Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR TEXTURING A MICROALGAL BIOMASS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/055965
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a process for texturing microalgal biomass flour, and comprises the following steps: (a) introducing water, microalgal flour and, optionally, a vegetable protein source into a solid-liquid mixer, (b) emulsifying and homogenizing the content of the solid-liquid mixer, (c) optionally, placing the internal space of the mixer at low pressure or under vacuum.

Inventors:
PASSE, Damien (82 rue Saint Albin, Douai, Douai, F-59500, FR)
Application Number:
FR2014/052648
Publication Date:
April 23, 2015
Filing Date:
October 17, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ROQUETTE FRERES (1 rue de la Haute Loge, Lestrem, F-62136, FR)
International Classes:
A23L17/60; A21D2/26
Domestic Patent References:
2010-10-21
Foreign References:
US20110256282A12011-10-20
EP2348091A12011-07-27
US20130122180A12013-05-16
US20100303990A12010-12-02
US6607900B22003-08-19
US6372460B12002-04-16
US6255505B12001-07-03
US5330913A1994-07-19
Attorney, Agent or Firm:
CABINET PLASSERAUD (52 rue de la Victoire, Paris Cedex 09, F-75440, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1 . Procédé de texturation de la farine de biomasse de microalgues, qui comprend les étapes suivantes :

(a) introduire de l'eau, de la farine de microalgues et optionnellement une source de protéines végétales dans un mélangeur solide-liquide,

(b) émulsionner et homogénéiser le contenu du mélangeur solide-liquide,

(c) de manière optionnelle, mettre sous basse pression ou sous vide l'espace interne du mélangeur.

2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans l'étape (a) la farine de microalgues est introduite de manière à ce que sa teneur en matière sèche soit comprise entre 20 et 50 % en poids, de préférence entre 25 et 45 %, en poids du mélange.

3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites jusqu'à obtention d'un mélange pâteux émulsionné homogène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites à une température comprise entre 50 °C et SWC, de préférence à une température comprise entre 65 'Ό et 85 °C.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites à un taux de cisaillement de plus d'environ 2 000 s"1 , de préférence compris entre 2 500 et 10 000 s"1.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites jusqu'à ce qu'une conversion de phase du contenu du mélangeur solide-liquide ait lieu.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites à une température permettant une conversion de phase du contenu du mélangeur solide-liquide.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites jusqu'à ce qu'une augmentation de la viscosité du contenu du mélangeur solide-liquide soit détectée et/ou que sa couleur devienne blanche.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites jusqu'à ce que l'on obtienne un diamètre moyen (D mode mesuré par granulométrie laser) des gouttelettes d'émulsion de moins de 10 μηι.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites pendant au moins 1 minute, de préférence entre 1 et 20 minutes, de préférence entre 1 à 5 minutes.

1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les étapes (b) et (c) sont conduites :

- au moins partiellement en même temps,

- simultanément ou

- l'une après l'autre.

12. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape (d) de stérilisation.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape (d) consiste à chauffer la pâte émulsionnée homogène à une température supérieure à environ 120°C, de préférence supérieure à environ 130°C, et de préférence supérieure à_environ 140 ^., pendant moins de 5 secondes, de préférence pendant moins de 4 secondes environ, et de préférence pendant environ 3 secondes.

14 Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (e) de refroidissement de la pâte émulsionnée homogène traitée thermiquement après l'étape (d).

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la température de la pâte émulsionnée homogène est refroidie à une température inférieure à environ 45qC, de préférence inférieure à environ 40 °C.

16. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 14 et 15, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (f) qui consiste en l'addition de composés favorisant la formation de la pâte émulsionnée homogène, après l'étape (e) et / ou l'étape (d). 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les composés favorisant la formation de la pâte émulsionnée homogène sont choisis dans le groupe constitué des phospholipides, des mono-, di-, triglycérides et des gommes.

Description:
La présente invention concerne un procédé de texturation d'une biomasse de microalgues, de préférence de microalgues du genre Chlorella, plus particulièrement Chlorella protothecoides ou Chlorella sorokiniana.

II est bien connu de l'homme du métier que les microalgues du genre

Chlorella sont une source potentielle de nourriture, car elles sont riches en protéines et autres nutriments essentiels.

En moyenne, elles renferment 45% de protéines, 20% de matières grasses, 20% de glucides, 5% de fibres et 10% de minéraux et de vitamines.

La fraction huile de la biomasse de Chlorella, qui se compose essentiellement d'huiles monoinsaturées, fournit ainsi des avantages nutritionnels et santé par rapport aux huiles saturées, hydrogénées et polyinsaturées souvent trouvées dans les produits alimentaires conventionnels.

