FR3107641A1 - Proteines de legumineuses texturees - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une composition comprenant des protéines de légumineuses texturées par voie sèche, son procédé de production ainsi que son utilisation.
Description
ETAT DE L’ART ANTERIEUR
La présente invention est relative à une composition spécifique comprenant des protéines de pois texturées, ainsi qu'à son procédé de fabrication et son utilisation.
La technique de texturation des protéines, notamment par cuisson-extrusion, dans le but de préparer des produits à structure fibreuse destinés à la réalisation d’analogues de viande et de poisson, a été appliquée à de nombreuses sources végétales.
On peut séparer en deux grandes familles les procédés de cuisson-extrusion des protéines de par la quantité d’eau mise en œuvre lors du procédé. Lorsque cette quantité est supérieure à 30% en poids, on parlera de cuisson-extrusion dite « humide » et les produits obtenus seront plutôt destinés à la production de produits finis à consommation immédiate, simulant la viande animale par exemple des steaks de bœuf ou bien des nuggets de poulet. Lorsque cette quantité d’eau est inférieure à 30% en poids, on parle alors de cuisson-extrusion « sèche » : les produits obtenus sont plutôt destinés à être utilisés par les industriels de l’agroalimentaire, afin de formuler des succédanés de viandes, en les mélangeant avec d’autres ingrédients. Le domaine de la présente invention est bien celui de la cuisson-extrusion « sèche ».
Historiquement, les premières protéines utilisées comme analogues de viande ont été extraites du soja et du blé. Le soja est ensuite rapidement devenu la source principale pour ce domaine d’applications.
Si la plupart des études qui ont suivi ont naturellement porté sur les protéines de soja, d’autres sources de protéines, tant animales que végétales, ont été texturées : protéines d’arachide, de sésame, de graines de coton, de tournesol, de maïs, de blé, protéines issues de microorganismes, de sous-produits d’abattoirs ou de l’industrie du poisson.
Les protéines de légumineuses telles que celles issues du pois et de la féverole ont fait aussi l’objet de travaux, tant dans le domaine de leur isolement que dans celui de leur cuisson-extrusion « sèche ».
De nombreuses études ont été entreprises sur les protéines de pois, étant donné leurs propriétés fonctionnelles et nutritives particulières, mais aussi pour leur caractère non génétiquement modifié.
Malgré les efforts de recherche importants et une croissance importante au cours de ces dernières années, la pénétration de ces produits à base de protéines texturées sur le marché alimentaire est encore sujette à optimisation.
Une des raisons en particulier tient dans la procédure de réhydratation nécessaire des protéines de pois texturées avant de les formuler.
En effet, celles-ci étant sèches, il est nécessaire de les réhydrater afin de pouvoir les mettre en forme et les mélanger intimement aux autres constituants de la formulation pour obtenir un résultat final satisfaisant.
Pour ce faire, les protéines de pois texturées par voie sèche vont être placées en contact avec une solution aqueuse. Malheureusement, la quantité d’eau absorbée aux fins de réhydratation n’est pas assez efficace et, sans intervention humaine supplémentaire, celle-ci n’est d’environ que de 50% de la quantité nécessaire pour les étapes de formulation suivantes.
Il est donc communément pratiqué une étape supplémentaire dite de «dilacération» (appelé « shredding » en anglais) ou « cuterage » consistant en un hachage des fibres texturées réhydratées. Les fibres ainsi obtenues sont remise en contact avec une solution aqueuse et, du fait du hachage, vont pouvoir réabsorber la quantité d’eau nécessaire manquante.
Cette étape est compliquée car un hachage mal maîtrisé peut endommager les protéines de pois texturées. C’est de plus une étape de préparation supplémentaire qui complexifie la mise en œuvre.
Une solution consiste en une diminution de la taille des particules de protéines texturées, dès l’étape de production. Cette réduction de taille permet d’optimiser la reprise en eau des protéines texturées du fait de la surface d’échange protéines/eau augmentée. L’étape de dilacération après réhydratation devient inutile, du fait de la réduction de taille particulaire réalisée dès la production de la protéine texturée.
Malheureusement, la réduction de la taille de particule des protéines texturées a une conséquence sur les propriétés organoleptiques des analogies de viandes ou de poissons finaux, réalisés avec lesdites protéines végétales texturées. L’article “Effect of soy particle size and color on the sensory properties of ground beef patties” (Cardello & al., Journal of food quality, 1983) présente en sa Figure 3 ses conséquences organoleptiques. Cette étude visait à étudier l’impact organoleptique de différentes tailles de protéines de soja texturées dans de la viande de bœuf. On voit bien que les meilleurs résultats sont obtenus, sans atteindre les résultats d’une viande de bœuf, avec les protéines de soja texturées dont la taille de particules supérieure à 9,52 mm représente plus de 73% des particules totales. Toute réduction de cette répartition granulométrique va impliquer une diminution de la reproduction des qualités organoleptiques de l’analogue de viande obtenu.
