcoSeparator, tamis 2 mm, 30”) pour la séparation d’une partie des pailles (décorticage). La fraction la plus grossière retenue sur le tamis, majoritairement constituée d’enveloppes, est séparée du reste de la mouture et représente 17 % de la masse totale des grains.
Mise en suspension (Empâtage/hydratation)
La mouture obtenue (débarrassée partiellement des enveloppes) est ensuite entraînée par une vis vers un hydrateur permettant son mélange avec de l’eau. La température de l’eau d’empâtage est fixée à 55°C, et la quantité totale d’eau est fixée de manière à obtenir un ratio d’eau final de 2,5 litres d’eau par kg de mouture. Ce ratio eau/mouture, réduit par rapport aux productions de lait d’avoine selon l’état de la technique, est inhérent à l’utilisation d’un filtre-presse à plateaux. En effet, un cycle de filtration sur filtre-presse comprend avantageusement une étape de lavage permettant la récupération de l’extrait contenu dans les gâteaux filtrants. La concentration finale du jus après séparation solide-liquide comprend donc les quantités d’eau introduites à l’étape de mise en suspension et à l’étape de lavage durant le cycle de filtration. Le ratio à l’hydratation est défini sur cette base.
Le fait de travailler avec des suspensions plus concentrées permet en outre de réduire la consommation d’énergie thermique relative aux étapes en amont de la séparation liquide-solide. Dans cet exemple, 42 kg d’avoine crue partiellement décortiquée ont été broyés et mélangés à 105 L d’eau à 55°C, soit un ratio de 2.5L d’eau/kg de mouture d’avoine.
On estime que l’énergie thermique nécessaire à la chauffe et au refroidissement de cette suspension lors de l’hydrolyse est environ 30% inférieure à celle d’une suspension ayant un ratio d’environ 4-5L d’eau par kg de mouture d’avoine.
Après correction du pH à 6 avec de l’acide phosphorique et ajout d’une alpha-amylase favorisant la conversion de l’amidon en sucres simples, la suspension obtenue est soumise à un diagramme d’hydrolyse optimisé pour l’action de ces enzymes:
30 min à 75°C montée à 85°C.
Il s’agit ici d’un diagramme d’hydrolyse simple, d’autres recettes impliquant d’autres enzymes et d’autres paliers de températures peuvent bien sûr être envisagées selon la composition souhaitée pour le produit fini (sucres, protéines, Béta-glucanes, etc. . .)
La chauffe avec une augmentation de la température de l°C/min et le maintien en température aux différents paliers sont assurés par injection directe de vapeur à basse pression (système « Aflosjet ®» de Meura) dans le produit.
On obtient alors une suspension d’avoine hydrolysée.
Séparation solide-liquide
La suspension est ensuite filtrée à l’aide d’un filtre « Meura 2001 Hybrid Micro » de quatre chambres d’une capacité nominale totale de 44 kg de malt équivalent (11 kg par chambre). Le cycle de filtration suit l’ enchaînement d’étapes suivantes : Remplissage (fig. 3): la suspension est envoyée au filtre à l’aide d’une pompe centrifuge fonctionnant à régime constant, par les canaux d’alimentation 7, de manière à remplir les chambres de filtration 5, en 2 à 4 minutes.
Filtration (fig. 4) : le reste de la suspension est transféré au filtre, l’effet filtrant étant assuré par la formation progressive des gâteaux 11 constitués des matières insolubles de la suspension sur les toiles de filtration 2. La suspension est d’abord envoyée à débit constant (7,5 L/min) jusqu’à atteindre la pression de régulation (450 mbar) pour ensuite maintenir cette pression au sein du filtre. Le volume total de suspension est ainsi transféré en 21 minutes au filtre, et 7 IL de jus dense à 16,9°Plato sont récoltés par les canaux de récolte 8 et 9. Une unité Plato représente le pourcentage massique d’extrait dans le filtrat.
Précompression (fig. 5): de l’air (450 mbar) est injecté pendant 5 minutes, par les canaux d’alimentation 10 dans les chambres de compression 4 de chacun des éléments du filtre de manière à précomprimer les gâteaux de filtration 11 préalablement formés. Cette étape permet de récupérer 8L supplémentaires de jus dense et d’homogénéiser la porosité des gâteaux pour un lavage efficace.
