FR2669194A1 - Method of processing a product, in particular oleaginous seeds, by extrusion and cooking under pressure, and device for the implentation of this method - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un perfectionement au procédé connu de production de matières alimeantaires oléagineuses, en particulier pour l'alimentation du bétail, par traitement thermique sous forte pression, notamment par extrusion au travers d'une filière de graines, de préférence préalablement broyées, réalsant leur compression a sec au moyen d'une vis sans fin tournant à grande vitesse. The present invention relates to an improvement to the known process for the production of oleaginous food materials, in particular for the feeding of livestock, by heat treatment under high pressure, in particular by extrusion through a die of seeds, preferably previously ground. , realizing their dry compression by means of a worm screw rotating at high speed.
Un tel procédé est appliqué de manière classique au traitement de graines oléagineuses, du genre notamment des graines de soja, dont la richesse en énergie nutritive du fait de leur contenu en matières grasses et en protéines végétales, les rend particulièrement appréciées dans la formulation des aliments pour le bétail. Toutefois, ces graines de soja, au même titre que d'autres oléagineaux analogues, tels que le colza, l'arachide, le sésame ..., contiennent des substances possédant des propriétés antinutritionelles qui en limitent par conséquent la valeur alimentaire, en affectant la santé ou le développement des animaux les consommant en l'état. Such a method is applied in a conventional manner to the treatment of oil seeds, of the kind in particular of soybeans, whose richness in nutritive energy because of their content in fats and in vegetable proteins, makes them particularly appreciated in the formulation of food. for livestock. However, these soybeans, like other similar oilseeds, such as rapeseed, peanuts, sesame ..., contain substances with antinutritional properties which consequently limit their nutritional value, affecting the health or development of animals consuming them as is.
Les plus usuelles de ces substances constituant des facteurs antinutritionnels ou toxiques, éventuellement des enzymes ou antigènes, sont notamment constitués par des produits antitrypsiques, des hemaglutinines, des ureases, des lipases ou lipoxydases, des glucosinolates, des aflatoxines, etc. The most common of these substances constituting antinutritional or toxic factors, possibly enzymes or antigens, are in particular constituted by antitrypsic products, hemaglutinins, ureases, lipases or lipoxydases, glucosinolates, aflatoxins, etc.
selon la nature des graines oléagineuses considérées. Or, ces substances sont en règle très générale détruites par la chaleur ou volent leur activité notablement réduite par un traitement thermique approprié, d'où la nécessité de faire subir un tel traitement aux graines préaleblement broyées ou non, avant leur utilisation.depending on the nature of the oil seeds considered. However, these substances are generally destroyed by heat or steal their activity significantly reduced by an appropriate heat treatment, hence the need to subject such treatment to seeds previously crushed or not, before their use.
Parmi les méthodes utilisées dans la technique pour réaliser un tel traitement thermique, combinant un temps de cuisson suffisant et un température appropriée, en particulier supérieure à un seuil spécifique où, selon les graines traitées, cette cuisson est effective, on peut se référer au procédé d'extrusion qui consiste à faire passer les graines dans une fIlière formée d'un fourreau allongé, généralement muni de moyens de chauffage, en particulier des résistances chauffantes fixées sur ce fourreau et dans lequel tourne une vis d'Archimède ou vis sans fin, entraînée a vItesse élevée au moyen d'un motoréducteur prévu à une extrémité du fourreau, celui-ci étant muni d'une trémie d'entrée des graines à traiter. Toutefois, le produit à extruder, préalablement a son admission dans le fourreau et a sa compression dans celui-ci par la vis d'extrusion, subit un conditionnement dans un conteneur Où il séjourne pendant un temps relativement long C10 à 60 mn), les graines étant chauffées dans ce conteneur par l'injection dans celui-ci de vapeur à pression atmosphérique, la température ne dépassant pas dans ces conditions 100 C, en suite de quoi le produit est admis dans le fourreau dans lequel il est soumis à l'opération d'extrusion sous pression pendant un temps bref, compris entre quelques secondes et une minute.Au cours de celle-ci, le cisaillement créé dans les graines rompt leur paroi cellulaire, ce qui confire de façon complémentaire au produit final, une énergie nutritionnelle élevée. En revanche l'inconvénient majeurd'un tel procédé, dit humide, découle du temps de cuisson préalable nécessairement long dans la phase de confinement, le produit obtenu possédant en outre des propriétés nutritives qui laissent encore une marge d'amélioration sensible, la digestIbilIté des protéines dans le cas de graInes de soja par exemple, ne dépassant pas dans ce cas un ratio de 35%. Among the methods used in the art for carrying out such a heat treatment, combining a sufficient cooking time and an appropriate temperature, in particular greater than a specific threshold where, depending on the seeds treated, this cooking is effective, reference may be made to the process. extrusion which consists in passing the seeds through a filer formed by an elongated sheath, generally provided with heating means, in particular heating resistors fixed on this sheath and in which turns an Archimedes screw or endless screw, driven at high speed by means of a geared motor provided at one end of the sheath, the latter being provided with an inlet hopper for the seeds to be treated. However, the product to be extruded, prior to its admission into the sheath and to its compression therein by the extrusion screw, undergoes packaging in a container where it remains for a relatively long time (C10 at 60 min), seeds being heated in this container by the injection into it of vapor at atmospheric pressure, the temperature not exceeding under these conditions 100 C, as a result of which the product is admitted into the sheath in which it is subjected to pressurized extrusion operation for a short time, ranging from a few seconds to a minute, during which the shear created in the seeds breaks their cell wall, which gives the final product complementary nutritional energy high. On the other hand, the major drawback of such a so-called wet process results from the necessarily long prior cooking time in the confinement phase, the product obtained also having nutritive properties which still leave a significant margin for improvement, the digestibility of proteins in the case of soybeans for example, in this case not exceeding a ratio of 35%.
