FR2572898A1 - Method and installation for manufacturing a composite food product by extrusion - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et installation de fabrication par extrusion
d'un produit alimentaire composite
La présente invention a pour objet un procédé et une installation de fabrication d'un produit alimentaire composite à partir d'une machine d'extrusion.Extrusion manufacturing process and installation
of a composite food product
The present invention relates to a method and an installation for manufacturing a composite food product from an extrusion machine.
On utilise des machines d'extrusion pour réaliser divers traitements sur des matières très variées. On peut par exemple réaliser dans des machines à vis des traitements de préparation et de mise en oeuvre de produits alimentaires, par exemple par cuisson-extrusion. Extrusion machines are used to carry out various treatments on a wide variety of materials. One can for example carry out in screw machines treatments for the preparation and implementation of food products, for example by cooking-extrusion.
D'une façon générale, une machine d'extrusion a vis comprend un fourreau allongé enveloppant au moins une vis entrainée en rotation et sur laquelle sont fixés des organes de traitement tels que des filets enroulés en hélice autour de l'axe. Dans le cas d'une machine d'extrusion à plusieurs vis à axes parallèles, les vis sont placées à l'intérieur d'alésages sécants ménagés dans le fourreau et ayant des diamètres supérieurs à l'en- tr'axe de telle sorte que la matière alimentée par un orifice d'entrée placé à une extrémité amont du fourreau soit entrainée vers l'aval par l'effet combiné de la rotation des vis.Les filets peuvent avoir des sections a pas variés qui permettent de réaliser, de l'amont vers l'aval, divers traitements comme le mélange des constituants introduits par l'orifice d'entrée, le malaxage de la matière, la cuisson en couche mince dans le cas de produits alimentaires ; le fourreau pouvant être muni dans certaines sections de jaquettes chauffantes ou bien refroidies qui permettent de porter ou de maintenir le produit entrainé par les vis à une température déterminée. Generally, a screw extrusion machine comprises an elongated sheath enveloping at least one screw driven in rotation and on which are fixed treatment members such as threads wound helically around the axis. In the case of an extrusion machine with several screws with parallel axes, the screws are placed inside intersecting bores formed in the sleeve and having diameters greater than the center distance so that the material supplied by an inlet orifice placed at an upstream end of the sheath is driven downstream by the combined effect of the rotation of the screws. The threads can have sections of varying pitch which make it possible to produce, upstream downstream, various treatments such as mixing the constituents introduced through the inlet orifice, kneading the material, cooking in a thin layer in the case of food products; the sheath being able to be provided in certain sections with heated or cooled jackets which make it possible to carry or maintain the product driven by the screws at a determined temperature.
Mais l'obtention en continu d'un produit alimentaire composite c'est-à-dire comportant sur la tranche plusieurs zones colorées et/ou aromatisées différemment à partir d'une matière unique traitée dans une machine d'extrusion, pose des problèmes notamment au niveau de l'injection des différents colorants et arômes, et également au niveau de la formation de ces différentes zones sur un même produit. However, obtaining a composite food product continuously, that is to say comprising on the wafer several differently colored and / or flavored zones from a single material treated in an extrusion machine, poses problems in particular. at the level of the injection of the different colors and flavors, and also at the level of the formation of these different zones on the same product.
Or les études qui ont conduit à l'invention, ont permis d'observer qu'il était possible d'obtenir ce genre de produits nouveaux, ayant des caractéristiques particulièrement intéressantes. However, the studies which led to the invention made it possible to observe that it was possible to obtain this kind of new product, having particularly advantageous characteristics.
Conformément à l'invention, à la sortie de la première zone de traitement formée par la ou les vis de la machine d'extrusion, on fait tout d'abord passer la matière dans une seconde zone de traitement dans laquelle ladite matière est séparée en plusieurs flux indépendants, chaque flux étant soumis à un traitement particulier, puis on regroupe les flux indépendants en un flux unique dans une troisième zone formée par une filière comportant au moins un conduit d'extrusion, les conditions d'extrusion étant déterminées de telle sorte que, dans le conduit d'extrusion, les flux indépendants s'appliquent les uns sur les autres et se solidarisent entre eux. According to the invention, at the outlet of the first treatment zone formed by the screw (s) of the extrusion machine, the material is first of all passed through a second treatment zone in which said material is separated into several independent flows, each flow being subjected to a particular treatment, then the independent flows are grouped into a single flow in a third zone formed by a die comprising at least one extrusion duct, the extrusion conditions being determined so that, in the extrusion pipe, the independent flows apply to each other and join together.