Lavage (fig. 6 et 7): 65L d’eau à 85°C sont ensuite envoyés en 61 minutes dans les chambres de filtration 5 et passent au travers des gâteaux de filtration 11 pour récupérer un maximum de l’extrait qu’ils contiennent. Pendant cette étape, la densité du jus en sortie du filtre diminue progressivement à mesure que l’eau entraine l’extrait contenu dans les gâteaux de filtration pour aboutir à 1 à 2°P en fin de lavage.
Compression finale (fig. 8): de l’air est à nouveau envoyé dans les chambres de compression 4 (700 mbar) pendant 5 minutes de manière à comprimer les gâteaux 11 et ainsi récupérer un maximum d’extrait tout en les asséchant pour faciliter leur dédrêchage. Au total, 148 L de jus d’avoine à 14,0°P auront ainsi été récoltés en 11134.
Débâtissage (fig. 9) : en fin de cycle, le filtre est ouvert et les gâteaux de filtration (okara) à 75% d’humidité sont évacués. La différence essentielle de ce type de séparation comparé à une séparation par décanteur centrifuge ou filtre-presse à haute pression sans lavage, est que l’extrait présent dans le gâteau de filtration (okara) est récupéré et fait partie intégrante du produit final.
Les étapes de filtration et précompression auront permis de récolter 79L de jus à 16,9°P, ce qui représente 65% de l’extrait total récupéré au cours du cycle de filtration. Les étapes de lavage et compression finale auront permis de récupérer 35% d’extrait supplémentaire.
Post-traitement (Formulation et homogénéisation)
Pour obtenir un « lait » d’avoine, le jus récupéré à la sortie du filtre est refroidi, puis dilué en ajoutant de l’eau pour obtenir la concentration finale désirée, et transféré dans une cuve d’ homogénéi sation.
De l’huile de tournesol (3,3 mL/L de jus) et une solution de NaCl 20% (14 mL/kg de mouture) sont ajoutés, et le mélange est homogénéisé. L’agitation du mélange avec un rotor/stator tournant à 3000 rpm (Mixturall, Boccard), durant 10 minutes a permis l’obtention d’une émulsion stable.
EXEMPLE 2
Ce 2eme exemple détaille une méthode de production de lait d’avoine à base d’avoine crue ayant subi un prétraitement consistant en un décorticage partiel suivi d’un traitement thermique à la vapeur.
Pré-traitement des matières premières
Le prétraitement des matières premières a pour objectif d’améliorer les qualités organoleptiques du produit fini et se fait ici en 2 étapes distinctes interchangeables :
1. La séparation partielle des pailles du grain, en veillant à garder une certaine proportion de paille nécessaire à la formation du gâteau de filtration lors de l’étape de séparation solide-liquide
2. Le traitement thermique des grains
Pour la première étape, l'avoine ayant la particularité d’avoir une enveloppe facilement dissociable de l’endosperme, celle-ci est séparée du grain au moyen d’un décortiqueur par impact avant d’être éliminée par un système de séparation aérodynamique. Ceci permet au départ de 60 kg d’avoine crue, d’éliminer 12 kg de paille, donc 20% de la masse totale des grains.
Ensuite, lors de la 2eme étape, la fraction restante, majoritairement constitués de grains nus, va subir un traitement thermique. En effet, étant donné sa haute teneur en lipides, l’avoine est particulièrement sensible à l’oxydation pouvant rendre le produit final rance si aucun traitement thermique n’est appliqué en amont. Dans cet exemple, le traitement appliqué est un contact à la vapeur de 20 minutes.
Broyage/hydratation
Dans ce 2eme exemple, un broyage par voie humide a été appliqué. Le broyeur pilote utilisé est un broyeur à marteaux équipé d’un moteur de 18.5 kW. Le moteur entraine quatre rangées de onze marteaux. Le tamis installé présente des perforations de 3 mm de diamètre. Un mélange eau/grains est réalisé dans la chambre de broyage.
Le débit d’alimentation en grains est fixé à 2.4 kg/min et le débit d’eau à 4.8 L/min de manière à atteindre un ratio d’empâtage en instantané de 2 L/kg. Les grains, encore chaud du traitement à la vapeur, sont broyés et empâtés simultanément avec une eau d’empâtage à 25 °C, de sorte que la température finale atteigne environ 55°C. L’eau d’empâtage contient également les additifs (KMS et Calcium) et enzymes (alpha-amylase 10 kg/T d’avoine) nécessaires à l’empâtage et à l’hydrolyse.
