Concentration de protéines

Avec l'innovation développée en commun par les sociétés F.H. SCHULE Mühlenbau GmbH, HOSOKAWA Alpine AG et AMANDUS Kahl GmbH amp. Co. KG des concentrés de protéine et d'amidon de haute qualité sont produits de façon économique. Les protéines végétales sont obtenues à partir des légumineuses riches en amidon, rapidement renouvelables qui sont bon marché. L'importance des protéines pour l'industrie des produits alimentaires humains et des aliments pour animaux augmente constamment. Cette demande croissante est due à l'épuisement des ressources naturelles, l'augmentation de la population et les habitudes alimentaires changeant.

1. Informations générales sur la concentration de protéines:

Les légumineuses comme par exemple les pois et les haricots sont décomposées en une fraction d'amidon fortement enrichie et en une fraction de protéine fortement enrichie.

Fraction de protéine:

Jusqu'à présent, c'étaient principalement les protéines animales qui étaient utilisées dans le secteur des concentrés. Or, il y a une hausse dramatique des prix. Pour la seule année de 2007 il y a eu une hausse de plus de 25% pour la farine de poisson. Cela concerne également les populations des poissons sauvages, qui sont menacées d'extinction dans le monde entier. Pour cette raison, chaque alternative aux protéines animales est considérée une vraie chance.

Composition d'un aliment pour animaux:

(Figure 1) L'importance des ressources en protéine devient évidente en regardant l'industrie du poisson avec son nombre croissant de fermes piscicoles qui sont typiques de l'élevage industrielle commun. Pour la plus grande partie, les protéines dans l'aliment sont fournies par la farine de poisson issue des stocks de poissons sauvages. Le bilan montre que 5 kg de poisson sauvage sont nécessaires pour produire 1 kg de poisson dans les fermes piscicoles! (Powell K. (2003), Nature 426, 378-379). Le concentré de protéines est non seulement utilisé pour diverses formules des aliments pour poissons et pour volaille ou des aliments d'élevage. Les concentrés de protéine sont particulièrement intéressants dans l'industrie des aliments prêts à l'emploi où elles sont utilisées pour augmenter la valeur nutritive.

Fraction d'amidon:

Par le fractionnement du produit, le concentré d'amidon est obtenu comme autre composant précieux. Il est utilisé comme supplément des aliments d'engraissement avec une teneur faible en fibres alimentaires, mais aussi dans l'industrie agro-alimentaire à cause de la teneur en amylose relativement importante par exemple des pois. C'est particulièrement l'industrie des produits sucrés qui en bénéficie. L'amidon de haute qualité produit dans les usines d'amidon n'est pas toujours requis. D'autres procédés optimaux pour le concentré d'amidon se trouvent dans l'industrie papetière et dans la production des plastiques biodégradables. La production de bioéthanol représente une autre application importante du concentré d'amidon. Grâce à sa faible teneur en fibres et donc l'absorption d'eau réduite, cette fraction est la matière première idéale. La taille de particules permet une fermentation plus rapide et intensive, ce qui mène à un rendement d'alcool pur de 32 % plus important (par rapport au blé).

2. Le procédé de précision de la concentration de protéines des sociétés Schule, Hosokawa et Kahl

C'était grâce à la recherche et le développement en commun des sociétés F.H. SCHULE Mühlenbau, HOSOKAWA Alpine et AMANDUS Kahl que le problème des interfaces a pu être résolu par un procédé de précision global optimisé. Le taux de décorticage optimum nécessaire est ajusté précisément par le procédé de décorticage Schule. Par ce procédé, une durée de vie des outils de décorticage est assurée qui est quatre fois plus importante que celle des machines à décortiquer alternatives disponibles sur le marché. Ainsi, le nombre d'outils de broyage dans la section de broyage ultra fin presque décuple. Le procédé de dosage et de granulation fut optimisé pour la granulation des trois fractions: protéine, amidon et enveloppes. Ce procédé de précision entier fonctionne sans interfaces.

