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Patent Searching and Data


Title:
EXPANDED PRODUCT MADE OF BIODEGRADABLE MATERIAL AND METHOD AND INSTALLATION FOR CONTINUOUSLY MAKING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/046295
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an expanded product made of biodegradable material designed for other than food purposes, characterised in that it is obtained by extrusion cooking of a ground native plant vegetable material whereof the average particle size ranges between 1 $g(m)m and 1.5 mm and whereof the amylose/amylopectin ratio is not more than 30 %. The invention also concerns a method and an installation for continuously making such an expanded product from biodegradable material, such as for example a cushioning or isolating material.

Inventors:
DURAND DANIEL (FR)
SOUVETON GILLES (FR)
TABOUILLOT PASCAL (FR)
REYNES PIERRE (FR)
Application Number:
PCT/FR2001/003861
Publication Date:
June 13, 2002
Filing Date:
December 06, 2001
Export Citation:
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Assignee:
CLEXTRAL (FR)
ULICE (FR)
DURAND DANIEL (FR)
SOUVETON GILLES (FR)
TABOUILLOT PASCAL (FR)
REYNES PIERRE (FR)
International Classes:
B29C44/50; B29C48/29; B29C48/395; B29C48/875; B65D65/46; B65D81/09; C08J9/12; C08L3/02; B29C48/03; (IPC1-7): C08L3/02; C08J9/12; B65D81/09; B65D65/46; B29C47/40
Domestic Patent References:
WO2001034498A12001-05-17
WO1993008014A11993-04-29
Foreign References:
US5354621A1994-10-11
EP0474095A11992-03-11
EP0669369A11995-08-30
US5185382A1993-02-09
US4863655A1989-09-05
AT398077B1994-09-26
EP0546956A21993-06-16
EP0988948A12000-03-29
Other References:
SAPORTA ET AL: "Agripack extrude le mais", EMBALLAGES, COMPAGNIE FRANCAISE D'EDITIONS. PARIS, FR, no. 574, June 2000 (2000-06-01), pages 31, XP002142454, ISSN: 0013-6573
DATABASE CHEMABS chemical abstracts service, columbus, ohio, us; IWASAKI KOJI ET AL.: "Cocoon-like biodegradable packing materials and apparatus for their manufacture", XP002172018
Attorney, Agent or Firm:
Jacobson, Claude (Cabinet Lavoix 2 Place d'Estienne d'Orves Paris Cedex 09, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'à un usage alimentaire, caractérisé en ce qu'il est obtenu par cuisson extrusion d'une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre 1, um et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amylopectine est inférieur ou égal à 30%.
2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ma tière végétale broyée est constituée de farine et/ou de semoule céréalière.
3. Produit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la granulométrie moyenne de la matière végétale broyée est de préférence com prise entre 1 et 5001lm.
4. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca ractérisé en ce qu'il présente une masse volumique inférieure ou égale à 1wog/1, de préférence inférieure à 30g/l et avantageusement comprise entre 9 et 15 g/l.
5. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ca ractérisé en ce qu'il présente une résilience supérieure à 50%, notamment d'au moins 85%.
6. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ca ractérisé en ce qu'il présente une teneur en matière amylacée comprise entre environ 70 et 100% en poids, notamment entre environ 85 et 94% en poids et plus particulièrement entre environ 88 et 93% en poids.
7. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ca ractérisé en ce que la cuissonextrusion est réalisée dans une machine d'extru sion munie d'au moins une vis entraînée en rotation à une vitesse supérieure ou égale à 600 tr/min.
8. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ca ractérisé en ce que la matière végétale broyée est issue de l'une ou plusieurs céréales suivantes : le blé, le maïs, le riz, le mil, le millet, le sarrasin, le seigle, l'épeautre ou l'orge.
9. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ca ractérisé en ce que la matière végétale broyée est issue de la pomme de terre, du lupin, du manioc, du soja, du pois, du quinoa ou d'un mélange d'un ou de plu sieurs végétaux.
10. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ca ractérisé en ce qu'il comprend au moins un additif dont le pourcentage en poids est compris entre 0 et 30% et de préférence entre 0 et 5%.
11. Produit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ou les additifs sont choisis parmi : glycérolou autres plastifiants, huiles, tensioactifs, pigments naturels, colorants, bactéricides, produits répulsifs contre les animaux.
