Agro-Alimentaire et Cuisson-Extrusion
Les principales applications :
Cas des réacteurs chimiques : transformation de caséines en caséinates
La caséine est une substance protéique qui constitue la majeure partie des composants azotés du lait. Elle est très largement exploitée en IAA et en industries chimiques.
Pour la plupart de ses applications, la caséine (insoluble dans l’eau) doit subir une opération de neutralisation qui l’amène sous sa forme commercialisable de caséinates soluble dans l’eau.
Classiquement l’opération s’effectue dans des réacteurs ordinaires en présence d’une quantité importante d’eau.
La cuisson-extrusion permet de réaliser la neutralisation de la caséine à sec.
Un refroidissement du fourreau est nécessaire durant l’opération pour éviter l’échauffement du produit.
A sa sortie de la filière, le produit doit subir une opération de séchage,ce qui lui permet de conférer un extrait sec proche de 94%. Un broyage lui apporte la granulométrie recherchée.
Le cuiseur-extrudeur peut dans ce cas être considéré comme un réacteur fonctionnant en continu
L’application de la cuisson-extrusion est très rentable par rapport au procédé traditionnel. Elle permet de réduire significativement les coûts d’énergie et de consommation d’eau. En utilisant le procédé de cuisson-extrusion, il suffit d’utiliser une solution de caséine/eau de 10-30%.
Les extrudeuses bivis sont très utilisées dans ce genre de transformation.
La majorité des grandes firmes européennes travaillant avec la cuisson-extrusion emploie des extrudeuses bivis Clextral (France) ou Werner-Pfleinderer GmbH (Allemagne).
Cas des produits amylacés : les amidons modifiés
L’amidon tel qu’il est à l’état naturel ne permet pas de répondre aux exigences de l’industrie. D’où est venue la nécessité de le modifier de façon à ce qu’il réponde aux besoins.
Selon la norme ISO N°1227-1979, l’amidon modifié est un amidon dont une ou plus de ses propriétés physiques ou chimiques sont modifiées. Ces propriétés peuvent être modifiées par des procédés physiques et/ou chimiques ou biotechnologiques
Le procédé classique de fabrication d’amidon modifié par cuisson-extrusion consiste à laver puis chauffer dans une cuve une solution d’amidon appelée « lait d’amidon » à 40% de matière sèche. La nécessité de matériel lourd et le coût élevé (dû au besoin de séchage) représentent les principaux inconvénients de ce procédé.
L’emploi de la cuisson-extrusion permet non seulement de réduire le temps de l’opération (puisque la fabrication se fait en voie sèche) mais elle permet aussi de réduire de manière considérable le coût lié au séchage.
Les principaux produits amylacés produits par cuisson-extrusion sont les produits expansés et alvéolés (pains plats ), les produits déshydratés (purée en flocons...) et les produits précuits (farine infantile instantanée).
Les produits expansés et alvéolés : le pain plat
Le pain plat est un
produit
croustillant qui a connu un grand succès dès sa
commercialisation grâce à ses qualités
nutritives et gustatives intéressantes.
Le caractère croustillant d’un aliment constituait autrefois un signe de qualité associé à un produit fraîchement préparé.
Le pain plat doit sa nature croustillante à sa fine structure alvéolaire. Il est produit exclusivement en utilisant une extrudeuse bivis.
Le mélange de matières premières est convoyé dans la trémie, tout au long de la partie active vis-fourreau, il subit des contraintes thermomécaniques (pression et cisaillement) et une transformation chimique qui permet d’aboutir à un mélange homogène. L’amidon est gélatinisé et la masse est poussée vers la filière qui texture et met en forme le produit final.
La texture alvéolaire est obtenue grâce à l’eau qui s’évapore en sortant de la filière. La vapeur se trouve emprisonnée dans la pâte et « écarte » légèrement le pain plat : c’est le phénomène d’expansion.
Les produits précuits : la farine infantile instantanée
La matière première est prise en charge par une vis sans fin. La vis, en tournant, entraîne le produit vers la filière. Le travail de la vis engendre l'augmentation de la température et de la pression, ainsi qu'une forte contrainte de cisaillement.
En effet, le produit
à tendance
à rester accroché au fourreau et à
être refoulé tandis que la vis le pousse vers
l'extérieur. En sortant de la
filière, la pression diminue soudainement, le produit passe
d'une zone à haute pression, à la pression
atmosphérique. L'eau contenue dans celui ci se vaporise
spontanément ce qui provoque l'expansion du produit.
Le procédé traditionnel qui permet la fabrication de farine infantile instantanée consiste à introduire des enzymes (amylolytiques) dans un réacteur afin d’hydrolyser partiellement l’amidon.
L’emploi de la cuisson-extrusion permet non seulement de réduire le coût de l’opération mais aussi de travailler sans autres traitements ou additifs.