L'invention permet de préparer un produit alimentaire de la façon désirée dans la première zone de traitement, puis de le séparer en plusieurs flux qui sont mélangés à des colorants et/ou des arômes différents dans la seconde zone, et de les regrouper en un flux unique dans une troisième zone. The invention makes it possible to prepare a food product in the desired manner in the first treatment zone, then to separate it into several streams which are mixed with different colors and / or flavors in the second zone, and to group them into a single flow in a third area.
L'invention couvre également une installation pour la réalisation du procédé1 dans laquelle une première partie1 comprenant au moins une vis entrainée en rotation à l'intérieur d'un fourreau allongé, est suivie par une seconde partie de traitement de la matière, limitée par un second fourreau muni d'alésages séparés de formation de plusieurs flux indépendants de matière, débouchant dans une troisième partie formée par une filière comportant au moins un conduit d'extrusion de longueur et de section déterminées. The invention also covers an installation for carrying out the method1 in which a first part1 comprising at least one screw driven in rotation inside an elongated sheath, is followed by a second part for processing the material, limited by a second sheath provided with separate bores for forming several independent flows of material, opening into a third part formed by a die comprising at least one extrusion duct of determined length and section.
Mais l'invention sera mieux comprise par la description détaillée de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. However, the invention will be better understood from the detailed description of several embodiments given by way of example and shown in the accompanying drawings.
La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention. Figure 1 is a schematic view in axial section of a first embodiment of the invention.
La figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un second mode de réalisation de l'invention. Figure 2 is a schematic view in axial section of a second embodiment of the invention.
La figure 3 est une variante de réalisation de la filière d'extrusion. Figure 3 is an alternative embodiment of the extrusion die.
La figure 4 montre en coupe transversale un exemple de produits réalisés par le procédé selon l'invention. Figure 4 shows in cross section an example of products produced by the method according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, formée par une machine comprenant plusieurs zones de traitement. In Figure 1, there is shown schematically an installation for implementing the method according to the invention, formed by a machine comprising several treatment zones.
La zone amont I est constituée par une machine d'extrusion classique à une vis. Elle comprend donc un fourreau allongé 1 dans lequel est placée une vis 20 entrainée en rotation par un groupe motoréducteur 3. La vis 20 est constituée d'un arbre central d'entrainement 2 sur lequel est enroulé en hélice un filet 22. Le pas et la profondeur du filet 22 sont déterminés en fonction du traitement que l'on désire effectuer sur la matière introduite par un orifice d'alimentation 4 ménagé à l'extrémité amont du fourreau et entrainée vers l'aval par la rotation de la vis2o. The upstream zone I is constituted by a conventional one-screw extrusion machine. It therefore comprises an elongated sheath 1 in which is placed a screw 20 rotated by a geared motor group 3. The screw 20 consists of a central drive shaft 2 on which is wound helically a thread 22. The pitch and the depth of the thread 22 are determined as a function of the treatment which it is desired to carry out on the material introduced by a feed orifice 4 formed at the upstream end of the sheath and driven downstream by the rotation of the vis2o.
D'autre part, sur une section déterminée du fourreau 1, celui-ci peut être entouré d'une jaquette, non représentée, permettant de réaliser un chauffage ou un refroidissement, et par conséquent de porter la matière à une température voulue ou bien de réguler celle-ci. On the other hand, on a determined section of the sleeve 1, the latter can be surrounded by a jacket, not shown, making it possible to carry out heating or cooling, and consequently to bring the material to a desired temperature or else regulate it.
La zone amont I est suivie par une seconde zone II dans laquelle pourront être effectués des traitements séparés. The upstream zone I is followed by a second zone II in which separate treatments can be carried out.
