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EP2166072B1 - Procédé de cristallisation continu avec ensemencement pour corps gras - Google Patents

Procédé de cristallisation continu avec ensemencement pour corps gras Download PDF

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Publication number
EP2166072B1
EP2166072B1 EP09165771A EP09165771A EP2166072B1 EP 2166072 B1 EP2166072 B1 EP 2166072B1 EP 09165771 A EP09165771 A EP 09165771A EP 09165771 A EP09165771 A EP 09165771A EP 2166072 B1 EP2166072 B1 EP 2166072B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process according
fat
seeding
temperature
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP09165771A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2166072A1 (fr
Inventor
Etienne Deffense
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contifrac Sprl
Original Assignee
Contifrac Sprl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contifrac Sprl filed Critical Contifrac Sprl
Publication of EP2166072A1 publication Critical patent/EP2166072A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2166072B1 publication Critical patent/EP2166072B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B15/00—Solidifying fatty oils, fats, or waxes by physical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B7/00—Separation of mixtures of fats or fatty oils into their constituents, e.g. saturated oils from unsaturated oils
    • C11B7/0075—Separation of mixtures of fats or fatty oils into their constituents, e.g. saturated oils from unsaturated oils by differences of melting or solidifying points

Definitions

  • fractional crystallization of the fats is to crystallize a fat to separate a solid fraction rich in saturated triglycerides (TG), called stearin, from a liquid fraction with a low melting point called olein.
  • TG saturated triglycerides
  • Fractional crystallization more commonly referred to as dry fractionation, that is to say without solvent or additive, is a technology commonly used for palm, butter and animal fats, partially hydrogenated oils, fish oil and many others. .
  • dry fractionation for example, palm fat, semi-solid in tropical countries, is separated into two new higher value-added fractions than the starting fat: stearin used in margarine and olein used as oil table and frying.
  • butter fat thanks to dry fractionation, it is possible to produce stearines with the same texture all year long regardless of the seasonal variation of the starting fat and even to produce frigotartinables butters.
  • the fat is completely melted and heated to remove all the crystals and the memory effect of the crystals.
  • the melted fat is cooled with stirring and controlled cooling for generate the first germs from triglycerides with a high melting point. These seeds grow to form the required size crystals.
  • the crystal suspension or stearin is separated from the liquid part, olein.
  • each stearin cake is compressed using a gas or liquid.
  • filters although discontinuous compared to vacuum filters, offer a better yield of olein.
  • Other separation means exist such as super-decanters or centrifuges.
  • Nucleation or formation of seeds is the most critical step of all crystallization.
  • the temperature of the melt is lowered below its melting point (supersaturation).
  • the nucleation rate increases in proportion to the lowering of the melt temperature, the result is that the crystals formed are smaller and smaller with a large increase in the viscosity of the suspension.
  • this operation is carried out by slow cooling and gentle agitation which is the longest step of crystallization.
  • EP 0765605A1 describes a "Process for accelerating the polymorphic transformation of edible fats using ultrasonication" in which the cocoa butter brought into supercooling of about 4 ° C is subjected to ultrasound for a duration and a frequency capable of inducing nucleation of stable crystals of polymorphism beta. This process is not, however, a fractionation process.
  • Continuous crystallization was also industrialized ( Diego Bernardini -Italie) in the 1980s but without success. In the absence of a nucleation step or adequate seeding, this process resulted in spontaneous nucleation leading to a formation of germs on the walls, agitators and pipes and thus complete freezing. More recently Hartel (Continuous crystallization system with controlled nucleation for milk fat fractionation, October 31,2000 - PCT WO 98/51753 ) has described a continuous crystallization system for butter oil with control of nucleation. The nucleation step consists of supersaturing the oil flow and passing it through a small reactor equipped with a high speed stirrer to create the seeds.
  • the present invention provides an advantageous method for continuously crystallizing fat by using ultrasonic radiation for the controlled generation of seed crystals and passage through a series of small size crystallizers with respect to the "batch" method, agitated either mechanically and / or or using a gas.
  • continuously controlled seeding (nucleation or nucleus formation) is provoked, thereby considerably reducing the time required for the germ formation step.