Les chlorelles sont donc exploitées en alimentation humaine ou animale, soit sous la forme de biomasse entière, soit sous la forme de farine, obtenue par séchage de la biomasse de chlorelles dont la paroi cellulaire a été rompue par des moyens notamment mécaniques.

La farine de microalgues fournit également d'autres bénéfices, comme des micronutriments, des fibres alimentaires (glucides solubles et insolubles), des phospholipides, des glycoprotéines, des phytostérols, tocophérols, tocotriénols, et du sélénium.

Pour préparer la biomasse qui entrera dans la composition des aliments, la biomasse est concentrée, ou récoltée, du milieu de culture (culture réalisée par autotrophie à la lumière en photobioréacteurs, ou en hétérotrophie, à l'obscurité en présence d'une source carbonée assimilable par les Chlorelles).

Dans le domaine technique auquel s'adresse l'invention, la croissance des Chlorelles par voie hétérotrophique est préférée (voie dite fermentaire).

Au moment de la récolte de la biomasse de microalgues du milieu de fermentation, la biomasse comprend des cellules intactes pour l'essentiel en suspension dans un milieu de culture aqueux.

Pour concentrer la biomasse, on procède alors à une étape de séparation solide-liquide, par filtration frontale ou tangentielle, ou par centrifugation, par tout moyen connu par ailleurs de l'homme du métier.

Après concentration, la biomasse de microalgues peut être directement traitée afin de produire des gâteaux emballés sous vide, des paillettes d'algues, des homogénats d'algues, de la farine d'algues intactes, de la farine d'algues broyées, ou de l'huile d'algues. On procède également au séchage de la biomasse de microalgues pour faciliter le traitement ultérieur ou pour une utilisation de la biomasse dans ses différentes applications, notamment alimentaires. Pour conférer de la texture et/ou de la saveur à cette farine de microalgues

(broyées ou non) incorporée dans des aliments, il est classiquement choisi par l'homme du métier de sécher la biomasse en mettant en œuvre différentes méthodes de séchage.

Par exemple, le brevet US 6.607.900 décrit le séchage de la biomasse de microalgues en utilisant un séchoir à tambour sans centrifugation préalable, pour préparer des flocons (« flakes ») de microalgues.

De la poudre de microalgues peut être préparée à partir de la biomasse de microalgues concentrées à l'aide d'un sécheur pneumatique ou par atomisation, comme décrit dans le brevet US 6.372.460.

Dans un atomiseur, une suspension liquide est alors pulvérisée sous la forme d'une dispersion de fines gouttelettes dans un courant d'air chauffé. Le matériel entraîné est rapidement séché et forme une poudre sèche.

Dans d'autres cas, une combinaison d'un séchage par atomisation suivi de l'utilisation d'un séchoir à lit fluidisé est mise en œuvre pour atteindre les conditions améliorées d'obtention d'une biomasse microalgale séchée (voir, par exemple, le brevet US 6.255.505).

Dans le domaine technique auquel s'adresse l'invention, on recherche plus particulièrement à préparer une farine d'algues produites par voie fermentaire présentant une texture particulière, caractérisée par son pouvoir gélifiant, nappant ou sa capacité à conférer un caractère onctueux aux aliments dans lesquels elle sera incorporée.

Or les différentes méthodes de séchage classiquement mises en œuvre par l'homme du métier ne permettent pas d'obtenir ce résultat. Ainsi, une farine de microalgues riches en protéines est généralement préparée à partir de la biomasse de microalgues non broyée, concentrée, ensuite atomisée ou flash-séchée.

Par ailleurs la farine de microalgues riche en lipides est généralement préparée à partir de la biomasse de microalgues qui a été mécaniquement lysée et homogénéisée, l'homogénat étant ensuite atomisé ou flash-séché.

Dans ce deuxième cas de figure, la production de farine d'algues nécessite en effet que les cellules soient lysées pour libérer leur huile. Par exemple, un disrupteur à pression peut être utilisé pour pomper une suspension contenant les cellules à travers un orifice restreint pour lyser les cellules.

Une pression élevée (jusqu'à 1500 bar) est appliquée, suivie d'une expansion instantanée à travers une buse.

Le cassage des cellules peut être réalisé par trois mécanismes différents : empiétement sur la vanne, cisaillement élevé du liquide dans l'orifice, et chute de pression soudaine en sortie, provoquant une explosion de la cellule.

La méthode libère des molécules intracellulaires.

Un homogénéisateur NIRO Homogenizer Niro (GEA NIRO SOAVI) - ou tout autre homogénéisateur haute pression peut être utilisé pour traiter des cellules présentant une taille majoritairement comprise entre 0,2 et 5 microns.

Ce traitement de la biomasse algale sous haute pression (environ 1000 bar) lyse généralement plus de 90 % des cellules et réduit la taille à moins de 5 microns.

De manière alternative, un broyeur à billes est plutôt utilisé.