On peut expliquer cette diminution du résultat organoleptique par une disparition de la quantité et de l’intégrité de la matière nécessaire à émuler les fibres de viandes. Les particules étant plus petites, les fibres obtenues dans l’analogue de viande ou de poisson ne possèdent plus les tailles de fibres effectives suffisantes.
Pour pallier ce problème, une solution potentielle consiste à augmenter la densité des protéines végétales texturées afin de pallier la faible taille de fibres protéiques, par une densification de celles-ci. De courtes fibres protéiques mais plus dense auraient ainsi une structure plus ferme, simulant mieux le résultat organoleptique à atteindre.
Cette stratégie a malheureusement un impact non négligeable sur la capacité de rétention d’eau d’une protéine végétale texturée. L’article «EXTRUSION OF TEXTURIZED PROTEINS» (Kearns & al., American Soybean Association) présente le lien direct établi entre densité et capacité en rétention d’eau (WHC). On peut y voir clairement que la capacité en rétention d’eau chute dès que la densité augmente. Une protéine de soja texturée ayant une densité de 216 g/l possède ainsi une capacité en rétention d’eau à peine supérieure à 3 g d’eau par gramme de protéines, et toujours inférieure à 3,5. Toute augmentation de la densité provoque une chute de cette capacité de rétention d’eau, parfois en dessous de 2.
Il est du mérite de la demanderesse d’avoir résolu les problèmes ci-dessus et d’avoir développé une nouvelle composition spécifique comprenant des protéines de légumineuses texturées, obtenue par cuisson-extrusion par voie sèche dont la taille des particules est réduite, la densité est élevée et la capacité de rétention d’eau est améliorée, tout en conservant une protéine texturée donnant d’excellents résultats dans les applications d’analogues de viandes et de poisson.
Cette invention sera mieux comprise dans le chapitre suivant visant à exposer une description générale celle-ci.
DESCRIPTION GENERALE DE LA PRESENTE INVENTION
La présente invention est relative à une composition comprenant des protéines de légumineuses texturées par voie sèche sous forme de particules, la composition ayant une capacité de rétention d’eau mesurée par un test A supérieure à 3,5 g d’eau par g de protéines sèches, préférentiellement compris entre 3,5 et 4 g d’eau par g de protéines sèches, une densité mesurée par un test B comprise entre 190 et 230 g/l et au moins 85% des particules de protéines de légumineuses texturées ayant une taille comprise entre 2mm et 5mm.
De manière préférée, la protéine de légumineuse est choisie dans la liste constituée de la féverole et du pois. Le pois est particulièrement préféré.
La teneur en protéines au sein de la composition est comprise entre 60% et 80%, préférentiellement entre 70% et 80% en poids sec par rapport au poids total de matière sèche de la composition.
Enfin, la matière sèche de la protéine de légumineuse texturée par voie sèche selon l’invention est supérieure à 80% en poids, préférentiellement supérieure à 90% en poids.
La présente invention est également relative à un procédé de production d’une composition de protéines de légumineuses telle que décrite ci-dessus caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
1) Fourniture d’une poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses présentant un ratio en poids sec de protéines de légumineuses / fibres de légumineuses compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15 ;
2) Cuisson-extrusion de la poudre avec de l’eau, le ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%
3) Séchage de la composition ainsi obtenue.
1) Fourniture d’une poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses présentant un ratio en poids sec de protéines de légumineuses / fibres de légumineuses compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15 ;
2) Cuisson-extrusion de la poudre avec de l’eau, le ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%
3) Séchage de la composition ainsi obtenue.
De manière préférée, la protéine de légumineuse mise en œuvre dans le procédé selon l’invention est une protéine de pois.
La poudre comprenant des protéines de légumineuse et des fibres de légumineuses mise en œuvre à l’étape 1 peut être préparée par mélange desdites protéines et fibres. La poudre peut être constituée essentiellement de protéines de légumineuses et de fibres de légumineuse. Le terme « constitué essentiellement » signifie que la poudre peut comprendre des impuretés liées au procédé de fabrication des protéines et des fibres, telles que par exemple des traces d’amidon. De manière préférée, la protéine et la fibre de légumineuse sont choisies dans la liste composée de la féverole et du pois. Le pois est particulièrement préféré.
De manière préférée, l’étape 2 est réalisée par cuisson-extrusion dans un extrudeur bi-vis caractérisé par un ratio longueur/diamètre compris entre 35 et 45, préférentiellement 40, et équipé d’une 85-95% d’éléments de convoyage, 2,5-10% d’éléments de pétrissage, et 2,5-10% d’éléments de pas inversé.
De manière encore plus préférée, on applique au mélange de poudre une énergie spécifique comprise entre 10 et 25 kWh/kg, en régulant la pression en sortie dans une gamme comprise entre 10 et 25 bars, préférentiellement entre 12 et 16 bars..