A cet effet, le fourreau 1 est prolongé par un second fourreau 5 dans lequel sont ménagés deux alésages séparés 50 et 51-pour la formation de deux flux indépendants A et B de la matière préparée dans la zone I. Le fourreau 5 est muni de deux orifices 52 et 53 débouchant dans les deux alésages 50 et 51, et qui permettent d'introduire des produits différents dans les deux flux A et B de matière. I1 est également possible de placer dans l'un ou les deux alésages 50 et 51, un mélangeur statique 54 pour homogénéiser le flux de matière correspondant. Les alésages 50, 51 se terminent par un convergent commun 55 qui débouche sur un orifice unique 7. To this end, the sheath 1 is extended by a second sheath 5 in which two separate bores 50 and 51 are provided for the formation of two independent flows A and B of the material prepared in zone I. The sheath 5 is provided with two orifices 52 and 53 opening into the two bores 50 and 51, and which make it possible to introduce different products into the two streams A and B of material. It is also possible to place in one or both bores 50 and 51, a static mixer 54 to homogenize the corresponding material flow. The bores 50, 51 end in a common convergent 55 which opens onto a single orifice 7.
Cette seconde zone de traitement Il est suivie par une troisième zone III formée par une filière 6 munie d'un conduit central d'extrusion 60. Ce conduit d'extrusion 60 a une longueur déterminée pour que les flux A et B s'appliquent l'un contre l'autre et se solidarisent entre eux comme on le verra ultérieurement. This second treatment zone It is followed by a third zone III formed by a die 6 provided with a central extrusion conduit 60. This extrusion conduit 60 has a determined length so that the flows A and B apply l 'one against the other and join together as we will see later.
Grâce à cette disposition, la matière alimentée par l'orifice d'entrée 4 est soumise au traitement voulu dans la première zone I de la machine, puis se divise en deux flux indépendants A et B dans la seconde zone Il. Cette seconde zone permet d'appliquer des traitements différents aux deux flux provenant de la même matière et, en particulier, dtintroduire par les orifices 52 et 53 des colorants et/ou des arômes différents, le melangeur statique 54 permettant ainsi d'homogénéiser le mélange. Thanks to this arrangement, the material supplied by the inlet orifice 4 is subjected to the desired treatment in the first zone I of the machine, then is divided into two independent flows A and B in the second zone II. This second zone makes it possible to apply different treatments to the two flows coming from the same material and, in particular, to introduce through the orifices 52 and 53 different colorings and / or flavors, the static mixer 54 thus making it possible to homogenize the mixture. .
Ensuite, les deux flux A et B, ayant subi un traitement différent, sont canalisés par le convergent 55 vers le conduit d'extrusion 60 de la filière 6, où ils se regroupent en un flux unique. A la sortie de la filière 6, la matière débouche à une certaine pression et est soumise à la pression atmosphérique, et le choc dû à cette différence de pression brutale détermine une expansion de la matière. Then, the two streams A and B, having undergone a different treatment, are channeled by the convergent 55 towards the extrusion pipe 60 of the die 6, where they combine in a single stream. At the outlet of the die 6, the material emerges at a certain pressure and is subjected to atmospheric pressure, and the shock due to this sudden difference in pressure determines an expansion of the material.
Dans le conduit d'extrusion 60, les deux flux A et B sont maintenus appliqués l'un contre l'autre sur toute la longueur dudit conduit pour réaliser le collage de ces deux flux entre eux et obtenir en continu, à la sortie de la filière, un produit final comportant sur la tranche et sur toute la longueur deux zones colorées et/ou aromatisées différemment comme représenté sur la figure 4 où l'on retrouve les deux flux A et B collés l'un sur l'autre. In the extrusion conduit 60, the two flows A and B are kept applied one against the other over the entire length of the said conduit in order to bond these two flows together and to obtain continuously, at the outlet of the sector, a final product comprising on the edge and over the entire length two differently colored and / or flavored zones as shown in FIG. 4 where the two streams A and B are found glued to each other.
La solidarisation des deux flux est obtenue d'une part grâce à l'écoulement symétrique dans la seconde zone II des flux A et B qui sont maintenus à la même vitesse et à la même température de façon à conserver les mêmes caractéristiques à la matière et d'autre part grâce à la longueur du conduit d'extrusion 60 qui, pendant un temps déterminé, exerce une pression suffisante sur ces deux flux. The joining of the two flows is obtained on the one hand thanks to the symmetrical flow in the second zone II of the flows A and B which are maintained at the same speed and at the same temperature so as to preserve the same characteristics of the material and on the other hand thanks to the length of the extrusion conduit 60 which, for a determined time, exerts sufficient pressure on these two flows.