Un certain volume d’eau de rinçage est utilisé en fin de broyage pour entraîner les particules résiduelles hors de la chambre de broyage. Ce volume d’eau est fixé de manière à atteindre un ratio d’empâtage total de 2.3 L/kg. Ainsi 43.7 kg d’avoine prétraité ont été mélangé à 100.6 L d’eau.
Après broyage, la suspension ainsi obtenue est transportée en continu par pompage depuis un réservoir tampon jusqu’à la cuve d’hydrolyse.
Hydrolyse
Après correction du pH à 6 avec de l’acide phosphorique, la suspension, contenant également les enzymes favorisant la conversion de l’amidon en sucres simples, est soumise à un diagramme d’hydrolyse optimisé pour l’action de ces enzymes :
Température initiale à 55°C
30 min à 75°C montée à 85°C.
La chauffe avec une augmentation de la température de l°C/min et le maintien en température aux différents paliers sont assurés par injection directe de vapeur à basse pression (système « Aflosjet ®» de Meura) dans le produit.
On obtient alors une suspension d’avoine hydrolysée. Un test de contrôle avec une solution d’iode (solution à 0.02 N à mettre en contact avec la suspension) confirme (coloration neutre) ou non (coloration noire/violette) la conversion de l’amidon.
Séparation solide-liquide
La suspension est ensuite filtrée à l’aide d’un filtre « Meura 2001 Hybrid Micro » de quatre chambres d’une capacité nominale totale de 44 kg de malt équivalent (11 kg par chambre). Le cycle de filtration suit l’ enchaînement d’étapes suivantes :
Remplissage (fig. 3): la suspension est envoyée au filtre à l’aide d’une pompe centrifuge, par les canaux d’alimentation 7, de manière à remplir les chambres de filtration 5, en 2 à 4 minutes.
Filtration (fig. 4) : le reste de la suspension est transféré au filtre. Le volume total de suspension est transféré en 9 minutes au filtre. La pression s’établit progressivement au fur et à mesure de la formation du gâteau pour atteindre 0,4 à 0,5 bar. 70L de jus dense à 18.8 °Plato sont récoltés par les canaux de récolte 8 et 9.
Précompression (fig. 5): l’injection d’air (350 mbar), par les canaux d’alimentation
10 dans les chambres de compression 4 de chacun des éléments du filtre permet de récupérer 33 L supplémentaires de jus dense et d’ homogénéiser la porosité des gâteaux pour un lavage efficace. Cette étape dure 5 min.
Lavage (fig. 6 et 7): 38L d’eau à 85°C sont ensuite envoyés en 14 minutes dans les chambres de filtration 5 et passent au travers des gâteaux de filtration 11 pour récupérer un maximum de l’extrait qu’ils contiennent.
Compression finale (fig. 8): de l’air est à nouveau envoyé dans les chambres de compression 4 (700 mbar) pendant 8 minutes de manière à comprimer les gâteaux
11 et ainsi récupérer un maximum d’extrait tout en les asséchant pour faciliter leur dédrêchage. La compression permet de récupérer 25 L de jus supplémentaire.
Au total, 168 L de « jus d’avoine » à 14,6°P auront ainsi été récoltés en 38 minutes. La turbidité du jus est mesurée à 748 FAU et la quantité de sédiment 2g/100 g de jus. Débâtissage (fig. 9) : en fin de cycle, le filtre est ouvert et les gâteaux de filtration (okara) à 58% d’humidité sont évacués.
Post-traitement (Formulation - homogénéisation)
Pour obtenir un « lait » d’avoine, le jus récupéré à la sortie du filtre est refroidi à l’aide d’un échangeur à plaques, puis dilué en ajoutant de l’eau pour obtenir la concentration finale désirée de 13°P, et transféré dans une cuve d’homogénéisation.
De l’huile de tournesol (10 mL/L de jus) et une solution de NaCl 20% (3.7 mL/L de jus) sont ajoutés, et le mélange est homogénéisé. L’agitation du mélange avec un rotor/stator tournant à 3000 rpm (Mixturall, Boccard), durant 10 minutes a permis l’obtention d’une émulsion stable.