De manière encore plus préférée, la sortie de l’extrudeur bi-vis est constituée d’une filière en sortie avec orifices d’un diamètre de 1,5mm et avec un couteau dont la vitesse de rotation est comprise entre 2000 et 2400 tours par minutes, préférentiellement 2200 tours/min.
La présente invention est enfin relative à l’utilisation de la composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche telle que décrite ci-dessus dans des applications industrielles telles que par exemple l’industrie alimentaire humaine et animale, la pharmacie industrielle ou la cosmétique.
De manière préférée, la protéine de légumineuse utilisée dans ces applications est une protéine de pois.
La présente invention se comprendra mieux à la lecture de la description détaillée infra.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA PRESENTE INVENTION
La présente invention est relative à une composition comprenant des protéines de légumineuses texturées par voie sèche sous forme de particules, la composition ayant une capacité de rétention d’eau mesurée par un test A supérieure à 3,5 g d’eau par g de protéines sèches, préférentiellement compris entre 3,5 et 4 g d’eau par g de protéines sèches , une densité mesurée par un test B comprise entre 190 et 230 g/l et au moins 85% des particules de protéines de légumineuses texturées ayant une taille comprise entre 2mm et 5mm.
De manière préférée, la protéine de légumineuse est choisie dans la liste constituée de la protéine de féverole et de la protéine de pois. La protéine de pois est particulièrement préférée.
Le terme « légumineuses » est considéré ici comme la famille de plantes dicotylédones de l'ordre des Fabales. C'est l'une des plus importantes familles de plantes à fleurs, la troisième après les Orchidaceae et les Asteraceae par le nombre d'espèces. Elle compte environ 765 genres regroupant plus de 19 500 espèces. Plusieurs légumineuses sont d'importantes plantes cultivées parmi lesquelles le soja, les haricots, les pois, la féverole, le pois chiche, l'arachide, la lentille cultivée, la luzerne cultivée, différents trèfles, les fèves, le caroubier, la réglisse.
Le terme « pois » étant ici considéré dans son acception la plus large et incluant en particulier toutes les variétés de « pois lisse » (« smooth pea ») et « de pois ridés » (« wrinkled pea »), et toutes les variétés mutantes de « pois lisse » et de « pois ridé » et ce, quelles que soient les utilisations auxquelles on destine généralement lesdites variétés (alimentation humaine, nutrition animale et/ou autres utilisations).
Le terme « pois » dans la présente demande inclut les variétés de pois appartenant au genre Pisum et plus particulièrement aux espèces sativum et aestivum. Lesdites variétés mutantes sont notamment celles dénommées « mutants r », « mutants rb », « mutants rug 3 », « mutants rug 4 », « mutants rug 5 » et « mutants lam » tels que décrits dans l’article de C-L HEYDLEY et al. intitulé « Developing novel pea starches » Proceedings of the Symposium of the Industrial Biochemistry and Biotechnology Group of the Biochemical Society, 1996, pp. 77-87.
Par « texturée » ou « texturation », on entend dans la présente demande tout procédé physique et/ou chimique visant à modifier une composition comportant des protéines afin de lui conférer une structure ordonnée spécifique. Dans le cadre de l’invention, la texturation des protéines vise à donner l’aspect d’une fibre, telles que présentes dans les viandes animales.
Afin de mesurer la capacité de rétention d’eau, on utilise le test A dont le protocole est décrit ci-dessous :
a. Peser 20g d’échantillon à analyser dans un bécher
b. Ajouter de l’eau potable à température ambiante (20°C +/- 1°C) jusqu’à submersion complète de l’échantillon ;
c. Laisser en contact statique pendant 30 minutes ;
d. Laisser égoutter;
e. Séparer eau résiduelle et échantillon à l’aide d’un tamis ;
f. Peser le poids final P de l’échantillon réhydraté ;
a. Peser 20g d’échantillon à analyser dans un bécher
b. Ajouter de l’eau potable à température ambiante (20°C +/- 1°C) jusqu’à submersion complète de l’échantillon ;
c. Laisser en contact statique pendant 30 minutes ;
d. Laisser égoutter;
e. Séparer eau résiduelle et échantillon à l’aide d’un tamis ;
f. Peser le poids final P de l’échantillon réhydraté ;
Le calcul de la Capacité de rétention d’eau, exprimée en gramme d’eau par gramme de protéine analysée est le suivant :
Capacité de Rétention en eau = ( P – 20 ) / 20.
Capacité de Rétention en eau = ( P – 20 ) / 20.