Résultats du procédé de précision:

a. Procédé de nettoyage et de séparation Schule:

La concentration de protéine commence par le nettoyage, la séparation et le décorticage des produits. La fraction de haute masse moléculaire du tégument (tissu à l'intérieur de l'ovule) qui sert à la protection de l'endosperme est difficile à broyer dans la section de broyage fin subséquente. Ainsi, la dépense d'énergie nécessaire au broyage du tégument qui se compose de cellulose, lignine et pectine est nettement plus importante que pour les autres composants de l'endosperme. La capacité du procédé se réduit à jusqu'à 50% si des pois ou des haricots qui ne sont pas décortiqués de façon optimale sont alimentés dans le procédé de broyage. Après le nettoyage du produit avec la machine de nettoyage SCHULE une classification efficace est nécessaire. Le procédé de classification profite des propriétés physiques des graines. Pour le traitement des pois il est important que les pois traités aient la même couleur (jaunes ou verts). La plupart du temps, la matière première se compose d'env. 50 % de pois jaunes et de 50 % de pois verts. Après la classification physique, ils sont séparés en une fraction jaune et en une fraction verte par le triage par couleur. (Figure 2) Le triage par couleur des produits est important pour plusieurs raisons. D'une part, les propriétés de broyage des pois jaunes et verts sont différentes, et d'autre part, les couleurs des concentrés individuels changent comme suit:

b. Procédé de décorticage Schule:

La nouvelle conception de la machine à décortiquer conique Verticone VPC de Schule permet le décorticage contrôlé des céréales à ajustage linéaire. Grâce aux propriétés spéciales de la machine à décortiquer, la séparation de l'endosperme et l'enveloppe est possible avec une teneur en fines plus basse qu'avec d'autres systèmes, ce qui augmente le rendement des fractions. Débit de la Verticone (figure 3):

  • jusqu’à 15 t/h
  • puissance motrice jusqu'à 90 kW
  • compatible avec le système de commande PLC

Par une vis dans l'entrée, le produit est transporté dans la chambre de décorticage. La chambre de décorticage se compose d'un manchon perforé conique et des meules abrasives coniques ou d'un rotor de décorticage avec conduits d'air. Le petit diamètre du rotor de décorticage est situé en haut, au-dessous de la vis d'entrée, le diamètre plus grand est situé en bas, au-dessus de la sortie. Au-dessous de la chambre de décorticage à la sortie, il y a un anneau de sortie qui garde le produit dans la chambre de décorticage. L'écartement ajustable entre rotor de décorticage et manchon perforé de cette machine permet l'adaptation optimale aux différentes tailles de produit ainsi que la modification du taux de décorticage <abbr lang="de" title="z.B.">par exemple</abbr> en variant la contrepression de l'anneau de sortie. Le taux de décorticage peut être influencé également par le débit horaire et la contrepression. Si souhaité, ce procédé peut assurer l'élimination complète du tégument.

C. Broyeur séparateur Hosokawa Alpine:

Le produit est dosé en continu dans le broyeur séparateur. La meule qui tourne horizontalement jette le produit contre la piste de broyage stationnaire. Immédiatement après l'impact, l'air de procédé sortant radialement autour de la meule mène le produit de la zone de broyage à un séparateur à air intégré. La vitesse du séparateur empêche les particules excédant la taille des grains primaires de sortir du broyeur. Elles sont retournées dans la zone de broyage. L'air de procédé mène les particules plus petites que la taille des grains primaires à travers la roue du séparateur à air et ensuite elles sont séparées dans un filtre installé en aval. (Figure 4 + 5) Le recyclage dans la zone de broyage est répété jusqu'à ce que le produit broyé ait été broyé à la taille de grains primaires souhaité. L'alimentation et la décharge sont équilibrées par le système de commande automatique du broyeur. Ceci empêche la suralimentation du broyeur. (Figure 6) Maintenant, le produit déchargé du broyeur est disponible dans les composants principaux modifiés de l'endosperme (amidon et protéines). En partie, les particules de protéine d'une finesse de lt; 15µm se fixent sur les particules d'amidon. Les grains d'amidon ne sont plus enfermés dans la matrice de l'endosperme. Ils sont intacts et disponibles sous forme de grains primaires d'une finesse de 25 à 35µm. La densité apparente différente des particules de protéine et d'amidon est un facteur important pour l'étape de traitement subséquent.

d. Séparateur à air de haute capacité Hosokawa Alpine:

Dans le séparateur à air de haute capacité, une dispersion optimale du produit broyé est atteinte. L'exécution de la roue du séparateur à air permettant une séparation précise, un fractionnement optimum dans produit fin et grossier est atteint. La répartition du gaz de procédé en un courant d'air central et un courant d'air circulant le long de la paroi intérieure permet le nettoyage intensif du produit grossier avant qu'il sorte du carter du séparateur à air. (Figure 7) Ceci assure un produit grossier propre et donc un pourcentage d'amidon maximum. La concentration de protéine dans la fraction de produit fin mène à une augmentation proportionnelle du pourcentage d'amidon dans la fraction de produit grossier. Le diagramme représente les relations entre protéine et amidon dans le produit fin et grossier. L'augmentation du pourcentage en amidon dans le produit grossier inévitablement cause la réduction du pourcentage en protéine dans la fraction de produit fin. Le rendement usuel de produit fin s'élève à environ 30 à 35 %. Comme il est représenté dans le diagramme, des valeurs de protéine d'environ 53 à 55 % dans la fraction de produit fin en résultent. Sous cette condition, la fraction de produit grossier a un pourcentage d'amidon d'environ 67 à 73 %. (Figure 8)

e. Presse à granuler Amandus Kahl:

Depuis des dizaines d'années des installations de granulation d'Amandus KAHL sont utilisées avec succès pour le compactage des produits organiques ayant des granulométries, des humidités et des densités apparentes différentes. Les galets pressent le produit à granuler à travers une filière où il est compacté en fils continus, puis des couteaux les coupent à la longueur désirée. La presse à granuler Kahl permet le traitement des produits différents, quant à la structure, la densité apparente, le pouvoir agglomérant et la dimension des particules. Des produits pulvérulents, fibreux, à gros morceaux et pâteux peuvent être transformés en des granulés uniformes, de toutes dimensions. (Figure 9) Dans le procédé de concentration de protéine les installations de granulation Amandus Kahl sont utilisées pour le compactage et la mise en forme des trois fractions de concentré d'amidon et de protéine et de téguments. C'est ce procédé qui permet le stockage et le transport faisable.

L'avenir des fabricants des aliments pour animaux et des aliments humains

Le procédé décrit élargit la gamme de protéines végétales qui peuvent être utilisées dans l'industrie agroalimentaire. Il offre à l'utilisateur de nouvelles possibilités pour les approvisionnements, la technique des procédés et la politique des ventes. Grâce à la séparation de la matière première dans ses composants principaux, c’est-à-dire fibres, protéines et amidon, des produits sur mesure sont obtenus qui remplissent les exigences du marché dans beaucoup de domaines. Des produits flexibles et faites sur mesures augmentent la valeur ajoutée dans la transformation de la matière première en produit fini pour l'industrie des aliments pour animaux et agroalimentaire. Les avantages pour les fabricants des aliments pour animaux sont nombreux:

  • Concentrés optimisés de protéines et d'amidon
  • La teneur réduite en fibres permet l'utilisation pour les animaux monogastriques
  • Plus ample gamme de ressources en matières premières et donc approvisionnement économique
  • La substitution des protéines animales dans la formule est possible grâce aux acides aminés des protéines végétales
  • Bas risques microbiens
  • Une marge importante peut être atteinte dans l'industrie agroalimentaire
  • Haute valeur nutritionnelle à cause du pourcentage élevé de lysine dans le concentré de protéine
  • Pas de manipulation génétique, culture écologique
  • Le tégument est riche en hémicellulose qui devient de plus en plus importante dans la physiologie de la nutrition (maladies de civilisation)

Autres applications dans l'industrie:

  • Le concentré d'amidon est utilisé dans la production d'amidon. Seule les plantes amylacées qui sont génétiquement modifiées ont une teneur en amidons similaire de gt; 70 %!
  • Substitution de la colle urée-formol (sur la base d'urée et de formaldéhyde) dans la fabrication de cartons et de panneaux de particules
  • Utilisation pour les matières plastiques biodégradables pour les feuilles plastiques et emballages
  • Matière première pour la production d'alcool - une qualité meilleure des matières premières permet la meilleure qualité du produit final.