  • the cycle of The cooling currently carried out in batches and usually taking from 5 to 6 hours for the rapid process and from 9 to 10 hours for the slow process is reduced to a total time of 2 to 3 hours or to a cycle 2 times or even 3 times shorter.
  • Continuous crystallization comprising the steps of charging, heating, pre-cooling, continuous seeding and crystallization in a series of crystallizers, preferably small crystallizers, in cascade, which allows to obtain a process much faster. Fractionation facilities are also more compact, the investment cost is much lower.
  • small crystallizers are meant crystallizers whose dimensions are significantly smaller than the dimensions of crystallizers used in the batch method of the prior art for equivalent production. For example, a capacity of 100 to 2,000 kg can be cited, compared to 1,000 to 60,000 kg in a prior art installation.
  • the fat is pre-cooled preferably rapidly to its supersaturation zone, e.g., 25 to 35 ° C.
  • the fat is pre-cooled preferably for 5 to 60 minutes to its supersaturation zone.
  • the decreasing temperature is advantageously decreasing in stages, for example from 3 to 7 ° C and the residence time in a crystallizer is typically 30 to 60 min.
  • the arrangement can be small crystallizers placed in series and provided with stirrers and cooling elements.
  • the arrangement can also be constituted by a single crystallizer to proceed in decreasing temperature steps.
  • the seeded fat is transferred by gravity into small crystallizers placed in series.
  • the small crystallizers may be vertical cylindrical containers provided with a paddle stirrer, one or more coils and possibly a jacket, or vertical containers provided with a concentric stirrer provided with a a series of U-tubes to stir and cool at the same time.
  • the small crystallizers may also be cylindrical or cubic containers equipped with gas distribution ramps for agitating the seed or crystallized mass subjected to an injection of any gas but which will preferably be nitrogen.
  • the grease is heated, pre-cooled by an economizer, then using continuous heat exchangers, to its critical point of supercooling or supersaturation, subjected to induction ultrasonic so as to generate in situ and continuously the crystalline seeds.
  • the seeded material is either controlled and continuously cooled in tubular or static stirring exchangers or in plates or in a series of small crystallizers equipped with stirrers and cooling adapted to each step.
  • the supercooled liquid is subjected to ultrasound above the cavitation threshold or in the presence of low cavitation.
  • Sononucleation applied in the metastable zone at a lower supersaturation rate considerably reduces the induction time and leads to crystals whose final size can be perfectly controlled and with better selectivity.
  • an aliquot portion of the fat may be sonicated and served mixing for seeding.
  • the nucleation step is indeed much easier because it is possible to precisely control the frequency, the intensity, the induction times, the induction temperature and consequently generate the quantity of germs necessary.
  • a minimum power so as not to remelt the germs immediately after their formation. It can also be seeded by wave trains or discontinuously so as not to form too many germs.
  • part of the flow can be sonicated and continuously mixed with the rest of the fat.
  • the storage tank 1 is shown with its heating system 11 and an agitator 12.
  • In 2 is a feed pump, in 3 a tubular cooler with static mixer, in 4 the positioning of the ultrasonic cells, in 5, 6 and 7 crystallizers equipped with a jacket 13 and stirrer 14 to blades and 8 a diaphragm filter feed pump or separator not shown.
  • the process may comprise 25, 26 and 27 small crystallizers provided with a jacket or preferably coils or cooling plates.
  • Each small crystallizer is equipped with a nitrogen distribution manifold 55 for agitating the crystalline mass.
  • the combination of ultrasonic seeding and stirring with a gas makes it possible to obtain not only fast cycles but also very regular crystals with better yields.
  • the crystallization with gaseous stirring has an additional advantage over crystallization with mechanical stirring: it significantly reduces the shearing force, shearing, which is one of the major obstacles to crystallization. fatty substances.
  • the invention therefore also relates to the use of a gas agitation for the crystallization of fatty substances, in particular fractional crystallization.
  • the tank 27 serving as a buffer tank for loading the membrane filters may be gaseous or mechanical stirring.
  • the path of the fat from 25 to 27 can be done from the bottom as well as from the top as indicated in the Fig. 1 & 2 .or using a pump.
  • the crystallization can also be performed in batch after a step of loading, heating, pre-cooling, continuous seeding.