Par «eau potable» on entend dans la présente invention, une eau que l’on peut boire ou utiliser à des fins domestiques et industrielles sans risque pour la santé. De manière préférée, on entendra que cette eau possède une teneur en sulfate inférieure à 250 mg/l, une teneur en chlorures inférieure à 200 mg/l, une teneur en potassium inférieure à 12 mg/l, un pH compris entre 6,5 et 9 et un TH (Titre Hydrométrique, soit la dureté de l’eau, qui correspond à la mesure de la teneur d’une eau en ions calcium et magnésium) supérieur à 15 degrés français. Autrement dit, une eau potable ne doit pas posséder moins de 60 mg/l de calcium ou 36 mg/l de magnésium.
Afin de mesurer la densité, on utilise le test B dont le protocole est décrit ci-dessous:
a. Tare d’une éprouvette graduée de 2 litres ;
b. Remplissage de l’éprouvette avec le produit à analyser.
c. Pesée du produit (Poids P, en grammes).
a. Tare d’une éprouvette graduée de 2 litres ;
b. Remplissage de l’éprouvette avec le produit à analyser.
c. Pesée du produit (Poids P, en grammes).
Le calcul de la densité exprimée en g/l est le suivant:
Densité = ( P(g) / 2 (L) )
Densité = ( P(g) / 2 (L) )
Le protocole pour déterminer la taille des particules constitutives mesurée selon un test C, exprimée en pourcentage est le suivant:
- On utilise un système de tamis empilés sur une machine permettant de mettre en agitation lesdits tamis, afin de faire circuler les particules au travers des mailles. Une référence commerciale particulièrement adaptée est la suivante Tamisseuse Electromagnétique de laboratoire, modèle Analysette 3, commercialisé par la société FRITSCH.
Les différents tamis utilisés sont les suivants 1mm, 2 mm, 5 mm, 10 mm
- On introduit 100g de produit au sommet et on met l’appareillage en mode vibration pendant 3 min. On peut modifier ce temps, tant que l’on s’assure que la séparation granulométrique est bien terminée.
- Après arrêt, on pèse le poids de chaque fraction accumulée sur chaque tamis que l’on appelle «le refus» du tamis. C’est en effet les particules n’ayant pas réussi à passer la maille car trop gros.
- Le calcul est le suivant:
Supérieur à 10 mm = ( poids refus 10 mm / poids X ) * 100
Entre 5 et 10 mm = ( poids refus 5 mm / Poids X ) * 100
Entre 2 et 5 mm = ( poids refus 2 mm / Poids X ) * 100
Entre 1 et 2 mm = ( poids refus 1 mm / Poids X ) * 100
Inférieur à 1 mm = ( poids refus final / Poids X ) * 100
- On utilise un système de tamis empilés sur une machine permettant de mettre en agitation lesdits tamis, afin de faire circuler les particules au travers des mailles. Une référence commerciale particulièrement adaptée est la suivante Tamisseuse Electromagnétique de laboratoire, modèle Analysette 3, commercialisé par la société FRITSCH.
Les différents tamis utilisés sont les suivants 1mm, 2 mm, 5 mm, 10 mm
- On introduit 100g de produit au sommet et on met l’appareillage en mode vibration pendant 3 min. On peut modifier ce temps, tant que l’on s’assure que la séparation granulométrique est bien terminée.
- Après arrêt, on pèse le poids de chaque fraction accumulée sur chaque tamis que l’on appelle «le refus» du tamis. C’est en effet les particules n’ayant pas réussi à passer la maille car trop gros.
- Le calcul est le suivant:
Supérieur à 10 mm = ( poids refus 10 mm / poids X ) * 100
Entre 5 et 10 mm = ( poids refus 5 mm / Poids X ) * 100
Entre 2 et 5 mm = ( poids refus 2 mm / Poids X ) * 100
Entre 1 et 2 mm = ( poids refus 1 mm / Poids X ) * 100
Inférieur à 1 mm = ( poids refus final / Poids X ) * 100
Comme indiqué ci-dessus, les compositions de protéine de pois texturées de l’art antérieur sont déjà bien connues et utilisées dans l’industrie alimentaire, en particulier dans les analogues de viande. Afin de les mettre en œuvre dans une recette, il est connu que la teneur en eau nécessaire est de minimum 3g par g de protéines, 4 g étant préférée. Cette réhydratation va permettre de préparer les fibres à être incluses dans la formulation, en simulant au mieux les propriétés fonctionnelles de fibres de viande, et éviter la présence trop importante de parties mal réhydratées provoquant une sensation de dureté lors de la consommation finale. Il est aussi connu que cette réhydratation ne peut être réalisée en une seule étape.
L’homme du métier, connaissant la difficulté de reprise en eau des protéines texturées, pratique tout d’abord à une première réhydratation en plaçant la protéine de pois texturée avec un solvant aqueux, en atteignant environ 2g d’eau par g de protéines. Puis, il procédera à une dilacération des fibres de protéines réhydratées. Sans être lié par une quelconque théorie, cette dilacération (ou « shredding » en anglais) va permettre de déstructurer les fibres et ouvrir ainsi les parties internes et permettre leur réhydratation. Il suffira donc de replacer les fibres de protéines réhydratées et déstructurées en contact avec du solvant aqueux, la capacité de rétention en eau sera supérieure à 3,5 g par g de protéines.