12. Procédé de fabrication en continu d'un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'à un usage alimentaire, ca ractérisé en ce que : on introduit dans une machine de cuissonextrusion comprenant au moins une vis entraînée en rotation, une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre 1Am et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amylopectine est inférieur ou égal à 30%, et on effectue au moins une étape de travail thermomécanique sur la matière végétale par entraînement en rotation de ladite vis à une vitesse supé rieure ou égale à 600 tr/min pour obtenir ledit produit.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la dite étape de travail thermomécanique comprend : au moins une phase d'alimentation et de transfert de la matière végétale broyée, au moins une phase intermédiaire de malaxage avec cisaille ment de la matière végétale, de mélange et de cuisson de cette matière végéta le à une température inférieure ou égale à 220°C, une phase de compression, et une phase d'extrusion et d'expansion du produit.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au cours de la phase d'alimentation et de transfert, on effectue un chauffage de la matière végétale à une température de l'ordre de 50°C.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au cours de la phase de compression, on effectue un chauffage de la matière végé tale à une température de l'ordre de 120°C.
16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on coupe le produit expansé à la sortie de la machine (1) de cuissonextrusion.
17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au cours de la phase d'alimentation et de transfert, on introduit de l'eau ou des addi tifs choisis parmi les élémentssuivants : des plastifiants notamment du glycérol, des huiles, des tensioactifs, des pigments naturels, des colorants, des bactérici des, des produits répulsifs contre tes animaux ou des additifs choisis parmi les combinaisons de deux ou plusieurs de ces éléments.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le pourcentage d'additifs est compris entre 0 et 30% en poids et de préférence entre 0 et 5% en poids.
19. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière végétale broyée est issue de l'une ou de plusieurs des céréales suivan tes : le blé, le maïs, le riz, le mil, le millet, le sarrasin, le seigle, l'avoine, l'épeautre ou l'orge.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la ou les céréales ont la composition pondérale suivante : 0 à 20% d'eau 0 à 85% de composés carbohydratés, 0 à 30% de protéines, 0 à 10% d'acides gras, 0 à 5% de minéraux, 0 à 20% de fibres.
21. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière végétale est issue de l'une ou de plusieurs des matières suivantes : la pomme de terre, le lupin, le manioc, le soja, le pois, le quinoa.
22. Installation de fabrication en continu d'un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'à un usage alimentaire, ca ractérisée en ce qu'elle comprend une machine (1) de. cuissonextrusion d'une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise en tre 1 ; j, m et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amyiopectine est inférieur ou égal à 30%, ladite machine de cuissonextrusion comprenant au moins une vis entraînée en rotation dans un fourreau (13) de forme allongée à une vitesse supérieure ou égale à 600 tr/min et déterminant au moins une zone de travail thermomécanique de la matière végétale pour obtenir ledit produit.
23. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que la machine (1) de cuissonextrusion est formée de deux vis (11,12) corotatives et copénétrantes, entraînées en rotation autour d'axes parallèles à l'intérieur du fourreau.
24. Installation selon la revendication 22 ou 23, caractérisée en ce que ladite zone de travail thermomécanique comprend : au moins une zone A d'alimentation et au moins une zone B de transfert de la matière végétale, au moins une zone C, D, E intermédiaire de maiaxage avec cisaillement de la matière végétale, de mélange et de cuisson de cette matière végétale à une température inférieure ou égale à 220°C, une zone F de compression, et une zone G d'extrusion et d'expansion du produit.
25. Installation selon la revendication 24, caractérisée en ce que lesdites zones A, B d'alimentation et de transfert sont munies de moyens (18) de chauffage de ladite matière végétale à une température de l'ordre de 50°C.
26. Installation selon la revendication 24, caractérisée en ce que la zone F de compression est munie de moyens (27) de chauffage de ladite ma tière végétale à une température de l'ordre de 120°C.
27. Installation selon l'une quelconque des revendications 22 à 26, caractérisée en ce qu'elle comprend, à la sortie de la machine (1) de cuisson extrusion, des moyens (35) de coupe du produit.
28. Installation selon l'une quelconque des revendications 22 à 26, caractérisée en ce que le fourreau (13) de la. machine (1) de cuisson extrusion est muni dans la zone A d'alimentation et de transfert d'au moins un orifice (27) d'introduction d'eau et/ou d'additifs choisis parmi les éléments sui vants : des plastifiants notamment du glycérol, des huiles, des tensioactifs, des pigments naturels, des colorants, des bactéricides, des produits répulsifs contre les animaux ou des additifs choisis parmi les combinaisons de deux ou plusieurs de ces éléments.
29. Installation selon l'une quelconque des revendications 22 à 28, caractérisée en ce que la pression sur la matière lors de l'extrusion est com prise entre 10et 300 bars et de préférence entre 50 et 150 bars.
30. Installation selon l'une quelconque des revendications 22 à 29, caractérisée en ce que le taux d'expansion volumique du produit est compris entre 1 et 30 et de préférence entre 10 et 20.
Description:
Produit expansé en matière biodégradable et procédé et installation de fabrication en continu d'un tel produit.