Une autre méthode consiste à introduire directement les graines broyées dans le fourreau de l'extrudeuse, sans conditionnement préalable, avec injectIon concomitante de vapeur dans ce fourreau au cours de l'opération d'extrusion. Dan ce procédé dit semi-humide, la condensation de la vapeur du fait de la pression élevée créée dans le fourreau, libère son énergie au sein du produit en cours d'extrusion, tandis que la friction considérable du produit sur la vis et le fourreau transforme l'énergie mécanique produite en chaleur en atteignant des températures pouvant atteindre, voire mème dépasser 170 a 180 C, en assurant parallèlement la rupture des structures cellulaires de graines.En effet, l'eau libre à l'intérieur des graines (qui représente usuellement de 6 a 30 % en poids de celles-ci, ainsi que celle introduite par la condensation de la vapeur, est véhiculée à travers le fourreau à une température très supérieure a la température normale de vapsrisation du fait des conditions de pression cries et reste donc liquide jusqu'à ce que, à l'extrémité du fourreau, sa détente brutale à la pression atmosphérique, ne provoque une évaporation immédiate, brisant les parois cellulaires des graines et les liaisons, cellulosiques, cequl améliore sensiblement la valeur énergétique du produit final, le refroidissement soudain réalisé évitant en outre que ne se développent de façon excessive des actions de brunissage du produit, le rendant Impropre a la cosommation. Another method consists in directly introducing the ground seeds into the barrel of the extruder, without prior conditioning, with concomitant injection of steam into this barrel during the extrusion operation. In this so-called semi-wet process, the condensation of the vapor due to the high pressure created in the sleeve, releases its energy within the product being extruded, while the considerable friction of the product on the screw and the sleeve transforms the mechanical energy produced into heat by reaching temperatures that can reach or even exceed 170 to 180 C, while at the same time ensuring the rupture of the cellular structures of seeds. Indeed, the free water inside the seeds (which represents usually from 6 to 30% by weight of these, as well as that introduced by the condensation of the vapor, is conveyed through the barrel at a temperature much higher than the normal vapsrization temperature due to the Cree pressure conditions and remains therefore liquid until, at the end of the sheath, its sudden expansion at atmospheric pressure, causes immediate evaporation, breaking the cell walls d es seeds and bonds, cellulosic, which significantly improves the energy value of the final product, the sudden cooling also prevents excessive development of browning actions of the product, making it unsuitable for co-consumption.
Dans le cas du procédé ci-dessus, si l'énergie métabolisable apparente des graines de soja ou autres est sensiblement accrue, conférant au produit de meilleures qualités nutritionnelles, subsistent encore certaines inconvénients, en raison du temps de cuisson réduit, de l'ordre de quelques secondes à la traversée du fourreau, ce qui exige pour aboutir à un traitement adéquat et à une réduction signifIcative d l'activité des facteurs nuisibles précItés, d'atteindre des températures très élevées, fonction de la pressIon exercée et dépassant, comme déjà indiqué, au moins 170 C, avec une consommation d'énergie importante de l'ordre de 0,98 à 1,15 KWh/Kg de produit traité.Da plus, lors de la cuisson, l'eau incluse dans les graines est portés à température supérieure à la température de vaporation mais reste liquide en raison de la pression, c qui consomme une énergie notable. Enfin, la détente finale et la vaporisation qui en résulte, provoquent une perte d'humidité qui, si elle est trop élevée, Influe défavorablement sur la digestibilité du produit. In the case of the above process, if the apparent metabolizable energy of the soybeans or the like is appreciably increased, giving the product better nutritional qualities, certain drawbacks still remain, due to the reduced cooking time, of the order a few seconds at the crossing of the sheath, which requires to reach an adequate treatment and a significant reduction in the activity of the aforementioned harmful factors, to reach very high temperatures, depending on the pressure exerted and exceeding, as already indicated, at least 170 C, with a significant energy consumption of the order of 0.98 to 1.15 KWh / Kg of treated product. In addition, during cooking, the water included in the seeds is brought at a temperature higher than the vaporization temperature but remains liquid due to the pressure, c which consumes a notable energy. Finally, the final relaxation and the resulting vaporization, cause a loss of humidity which, if it is too high, Influences adversely on the digestibility of the product.