On retrouve par exemple ce protocole sur la documentation technique du NUTRALYS® T70S produit et commercialisé par la demanderesse.
La dilacération (ou « shredding » en anglais) des protéines est une solution bien connue mais elle rajoute une étape, complexifiant le procédé de formulation final, engendrant une augmentation des coûts. De plus, cette dilacération si elle est mal maitrisée va provoquer une déstructuration trop importante des fibres, provoquant une perte des effets fonctionnels recherchés. Les fibres végétales en ayant été raccourcies simuleront moins bien les fibres de viande.
Enfin, la matière sèche de la protéine de légumineuse texturée par voie sèche selon l’invention est supérieure à 80% en poids, préférentiellement supérieure à 90% en poids.
La matière sèche est mesurée par toute méthode bien connue de l’homme de l’art. De manière préférentielle, la méthode dite « par dessiccation » est utilisée. Elle consiste à déterminer la quantité d’eau évaporée par chauffage d’une quantité connue d’un échantillon de masse connue. Le chauffage est continu jusqu’à stabilisation de la masse, indiquant que l’évaporation de l’eau est complète. De manière préférée, la température utilisée est de 105°C.
La teneur en protéine de la composition selon l’invention est avantageusement comprise entre 60% et 80%, préférentiellement entre 70% et 80% en poids sur la matière sèche totale. Pour analyser cette teneur en protéines, n’importe quelle méthode bien connue par l’homme du métier est utilisable. De préférence, on dosera la quantité d’azote total et l’on multipliera cette teneur par le coefficient 6,25. Cette méthode est particulièrement connue et utilisée pour les protéines végétales.
La présente invention est également relative à un procédé de production d’une composition de protéines de légumineuses telle que décrite ci-dessus caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
1) Fourniture d’une poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses présentant un ratio en poids sec de protéines de légumineuses / fibres de légumineuses compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15 ;
2) Cuisson-extrusion de la poudre avec de l’eau, le ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%
3) Séchage de la composition ainsi obtenue.
1) Fourniture d’une poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses présentant un ratio en poids sec de protéines de légumineuses / fibres de légumineuses compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15 ;
2) Cuisson-extrusion de la poudre avec de l’eau, le ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%
3) Séchage de la composition ainsi obtenue.
De manière préférée, la protéine et la fibre de légumineuses de l’étape 1 sont choisies dans la liste constituée de la protéine de féverole et de la protéine de pois. La protéine de pois est particulièrement préférée.
La poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses mise en œuvre à l’étape 1 peut être préparée par mélange desdites protéines et fibres. La poudre peut être constituée essentiellement de protéines de légumineuses et de fibres de légumineuses. Le terme « constitué essentiellement » signifie que la poudre peut comprendre des impuretés liées au procédé de fabrication des protéines et des fibres, telles que par exemple des traces d’amidon. Le mélange consiste à obtenir un mélange sec des différents constituants nécessaires à synthétiser la fibre végétale lors de l’étape 2.
Par « fibres de légumineuses », on entend toutes compositions comportant des polysaccharides peu ou non digestibles par le système digestif humain, extraites de légumineuses. De telles fibres sont extraites par tout procédé bien connu de l’homme du métier. Un exemple commercial d’une telle fibre est par exemple la fibre Pea Fiber I50 de la société Roquette.
Le mélange peut être réalisé en amont ou bien directement en alimentation de l’étape 2. Lors de ce mélange, on peut ajouter des additifs bien connus de l’homme du métier tels que des arômes ou bien des colorants.
Dans un mode alternatif, le mélange fibre/protéines est naturellement obtenu par turboséparation d’une farine de légumineuses. Les graines de légumineuses sont nettoyées, débarrassées de leurs fibres externes et broyées en farine. La farine est ensuite turboséparée, ce qui consiste en l’application d’un courant d’air ascendant permettant une séparation des différentes particules selon leur densité. On arrive ainsi à concentrer la teneur en protéines dans les farines d’environ 20% à plus de 60%. De telles farines sont appelées «concentrats». Ces concentrats contiennent également entre 10% et 20% de fibres de légumineuses.
Le ratio massique sec entre protéines et fibres est avantageusement compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15.
Lors de l’étape 2, ce mélange de poudres va ensuite être texturé ce qui revient à dire que les protéines et les fibres vont subir une déstructuration thermique et une réorganisation afin de former des fibres, un allongement continu en lignes droites parallèles, simulant les fibres présentes dans les viandes. Tout procédé bien connu de l’homme du métier conviendra, en particulier par extrusion.