La présente invention concerne un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'à un usage alimentaire comme par exemple un produit de calage destiné à l'emballage ou un produit d'isolation.

L'invention concerne également un procédé et une installation de fabrication d'un tel produit.

Dans le domaine de'l'emballage, de nombreux produits de calage et/ou-d'isolation sont utilisés par exemple. pour maintenir et protéger des objets dans des caisses et ces produits se présentent sous la forme de rondelles ou chips en forme de S ou de huit ou sous la forme de petits cylindres.

Généralement, ce type de produits est réalisé en polystyrène ex- pansé, c'est à dire en un matériau non biodégradable ce qui présente des in- convénients majeurs pour l'environnement.

En effet, ces produits induisent une pollution visuelle non négli- geable puisque le polystyrène expansé n'est pas du tout assimilé par l'environ- nement et ce polystyrène expansé est issu de la pétrochimie donc d'une énergie non renouvelable.

Pour éviter ces inconvénients, on connaît des procédés de fabri- cation de produits de calage biodégradables obtenus à partir de végétaux.

Le brevet US-A-5 153 037 décrit un produit expansé biodégrada- ble élaboré à partir d'une farine modifiée contenant au moins 40% en poids d'amylose et au moins 2% en poids d'un sel inorganique soluble dans l'eau. Cette farine est modifiée par l'ajout de 10% d'oxyde de propylène et de 2% d'un sel mé- tallique. Le mélange est extrudé à une température comprise entre 150 et 250°C et présente un taux de 21% d'humidité totale.

Les farines utilisées dans ce procédé nécessitent une transfo- mation par exemple par estérification, éthérification, oxydation ou hydrolyse acide et, en plus, l'incorporation de sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux.

On connaît également dans le brevet EP-A-0436 689 un procédé d'élaboration d'un matériau expansé biodégradable obtenu à partir du mélange entre un polymère de synthèse et un matériau comprenant de l'amidon. Ce mé- lange s'effectue dans des proportions variant de 1/9 à 9/1 et il est également ra- jouté un agent expansant comme par exemple un bicarbonate de sodium et un

plastifiant, respectivement dans les proportions de 8 à 30%. Le produit obtenu présente une structure à pores fermés et une masse volumique comprise entre 0,1 et 0,3g/cm3.

On connaît aussi dans le brevet US-A-5 208 267 un procédé d'élaboration d'un matériau expansé biodégradable à base d'amidon. L'amidon est extrudé en présence de polyéthylène glycol et d'un agent de nucléation comme la silice dont le rôle est de favoriser l'apparition des pores d'amidon qui vont se créer autour des grains de silice, facilitant ainsi l'expansion.

Ces différents procédés entraînent des modifications chimiques de la matière première et nécessitent donc l'ajout d'éléments au produit de base, comme par exemple des agents d'expansion et des sels de métaux pour modifier la farine.

L'invention a pour but de proposer un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'un usage alimentaire ainsi qu'un pro- cédé et une installation de fabrication en continu de ce type de produit qui évitent les inconvénients précédemment mentionnés.

L'invention a donc pour objet un produit expansé en matière bio- dégradable destiné à un usage autre qu'un usage alimentaire, caractérisé en ce qu'il est obtenu par cuisson-extrusion d'une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre Igm et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amylopectine est inférieur ou égal à 30%.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -la granulométrie moyenne de la matière végétale broyée est de préférence comprise entre 1 et 500jam, - la matière végétale broyée est constituée de farine et/ou de semoule céréalière, le produit présente une masse volumique inférieure ou égale à 100 g/I, de préférence à 30 g/l et avantageusement comprise entre 9 et 15 g/I, - le produit présente une résilience supérieure à 50% notamment d'au moins 85%,

- le produit présente une teneur en matière amylacée comprise entre environ 70 et 100% en poids, notamment entre environ 55 et 94% en poids et plus particulièrement entre environ 88 et 93% en poids, -la cuisson-extrusion est réalisée dans une machine d'extrusion munie d'au moins une vis entraînée en rotation à une vitesse supérieure ou égale à 600tr/min.

L'invention a également pour objet un procédé de fabrication en continu d'un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'à un usage alimentaire, caractérisé en ce que : - on introduit dans une machine de cuisson-extrusion comprenant au moins une vis entraînée en rotation, une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre 1m et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amylopectine est inférieur ou égal à 30%, et - on effectue au moins une étape de travail thermomécanique sur la matière végétale par entraînement en rotation de ladite vis à une vitesse supé- rieure ou égale à 600 tr/min pour obtenir ledit produit.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape de travail thermomécanique comprend : - au moins une phase d'alimentation et de transfert de la matière végétale broyée, - au moins une phase. intermédiaire de malaxage avec cisailie- ment de la matière végétale, de mélange et de cuisson de cette matière végétale à une température inférieure ou égale à 220°C, - une phase de compression, et, - une phase d'extrusion et d'expansion du produit.