Que le procédé adopté mette en oeuvre la voie humide ou la voie seml- humide, on constate donc que, dans tous les cas, l'élévation de température dépend de l'énergie injectée, qu'elle soit d'origine thermique ou mécanique et non pas du temps de traitement du produite. Or, il est constant qu'une cuisson identique peut, soit résulter d'une température légèrement supérieure au seuil spécifique où s déclenchent les réactions d'inhibition des facteurs antinutritionnels, soit d'une température très supérieure à ce seuil mais appliqué pendant un temps plus court.En pratique, l'expérience montre que cette seconde éventualité est préférable, en améliorant la valeur de l'énergie métabolisable et la digestibilité de certains acides aminés, et en évitant en outre une dégradation des protéines du produit. Whether the process adopted uses the wet or semi-wet route, it can therefore be seen that, in all cases, the temperature rise depends on the energy injected, whether it is of thermal or mechanical origin and not product processing time. However, it is common ground that identical cooking can either result from a temperature slightly above the specific threshold at which s the reactions of inhibition of antinutritional factors are triggered, or from a temperature much above this threshold but applied for a time. In practice, experience has shown that this second possibility is preferable, by improving the value of the metabolizable energy and the digestibility of certain amino acids, and in addition avoiding a breakdown of the proteins of the product.
La présente Invention concerne un perfectionnement apporté au procédé d'extrusion semi-humide tel que rapplé ci-dessus, permettant de conserver les avantages de celui-ci résultant d'un traitement rapide au cours de la phase d'extrusion, tout en assurant une cuisson du produit tendant une durée plus longue, sans apport énergétique complémentaire, de manière à accroître ainsi les qualités nutritionnelles du produit final. Notamment l'invention vise à allier à une température de cuisson élevée, un temps de résidence dans l'appareil largement supérieur à celui prévu dans les solutions connues, ce qui permet d'augmenter, pour un mème cot énergétique total, les capacités de traitement par unité de produit traité. The present invention relates to an improvement made to the semi-wet extrusion process as mentioned above, making it possible to retain the advantages of the latter resulting from rapid treatment during the extrusion phase, while ensuring cooking the product for a longer period of time, without additional energy, so as to increase the nutritional qualities of the final product. In particular, the invention aims to combine a high cooking temperature, a residence time in the appliance much greater than that provided in known solutions, which makes it possible to increase, for the same total energy cost, the processing capacities. per unit of product treated.
Selon l'invention, le procédé de traitement d'un produit, notamment de graines oléagineuses, consistant à extruder le produit à traiter dans un fourreau d'extrusion cylindrique, au moyen d'une vis sans fin d'extraînement, commandés en rotation à vitesse élevée dans l'axe du fourreau, avec injection de vapeur dans ce fourreau au sein du produit entrai né par la , s, celle-ci provoquant, par transfromation de l'énergie mécanique de sisaillement et de frottement du produit sur le fourreau, une condensation de la vapeur injectée en méme temps qu'une élévation de température notable en un temps trés court, correspondant à celui nécessaire au transfert du produit d'une extrémité à l'autre du fourreau, se caractérise en ce qu'il consiste, après délivrance A, produit à l'extrémité de la vis dans le fourreau lorsque se réalise la détente de la vapeur condensée, å confiner le produit dans une chambre prolongeant le fourreau où le produit se déplace à la pression ambiante pendant un temps déterminé, en continuant sa cuisson avant d'être finalement recueilli à l'opposé de la chambre par rapport au fourreau. According to the invention, the process for treating a product, in particular oil seeds, consisting in extruding the product to be treated in a cylindrical extrusion sheath, by means of an endless drive screw, controlled in rotation at high speed in the axis of the sheath, with injection of steam into this sheath within the product entrained by the, s, this causing, by transfromation of the mechanical energy of shearing and friction of the product on the sheath, a condensation of the vapor injected at the same time as a notable rise in temperature in a very short time, corresponding to that necessary for the transfer of the product from one end to the other of the sheath, is characterized in that it consists, after delivery A, product at the end of the screw in the sheath when the expansion of the condensed steam is carried out, å confine the product in a chamber extending the sheath where the product moves to the ambient pressure for a determined time, continuing to cook before finally being collected opposite the chamber with respect to the sheath.
Da préférence, la pression dans la chambre est égale à la pression créée dans la partie terminale du fourreau à l'extrémité de la vis d'entraînement, la température étant maintenue sensiblement constante dans cette chambre pendant le transfert du produit Avantageusement, le temps de transfert du produit est compris entre 5 et 30 secondes, et préférentiellement entre 5 et 10 secondes
Le procédé perfectionné conformément à l'invention permet aini 1 ' obtention d'un produit final plus stable et pour lequel, du fait de l'accroissement du temps de cuisson réalisé, on constate une meilleure élimination des facteurs antinutritionnels présents dans les graines oléagineuses préalablement à leur traitement.Da preferably, the pressure in the chamber is equal to the pressure created in the end portion of the sleeve at the end of the drive screw, the temperature being maintained substantially constant in this chamber during the transfer of the product Advantageously, the time of transfer of the product is between 5 and 30 seconds, and preferably between 5 and 10 seconds
The improved method according to the invention thus makes it possible to obtain a more stable end product for which, due to the increased cooking time achieved, there is better elimination of the anti-nutritional factors present in the oil seeds beforehand. to their treatment.