Avantages
Les avantages de l’utilisation du filtre à couche mince à membranes sont les suivants : produire un jus clarifié en un temps de cycle optimisé ; récupérer la majeure partie de l’extrait issu de la suspension hydrolysée, grâce à l’étape du lavage des gâteaux filtrants ; produire un okara ayant un taux d’humidité réduit, ce qui réduit les risques de contamination, les coûts de transport et stockage.
L’invention a également permis d’optimiser le rendement du cycle de séparation par rapport aux technologies de l’état de la technique. En particulier, l’étape de lavage permet de récupérer la quasi-totalité de l’extrait imprégné dans les gâteaux filtrants (drêches ou okara).
L’invention permet également de réduire les consommations électrique et thermique du procédé. Lorsqu’une partie de l’eau à incorporer dans le produit pour atteindre la concentration finale est ajoutée à l’étape de lavage, les opérations en amont du filtre (hydrolyse) s’effectuent à une concentration plus élevée (ratios eau/kg matière réduit) ; il s’en suit des volumes de suspensions moins importants à chauffer dans les cuves avant la filtration.
Un autre avantage est que le filtre-presse ne nécessite pas des moteurs électriques à puissances élevées comme les décanteurs centrifuges.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de production de produits de substitution aux produits laitiers qui comporte au moins les étapes suivantes :
- mise en suspension d’une matière d’origine végétale comportant des composés à extraire séparation solide-liquide à l’aide d’un filtre-presse à plateaux qui comporte au moins une succession de chambres de filtration (5) et de supports filtrants (2), ladite étape de séparation solide-liquide comportant les phases de : o remplissage du filtre avec la suspension à filtrer ; o filtration de la suspension et formation concomitante de gâteaux de filtration poreux (11) sur les supports filtrants (2) o débâtissage;
- homogénéisation du filtrat.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de pré-traitement de la matière première, préalable à l’étape de mise en suspension.
3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pré-traitement comporte une étape de traitement thermique de la matière première.
4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pré-traitement comporte une étape de trempage de la matière première.
5. Procédé selon Tune quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le prétraitement comporte un broyage des matières premières d’origine végétale.
6. Procédé selon Tune quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le prétraitement comporte une étape de décorticage de la matière première éliminant de 2 à 30% en poids de celle-ci. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’eau d’empâtage est introduite dans un rapport en poids eau/matière d’origine végétale compris entre 0,5 et 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’à l’étape de mise en suspension, la suspension est portée à plusieurs paliers de température, avec ou sans ajout d’enzymes. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de séparation solide-liquide est réalisée à une pression inférieure à 2 bars, de préférence inférieure à 1 bar et de manière encore préférée comprise entre 0,3 et 0,8 bar. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de séparation solide-liquide comporte une phase de lavage des gâteaux de filtration (11). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre-presse comporte des membranes élastomères (3) ; en fin de filtration, les membranes (3) étant gonflées à l’aide d’un fluide pour exercer une compression sur les gâteaux filtrants (11). Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’en fin de lavage, les membranes (3) sont gonflées à l’aide d’un fluide pour exercer une compression sur les gâteaux filtrants (11). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’homogénéisation comporte une agitation à haut cisaillement. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’homogénéisation est réalisée dans un homogénéiseur à pression. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de formulation. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matières d’origine végétale sont choisies parmi les fruits à coque tels que les amandes, noix, noisettes, noix de cajou, noix de macadamia; les céréales telles que l’orge, le blé, l’épeautre, le riz, l’avoine ; les légumineuses telles que le soja, les cacahuètes ; les noix de coco ; les graines telles que le tournesol, le chanvre ; les tubercules tels que la pomme de terre, le manioc. Utilisation d’un filtre-presse comportant une succession de chambres de filtration (5), et de supports filtrants (2) pour la séparation solide-liquide d’une suspension d’une matière première d’origine végétale comportant des composés à extraire pour la production d’un produit de substitution aux produits laitiers, caractérisé en ce que la séparation comporte les phases de :
- remplissage des chambres de filtration (5) ;
- filtration de la suspension et formation concomitante de gâteaux de filtration poreux
(11) sur les supports filtrants (2);
- lavage des gâteaux de filtration (11) ;
- débâtissage. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la séparation comporte au moins une phase de compression des gâteaux filtrants (11). Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’une phase de compression est réalisée avant le lavage des gâteaux (11). Utilisation selon l’une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisée en ce qu’une phase de compression est réalisée après le lavage des gâteaux (11).
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