L'invention a aussi pour objet une installation de fabrication en continu d'un produit expansé en matière biodégradable destiné à un usage autre qu'un usage alimentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend une machine de cuisson-extrusion d'une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre-1, m et 1,5mm et dont le rapport amylose sur amy- lopectine est inférieur ou égal à 30%, ladite machine de cuisson-extrusion com- prenant au moins une vis-entraînée en rotation dans un fourreau de forme allon-

gée à une vitesse supérieure ou égale à 600 tr/min et déterminant au moins une zone de travail thermomécanique de la matière végétale pour obtenir ledit pro- duit.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en réfé- rence aux dessins annexés, sur lesquels -la Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de fabrica- tion en continu d'un produit expansé en matière biodégradable, conforme à l'in- vention, - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une machine de cuisson-extrusion de l'installation de fabrication conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig. 2, - la Fig. 4 représente des courbes montrant la relation entre la vitesse de rotation des vis et la masse volumique apparente du produit obtenu, - la Fig. 5 représente une vue d'un produit de calage en forme de S. L'installation représentée schématiquement sur les figures est destinée à la fabrication en continu d'un produit expansé en matière biodégrada- ble à usage autre qu'à un usage alimentaire, comme par exemple un produit de calage ou d'isolation, utilisé notamment pour le maintien et la protection d'objets dans des caisses.

D'une manière générale, les produits de calage se présentent sous la forme de rondelles ou de chips en forme de S (voir Fig. 5) ou de huit ou sous la forme de petits cylindres. Les produit d'isolation se présentent sous la forme de plaques.

Le produit biodégradable selon l'invention est obtenu par cuis- son-extrusion dans une machine d'extrusion munie d'au moins une vis entraînée en rotation à une vitesse supérieure ou égale à 600tr/min à partir d'une matière végétale broyée native dont la granulométrie moyenne est comprise entre 111m et 1,5mm et dont le rapport amylose sur åmylopectine est inférieur ou égal à 30%.

De préférence,-la granulométrie moyenne de la matière végétale broyée est comprise entre 1 et 500tm et le produit obtenu présente une masse

volumique inférieure ou égale à 100g/I, de préférence inférieure à 30g/f et avan- tageusement comprise entre 9 et 15g/l.

Ce produit présente une résilience supérieure à 50%, notamment d'au moins 85%.

De plus, le produit présente une teneur en matière amylacée comprise entre environ 70 et 100% en poids, notamment entre environ 85 et 94% en poids et plus particulièrement entre environ 88 et 93% en poids.

De préférence, la matière végétale est une matière céréalière issue de l'une ou de plusieurs des céréales suivantes : le blé, le maïs, le riz, le mil, le millet, le sarrasin, le seigle, l'avoine, l'épeautre ou l'orge et notamment une farine et/ou une semoule céréalière.

La matière végétale utilisée pour l'obtention du produit expansé de l'invention peut tre une matière végétale non céréalière issue notamment de pomme de terre, du lupin, du manioc, de soja, de pois, de quinoa ou d'un mé- lange d'un ou de plusieurs de ces végétaux.

Dans la description qui suit, on utilisera comme matière végétale une matière céréalière à base de blé et/ou de maïs, une autre matière céréalière ou non céréalière pouvant tre utilisée pour obtenir le produit de calage selon l'invention.

Il est à noter qu'on entend par produit expansé biodégradable à base de farine et/ou d'amidon, un produit dont la teneur en poids de matières premières végétales (farine et/ou amidon) est supérieure à 70%.

On entend par matière amylacée, la matière végétale sèche ré- sultant de la transformation par le procédé, de la farine et/ou de l'amidon On ré- servera cd-terme de matière amylacée, céréalière ou non, pour définir la compo- sition du produit de calage expansé biodégradable de l'invention obtenu à l'issu du procédé de fabrication..

La farine et la semoule de blé ou de maïs diffèrent principalement par leur granulométrie, mais aussi par là nature de certains constituants et à titre d'exemple, la farine ou la semoule de blé ou de maïs a la composition pondérale suivante : - 0 à 20% d'eau

- 0 à 85% de composés carbohydratés, - 0 à 30% de protéines, - 0 à 10% d'acides gras, - 0 à 5% de minéraux, - 0 à 20% de fibres.

D'une manière générale, le procédé consiste à introduire dans une machine de cuisson-extrusion comprenant au moins une vis entraînée en rotation, la matière végétale broyée native précédemment mentionnée et à effec- tuer au moins une étape de travail thermomécanique sur la matière végétale par entraînement en rotation de ladite vis à une vitesse supérieure à 600tr/min pour obtenir le produit.