Notammen, on peut obtenir par ce procédé une inactivation des facteurs antitrypsiques très largement supérieure à celle que l'on constate habituellement avec la mise en oeuvre des méthodes classiques rappelées plus haut, de mème que des hemaglutinines, des uréases et des autres substances toxiques ou antigéniques. Les lipases et lipoxydases qui favorisent l'hydrolyse et l'oxydation des graines sont totalement détruites, tandis que le tau: d'humidité libre peut être ajuste à sa valeur juste nécessaire or assurer une meilleure conservation du produit traité, sans oxydation, rancissement et moissure.Le produit obtenu présente dans ces conditions des qualités de digestibilité des protéines très sensiblement améliorées, le procédé permettant notamment d'auster simultanément la teneur de certains acides aminés ayant également une incidance sur l'efficacité alimentaire de ce produit. In particular, it is possible to obtain by this process an inactivation of the antitrypsic factors very much greater than that which is usually observed with the implementation of the conventional methods mentioned above, as well as hemaglutinins, ureas and other toxic substances or antigenic. The lipases and lipoxidases which promote the hydrolysis and oxidation of the seeds are completely destroyed, while the free moisture content can be adjusted to its just necessary value or ensure better conservation of the treated product, without oxidation, rancidity and The product obtained has very significantly improved protein digestibility qualities under these conditions, the process notably making it possible to simultaneously aust the content of certain amino acids which also has an impact on the food efficiency of this product.
On a constaté en outre q, pour uns mime énergie nutritive du produit final, de l'ordre de 3.900 calories par gramme, le procédé selon l'invention n'oxige qu'une de 0,08 à 0,09 KWh/Kg, alors que, dans les solutions classiques et en particulier avec le rpocédé semi-humide habituel, cette dépense est de l'ordre en moyenne de 0,105 à 0,118 KWh/Kg. It has also been found that q, for a single nutritive energy of the final product, of the order of 3,900 calories per gram, the process according to the invention requires only 0.08 to 0.09 KWh / Kg, whereas, in conventional solutions and in particular with the usual semi-wet process, this expenditure is on the order of 0.105 to 0.118 kWh / kg on average.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comportant un fourreau cylindrique allongé, éventuellement nuni de moyens de chauffage et comportant selon son as une vis sans fin d'entraînement, commandée à grande vitesse de manière à extruder le produit introduit dans le fourreau à une extrémité en créant, par frottement et cisaillement, une élévation de température notable au sein du produit, et une admission de vapeur dans le fourreau, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre cylindrique de confinement et de détente, de même diamètre que le fourreau, prolongeant axialement celui-ci au delà de la vis d'entraînement et dans laquelle le produit extrudé, délivré à l'extrémité du fourreau est confiné pendant un temps de transfert donné, fonction de la longueur de la chambre, à température et pression sensiblement constantes. The invention also relates to a device for implementing the method, comprising an elongated cylindrical sheath, possibly provided with heating means and comprising, according to its ace, an endless drive screw, controlled at high speed so as to extrude the product introduced into the sheath at one end by creating, by friction and shearing, a notable increase in temperature within the product, and a vapor admission into the sheath, characterized in that it comprises a cylindrical chamber for confinement and expansion, of the same diameter as the sleeve, extending it axially beyond the drive screw and in which the extruded product, delivered to the end of the sleeve is confined for a given transfer time, depending on the length of the chamber , at substantially constant temperature and pressure.
Selon une caractéristique particulière du dispositif considéré, le fourreau et/ou la chambre de confinement cylindrique sont constitués au moyen de modules ou éléments successifs, assemblés bout à bout de façon à faire varier leur longueur utile. Avantageusement, chaque module présente à ses extrémités, des brides d'assemblage accolées d'un module au suivant et réunies par des colliers ou analogues, le cas échéant avec interposition d'un joint d'étanchéité. According to a particular characteristic of the device considered, the sheath and / or the cylindrical confinement chamber are formed by means of successive modules or elements, assembled end to end so as to vary their useful length. Advantageously, each module has at its ends, assembly flanges attached from one module to the next and joined by collars or the like, if necessary with the interposition of a seal.
La vis sans fin d'entrînement est commandée en rotation par un motoréducteur monté à l'e::trémité opposée de la vis par rapport à la chambre de confinement. En outre et selon une caractéritique particulière, la vis, comme le fourreau, est réalisée en éléments consécutifs, de préférence creux et emmanchés sur un mandrin porteur disposé selon l'axe de la vis, l'élément terminal dirigé vers la chambre de confinement étant immobilisé par un organe de blocage sur le mandrin porteur, notamment une vis engagée dans un alésage axial du mandrin. The drive endless screw is controlled in rotation by a geared motor mounted at the opposite end of the screw relative to the confinement chamber. In addition and according to a particular characteristic, the screw, like the sheath, is produced in consecutive elements, preferably hollow and fitted on a carrier mandrel arranged along the axis of the screw, the end element directed towards the confinement chamber being immobilized by a locking member on the carrier mandrel, in particular a screw engaged in an axial bore of the mandrel.
Selon une autre caractéristique avantageuse du disposItif, l'extrémité de la chambre de confinement opposée au fourreau comporte un cône d'obturation engagé dans cette extrémité en laissant libre un jeu de révolution, à profil oblique, entre la surface externe du cône t une portée inclinés de même angle, prévue dans un orifice de la chambre recevant le cône, ce jeu permettant la sortie contInue du produit hors de la chambre. According to another advantageous characteristic of the device, the end of the confinement chamber opposite to the sheath comprises a shutter cone engaged in this end while leaving free a play of revolution, with an oblique profile, between the outer surface of the cone and a bearing inclined at the same angle, provided in an orifice of the chamber receiving the cone, this play allowing the continuous output of the product out of the chamber.