L'extrusion consiste à forcer un produit à s'écouler à travers un orifice de petite dimension, la filière, sous l'action de pressions et de forces de cisaillements élevées, grâce à la rotation d’une ou deux vis d’Archimède. L'échauffement qui en résulte provoque une cuisson et/ou dénaturation du produit d'où le terme parfois utilisé de "cuisson-extrusion", puis une expansion par évaporation de l’eau en sortie de filière. Cette technique permet d'élaborer des produits extrêmement divers dans leur composition, leur structure (forme expansée et alvéolée du produit) et leurs propriétés fonctionnelles et nutritionnelles (dénaturation des facteurs antinutritionnels ou toxiques, stérilisation des aliments par exemple). Le traitement de protéines conduit souvent à des modifications structurelles qui se traduisent par l'obtention de produits à l’aspect fibreux, simulant les fibres de viandes animales.
L’étape 2 doit être réalisée avec un ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%. Ce ratio est obtenu en divisant la quantité d’eau par la quantité de poudre, et en multipliant par 100.
Sans être lié par une quelconque théorie, il est bien connu de l’homme du métier de la cuisson extrusion que c’est ce ratio qui permettra d’obtenir la densité requise. Les valeurs de ce ratio seront donc potentiellement 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 ou 40%.
Toute eau dite potable convient pour ce faire. Par «eau potable» on entend dans la présente invention, une eau que l’on peut boire ou utiliser à des fins domestiques et industrielles sans risque pour la santé. De manière préférée, on entendra que cette eau possède une teneur en sulfate inférieure à 250 mg/l, une teneur en chlorures inférieure à 200 mg/l, une teneur en potassium inférieure à 12 mg/l, un pH compris entre 6,5 et 9 et un TH (Titre Hydrométrique, soit la dureté de l’eau, qui correspond à la mesure de la teneur d’une eau en ions calcium et magnésium) supérieur à 15 degrés français. Autrement dit, une eau potable ne doit pas posséder moins de 60 mg/l de calcium ou 36 mg/l de magnésium. Cette définition inclus l’eau du réseau potable, l’eau décarbonatée, l’eau déminéralisée.
De manière préférée, l’étape 2 est réalisée par cuisson-extrusion dans un extrudeur bi-vis caractérisé par un ratio longueur/diamètre compris entre 35 et 45, préférentiellement 40, et équipé d’une succession de 85-95% d’éléments de convoyage, 2,5-10% d’éléments de pétrissage, et 2,5-10% d’éléments de pas inversé.
Le ratio longueur/diamètre est un paramètre classique dans la cuisson-extrusion. Ce ratio pourra donc être de 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 ou 45.
Les différents éléments sont les éléments de convoyage visant à convoyer le produit dans la filière sans modifier le produit, les éléments de pétrissage visant à mélanger le produit et les éléments de pas inversé visant à appliquer une force au produit pour le faire progresser à contre-sens et ainsi provoquer mélange et cisaillement.
De manière encore plus préférée, on applique au mélange de poudre une énergie spécifique comprise entre 10 et 25 kWh/kg, en régulant la pression en sortie dans une gamme comprise entre 10 et 25 bars, préférentiellement entre 12 et 16 bars.
De manière encore plus préférée, la sortie de l’extrudeur bi-vis est constituée d’une filière en sortie avec orifices d’un diamètre de 1,5mm et avec un couteau dont la vitesse de rotation est comprise entre 2000 et 2400 tours par minutes, préférentiellement 2200 tours/min.
La présente invention est enfin relative à l’utilisation de la composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche telle que décrite supra dans des applications industrielles telles que par exemple l’industrie alimentaire humaine et animale, la pharmacie industrielle ou la cosmétique. Une application particulière concerne l’utilisation de la composition selon l’invention pour la fabrication de substitut de viande, notamment de viande hachée.
L’invention sera mieux comprise à la lecture des exemples non limitatifs ci-dessous.
Exemples
Exemple 1 : Production d’une composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon l’invention
On réalise un mélange poudre constitué de 87% de protéine de pois NUTRALYS® F85M (comportant 87,2% de protéines) de la société ROQUETTE et 12,5% de fibre de pois I50M. La teneur en protéines dans 100g de mélange est donc de 87 * 0,872 = 75,9g.
Ce mélange est introduit par gravité dans un extrudeur COPERION ZSK 54 MV de la société COPERION.
Le mélange est introduit avec un débit régulé de 300 kg/h. Une quantité de 78 kg/h d’eau est également introduite. Le ratio massique eau/poudre est donc de (78 / 300 ) * 100 = 26%.
La vis d’extrusion, composée de 85 % d’éléments de convoyage, 5% d’éléments de pétrissage et 10% d’éléments à pas inversé, est mise en rotation à une vitesse comprise à 1000 tours/min et envoie le mélange dans une filière.