Ainsi que représentée sur les figures 1 à 3, l'étape de travail thermomécanique de la matière végétale broyée native est réalisée dans une machine désignée dans son ensemble par la référence 1.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, la ma- chine 1 de cuisson-extrusion est une machine à deux vis, cette machine peut également tre constituée par une mono-vis entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau de forme allongée.

La machine d'extrusion 1 est du type à deux vis co-rotatives et co-pénétrantes et comprend deux vis 11 et 12 entraînées en rotation autour de leurs axes par un moteur et un réducteur, non représentés, à l'intérieur d'une en- ceinte allongée formant un fourreau 13 qui les enveloppe.

. D'une manière générale, les vis 11 et 12 sont munies de filets hélicoïdaux qui engrènent les uns dans les autres et la paroi interne du fourreau 13 forme deux lobes cylindriques sécants, respectivement 11a et 12a, de diamè- tre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur des filets des vis 11 et 12.

Ces filets sont imbriqués les uns dans les autres et les deux vis 11 et 12 sont entraînées à la mme vitesse de rotation et dans le mme sens de telle sorte que les deux vis. sont identiques, les filets étant simplement décalés les uns par rapport aux autres.

Les vis 11 et 12 représentées à la Fig. 3 sont avantageusement constituées d'arbres cannelés, respectivement 14 et 15, sur lesquels sont empi- lés les tronçons de vis.

L'alésage intérieur de ces tronçons de vis est muni de cannelures correspondant à celles de l'arbre et la partie extérieure est munie de filets héli- coïdaux dont le pas diffère selon le tronçon considéré pour le transfert et le trai- tement de la matière céréalière introduite à l'extrémité amont du fourreau 13 de la machine d'extrusion 10..

On peut ainsi disposer d'un assez grand nombre de tronçons permettant de faire varier le pas, la profondeur, le nombre de filets et la longueur de chaque zone.

La machine d'extrusion détermine une zone de travail thermo- mécanique qui comprend : - au moins une zone d'alimentation et au moins une zone de transfert de la matière végétale, - au moins une zone intermédiaire de malaxage avec cisaillement de la matière végétale, de mélange et de cuisson de cette matière végétale à une température inférieure ou égale à 220°C, - une zone de compression, et - une zone d'extrusion et d'expansion du produit.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, la ma- chine 1 comprend : - une zone A d'alimentation de la matière céréalière, -une zone B de transfert et de compression de la matière céréa- lière, - une zone C de malaxage de la matière céréalière, - une zone D de transfert de la matière. céréalière, - une zone E de cisaillement de cette matière céréalière, et - une zone F de compression de cette matière végétale, et - une zone G d'extrusion et d'expansion du produit.

Dans la zone A d'alimentation et de transfert, le fourreau 13 est percé,. à son extrémité amont par rapport au sens d'écoulement de la matière,

d'un. orifice d'alimentation 16 relié à un système de dosage gravimétrique de la matière céréalière constitué par exemple par un doseur 2 à vis à vitesse variable.

Dans cette zone A, les vis 11 et 12 sont munies de filets 17 à pas larges afin d'assurer le transport de la matière céréalière introduite par l'orifice 16 et qui s'ouvre largement sur les deux vis 11 et 12 afin de répartir ladite matière dans ces filets.

Dans cette zone A, le fourreau 13 de la machine 1 est équipé de moyens de chauffage 18 pour amener progressivement la matière céréalière de la température ambiante jusqu'à une température de l'ordre de 50°C, c'est à dire entre 25°C et 75°C.

Ainsi, la matière céréalière constituée par de. la farine ou de la semoule de blé et/ou de maïs est chauffée et transportée vers l'aval de la ma- chine 1 c'est à dire vers la zone B de transfert et de compression.

Dans cette zone B, les vis 11 et 12 comportent des filets 19 à pas resserré de façon à comprimer la matière céréalière.

Au cours de son transfert dans la zone B, la matière céréalière est progressivement portée à une température de l'ordre de 120°C, c'est à dire entre environ 100°C et 130°C par des moyens de chauffage 20.

La matière céréalière passe ensuite dans la zone C de cisaille- ment.

Dans cette zone C, les vis 11 et 12 sont constituées de disques malaxeurs 21 bi-lobes, comme représentés à la Fig 3. Ces disques malaxeurs 21 permettent un passage contrôlé vers l'aval de la matière céréalière avec un effet de malaxage et de cisaillement d'une part entre les disques 21 et d'autre part entre les disques et la paroi interne du fourreau 13.

De manière classique, ces disques malaxeurs 21 sont formés par des éléments bi-lobes en forme de losange et dont les sommets sont tronqués pour réaliser un passage contrôlé de la matière et ces éléments bi-lobes de cha- que vis sont décalés de 90° les uns par rapport aux autres. De plus, les éléments bi-lobes des deux vis s'imbriquent les uns dans les autres.