Selon encore une autre caractéristique, le cône est solidarisé d'un arbre monté libre en rotation, porté par un bti de support disposé en bout de la chambre de confinement, de manière que la poussée du produit dans la chambre provoque l'entraînement du cône en facilitant l'extraction du produit vers l'extérieur, à travers le j eu de sortie. According to yet another characteristic, the cone is secured to a shaft mounted to rotate freely, carried by a support frame disposed at the end of the confinement chamber, so that the thrust of the product in the chamber causes the cone to be entrained by facilitating the extraction of the product towards the outside, through the outlet set.
Dans un mode de réalisatian préféré du dispositif, le cône présente une surface eterne munie de saillies hélicoïdales, s'enroulant autour du cône, facilitant la rotation de celui-ci sous la poussée du produit dans la chambre. En variante, le cône est entraîné en rotation par un pignon porté par son a::e et coopérant avec une chaîne ou un jeu de pignons de renvoi, commandés par un motoréducteur monté dans le bàti de support. In a preferred embodiment of the device, the cone has a foreign surface provided with helical projections, winding around the cone, facilitating the rotation of the latter under the thrust of the product in the chamber. As a variant, the cone is rotated by a pinion carried by its a :: e and cooperating with a chain or a set of idler pinions, controlled by a gearmotor mounted in the support frame.
Selon encore une caractéristique complémentaire, le bâti de support est porté par un bras télescopique afin d'ajuster la position du cône vis-à-vis de l'orifice de la chambre, en réglant la valeur du eu de sortie. Le cas échéant, le bâti est monté à articulation sur l'extrémité du bras télescopique afin de pouvoir dégager le cône par rapport à l'orifice de la chambre, notamment pour accéder librement à l'intérieur de celle-ci
D'autres caractéristiques du procédé selon l'invention ainsi que du dispositif pour sa mise en oeuvre, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation de ce dernier, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence au: dessins annexés, sur lesque s :
- La Figure 1 est une vue en élévation et en coupe transversale partielle d'un fourreau d'extrusion muni d'une chambre de confinement et d'un cône d'extraction, selon un agencement relatif conforme à l'invention.According to yet another characteristic, the support frame is carried by a telescopic arm in order to adjust the position of the cone vis-à-vis the orifice of the chamber, by adjusting the value of the output eu. Where appropriate, the frame is hingedly mounted on the end of the telescopic arm in order to be able to release the cone relative to the orifice of the chamber, in particular for free access to the interior thereof.
Other characteristics of the method according to the invention as well as of the device for its implementation will become more apparent from the following description of an embodiment of the latter, given by way of non-limiting example, with reference to: attached drawings, on which:
- Figure 1 is an elevational view in partial cross section of an extrusion sleeve provided with a confinement chamber and an extraction cone, according to a relative arrangement according to the invention.
- La Figure 2 est une vue en coups partiellement arraché, à plus grande échelle, du cône d'extraction utilisé dans le dispositif selon la Figure 1. - Figure 2 is a partially cutaway view, on a larger scale, of the extraction cone used in the device according to Figure 1.
Sur ces figures, la référence 1 désigne un dispositif d'extrusion, notamment pour graines oléagineuses, en particulier quoique non exclusivement pour des graines de soja, comportant un fourreau allongé 2, de forme générale cylindrique, terminé à l'une des ses extrémités, disposée à gauche sur la figure, par une partie 3, formant un élargissement de sa section et dans laquelle est prévue une trémie d'alimentation 4 par les graines à traIter. Une canalisation 5 est également raccorde sur la partie 3 du fourreau 2 pour permettre, simultanément avec l'introduction des graines dans le fourreau, une injection de vapeur d'eau, dont le débit et par suite la quantité délivrée peut être ajustée au moyen d'une vanne de réglage ô. In these figures, the reference 1 designates an extrusion device, in particular for oil seeds, in particular although not exclusively for soybeans, comprising an elongated sheath 2, of generally cylindrical shape, terminated at one of its ends, arranged on the left in the figure, by a part 3, forming an enlargement of its section and in which is provided a feed hopper 4 by the seeds to be treated. A pipe 5 is also connected to the part 3 of the sheath 2 to allow, simultaneously with the introduction of the seeds into the sheath, an injection of water vapor, the flow rate and consequently the quantity delivered can be adjusted by means of '' an adjustment valve ô.
A l'intérieur du fourreau 2 est disposée, coaxialement à l'ase de celuici, une vis d'extrusion 7, qui se prolonge au-delå de la partie 3 pour se raccorder à un motoréducteur d'entraînement 8, commandant la rotation continue de la vis3 à vitesse relativement élevée, à a l'intérieur du fourreau afin de déterminer l'extrusion des graines introduites par la trémie 4, en réalisant du fait du broyage et de la compression de ces graines entre la vis et la paroi interne du fourreau, des efforts de cisaillement et des frottements tels que la tempéraute au sein du produit soit amenée à une valeur relativement importante, de l'ordre de 170 C au moins à l'extrémité de la vis, ceci en un temps très court, de l'ordre de quelques secondes, du fait de la vitesse de déplacement notable imposée par la rotation rapide de la vis. Inside the sheath 2 is arranged, coaxially with the latter, an extrusion screw 7, which extends beyond the part 3 to connect to a drive geared motor 8, controlling the continuous rotation of the screw 3 at relatively high speed, inside the sheath in order to determine the extrusion of the seeds introduced by the hopper 4, by carrying out the crushing and compression of these seeds between the screw and the internal wall of the sheath, shear forces and friction such that the temperature within the product is brought to a relatively large value, of the order of 170 C at least at the end of the screw, this in a very short time, the order of a few seconds, due to the notable speed of movement imposed by the rapid rotation of the screw.