  • the seeded material can be crystallized in a single vessel with agitation and batch cooling and called semi-continuous crystallization.
  • the semi-continuous cycle will be as fast as if it were continuous in the case where the cooling vessel still has the same capacity.
  • the process of the invention can be applied generally to fats or oils such as triglycerides, fatty acids or fatty acid esters.
  • the fat may be palm oil, butter fat, palm kernel, coconut oil, fish oil, partially hydrogenated vegetable oils, cocoa fat or any other animal / vegetable fat and any fraction from the mentioned fats.
  • the fat may be refined, semi-refined or raw.
  • fats such as coconut fat, palm kernel and palm oil fractions which form a crystalline network leading to a crystalline mass rather than to a suspension of crystals during cooling
  • they will preferably be inoculated continuously and transferred to a crystallizer comprising a series of chambers equipped with a gas distributor and at least one cooling surface.
  • the plates equipped with cooling walls which constitute the chambers are assembled as in a filter press. Seeded and uncrystallized fat is transferred easily in a chamber crystallizer or plate crystallizer where it is rapidly brought to its solidification point with gaseous stirring and gradual cooling.
  • the crystalline mass is preferably maintained for 5 hours at 18 ° C. before being discharged and converted into paste ready to be pumped into a membrane filter press.
  • the fat was melted and held for at least one hour at 70 ° C. It was then pumped and cooled from 70 to 32 ° C and treated continuously at a rate of 3 liters per hour, at 32 ° C by ultrasound (26 KHz and 50 Watt) throughout the transfer to a series of small crystallizers put in series.
  • Each small crystallizer is equipped with a double jacket or coils or embossed plates and a multi-blade stirrer or an agitator comprising a set of U tubes going up and down the crystallizer and for cooling and stirring in same time. The sown mass stays for 45 minutes in the first crystallizer whose temperature is maintained at 28 ° C.
  • the crystalline mass is then continuously transferred by gravity from the first crystallizer to the second crystallizer maintained at a temperature below 5 ° C.
  • the crystalline mass can also be transferred using a pump positive. After a residence time of 45 minutes, it is transferred by gravity into a third crystallizer whose temperature is maintained at 18 ° C.
  • the crystalline mass is filtered after a residence time of 40 min.
  • the butter oil is fully crystallized after a total cooling cycle of 130 to 150 min. After filtering on a membrane filter press, a olein of pt is obtained. drop of 21 ° C with 82% yield and a stearin of 42.5 ° C pt. of gout.
  • Stearin obtained with 30.2 II has a drop point of 53 ° C.
  • the total cooling time is 160 min.
  • Raw palm kernel fat of 3.5% acidity and 17.5 iodine number is melted at 70 ° C, pre-cooled to 24-25 ° C, seeded in the same way as butter oil of Example 1, and transferred to a crystallizer comprising a series of chambers cooled to 22 ° C and in which the seeded material is rapidly brought to 18 ° C with stirring of nitrogen. After maintaining for 4 to 5 hours at 18 ° C., the chambers are opened and the cakes thus discharged are transformed into paste according to the well-known crashing process.
  • the filter press filter pulp at 28 bar compression provides 37% stearin with an iodine value of 6.8 and an olein with an iodine number of 23.8.

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Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La cristallisation fractionnée des corps gras a pour objectif de cristalliser une graisse pour en séparer une fraction solide riche en triglycérides (TG) saturés appelée stéarine d'une fraction liquide à bas point de fusion appelée oléine. La cristallisation fractionnée, appelée plus généralement fractionnement à sec c'est-à-dire sans solvant ou additif est une technologie couramment utilisée pour les graisses de palme, de beurre et animales, les huiles partiellement hydrogénées, huile de poisson et bien d'autres. Pour le fractionnement à sec par exemple, la graisse de palme, semi-solide dans les pays tropicaux, est séparée en deux nouvelles fractions de plus grande valeur ajoutée que la graisse de départ : la stéarine utilisée en margarine et l'oléine utilisée comme huile de table et de friture. Dans le cas de la graisse de beurre, grâce au fractionnement à sec, il est possible de produire des stéarines ayant la même texture toute l'année indépendamment de la variation saisonnière de la matière grasse de départ et même de produire des beurres frigotartinables.