Dans un broyeur à billes, les cellules sont agitées en suspension avec de petites particules sphériques. Le cassage des cellules est provoqué par les forces de cisaillement, le broyage entre les billes, et les collisions avec des billes.

Ces billes cassent les cellules pour en libérer le contenu cellulaire. La description d'un broyeur à billes approprié est par exemple faite dans le brevet US 5.330.913.

On obtient alors une suspension de particules de plus petite taille que les cellules d'origine sous la forme d'une émulsion « huile dans eau ».

Cette émulsion est ensuite atomisée et l'eau est éliminée, laissant une poudre sèche contenant les débris cellulaires, du liquide intracellulaire et de l'huile.

Cependant, renfermant de l'huile à une teneur de 10%, 25% voire 50% en poids de la poudre sèche, on peut déplorer l'obtention d'une poudre apparaissant adhésive et cohésive, qui s'écoule difficilement.

Les hautes teneurs en lipides (plus de 60 %) sont même considérées comme encore plus difficiles, voire impossibles à sécher de façon efficace.

II est également déploré des problèmes de mouillabilité et de dispersibilité dans l'eau des farines de biomasse séchées.

Par ailleurs, ces farines de microalgues ne présentent aucune tenue, et ne peuvent être mises en œuvre dans des formulations alimentaires pour leur caractère nappant, gélifiant ni même onctueux. Objet de l'invention

Il existe donc encore un besoin non satisfait pour de nouvelles formes texturées de farine de biomasse de microalgues (broyées ou non) afin de permettre leur incorporation aisée, à grande échelle, dans des produits alimentaires qui doivent rester savoureux et nutritifs.

La Société Demanderesse a trouvé que ce besoin pouvait être satisfait en proposant un procédé de texturation de la farine de biomasse de microalgues qui comprend les étapes suivantes :

(a) introduire de l'eau, de la farine de microalgues, et optionnellement une source de protéines végétales, dans un mélangeur solide-liquide,

(b) émulsionner et homogénéiser le contenu du mélangeur solide-liquide,

(c) de manière optionnelle, mettre sous basse pression ou sous vide l'espace interne du mélangeur. Dans l'étape (a) la farine de microalgues est introduite de manière à ce que sa teneur en matière sèche soit comprise entre 20 et 50 % en poids, de préférence entre 25 et 45 % en poids du mélange.

La source de protéines végétales peut être choisie dans le groupe constitué de la biomasse ou la farine de biomasse de microalgues riches en protéines, les céréales, les oléagineux, les légumineuses et les tubercules, utilisés seuls ou en combinaison.

Ces sources de protéines végétales sont introduites dans le milieu réactionnel à hauteur de 10 à 50 % en poids sec dudit mélange.

De manière préférentielle, les étapes (b) et (c) sont opérées :

jusqu'à obtention d'un mélange pâteux émulsionné homogène, et à une température maximale comprise entre 50 'Ό et 90^, et / ou - à un taux de cisaillement de plus d'environ 2 000 s "1 , de préférence à un taux de cisaillement compris entre 2 500 et 10 000 s "1 , et/ou jusqu'à ce qu'une conversion de phase du contenu du mélangeur solide-liquide ait lieu, et/ou

jusqu'à ce qu'une augmentation de la viscosité du contenu du mélangeur solide-liquide soit détectée et/ou sa couleur devienne blanche, et/ou O

jusqu'à ce que l'on obtienne un diamètre moyen (D mode mesuré par granulométrie laser) des gouttelettes d'émulsion de moins de 10 μηι.

Conformément à la présente invention, l'étape (b) et/ou l'étape (c) peut (peuvent) être effectuée(s) à une température comprise entre 50 °C et 90 °C, de préférence à une température comprise entre 65 °C et 85 'C.

Conformément à la présente invention, dans l'étape (b), la température peut être augmentée jusqu'à sa valeur maximale après le mélange des composants.

Conformément à la présente invention, l'étape (b) et/ou l'étape (c) est (sont) conduite(s) pendant au moins 1 minute, de préférence entre 1 et 20 minutes, de préférence entre 1 à 5 minutes. Conformément à la présente invention, l'étape (b) et/ou l'étape (c) peut

(peuvent) être effectuée(s) jusqu'à ce que l'on amène le milieu réactionnel à une plus grande viscosité.

Conformément à la présente invention, l'étape (b) et l'étape (c) sont effectuées :

- au moins partiellement en même temps,

- simultanément ou

- l'une après l'autre. Conformément à l'invention, le mélange pâteux émulsionné homogène peut être pasteurisé. La pasteurisation peut s'effectuer dans l'étape (b) et/ou l'étape (c) et par la suite. Si la pasteurisation est effectuée à l'étape (b), la température est de préférence portée à une première température, par exemple 60 'C et par la suite, portée à une deuxième température, par exemple 65 'C, où la pasteurisation a lieu.