Les dispositions précédentes sont connues dans la technique pour réaliser l'extrusion de graines oléagineuses et, du fait d la cuisson réalisée par l'élévation de température créée, suivie de la détente de la vapeur à l'extrémité de la vis, obtenir une amélioration. sensible de la valeur nutritive des produits traités, en particulier par diminution de nombreux facteurs antinutritionnels contenus dans les graines, préalablement à un tel traitement. The preceding arrangements are known in the art for carrying out the extrusion of oil seeds and, owing to the cooking carried out by the rise in temperature created, followed by the expansion of the steam at the end of the screw, obtaining an improvement . sensitive to the nutritional value of the treated products, in particular by reducing many anti-nutritional factors contained in the seeds, prior to such treatment.
Afin de permettre, conformément à l'invention, d'améliorer encore les qualités du produit traité et d'accroître la digestibilité de celui-ci, on prévoit de faire subir à ce produit un temps de séjour dans l'appareil plus important, sans apport énergétique complémentaire, de manière à ce que les facteurs anti nutritionnels précités soient encore plus réduits, voire totalement éliminés, grâce à la cuisson prolongée ainsi obtenue dans les conditions de température créées à l'extrémité de la vis d'extrusion. In order to allow, in accordance with the invention, to further improve the qualities of the treated product and to increase the digestibility of the latter, provision is made to subject this product to a longer residence time in the apparatus, without additional energy intake, so that the aforementioned anti-nutritional factors are even more reduced, or even completely eliminated, thanks to the prolonged cooking thus obtained under the temperature conditions created at the end of the extrusion screw.
A cet effet, le fourreau 2 est avantageusement constitué au moyen de manchons successifs, tels que 9, 1t, Il et 12, dans la région du fourreau qui entoure la vis 7, celle-ci étant également formée d'éléments successifs 3,14,15,16 et 17, ces manchons et éléments pouvant présenter des dimensions longitudinales identiques ou variables de l'une à l'autre ou seulement pour certaines d'entre su::, de manière à ajuster la longueur relative du fourreau et de la vis, en donnant à ces deux parties du dIspositif une structure modulaire, pouvant être aménagée et en particulier modifiée à la demande. To this end, the sheath 2 is advantageously constituted by means of successive sleeves, such as 9, 1t, II and 12, in the region of the sheath which surrounds the screw 7, the latter also being formed of successive elements 3.14 , 15, 16 and 17, these sleeves and elements which may have identical or variable longitudinal dimensions from one to the other or only for some of them: so as to adjust the relative length of the sheath and the screw, giving these two parts of the device a modular structure, which can be fitted and in particular modified on request.
Les manchons successifs comportent de préférence à leurs extrémités des brides, respectivement 18 et 19, permettant de les solidariser mutuellement de l'un à l'autre selon la longueur du fourreau 2, au moyen d colliers 30, cerclant ces brides par l'extérieur, l'étanchéité au montage de ces brides étant réalisée par la mise en place d'un joint 21 ou d'une garniture analogue entre les faces en regard accolées des brides 18,19 en contact
En ce qui concerne les éléments constituant la vis d'extrudion 7, ils sont creux et convenablement assemblés les uns à la suite des autres vs une orientation angulaire adéquate, en étant emmanchés sur un mandrin porteur axial 22, les divers éléments de la vis étant disposés relativement les uns par rapport au autres de manière à assurer la continuité du filetage externe de cette vis.The successive sleeves preferably have flanges at their ends, respectively 18 and 19, making it possible to secure them mutually from one to the other along the length of the sleeve 2, by means of collars 30, encircling these flanges from the outside. , the sealing of the mounting of these flanges being achieved by the installation of a seal 21 or of a similar packing between the opposite facing faces of the flanges 18,19 in contact
As regards the elements constituting the extrusion screw 7, they are hollow and suitably assembled one after the other vs an adequate angular orientation, by being fitted on an axial support mandrel 22, the various elements of the screw being arranged relatively to each other so as to ensure the continuity of the external thread of this screw.
Le mandrin 22 comporte, à son extrémité opposée au potoréducteur d'entraînement 8, un alésage taraudé 23, dans lequel est vissé le filetage 24 d'un organe d'arrêt 25, bloquant l'ensemble des éléments 13 à 16 constituant la vis 7, en assurant la continuité et la rigidité de celle-ci.The mandrel 22 comprises, at its end opposite to the drive reducer 8, a threaded bore 23, into which the thread 24 of a stop member 25 is screwed, blocking all of the elements 13 to 16 constituting the screw 7 , ensuring its continuity and rigidity.
Selon l'invention, le fourreau 2 se prolonge axialement, au-delà de l'extrémité de la vis d'extrusion 7, afin de former une chambre de confinement et de détente cylindrique 26, de meme diamètre interne que le fourreau 2 et délimitée à son tour par un nombre approprié de manchons complémentaires, tels que 27, 28 et 29, cette chambre prolongeant le fourreau, i-tant conçue de telle sorte que le produit traité, après avoir été forcé dans le jeu 30, ménagé entre la vis et la paroi interne du fourreau, s'y recueille et y séjournspendant Ün laps de temps exactement déterminé en fonction du débit du produit traité. According to the invention, the sleeve 2 extends axially, beyond the end of the extrusion screw 7, in order to form a cylindrical confinement and expansion chamber 26, of the same internal diameter as the sleeve 2 and delimited in turn by an appropriate number of complementary sleeves, such as 27, 28 and 29, this chamber extending the sheath, i-designed so that the treated product, after being forced into play 30, formed between the screw and the inner wall of the sheath, collects there and stays there for a period of time exactly determined as a function of the flow rate of the product treated.