Sur la figure 2, représentant un second mode de réalisation, la zone amont I est constituée par une machine d'extrusion classique à deux vis. Elle comprend également un fourreau allongé 1 dans lequel sont placées deux vis 30 et 40 entrainées en rotation autour de leurs axes parallèles par un groupe motoréducteur 3. Chaque vis est constituée d'un arbre central d'entrainement 31, 41 sur lequel sont enroulés en hélice des filets 32 et 42 qui s'engrènent l'un dans l'autre. Les deux vis peuvent etre constituées de sections successives à pas différents permettant de soumettre à des traitements variés la matière introduite par l'orifice d'alimentation 4 ménagé à l'extrémité amont du fourreau et entrainée vers l'aval par la rotation des vis. In FIG. 2, representing a second embodiment, the upstream zone I is constituted by a conventional extrusion machine with two screws. It also includes an elongated sheath 1 in which are placed two screws 30 and 40 driven in rotation about their parallel axes by a geared motor group 3. Each screw consists of a central drive shaft 31, 41 on which are wound in helix of the threads 32 and 42 which mesh with one another. The two screws can be made up of successive sections with different pitches making it possible to subject to various treatments the material introduced by the supply orifice 4 formed at the upstream end of the sheath and driven downstream by the rotation of the screws.
En fonction du profil donné aux deux vis, on peut donc effectuer à l'intérieur de la zone I de la machine tout traitement connu de la matière. Depending on the profile given to the two screws, it is therefore possible to carry out, inside zone I of the machine, any known treatment of the material.
La zone amont I est également suivie par une seconde zone II dans laquelle pourront être effectué des traitements séparés. Le fourreau 1 est donc prolongé par un second fourreau c dans lequel sont ménagés deux alésages séparés 50 et 51 pour la formation de deux flux indépendants A et B de la matière préparée dans la zone I. Les deux vis 30 et 40 sont prolongées chacune dans l'alésage correspondant 50, 51, par une partie aval, respectivement 33, 43, qui est enfilée à l'intérieur de l'alésage correspondant 50, 51. Chaque vis 33, 43 est constituée par un arbre, respectivement 34 et 44 sur lequel est enroulé un filetage helicoIdal, respectivement 35 et 45. Les deux arbres 34, 44 sont placés dans le prolongement des arbres 31, 41 des deux vis 30, 40 et entrainés en rotation avec ces derniers.Les filets 35, 45 ont des diamètres vagaux, au jeu près, à ceux des alésages 50 et 51. Comme dans l'ensemble précédent, le fourreau 5 est muni de deux orifices 52 et 53 débouchant dans les deux alésages 50 et 51, et qui permettent d'introdui re des additifs différents dans les deux flux A et B de matière. The upstream zone I is also followed by a second zone II in which separate treatments can be carried out. The sleeve 1 is therefore extended by a second sleeve c in which are formed two separate bores 50 and 51 for the formation of two independent flows A and B of the material prepared in zone I. The two screws 30 and 40 are each extended in the corresponding bore 50, 51, by a downstream part, respectively 33, 43, which is threaded inside the corresponding bore 50, 51. Each screw 33, 43 is constituted by a shaft, respectively 34 and 44 on which is wound a helical thread, respectively 35 and 45. The two shafts 34, 44 are placed in the extension of the shafts 31, 41 of the two screws 30, 40 and rotated therewith. The threads 35, 45 have diameters vagals, apart from play, to those of bores 50 and 51. As in the previous assembly, the sheath 5 is provided with two orifices 52 and 53 opening into the two bores 50 and 51, and which make it possible to introduce additives different in the two material flows A and B.
Par ailleurs, chaque alésage 50, 51 se prolonge par un convergent 56 et 57 se terminant par un orifice respectivement 8 et 9. Chaque vis 33, 43 est munie d'une pointe pénétrant dans le convergent correspondant. Furthermore, each bore 50, 51 is extended by a convergent 56 and 57 ending in an orifice respectively 8 and 9. Each screw 33, 43 is provided with a point penetrating into the corresponding convergent.
La zone de traitement II constituée par le fourreau 5 est suivie par une troisième zone III formée par une filière 6a. Cette filière 6a comporte pour chaque flux A et B, en face de chaque orifice 8, 9, un canal de distribution respectivement 61 et 62, symétrique l'un par rapport à l'autre, et qui converge vers un conduit commun d'extrusion 60a. The treatment zone II constituted by the sheath 5 is followed by a third zone III formed by a die 6a. This die 6a comprises for each flow A and B, opposite each orifice 8, 9, a distribution channel 61 and 62 respectively, symmetrical with one another, and which converges towards a common extrusion duct 60a.