Ensuite, la matière céréalière ainsi cisaillée est transférée dans la zone D de transfert dans laquelle les vis 11 et 12 sont munies de filets 22 à pas larges.

Au cours du transfert de la matière céréalière dans les zones C et D, cette matière est progressivement portée à une température de l'ordre de 140°C, c'est à dire entre 120°C et 150°C par des moyens de chauffage 23.

Dans la zone E, les vis 11 et 12 sont munies de contre-filets 24, c'est à dire de filets à pas inversé, qui comportent des ouvertures 25 s'étendant radialement depuis l'axe de la vis jusqu'à la périphérie du filet et régulièrement répartis autour de l'axe.

De la sorte, le débit de la matière céréalière qui passe dans la zone E est contrôlé ce qui détermine un freinage au niveau de cette zone et, de ce fait, une compression dans la partie amont de la machine de cuisson- extrusion. Il en résulte un effet de malaxage intense de la matière.

Dans cette zone E, la matière est portée progressivement à une température de l'ordre de 180°C, c'est à dire entre 160°C et 190°C à l'aide de moyens de chauffage 26.

Dans la zone F de compression, les vis 11 et 12 comportent des filets 28 à pas resserré de façon à comprimer la matière céréalière et le fourreau 13 dans cette zone F est équipé de moyens de chauffage 29 pour porter la tem- pérature de cette matière à une température de l'ordre de 120°C.

Les moyens de chauffage 18,20,23 et 26 sont constitués par exemple par des résistances électriques disposées autour du fourreau 13 ou par des circuits de circulation d'un fluide caloporteur, ménagés dans le fourreau 13 pour chauffer progressivement la matière céréalière de la température ambiante à l'entrée de la machine 1 de cuisson-extrusion jusqu'à une température de l'or- dre de 180°C à la sortie de ladite machine 1. La température d'extrusion peut tre comprise entre 160°C et 250°C.

D'une manière générale, les moyens de chauffage 18,20,23 et 26 apportent éventuellement un-complément de chauffage à la matière en plus de son auto-échauffement provoqué par le travail effectué sur la matière par les vis.

Ainsi, la machine 1 de cuisson-extrusion permet d'effectuer, grâce à la composition des tronçons des vis 11 et 12 et aux moyens de chauf- fage, différentes opérations, comme par exemple un transfert, un malaxage, une plastification, un cisaillement, une mise en pression de la matière céréalière par la combinaison d'éléments adaptables en fonction du travail mécanique à faire subir à ladite matière.

A titre d'exemple, la vitesse de rotation des vis 11 et 12 est supé- rieure ou égale à 600 tr/min et avantageusement entre 600 et 1200 tr/min.

Selon une variante, le fourreau 13 de la machine 1 de cuisson- extrusion est muni dans la zone A d'alimentation et de transfert d'au moins un orifice 27 d'introduction d'eau et/ou d'additifs.

Cette eau et ces additifs sont introduits à l'intérieur du fourreau 13 par exemple par des pompes doseuses 27a à piston ou à membrane.

Le pourcentage d'additifs est compris entre 0 et 30% en poids et de préférence entre 0 et 5% et sont choisis entres autres parmi les éléments sui- vants : des plastifiants notamment du glycérol, des huiles, des tensio-actifs, des pigments naturels, des colorants, des bactéricides, des produits répulsifs contre les animaux, et également parmi deux ou plusieurs de ces éléments.

La zone G d'extrusion et d'expansion du produit est constituée par une filière 30 comportant plusieurs canaux de sortie 31 dont la forme et les dimensions sont déterminées en fonction de la forme finale souhaitée pour le produit.

A la sortie de la filière 30 sont disposés des moyens 35 de coupe du produit formés par exemple par un couteau granulateur permettant grâce à une vitesse variable et un nombre de lames de coupe adapté de donner aux pro- duits les dimensions souhaitées.

La pression sur la matière lors de l'extrusion du produit est com- prise entre 10 et 300 bars et de préférence entre 50 et 150 bars et le taux d'ex- pansion volumique du produit est compris entre 1 et 30 et de préférence entre 10 et 20.

Lors de l'extrusion du produit, la vapeur contenue dans ce produit provoque un flash ce qui permet d'obtenir un produit expansé.

Lors de la fabrication en continu du produit, l'énergie mécanique spécifique qui est fournie à ce produit par l'extrudeuse, a une valeur comprise entre 100 et 300 kWh/T et de préférence comprise entre 150 et 200 kWh/T.

Après la coupe, le produit véhiculé par exemple par un transpor- teur pneumatique et un dispositif adapté permet de récupérer la vapeur issue du flash lors de l'extrusion, afin que le produit puisse tre stocké et se rééquilibrer en humidité.