Cette conduite particulière génère un couple machine de 41% avec une pression en sortie de 14 bars. L’énergie spécifique du système est d’environ 13 KWh/Kg
Le produit est dirigé en sortie vers une filière constituée de 44 trous cylindrique de 1,5 mm, d’où est expulsée la protéine texturée qui est coupée à l’aide de couteaux tournant à 2200 tours / minutes.
La protéine texturée ainsi produite est séchée dans un séchoir VD 14 x 14 KM*1 de marque Geelen Counterflow à une température de 88°C dans un flux d’air chaud de 2400 kg/h.
Une mesure de capacité en rétention d’eau selon le test A nous indique une valeur de 3,8 g/g d’eau.
Une mesure de densité de la protéine extrudée à l’aide du test B nous indique une valeur de 210 g/L.
Exemple 2 : Production d’une composition de protéines de légumineuses texturées par
voie sèche hors invention
On réalise un mélange poudre constitué de 87% de protéine de pois NUTRALYS® F85M (comportant 87,2% de protéines) de la société ROQUETTE et 12,5% de fibre de pois I50M.
Ce mélange est introduit par gravité dans un extrudeur COPERION ZSK 54 MV de la société COPERION
Le mélange est introduit avec un débit régulé de 300 kg/h. Une quantité de 55 kg/h d’eau est également introduite.
La vis d’extrusion, composée de 85 % d’éléments de convoyage, 5% d’éléments de pétrissage et 10% d’éléments à pas inversé, est mise en rotation à une vitesse comprise à 575 tours/min et envoie le mélange dans une filière.
Cette conduite particulière génère un couple machine de 65% avec une pression en sortie de 25 bars. L’énergie spécifique du système est d’environ 14 KWh/Kg
Le produit est dirigé en sortie vers une filière constituée de 44 trous cylindrique de 1,5 mm, d’où est expulsée la protéine texturée qui est coupée à l’aide de couteaux tournant à 2100 tours / minutes.
La protéine texturée ainsi produite est séchée dans un séchoir Dryer VD 14 x 14 KM*1 à une température de 86°C dans un flux d’air chaud de 2000 kg/h
Une mesure de capacité en rétention d’eau selon le test A nous indique une valeur de 3,4 g/g d’eau.
Une mesure de densité de la protéine extrudée à l’aide du test B nous indique une valeur de 115g/L.
Exemple 3 : Comparaison des compositions de protéines de légumineuses texturées par voie sèche obtenues dans les exemples ci-dessus et de compositions issues de l’art antérieur
On met en œuvre les protocoles décrits dans la partie supra de la description, afin de mesurer la densité selon le test B, la capacité de rétention en eau selon le test A ainsi que la taille des particules constitutives mesurée selon un test C,.
On compare les échantillons obtenus dans les exemples 1 et 2, mais également une sélection de protéines texturées du marché.
Ex. | Humidité (en %/poids) | Densité (g/l) | Capacité rétention eau (g/g) |
% taille 5 à 10 mm |
% taille 2 à 5 mm |
% taille 0 à 2 mm |
1 (pois) | 10,1 | 210 | 3,8 | 0,4 | 90,7 | 8,8 |
2 (pois) | 7,5 | 115 | 3,4 | 8,8 | 79 | 13,3 |
Nutralys T70S (Roquette, pois) |
8,2 | 120 | 2,5 | 75 | 10 | 3 |
Bona Vita (Sojovi Granulat, soja) |
10 | 300 | 3,4 | 17 | 73 | 9 |
Trutex (MGP, soja) |
9 | 260 | 2,5 | 25 | 61 | 14 |
On s’aperçoit donc que seul le produit selon l’exemple 1 permet d’obtenir une composition dont la Capacité de Rétention d’eau selon le test A est supérieure à 3,5 g d’eau par gramme de protéines sèches. La composition de l’exemple 1 est unique, car élevée en capacité de rétention d’eau mais avec une densité supérieure à 200 g/l. Par ailleurs, la répartition granulométrique est satisfaisante en ce qu’au moins 85% de particules ont une taille entre 2 et 5 mm.
Exemple 4 : Mise en œuvre d’une composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon l’invention dans des analogues de viandes
On procède à la réalisation d’un steak-haché ou burger mettant en œuvre les compositions présentées dans les exemples.
Les ingrédients mis en œuvre sont les suivants (les quantités indiquées dans le tableau ci-dessous sont données en grammes pour 100g de burger final):
Ingrédients | Recette burger #1 |
Eau potable | 53,55 |
Protéine texturée | 19,5 |
Glace pilée | 6 |
Methylcellulose | 2 |
Oignons | 5,9 |
Huile de tournesol | 5,4 |
Fécule de pomme de terre native | 2 |
Fibre Pea Fiber I50 (Roquette) | 3 |
Poudre d’ail | 0,5 |
Sel | 0,2 |
Poivre noir | 0,1 |
La procédure de production est la suivante :
1. Hydrater les protéines texturées dans de l’eau potable pendant 30 min
2. Uniquement pour le burger avec le NUTRALYS T70S (hors invention – ligne 3 du tableau 1), broyer pendant 45s le mélange protéines texturées/eau à l’aide d’un robot mixer KENWOOD FDM302SS (vitesse 1), puis laisser de nouveau 30 min en contact avec de l’eau
3. Mélanger du methylcellulose et de la glace pilée dans un récipient, puis réserver 5 min au réfrigérateur.
4. Mélanger dans un autre récipient l’ensemble des autres ingrédients
5. Réunir dans un même récipient les mélanges obtenus aux étapes 1 (voire 2), 3 et 4 et mélanger afin d’obtenir une composition homogène.