Dans ce mode de réalisation avec une machine à deux vis, la matière alimentée par l'orifice d'entrée 4 est soumise au traitement voulu dans la première zone I, puis se divise dans la zone II en deux flux indépendants A et B entrainés par les vis 33, 43 qui fonctionnent en mono-vis. In this embodiment with a machine with two screws, the material supplied by the inlet orifice 4 is subjected to the desired treatment in the first zone I, then is divided in zone II into two independent flows A and B entrained by the screws 33, 43 which operate in single screw.
Cette seconde zone II permet d'introduire par les orifices 52 et 53 des colorants et/ou des arômes différents, les vis 33 et 43 permettant d'homogénéiser le mélange dans chaque flux.This second zone II makes it possible to introduce, through the orifices 52 and 53, dyes and / or different flavors, the screws 33 and 43 making it possible to homogenize the mixture in each flow.
Ensuite, les deux flux A et B, ayant subi un traitement différent, sont canalisés par les convergents 56 et 57 vers les canaux de distribution 61, 62, puis ils se regroupent en un flux unique dans le conduit d'extrusion 60a de la filière 6a. Dans ce conduit 60a, les deux flux A et B se solidarisent entre eux pour les raisons indiquées précédemment. Then, the two streams A and B, having undergone a different treatment, are channeled by the convergers 56 and 57 towards the distribution channels 61, 62, then they gather in a single stream in the extrusion duct 60a of the die 6a. In this conduit 60a, the two flows A and B join together for the reasons indicated above.
On obtient donc, à partir d'une même matière traitée dans une machine à deux vis, un produit final comportant deux zones colorées et/ou aromatisées différemment. One thus obtains, from the same material treated in a machine with two screws, a final product comprising two zones colored and / or flavored differently.
Pour augmenter le débit du produit final, la filière peut évidemment comporter plusieurs conduits d'extrusion comme représentée sur la figure 3. Dans ce cas, pour chaque flux A et B, les canaux de distribution 11 et 12 de la filière 10 se divisent en sous-canaux, respectivement lla, llb et 12a, 12b, qui convergent deux par deux vers un conduit d'extrusion 13, 14. Le trajet d'écoulement pour chaque flux A et B, dans les canaux et les sous-canaux est symétrique. To increase the flow rate of the final product, the die can obviously comprise several extrusion conduits as shown in FIG. 3. In this case, for each flow A and B, the distribution channels 11 and 12 of the die 10 are divided into subchannels, respectively lla, llb and 12a, 12b, which converge two by two towards an extrusion duct 13, 14. The flow path for each flow A and B, in the channels and the subchannels is symmetrical .
Enfin, les machines décrites ci-dessus peuvent être complétées par un dispositif de coupe des produits extrudés. On peut aussi faire varier la section des filières d'extrusion pour extruder des produits de formes différentes. D'autre part, on peut également séparer la matière sortant de la première zone de traitement, en plusieurs flux indépendants et leur faire subir des traitements différents, puis les regrouper dans un conduit d'extrusion unique afin d'obtenir un produit final comportant, sur la tran che et sur toute la longueur, plusieurs secteurs colorés et/ou aromatisés différemment. Finally, the machines described above can be supplemented by a device for cutting the extruded products. The cross section of the extrusion dies can also be varied to extrude products of different shapes. On the other hand, it is also possible to separate the material leaving the first treatment zone into several independent flows and subject them to different treatments, then group them in a single extrusion duct in order to obtain a final product comprising, on the slice and over the entire length, several differently colored and / or flavored sectors.
Grace à l'invention, on peut ainsi extruder sur la même machine et à partir d'une même matière, un produit alimentaire composite sans qu'il soit nécessaire de fabriquer les différents éléments séparément ou d'utiliser plusieurs machines. Thanks to the invention, it is thus possible to extrude on the same machine and from the same material, a composite food product without it being necessary to manufacture the different elements separately or to use several machines.
D'une façon générale, l'invention peut faire l'objet de diverses variantes et perfectionnements en restant dans le cadre de protection revendiquée. In general, the invention can be the subject of various variants and improvements while remaining within the claimed protection framework.
Claims (11)
Priority Applications (4)
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Family Applications (1)
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