  • De façon générale, la graisse est complètement fondue et chauffée pour éliminer tous les cristaux et l'effet mémoire des cristaux. La graisse fondue est refroidie sous agitation et refroidissement contrôlé pour générer les premiers germes à partir des triglycérides à haut point de fusion. Ces semences grossissent pour former les cristaux de taille requise. Lorsque la cristallisation a progressé suffisamment pour permettre aux cristaux de grossir et de s'agglomérer, la suspension de cristaux ou stéarine est séparée de la partie liquide, l'oléine.
  • Traditionnellement, la séparation se faisait à l'aide d'un filtre sous vide, par exemple le filtre à tambour rotatif ou le filtre à bande continue, mais plus généralement à l'aide d'un filtre à membrane où après filtration sous pression, chaque gâteau de stéarine est compressé à l'aide d'un gaz ou d'un liquide. Ces derniers filtres, bien que discontinus par rapport aux filtres sous vide, offrent un meilleur rendement en oléine. D'autres moyens de séparation existent comme les super-décanteurs ou les les centrifugeuses.
  • En pratique, le fractionnement à sec est compliqué du fait que la formation des semences dépend de la présence de particules étrangères, des impuretés, de la température, de la super saturation de la graisse, de l'agitation, de la composition triglycéridique et de la qualité de la matière première si elle a été pré-raffinée ou raffinée complètement. La croissance des cristaux dépend du nombre de semences présentes et du degré de supersaturation de la graisse. Finalement la croissance des cristaux dépend aussi du polymorphisme (propriété qu'ont les triglycérides de cristalliser sous différentes formes cristallines de propriété physique différente) et de l'intersolubilité ou formation de cristaux mixtes.
  • Compte tenu de tous ces points, actuellement, le fractionnement à sec industriel est réalisé en batch, dans d'énormes cuves munies d'agitateurs et de différents systèmes de refroidissement car le procédé en batch permet un contrôle plus aisé des paramètres importants de la cristallisation, à savoir le contrôle de la température, de la super-saturation de la matière grasse, de la vitesse de refroidissement, de l'agitation, du temps de cristallisation.
  • Il n'en reste pas moins que cette technique en batch est lente : elle nécessite de garder la matière grasse pendant plusieurs heures, en moyenne 8 à 10 heures, dans des cuves de 5 à 90 tonnes car la formation des germes, étape-clef de la réussite de la cristallisation nécessite beaucoup de temps. Actuellement la graisse de palme atteint une production mondiale annuelle de 40 millions de tonnes, dont une grande partie est valorisée par le fractionnement à sec. Il en résulte que les installations industrielles sont de plus en plus grandes et plus coûteuses.
  • La nucléation ou formation de germes est l'étape la plus critique de toute la cristallisation. Afin de créer les premiers germes à partir des TG à haut point de fusion, la température de la masse fondue est abaissée en dessous de son point de fusion (supersaturation). Comme la vitesse de nucléation augmente proportionnellement à l'abaissement de la température de la masse fondue, il en résulte par conséquent que les cristaux formés sont de plus en plus petits avec une forte augmentation de la viscosité de la suspension. D'où afin d'obtenir des cristaux d'une taille suffisante pour une bonne séparation, on doit limiter la quantité de germes formés et par conséquent diminuer la vitesse de nucléation. Industriellement cette opération est réalisée par un refroidissement lent et une agitation douce qui est l'étape la plus longue de la cristallisation.
    • ART ANTERIEUR
  • Les ultrasons ont déjà été utilisés pour la cristallisation de produits chimiques et en particulier des corps gras ( EP 0957 953 A ; US Patent 6630185 ). Le procédé décrit dans ce document est caractérisé en ce que le liquide cristallisé en batch est exposé aux ultrasons en absence de cavitation ("transient cavitation"), c'est à dire en utilisant une source d'ultrasons d'une intensité relativement faible. Ce document discute des critères pour estimer la présence ou l'absence du phénomène de cavitation.