6. Former manuellement des steaks hachés avec le mélange final d’une quantité d’environ 150 g
1. Hydrater les protéines texturées dans de l’eau potable pendant 30 min
2. Uniquement pour le burger avec le NUTRALYS T70S (hors invention – ligne 3 du tableau 1), broyer pendant 45s le mélange protéines texturées/eau à l’aide d’un robot mixer KENWOOD FDM302SS (vitesse 1), puis laisser de nouveau 30 min en contact avec de l’eau
3. Mélanger du methylcellulose et de la glace pilée dans un récipient, puis réserver 5 min au réfrigérateur.
4. Mélanger dans un autre récipient l’ensemble des autres ingrédients
5. Réunir dans un même récipient les mélanges obtenus aux étapes 1 (voire 2), 3 et 4 et mélanger afin d’obtenir une composition homogène.
6. Former manuellement des steaks hachés avec le mélange final d’une quantité d’environ 150 g
Après dégustation par un panel de 10 personnes, il est reconnu que le burger réalisé avec la protéine texturée selon l’invention est plus proche d’un burger à base de viande animale qu’un burger réalisé avec le NUTRALYS T70S : la sensation fibreuse y est plus présente lors de la dégustation.
Claims (11)
- Composition comprenant des protéines de légumineuses texturées par voie sèche sous forme de particules, la composition ayant une capacité de rétention d’eau mesurée par un test A supérieure à 3,5 g d’eau par g de protéines sèches, préférentiellement compris entre 3,5 et 4 g d’eau par g de protéines sèches, une densité mesurée par un test B comprise entre 190 et 230 g/l et au moins 85% des particules de protéines de légumineuses texturées ayant une taille comprise entre 2mm et 5mm.
- Composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon la revendication 1 caractérisée en ce que la protéine de légumineuse est choisie dans la liste constituée de la protéine de féverole et de la protéine de pois.
- Composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la teneur en protéines au sein de la composition est comprise entre 60% et 80%, préférentiellement entre 70% et 80% en poids sec.
- Composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon l’une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu’elle présente une matière sèche supérieure à 80% en poids, préférentiellement supérieure à 90% en poids.
- Procédé de production d’une composition comprenant de protéines de légumineuses selon l’une des revendications 1 à 4, le procédé est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
1) Fourniture d’une poudre comprenant des protéines de légumineuses et des fibres de légumineuses présentant un ratio en poids sec de protéines de légumineuses / fibres de légumineuses compris entre 70/30 et 90/10, préférentiellement compris entre 75/25 et 85/15 ;
2) Cuisson-extrusion de la poudre avec de l’eau, le ratio massique eau/poudre avant cuisson étant compris entre 20% et 40%, préférentiellement entre 25% et 35%, encore plus préférentiellement 30%
3) Séchage de la composition ainsi obtenue. - Procédé de production selon la revendication 5, caractérisé en ce que la protéine de légumineuse est une protéine de pois.
- Procédé de production selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l’étape 2 est réalisée par cuisson-extrusion dans un extrudeur bi-vis caractérisé par un ratio longueur/diamètre compris entre 35 et 45, préférentiellement 40, et équipé d’une succession de 85-95% d’éléments de convoyage, 2,5-10% d’éléments de pétrissage, et 2,5-10% d’éléments de pas inversé.
- Procédé de production selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’est appliqué au mélange de poudre une énergie spécifique comprise entre 10 et 25 kWh/kg, en régulant la pression en sortie dans une gamme comprise entre 10 et 25 bars, préférentiellement entre 12 et 16 bars.
- Procédé de production selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la sortie de l’extrudeur bi-vis est constituée d’une filière en sortie avec orifices d’un diamètre de 1,5mm et avec un couteau dont la vitesse de rotation est comprise entre 2000 et 2400 tours par minutes, préférentiellement 2200 tours/min.
- Utilisation d’une composition de protéines de légumineuses texturées par voie sèche selon l’une des revendications 1 à 4 ou produite selon le procédé décrit dans l’une des revendications 5 à 9 dans une application industrielle choisie parmi l’industrie alimentaire humaine et animale, la pharmacie industrielle ou la cosmétique.
- Utilisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la protéine de légumineuse est une protéine de pois.
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