Le produit ainsi délivré dans la chambre 26, se déplace de la gauche vers la droite dans cette chambre sous la poussée créée par l'admIssion dans celle-ci du produit extrudé par la vis puis s'échappe finalement hors de la chambre à travers une fente 31, étroite et oblique, formée entre une portée conique 32 managée en bout du dernier manchon délimitant la chambre à l'extrémité de celleci, et un cône de sortie 33, engagé dans l'orifice de ce manchon, selon l'axe commun du fourreau, de la chambre de confinement et de la vis d'extrusion. The product thus delivered into the chamber 26, moves from left to right in this chamber under the thrust created by the admission into the latter of the product extruded by the screw then finally escapes out of the chamber through a slot 31, narrow and oblique, formed between a conical bearing 32 managed at the end of the last sleeve delimiting the chamber at the end of this, and an outlet cone 33, engaged in the orifice of this sleeve, along the common axis sleeve, containment chamber and extrusion screw.
Le cône 33 est porté par un arbre 34, coaxial à la vis 7, cet arbre tourillonnant librement dans un palier 35 prévu dans un voile vertical 36, faisant partie d'un bâti de support 37. Celui-ci comporte une paroi antérieure 38, venant s'appuyer contre l'extrémité du dernier manchon de la chambre 26, de telle sorte que le cône 33 soit convenablement positionné au droit de la portée 32 afin de constituer le jeu 31 par lequel sort le produit traité. Le bâti 37 comporte également une plaque postérieure 39 fermant extérieurement celui-ci. The cone 33 is carried by a shaft 34, coaxial with the screw 7, this shaft freely rotating in a bearing 35 provided in a vertical web 36, forming part of a support frame 37. This comprises a front wall 38, coming to bear against the end of the last sleeve of the chamber 26, so that the cone 33 is suitably positioned in line with the bearing 32 so as to constitute the clearance 31 through which the treated product comes out. The frame 37 also includes a rear plate 39 externally closing the latter.
Le cône 33 est avantageusement muni dans sa surface externe, notammen dans la partie de ce cône qui pénètre a l'intérieur de la chambre 26 dans l'orifice du manchon correspondant, de saillies hélicoïdales 40, s'enroulant autour du cône. De préférence, l'arbre 34 portant le cône est monté libre en rotation dans son palier 35, de telle sorte que, sous la poussée du produit traité à l'intérieur de la chambre 26, ce cône soit extraîne par le débit du produit, grâce à ses saillies 40 qui facilitant sa rotation.En varIante, l'arbre 34 est solIdarisé d'une couronne ou pignon d'entraînement él, coopérant avec uns chaîne ou une courrois de renvoi 43, commandés par un pignon 43 monté sul l'axe d'un motoréducteur 44. Egalement, la a courrois peut être remplacée par un Jeu de pignons engrenant mutuellement. The cone 33 is advantageously provided in its external surface, in particular in the part of this cone which penetrates inside the chamber 26 in the orifice of the corresponding sleeve, with helical projections 40, winding around the cone. Preferably, the shaft 34 carrying the cone is mounted to rotate freely in its bearing 35, so that, under the thrust of the product treated inside the chamber 26, this cone is driven by the flow of the product, thanks to its projections 40 which facilitate its rotation. As a variant, the shaft 34 is solidified with a crown or drive pinion el, cooperating with a chain or a return belt 43, controlled by a pinion 43 mounted on the axis of a geared motor 44. Also, the belt can be replaced by a set of pinions meshing with each other.
Le bâti de support 37 est rendu solidaire par sa paroi antérieure 38, avec une patte 45 articulée autour d'une axe 48 à l'extrémité de la tige mobile 47 d'un vérin hydraulique 48 ou analogue, qui permet de faire varier la position relative du bâti 37 vis-à-vis du fourreau 2 et par suite de régler l'engagement du cône 33 dans la chambre 26 et d'ajuster la valeur du jeu de sortie 31. The support frame 37 is made integral by its front wall 38, with a tab 45 articulated around an axis 48 at the end of the movable rod 47 of a hydraulic cylinder 48 or the like, which makes it possible to vary the position relative of the frame 37 vis-à-vis the sleeve 2 and consequently of adjusting the engagement of the cone 33 in the chamber 26 and of adjusting the value of the output clearance 31.