L'injection complémentaire d'eau dans la machine 1 de cuisson extrusion permet d'ajuster le taux d'humidité du produit à l'intérieur de cette ma- chine de telle façon qu'en jouant sur ce taux d'humidité et la vitesse de rotation des vis 11 et 12 et la granulométrie de la matière céréalière, on obtienne pour un débit donné, un produit avec une texture et une masse volumique recherchées.

Ainsi, plus la vitesse des vis 11 et 12 est élevée et plus te taux d'humidité est faible, plus la masse volumique du produit est faible. Ceci est di- rectement lié au taux d'expansion du produit qui est fonction de la forme de ia filière choisie.

A titre d'exemple, plusieurs matières céréalières présentant des caractéristiques différentes, comme mentionnées dans le tableau ci-dessous, ont été utilisées dans une installation conforme à l'invention. Farine de maïs Farine de maïs Semoule de Semoule de type A type B maïs type C maïs type D Taille moyenne () m) 187 500 636 1005 Humidité (%) 14. 27 14. 78 12. 94 14. 08 Amidon (%) 76.08 75. 46 76 57 74.57 Matièresgras- ses (%) 1. 70 0.73 0.83 1.00 Protéines (%) 7. 45 8. 73 9. 30 9. 93 Taux de cen- dres (%) 0. 0. 30 0. 36 0.42

En ce qui concerne l'amidon, il peut tre issu de matières végéta- les céréalières ou de matières végétales non céréalières.

Elément important d'une farine, l'amidon est constitué d'un mé- lange de deux polymères du glucose :'l'amylose et l'amylopectine. Le ratio entre ces deux molécules est différent selon leur origine végétale, notamment selon les céréales et les variétés comme le montre le tableau ci-dessous pour le blé et le maïs natifs de deux types de variété de maïs. Blé natif Maïs natif Maïs type Waxy Maïs type High amylose % d'amylose 25 27 0 55 à 75 % d'amylopectine 75 73 100 25 à 45 II convient de noter que le ratio amylose/amylopectine peut tre modifié par des transformations génétiques à partir des souches naturelles.

Des essais ont montré que la masse volumique du produit obte- nu diminue premièrement quand la vitesse des vis augmente et deuxièmement quand la granulométrie de la matière céréalière diminue. Les courbes représen- tées à la Fig. 4 montrent bien l'influence sur la masse volumique apparente finale du produit biodégradable non seulement de la vitesse des vis, mais aussi les pro- priétés physico-chimiques de la matière céréalière.

Afin de fabriquer un produit de calage ou d'isolation expansée léger, on utilise donc de préférence une farine de granulométrie moyenne infé- rieure à 500 ßm.

Cette farine est traitée de préférence à des vitesses des vis su- périeures à 900 tr/min.

Le produit expansé biodégradable de l'invention est donc consti- tué : -d'une matière amylacée à base d'une matière végétale, - d'eau et - éventuellement d'un-ou de-plusieurs additif (s) sans propriété expansante.

La teneur en poids de matière amylacée du produit de calage expansé biodégradable de l'invention peut varier d'environ 70% à environ 95%.

Avantageusement, elle est comprise entre environ 85% et environ 94%, et plus particulièrement entre environ 88% et environ 93%.

Le produit de calage expansé obtenu par le procédé selon l'in- vention présente une masse volumique supérieure ou égale à 2g/l et de préfé- rence compris entre 9 et 15g/ et un taux d'humidité compris entre 0 et 30% et de préférence entre 6 et 12%.

Enfin, ce produit de calage expansé présente une résilience su- périeure à 50% et de préférence de l'ordre de 85%.

A titre d'exemple, le produit de calage expansé de forme cylindri- que obtenu par le procédé selon l'invention possède les caractéristiques suivan- tes : - taux d'humidité : 8,53% - résilience 50% : 85% - masse volumique : 13,3 gel avec une énergie mécanique spécifique de l'extrudeuse de 177 kWh/T et le produit expansé en forme de S possède les caractéristiques suivantes : - taux d'humidité : 8,98% - résilience 50% : 86,3% - masse volumique : 12g/I avec une énergie mécanique spécifique de l'extrudeuse de 159 kWh/T.

Ci après on va décrire de façon détaillée deux exemples de réali- sation d'un produit de calage.

Exemple 1 : La matière céréalière utilisée est une farine de maïs commer- cialisée par la société Maïs Centre Technologie sous l'intitulé"Safrane 15.05".

Le diamètre moyen (ou. D50) de cette farine est de l'ordre de 190m. L'humidité de cette farine est mesurée à environ 14%.

On alimente la machine d'extrusion telle que décrite ci-dessus en farine à raison de 450 kg/h et en eau à raison de 91/h.

Autrement dit, dans le fourreau, le mélange présente une teneur pondérale en eau de 16% environ et une teneur en matière sèche de 84% envi- ron. La vitesse de rotation des vis est de 1050 tr/min.

La température de la zone A du fourreau est à environ 25°C, la zone B à 50°C environ, la zone C à 120°C environ, la zone D à 140°C environ et les zones E et F à 185°C environ, L'énergie mécanique spécifique (EMS) fournie au mélange est de l'ordre de 177kWh/t, et la pression au moment de l'extrusion, est de l'ordre de 52 bars.

La filière utilisée est composée de 4 inserts cylindriques de 3mm de diamètre.

Enfin, la vitesse des couteaux formés de deux lames mobiles est de l'ordre de 3500 tr/min.

Le produit de calage expansé biodégradable selon l'invention constitué d'un ensemble de particules expansées biodégradables présente une masse volumique apparente de l'ordre de 13,3 g/l, et une teneur en eau après stabilisation du produit, de l'ordre de 8%, et donc une teneur en matière amyla- cée de. 92% environ.

La particule expansée biodégradable obtenue a une forme cylindrique de 42mm de longueur et 16mm de diamètre environ.

En comprimant une particule expansée biodégradable entre deux pistons, il est possible de mesurer la force nécessaire pour atteindre 50% de l'épaisseur (notée F5o% en Newton (N)) de cette particule, ainsi que sa capacité à retrouver ou non son épaisseur initiale. Dans ce cas, la compression n'a pas été maintenue.

On définit donc qu'une particule a une résilience de 100% si elle retrouve intégralement son épaisseur initiale après compression de 50% de son épaisseur initiale et après relâchement de l'effort de compression.

La particule de cet exemple présente une F50%, de l'ordre de 28,5N et une résilience de l'ordre de 85%.

Exemple 2 La matière céréalière utilisée est la mme que celle de l'exemple précédent.

On alimente une installation selon l'invention en farine à raison de 450 kg/h et en eau à raison de 25 i/h. On ajoute un pigment vert. Autrement dit, dans le fourreau on a une formule de départ de 81% environ de matière sè- che, 18% environ d'eau et moins-de 1 % de pigment vert.

La vitesse de rotation des vis est de 900tr/min.

La température de la zone A du fourreau est à environ 25°C, la zone B à 50°C environ, la zone C à 120°C environ, la zone D à 135°C environ et les zones E et F à 180°C environ.

L'énergie mécanique spécifique (EMS) fournie au mélange est de l'ordre de 160kWh/t et la pression au moment de l'extrusion est de l'ordre de 150 bars.

La filière utilisée comporte quatre inserts en forme de"grand S" de 7mm2 de surface (Fig. 5).

Enfin, la vitesse des couteaux monoblocs à quatre lames est de l'ordre de 4000 tr/min.

Le produit expansé obtenu présente une masse volumique appa- rente de l'ordre de 15 g/I, et une teneur en eau après stabilisation du produit, de l'ordre de 8,5%, et donc une teneur en matière amylacée de l'ordre de 91,5%.

La particule expansée biodégradable obtenue a une forme en"S" de 20mm de longueur et 13mm de largeur environ.

La particule de cet exemple présente une Fus0% de l'ordre de 22N et une résilience de l'ordre de 89%.

On pourrait utiliser d'autres pigments ou des colorants pour que le produit obtenu à la sortie de l'extrudeuse ait différentes couleurs.

Par ailleurs, le produit peut tre monocouleur ou multicouleur selon le type d'objets à emballer.

A titre de comparaison, le tableau ci-après résume quelques ca- ractéristiques de différents produits de calage en polystyrène expansé et biodé- gradable de l'invention selon l'exemple 1.

Particules expan-Chips en forme de Chips en forme de sées biodégrada-S, en polystyrène 8, en polystyrène bles de l'invention Densité apparente (g/l) 13, 3 12 11, 5 F50°/ (N) 28, 5 41, 3 14 Résilience (%) 85 88, 5 Le procédé de fabrication selon l'invention permet de faire subir à une matière première d'origine végétale un traitement thermomécanique intense dans une machine de cuisson-extrusion à deux vis co-rotatives, conduisant ainsi à une dégradation macromoléculaire de l'amidon contenu dans cette matière cé- réalière et conférant au produit obtenu une structure très expansée.

Le produit de calage expansé selon l'invention présente donc l'avantage d'tre biodégradable et d'utiliser comme matériau de base un matériau issu d'une énergie renouvelable et peu coûteux.

De plus, aucun agent expansant étant utilisé pendant la fabrica- tion, le produit de calage ainsi obtenu protège l'environnement.