  • Le document EP 0765605A1 décrit un « Process for accelerating the polymorphic transformation of edible fats using ultrasonication » dans lequel le beurre de cacao amené en surfusion d'environ 4°C est soumis aux ultrasons pour une durée et une fréquence apte à induire une nucléation de cristaux stables de polymorphisme béta. Ce procédé n'est cependant pas un procédé de fractionnement.
  • La cristallisation en continu a aussi été industrialisée (Société Bernardini -Italie) dans les années 80 mais sans succès. Faute d'une étape de nucléation ou ensemencement adéquate, ce procédé entraînait une nucléation spontanée conduisant à une formation de germes sur les parois, les agitateurs et les tuyauteries et donc un figeage complet. Plus récemment Hartel ( Continuous crystallization system with controlled nucleation for milk fat fractionation, October 31,2000 - PCT WO 98/51753 ) a décrit un système de cristallisation continu pour l'huile de beurre avec contrôle de la nucléation. L'étape de nucléation consiste à supersaturer le flux d'huile et à le faire passer dans un petit réacteur muni d'un agitateur à grande vitesse pour créer les semences. Bien que décrit à l'échelle pilote, un tel système est difficile à mettre en oeuvre industriellement et a été abandonné car il repose sur l'impact, ou l'énergie, apportée par l'agitateur en fonction de la graisse, qui est un produit naturel et dont le comportement varie d'une huile à l'autre.
  • La présente invention propose un procédé avantageux pour cristalliser la matière grasse en continu en utilisant un rayonnement ultrasonique pour la génération contrôlée de germes cristallins et passage par une série de cristalliseurs de petites dimensions par rapport au procédé "en batch", agités soit mécaniquement et/ou à l'aide d'un gaz.
    • DESCRIPTION DETAILLE DE L'INVENTION
  • Selon le procédé de la présente invention on provoque un ensemencement (nucléation ou formation de germes) contrôlé en continu permettant ainsi de réduire considérablement le temps nécessaire à l'étape de formation des germes. Il en résulte que le cycle de refroidissement réalisé actuellement en batch et habituellement prenant de 5 à 6 heures pour le procédé rapide et de 9 à 10 heures pour le procédé lent est ramené à un temps total de 2 à 3h 30 soit à un cycle 2 fois voire 3 fois plus court. La cristallisation continue comportant les étapes de chargement, de chauffage, de pré-refroidissement, d'ensemencement en continu et d'une cristallisation dans une série de cristalliseurs, de préférence des petits cristalliseurs, en cascade, ce qui permet d'obtenir un procédé beaucoup plus rapide. Les installations de fractionnement étant aussi plus compactes, le coût d'investissement est beaucoup plus faible.
  • On entend par petit cristalliseurs des cristalliseurs dont les dimensions sont significativement inférieures aux dimensions de cristalliseurs utilisés dans la méthode par batch de l'art antérieur pour une production équivalente. Par exemple on peut citer une capacité de 100 à 2.000 kg, par rapport à 1.000 à 60.000 kg dans une installation de l'art antérieur.
  • Selon un aspect de l'invention, le procédé de cristallisation en continu des huiles/graisses comporte les étapes successives :
    • fusion complète de la matière grasse, de préférence au dessus de 70°C,
    • pré-refroidissement de celle-ci à une température de supersaturation, dans un réacteur muni d'un système de refroidissement ou échangeur tubulaire, statique ou à plaques,
    • ensemencement en continu d'un flux de graisse liquide dans un petit réacteur ou une tuyauterie, soumis à l'action d'un émetteur ultrasons d'une puissance de 20 à 100W et une fréquence de 16 à 100 KHz. Le débit est de de 0 à 100 litres/heure pour l'unité pilote et de 100 litres à 50 m3 / heure pour des unités industrielles.
    • transfert en continu de la matière grasse dans un arrangement ou circuit présentant une température décroissante.
  • La matière grasse est pré-refroidie de préférence rapidement jusqu'à sa zone de supersaturation, p.e. de 25 à 35°C.
  • La matière grasse est pré-refroidie de préférence durant 5 à 60 min jusqu'à sa zone de supersaturation.
  • La température décroissante est avantageusement décroissante par palier, par exemple de 3 à 7°C et le temps de résidence dans un cristalliseur est typiquement de 30 à 60 min.
  • L'arrangement peut être constitué par de petits cristalliseurs placés en série et munis d'agitateurs et éléments de refroidissement. L'arrangement peut aussi être constitué par un seul cristalliseur permettant de procéder par paliers de température décroissante.
  • Dans un mode de réalisation, la matière grasse ensemencée est transférée par gravité dans les petits cristalliseurs placés en série. Les petits cristalliseurs peuvent être des récipients verticaux cylindriques munis d'un agitateur à pales, d'un ou plusieurs serpentins et éventuellement d'une jaquette, ou encore des récipients verticaux munis d'un agitateur concentrique muni d'une série de tubes en U servant à agiter et refroidir en même temps.
  • Selon l'invention, les petits cristalliseurs peuvent aussi être des récipients cylindriques ou cubiques équipés de rampes de distribution de gaz permettant d'agiter la masse ensemencée ou masse cristallisée soumise à une injection de gaz quelconque mais qui sera de préférence l'azote.
  • Selon l'invention, d'une façon générale, la graisse est chauffée, pré-refroidie p.e. via un économiseur, puis à l'aide d'échangeurs en continu, jusqu'à son point critique de surfusion ou supersaturation, soumise à une induction ultrasonique de façon à générer in situ et en continu les germes cristallins.
  • La matière ensemencée est soit refroidie de façon contrôlée et en continu dans des échangeurs tubulaires ou à agitation statique ou à plaques soit dans une série de petits cristalliseurs munis d'agitateurs et d'un refroidissement adapté à chaque étape.
  • Dans la présente invention,le liquide amené en surfusion est soumis aux ultrasons au dessus du seuil de cavitation ou en présence de faible cavitation. La sononucléation appliquée dans la zone métastable à un plus faible taux de supersaturation réduit considérablement le temps d'induction et conduit à des cristaux dont la taille finale peut être parfaitement contrôlée et à une meilleure sélectivité.
    Selon le procédé décrit, une partie aliquote de la matière grasse peut être soumise aux ultrasons et servir de mélange pour ensemencement.
  • Dans la présente invention, l'étape de nucléation est en effet beaucoup plus aisée car on peut contrôler avec précision la fréquence, l'intensité, les temps d'induction, la température d'induction et par voie de conséquence générer instantanément la quantité de germes nécessaire. Pour l'ensemencement des corps gras, on aura recours à une puissance minimale afin de ne pas refondre les germes immédiatement après leur formation. On pourra également ensemencer par trains d'ondes ou de façon discontinue afin de ne pas former trop de germes. Comme déjà évoqué, une partie du flux peut être soumis aux ultrasons et mélangé en continu au reste de la matière grasse.
  • L'invention sera davantage comprise à l'examen des figures dans lesquelles
    • la FIG.1 présentée à titre d'exemple uniquement dans laquelle on illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé de l'invention.
    • la FIG. 2 ilustre schématiquement un autre mode de réalisation.
  • En se référant à la FIG. 1, on montre la cuve de stockage 1 avec son système de chauffage 11 et un agitateur 12. En 2 se trouve une pompe d'alimentation, en 3 un refroidisseur tubulaire avec mélangeur statique, en 4 le positionnement des cellule ultrasons, en 5, 6 et 7 des cristalliseurs munis d'une jaquette 13 et agitateur 14 à pales et en 8 une pompe d'alimentation du filtre à membrane ou séparateur non illustré.
  • Selon le schéma représenté à la figure 2, le procédé peut comporter en 25, 26 et 27 des petits cristalliseurs munis d'une jaquette ou de préférence de serpentins ou plaques de refroidissement. Chaque petit cristalliseur est équipé d'une rampe de distribution d'azote 55 permettant d'agiter la masse cristalline. Selon l'invention, de manière surprenante, la combinaison de l'ensemencement par ultrasons et l'agitation par un gaz permet d'obtenir non seulement des cycles rapides mais aussi des cristaux très réguliers avec de meilleurs rendements.
  • De manière générale, la cristallisation sous agitation gazeuse, à notre connaissance non connue, présente un avantage supplémentaire par rapport à la cristallisation sous agitation mécanique : elle réduit considérablement la force de cisaillement, le « shearing » qui est un des obstacles majeurs à la cristallisation des corps gras. L'invention concerne donc également l'utilisation d'une agitation gazeuse pour la cristallisation de corps gras, en particulier la cristallisation fractionnée.
  • La cuve 27 servant de cuve-tampon pour le chargement des filtres à membrane peut être sous agitation gazeuse ou mécanique. Le cheminement de la matière grasse de 25 à 27 peut aussi bien se faire par le bas que par le haut comme indiqué à la fig. 1 & 2.ou à l'aide d'une pompe.
  • La cristallisation peut être aussi réalisée en batch après une étape de chargement, de chauffage, de pré-refroidissement, d'ensemencement en continu. Dans ce cas, la matière ensemencée peut être cristallisée dans un seul récipient muni d'agitation et de refroidissement servant de batch et appelée cristallisation semi-continue.
  • Selon l'invention, le cycle mené de façon semi continue sera aussi rapide que si il était continu dans le cas où le récipient de refroidissement a toujours la même capacité.
  • Le procédé de l'invention peut être appliqué de manière générale à des matières grasses ou huiles tels que des triglycérides, des acides gras ou des esters d'acides gras. La matière grasse peut ainsi être une huile de palme, de graisse de beurre, de palmiste, de coprah ,une huile de poisson, des huiles végétales partiellement hydrogénées, graisse de cacao ou toute autre graisse animale/végétale et toute fraction provenant des graisses mentionnées.La matière grasse peut être raffinée, semi-raffinée ou brute.
  • Pour les graisses telles que les graisses de coprah, de palmiste et fractions d'huile de palme qui forment un réseau cristallin conduisant à une masse cristalline plutôt qu'à une suspension de cristaux lors du refroidissement, contrairement au procédé décrit dans le brevetEP 01202906, elles seront préférentiellement ensemencées en continu et transférées dans un cristalliseur comprenant une série de chambres équipées d'un distributeur de gaz et d'au moins une surface de refroidissement. Les plaques équipées de parois refroidissantes qui constituent les chambres sont assemblées comme dans un filtre-presse. La matière grasse ensemencée et non cristallisée est transférée aisément dans un cristalliseur à chambres ou cristalliseur à plaques où elle est amenée rapidement à son point de solidification sous agitation gazeuse et refroidissement graduel. Suivant l'invention, la masse cristalline est maintenue de préférence 5 heures à 18°C avant d'être déchargée et transformée en pâte prête pour être pompée dans un filtre presse à membrane.
  • L'invention sera également davantage comprise à l'examen des exemples de réalisation non-limitatifs qui suivent
    • EXEMPLE 1. Cristallisation en continu d'une huile de beurre anhydre après ensemencement en continu à l'aide d'un émetteur à ultrasons.
  • La graisse a été fondue et maintenue au moins une heure à 70°C. Elle a été ensuite pompée et refroidie de 70 à 32°c et traitée en continu à un débit de 3 litres à l'heure, à 32°c par des ultrasons (26 KHz et 50 watt) durant toute la durée du transfert vers une série de petits cristalliseurs mis en série. Chaque petit cristalliseur est équipé d'une double enveloppe ou serpentins ou plaques gaufrées et d'un agitateur à pales multiples ou encore d'un agitateur comprenant un set de tubes en U allant de haut en bas du cristalliseur et permettant de refroidir et agiter en même temps. La masse ensemencée séjourne 45 min dans le premier cristalliseur dont la température est maintenue à 28°C. La masse cristalline est ensuite transférée en continu par gravité du premier cristalliseur vers le deuxième cristalliseur maintenu à une température inférieure de 5°C. La masse cristalline peut également être transférée à l'aide d'une pompe positive. Après un temps de séjour de 45 min, celle-ci est transférée par gravité dans un 3ème cristalliseur dont la température est maintenue à 18°C. La masse cristalline est filtrée après un temps de séjour de 40 min. L'huile de beurre est entièrement cristallisée après un cycle total de refroidissement de 130 à 150 min. Après filtration sur filtre presse à membrane, on obtient une oléine de pt. de goutte de 21°c avec 82% de rendement et une stéarine de 42,5°c de pt. de goutte.
    • EXEMPLE 2.
  • L'huile de palme raffinée I.I. 53 (I.I. Indice d'Iode) traitée de la même façon que l'huile de beurre de l'exemple 1, fournit après filtration sur filtre presse à membrane à 6 Bar de compression une oléine de I.I. 58 avec un rendement de 82% et une stéarine de 32 I.I. et 52,4 °c de point de goutte. Le cycle total de refroidissement s'étend sur 140 min.
    • Exemple 3.
  • Une huile de palme raffinée I.I. 53 et cristallisée de façon identique à celle de l'exemple précédent, l'installation faisant cependant appel à une agitation sous azote comme indiqué à la figure 2, permet d'obtenir après filtration sur filtre à membrane et compression à 6 Bar une oléine de 58,6 I.I/ avec un rendement supérieur de 83,8 %. La stéarine obtenue avec 30.2 I.I présente un point de goutte de 53°C. Le temps total de refroidissement est de 160 min.
    • Exemple 4
  • La graisse de palmiste brute d'acidité 3,5 % et d'indice d'iode 17,5 est fondue à 70°C, pré-refroidie entre 24 et 25 °C, ensemencée de la même façon que l'huile de beurre de l'exemple 1, et transférée dans un cristalliseur comportant une série de chambres refroidies à 22°C et dans lesquelles la matière ensemencée est amenée rapidement à 18°C sous agitation d'azote. Après un maintien de 4 à 5 heures à 18°C, les chambres sont ouvertes et les gâteaux ainsi déchargés sont transformés en pâte suivant le procédé bien connu du crashing. La pâte filtrée sur filtre presse à membrane à 28 Bar de compression fournit 37% de stéarine d'indice d'iode 6,8 et une oléine d'indice d'iode de 23,8.

Claims (14)

  1. Procédé de cristallisation fractionnée en continu de matière grasse comportant les étapes successives :
    - fusion complète de la matière grasse,
    - pré-refroidissement de celle-ci à une température de supersaturation, dans un cristalliseur ou échangeur,
    - traitement par ultrasons pour provoquer un ensemencement, caractérisé en ce que
    - l'ensemencement est un ensemencement en continu d'un flux de ladite matière grasse , dans un petit réacteur ou une tuyauterie "on line", soumis à l'action d'un émetteur ultrasons, et en ce que la matière grasse est ensuite transférée en continu dans un arrangement présentant une température décroissante.
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'intensité des ultrasons émis par l'émetteur est telle qu'un phénomène de cavitation est induit dans la matière grasse.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la température décroissante est décroissante par palier.
  4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 dans lequel l'arrangement ou circuit est constitué par des cristalliseurs placés en série comportant des moyens d'agitation et dés éléments de refroidissement.
  5. Procédé selon n'importe laquelle des revendications précédentes dans lequel l'arrangement est constitué par un seul cristalliseur apte à produire des paliers de température décroissante.
  6. Procédé selon la revendication 3, 4 ou 5 dans lequel le décrément est de 3 à 7°C.
  7. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le temps de résidence dans un cristalliseur varie de 30 à 60 minutes.
  8. Procédé selon n'importe laquelle des revendications 1 à 6 où la fréquence ultrasonique est de 16 à 100 KHz avec une zone préférentielle de 20 à 40 KHz.
  9. Procédé selon n'importe laquelle des revendications 1 à 7 où la puissance de l'émetteur ultrasons est de 10 à 3000 W, de préférence de 20 à 50 W.
  10. Procédé selon n'importe laquelle des revendications précédentes dans lequel l'émetteur d'ultrasons est placé en ligne sur une tuyauterie.
  11. Procédé selon n'importe laquelle des revendications 1-4 et 5-10 dans lequel la matière grasse ensemencée est transférée par gravité dans les petits cristalliseurs placés en série.
  12. Procédé selon n'importe laquelle des revendications précédentes dans lequel l'huile ensemencée est agitée par un gaz, de préférence l'azote pour diminuer le taux de cisaillement.
  13. Procédé selon n'importe laquelle des revendications précédentes dans lequel le flux est de 100 litres à 50 m3 par heure.
  14. Procédé selon n'importe laquelle des revendications 1 à 12 dans lequel le flux est de 1 à 100 litres par heure.
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