Conformément à l'invention, le mélange pâteux émulsionné homogène peut être traité à haute température pendant un temps court (procédé dit « High Température Short Time » ou HTST ou Ultra Haute Température ou UHT). Ce traitement peut s'effectuer dans l'étape (b) et/ou l'étape (c) et par la suite.

Si le traitement HTST est effectué à l'étape (b), la température est portée à une valeur inférieure à l OO 'C, pendant 30 secondes à 5 min. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de texturation de la farine de biomasse de microalgues, qui comprend les étapes suivantes :

(a) introduire de l'eau, de la farine de microalgues et optionnellement une source de protéines végétales dans un mélangeur solide-liquide,

(b) émulsionner et homogénéiser le contenu du mélangeur solide-liquide,

(c) mettre sous basse pression ou sous vide l'espace interne du mélangeur, lorsqu'est obtenu au terme de l'étape (b) un mélange pâteux émulsionné homogène, (d) stériliser la pâte sous forme émulsionnée homogène,

Selon l'invention, le mélange pâteux émulsionné homogène peut être chauffé dans l'étape (d) à une température supérieure à environ 120°C, de préférence supérieure à environ 130 °C, et encore plus préférentiellement à une température supérieure à environ 140°C.

Conformément à l'invention, le mélange pâteux émulsionné homogène peut être stérilisé à l'étape (d) pendant plus de 1 seconde environ, de préférence pendant plus de 2 secondes environ, et de préférence pendant environ 3 secondes.

Selon l'invention, le mélange pâteux émulsionné homogène peut être stérilisé à l'étape (d) pendant moins de 5 secondes, de préférence pendant moins de 4 secondes environ, et de préférence pendant environ 3 secondes. Conformément à la présente invention, dans l'étape (d) le chauffage par infusion de vapeur peut être utilisé pour le chauffage du mélange pâteux émulsionné homogène.

Selon la présente invention, à l'étape (d), le mélange pâteux émulsionné homogène peut être préchauffé à une première température de traitement thermique et ensuite chauffé à la température finale de traitement thermique.

Conformément à l'invention, la première température de traitement thermique peut être une température supérieure à 75° C, de préférence plus de 80 °C et de préférence d'environ 85 °C. Conformément à l'invention, la température finale de traitement thermique peut être une température supérieure à environ 120°C, de préférence supérieure à 130 ^, et de préférence une température d'environ 140°C. Selon la présente invention, à l'étape (d), la pâte émulsionnée homogène peut être préchauffée au moyen d'un échangeur thermique indirect ou d'un échangeur de chaleur de surface, par injection de vapeur.

Le procédé conforme à la présente invention peut également comprendre l'étape suivante:

(e) refroidissement de la pâte émulsionnée homogène traitée thermiquement après l'étape (d). conformément à la présente invention, à l'étape (e), la pâte émulsionnée homogène peut être refroidie au moyen d'un échangeur de chaleur, de préférence par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur à surface raclée ou par refroidissement flash dans un récipient sous vide.

Selon la présente invention, à l'étape (e), la température de la pâte émulsionnée homogène peut être refroidie à une température inférieure à environ 45 °C, de préférence inférieure à environ 40 °C.

Le procédé conforme à la présente invention peut également comprendre l'étape suivante:

(f) addition de composés favorisant la formation de la pâte émulsionnée homogène, après l'étape (e) et / ou l'étape (d).

Ces composés favorisant la formation de la pâte émulsionnée homogène sont choisis dans le groupe constitué des phospholipides, des mono-, di-, triglycérides et des gommes.

Selon l'invention, la pâte émulsionnée homogène peut avoir une teneur en matière sèche de 20 à 65% en poids et de préférence de 40 à 50 % en poids. Conformément à l'invention, la teneur en matière sèche totale de la pâte émulsionnée homogène après refroidissement flash est comprise entre 45 et 65 %. Selon un aspect de l'invention, il est prévu un mélangeur solide-liquide et des moyens de stérilisation.

Selon l'invention, les moyens de stérilisation peuvent comprendre un dispositif de chauffage par injection de vapeur.

Selon un aspect de l'invention, on propose un dispositif comprenant un mélangeur solide-liquide et des moyens de chauffage, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent un dispositif de chauffage par injection de vapeur.

Le mélangeur solide-liquide utilisé peut être n'importe quel mélangeur capable d'effectuer le mélange de solides et liquides à la température désirée et le taux de cisaillement désirés. Le mélangeur doit avoir une puissance suffisante pour fournir un taux de cisaillement d'au moins 5000 s "1 , de préférence d'au moins 10 000 s "1 . Il peut être doté de moyens permettant de faire le vide afin d'appliquer une faible pression ou le vide dans l'espace de tête du mélangeur solide-liquide.