La Figure 2 il lustre à plus grande échelle un mode de réalisation particulier du cône 33. Celui-ci comporte une pièce de recouvrement 49, dans laquelle ont été préalablement usinéss les saillies 40, cette pièce se terminant par une partie conique au droit de la portés 32 délimitant le jeu 31.La pièce 49 est immobilisée au moyen d'une vis 50 sur une plaque de support 51, solidarisée d'un mandrin 52 par des vis 53. Le mandrin 52 est emmanché sur l'extrémité de l'arbre 34 et peut tourner avec celui-ci vis-à-vis du palier 35, grâce notamment au montage de roulements à aiguilles 54, l'arbre 34 pouvant tourner à l'intérieur du palier sur une garniture 55. Des joints 56 et 57 assurent l'éthanchétié du montage, respectivement entre le palier et le mandrin, et entre celui-ci et l'arbre rotatif. Figure 2 it shines on a larger scale a particular embodiment of the cone 33. This comprises a covering part 49, in which the projections 40 have been previously machined, this part ending in a conical part in line with the carried 32 delimiting the clearance 31. The part 49 is immobilized by means of a screw 50 on a support plate 51, secured to a mandrel 52 by screws 53. The mandrel 52 is fitted on the end of the shaft 34 and can rotate with the latter vis-à-vis the bearing 35, in particular thanks to the mounting of needle bearings 54, the shaft 34 being able to rotate inside the bearing on a lining 55. Seals 56 and 57 ensure the tightness of the assembly, respectively between the bearing and the mandrel, and between the latter and the rotary shaft.
La mise en oeuvre du dispositif d'extrusion décrit ci-dessus se déduit immédiatement des explications déjà données. Les graines à traiter, notamment de soJa, sont Introduites dans le fourreau d'extrusion par la trémie d'alimentation, avec une quantité convenable de vapeur d'eau, le produit étant entraîne dans l'espace Étroit laissé libre entre la vis et le fourreau où ii subit un effort de cisaillement élevé ainsi que des frottements sur les parois en regard, provoquant une élévation notable de température sous forte pression. La vapeur introduite est condensée et portée à la température du produit, qui psut atteindre 170 , voire même dans certaines conditions une valeur supérieure. A l'extrémité de la vis, le produit ainsi traité, dans lequel, du fait de la pression, s'est produite la rupture quasi totale des parois cellulaires des graines, ce quI améliore sensiblement leur digestibilité, en particulier des protéines qu'elles contiennent, est délivré dans la chambre de confinement où la vapeur est brutalement détendue.La cuisson des graines se prolonge ainsi au cours nu transfert du produit dans la chambre sans qu'il Soit indispensable de fournir dec calories complémentaires, nécessaires à cette cuisson, en conférant à ce produit les avantages déja mentionnés, dûs en particulier à la limitation ou même à l'élimination de certains facteurs antinutritionnels. A l'extrémite opposés de la chambre, le produit traité est extrait à travers le jeu de sortie, entre le dernier module du fourreau et le cône rotatif dont les saillies hélicoïdales facilitent cette rotation sous la poussés du produit en déplacement dans. la chambre, en évitant notamment la création de zones mortes d'écoulement et par suite en procurant au produit final une homogéneité meilleure. The implementation of the extrusion device described above is immediately deduced from the explanations already given. The seeds to be treated, in particular soJa, are introduced into the extrusion sheath by the feed hopper, with a suitable quantity of water vapor, the product being entrained in the narrow space left free between the screw and the sheath where it undergoes a high shearing force as well as friction on the facing walls, causing a significant rise in temperature under high pressure. The steam introduced is condensed and brought to the product temperature, which can reach 170, or even under certain conditions a higher value. At the end of the screw, the product thus treated, in which, due to the pressure, occurred the almost total rupture of the cell walls of the seeds, which appreciably improves their digestibility, in particular of the proteins which they contain, is delivered to the confinement chamber where the vapor is suddenly expanded. The cooking of the seeds is thus prolonged during the transfer of the product into the chamber without it being essential to provide additional calories, necessary for this cooking, in giving this product the benefits already mentioned, due in particular to the limitation or even the elimination of certain anti-nutritional factors. At the opposite end of the chamber, the treated product is extracted through the outlet clearance, between the last module of the sheath and the rotary cone, the helical projections of which facilitate this rotation under the pressure of the product moving in. the chamber, in particular by avoiding the creation of dead flow zones and consequently by providing the final product with better homogeneity.
Bien entendu, il va de soi que le dispositif envisagé selon l'inventio ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté, l'invention s'étendant au contraire à toutes les variantes permettant d'obtenir, après extrusion semi-humide du produit, un transfert de celui-ci dans un espace confiné où se poursuit, dans les conditions exposées, la cuisson des graines avec les avantages qui en découlent. De même, Il doit être entendu que l'invention couvre également les produits, notamment à base e graines oléagineuses, obtenus par le procédé stfou la mise en osu du dispositif. Of course, it goes without saying that the device envisaged according to the invention is not limited to the embodiment more specially described and shown, the invention extending on the contrary to all the variants making it possible to obtain, after extrusion semi-humid of the product, a transfer of this one in a confined space where continues, under the exposed conditions, the cooking of the seeds with the advantages which result from it. Likewise, it should be understood that the invention also covers the products, in particular based on oil seeds, obtained by the method stfou the osu of the device.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9014302A FR2669194A1 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Method of processing a product, in particular oleaginous seeds, by extrusion and cooking under pressure, and device for the implentation of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9014302A FR2669194A1 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Method of processing a product, in particular oleaginous seeds, by extrusion and cooking under pressure, and device for the implentation of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2669194A1 true FR2669194A1 (en) | 1992-05-22 |
Family
ID=9402282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9014302A Withdrawn FR2669194A1 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Method of processing a product, in particular oleaginous seeds, by extrusion and cooking under pressure, and device for the implentation of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2669194A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1990
- 1990-11-16 FR FR9014302A patent/FR2669194A1/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |