[0001] La présente invention est relative au domaine technique de la préparation d'une boisson
édulcorée à partir d'eau et d'ingrédients divers auxquels peuvent être ajoutés des
additifs à fonction habituelle, bien connus dans ce type de préparation.
[0002] Une boisson sucrée fait également intervenir l'ajout d'une proportion de sucre naturel
qui est mélangée aux différents composants en étant distribuée, apportée ou introduite
sous la forme d'un sirop.
[0003] La préparation d'une boisson de type traditionnel à partir des composants ci-dessus
ne pose pas de réel problème technique. Deux procédés peuvent être mis en oeuvre pour
assurer une telle élaboration.
[0004] Le premier peut être qualifié de procédé en continu, alors que le second se rapporte
à une méthode discontinue dans laquelle il est procédé à une préparation sous forte
concentration des différents composants. La préparation est, ensuite, diluée avec
apport de quantité suffisante d'eau dans une cuve de mélange. La boisson est ensuite
soutirée de cette cuve de mélange pour être dirigée vers une installation, par exemple
de carbonatation, d'embouteillage, etc.
[0005] Une boisson obtenue selon la méthode traditionnelle peut être considérée parfaitement
satisfaisante pour ce qui concerne le gout, la conservation et le cout économique
de production. Toutefois, un reproche peut être porté au compte d'une telle boisson
traditionnelle qui, incontestablement, contient une proportion de sucre non négligeable.
[0006] Les besoins de la diététique actuelle impose aux producteurs de fournir dans le commerce
des boissons à gout sucré dans lesquelles cette proportion de sucre non négligeable
est notablement abaissée. Une proposition pour atteindre un tel résultat consiste
à remplacer le sucre traditionnel par un agent édulcorant de synthèse.
[0007] Si de tels agents sont connus pour ces propriétés, leur mise en oeuvre pour la préparation
de boissons à goût sucré, à partir d'installations traditionnelles, pose un problème
ardu qui, pour le moment, n'a toujours pas été résolu.
[0008] L'agent édulcorant possède un pouvoir sucrant très largement supérieur au sucre naturel,
de l'ordre de 100 à 200 fois supérieur. Une quantité réduite en proportion doit donc
être utilisée.
[0009] L'agent édulcorant présente la caractéristique de se présenter sous une forme pulvérulente,
très faiblement soluble dans l'eau.
[0010] A partir du moment où le sucre traditionnel est supprimé, il convient de tenir compte
de la nécessité de pouvoir apporter à la boisson la caractéristique de texture ou
de viscosité qui provenait, dans la boisson traditionnelle, de l'apport d'un sirop
de sucre. Etant donné que cette texture ou viscosité initiale correspond à une perception
gustative connue, il est nécessaire de rétablir la présence d'une telle texture ou
viscosité par l'apport d'adjuvants associés à l'agent édulcorant. De tels adjuvants
incorporent, notamment, des agents de texture ou gélifiants qui présentent la caractéristique
d'être également difficilement solubles dans l'eau.
[0011] Le problème qui se pose est donc de savoir comment procéder à la dissolution de tels
composants à caractéristiques physico-chimiques impropres à cette opération, sachant,
qu'au surplus, il convient de considérer que la préparation d'une boisson éculcorée
doit, pour des raisons économiques, pouvoir être effectuée à partir des installations
conçues et organisées pour le mélange et la dissolution de boissons sucrées traditionnelles.
[0012] Face au problème ci-dessus, il pourrait donc être considéré que l'une des trois solutions
suivantes permet de le régler.
[0013] La première consisterait à réaliser une dissolution du mélange pulvérulent, agent
édulcorant et additifs divers, dans la quantité totale d'eau à mettre en oeuvre, en
provoquant cette dissolution directement dans la cuve de mélange d'une installation
traditionnelle.
[0014] Cette solution ne peut, en réalité, être mise en oeuvre, car les cuves actuelles
ne sont pas construites pour permettre l'apport d'un produit pulvérulent en quantité
relativement faible. Les cuves ne possèdent pas non plus d'ouverture d'accès satisfaisante,
ni de structure d'accessibilité. Un autre obstacle tient au fait que le dispositif
d'agitation, normalement prévu à l'intérieur de ces cuves, est totalement inadapté
pour produire la dissolution du mélange pulvérulent réputé difficilement soluble directement
dans la masse totale liquide contenue dans la cuve.
[0015] Une seconde solution pouvant être théoriquement envisagée serait de produire la dissolution
du mélange pulvérulent en continu à partir d'une installation en ligne parcourue par
un flux d'eau et recevant, en amont de la cuve de mélange, une distribution du produit
pulvérulent.
[0016] Il s'avère qu'une telle solution se heurte à la difficulté d'ajustement des débits
respectifs d'eau et de mélange pulvérulent. Il en résulte une concentration fluctuante
inacceptable en raison de la qualité non constante de la boisson ainsi produite, notamment
sur l'amplitude de la valeur sucrée.
[0017] Une dissolution en ligne se heurte, également, à l'impossibilité de produire la solubilisation
instantanée du mélange pulvérulent difficilement soluble. Il en résulte une mise en
suspension, ainsi que la formation de grumeaux qui sont rédhibitoires pour la bonne
qualité de la boisson à produire, selon les points évoqués plus haut.
[0018] Une troisième solution pouvant être envisagée résiderait dans la production d'une
solution mère concentrée obtenue par dissolution du mélange pulvérulent dans une fraction
de la quantité totale d'eau à mettre en oeuvre.
[0019] Une telle solution ne peut être envisagée en raison de la solubilité faible du mélange
pulvérulent ne permettant pas d'obtenir une solution suffisamment concentrée pour
permettre la préparation d'une boisson à partir des installations traditionnelles.
[0020] La présente invention vise à résoudre le problème ci-dessus en proposant un nouveau
procédé permettant de réaliser, à partir des installations traditionnelles, une boisson
édulcorée à partir d'eau, d'ingrédients et d'un mélange pulvérulent constitué par
un agent édulcorant approprié et par les additifs ou adjuvants complémentaires.
[0021] L'objet de l'invention est de proposer, par ailleurs, un procédé pouvant être mis
en oeuvre dans les installations traditionnelles de production en continu ou en discontinu
d'une boisson sucrée et/ou édulcorée.
[0022] Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le procédé de l'invention est caractérisé
en ce qu'il consiste à :
- disposer dans une cuve une quantité
Q₁ d'eau inférieure à celle
Q entrant dans la composition finale du sirop composé ou de la boisson à obtenir,
- verser, dans cette quantité
Q₁ et sous agitation, une dose du mélange pulvérulent, afin d'obtenir une suspension-mère
de concentration en matière sèche au moins égale à 15 %,
- homogénéiser la suspension-mère par agitation,
- mettre la suspension-mère en relation avec une quantité d'eau
Q₂, telle que
Q₁ + Q₂ = Q, la quantité
Q₂ étant délivrée pour assumer une première fonction de transfert vers une capacité
de la suspension-mère sous forme d'une dispersion colloïdale s'affinant pendant ce
transfert pour devenir une solution parfaitement homogénéisée et une seconde fonction
de mélange entre cette solution et les autres ingrédients.
[0023] L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé
ci-dessus, installation caractérisée en ce qu'elle comprend :
- au moins une cuve de préparation d'une suspension-mère incorporant des moyens d'alimentation
en eau et en mélange pulvérulent, des moyens d'agitation et des moyens de mise en
pression relative.
- au moins une capacité de mélange,
- et des moyens de transfert entre la cuve et la capacité.
[0024] Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en
référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des
formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une installation de type à fonctionnement discontinu pour
la mise en oeuvre de l'objet de l'invention.
La fig. 2 est une vue schématique montrant une installation pour la production en continu d'une
boisson édulcorée.
[0025] La
fig. 1 montre une installation de production en discontinu d'une boisson édulcorée. Une
telle installation comprend une cuve ou capacité de mélange
1 dont le fond
2 est raccordé à un circuit de soutirage
3 permettant de transférer le contenu de la cuve
1 vers une installation de conditionnement et, par exemple, d'embouteillage. La cuve
1 comprend, intérieurement, un mobile d'agitation
4 monté sur un arbre
5 qui peut être porté, soit par le fond
2, soit par le couvercle
6. L'arbre
5 est lié à un organe motoréducteur
7 qui est adapté sur le couvercle
6 dans l'exemple illustré.
[0026] La cuve
1 est raccordée à une canalisation
8 d'apport d'ingrédients se présentant sous une forme liquide plus ou moins visqueuse
n'entrant pas dans le cadre de l'invention. De façon habituelle, la canalisation
8 comporte au moins une vanne
9 de contrôle par ouverture tout ou rien ou proportionnelle.
[0027] La canalisation
8 est, de préférence, raccordée au couvercle
6 qui supporte, également, une canalisation
10 susceptible d'apporter, à l'intérieur de la cuve
1, des produits d'addition liquides, voire également de l'eau sous pression relative,
soit de dilution, soit de rinçage. Le couvercle
6 possède, également, un raccordement avec un circuit
11 susceptible de délivrer, à l'intérieur de la cuve
1, un gaz sous pression, tel que de l'air comprimé, du CO₂, etc.
[0028] Selon l'invention, la cuve
1 est raccordée également, notamment par liaison sur le couvercle
6, à une canalisation de transfert
12 issue d'une tubulure de soutirage
13 prévue dans le fond
14 d'une cuve de préparation
15. La fonction de la cuve
15 est de permettre, ainsi que cela ressort de ce qui suit, l'élaboration d'une suspension-mère
à partir du mélange pulvérulent formé par le produit édulcorant et les adjuvants complémentaires.
La cuve de préparation
15 possède un couvercle
16 pourvu d'un trou d'homme
17 et supportant un groupe motoréducteur
18 capable d'entraîner en rotation un agitateur
19 situé à l'intérieur de la cuve
15. L'agitateur
19 est, de préférence, du type défloculeur à fort taux de cisaillement. Le couvercle
16 possède une mise à l'air libre
20 contrôlée par une vanne
21 pilotée par un automate programmable
22. La mise à l'air libre
20 est également raccordée entre le couvercle
16 et la vanne
21 à une canalisation
23 pourvue d'une vanne
24 de fermeture-ouverture et branchée à un circuit
25 de distribution d'un fluide sous pression relative, tel que de l'air comprimé, du
CO₂, etc.
[0029] La cuve
15 est également raccordée à une canalisation
26 d'amenée d'eau sous pression. Cette canalisation
26 possède une extrémité de distribution pourvue d'une pomme
27 qui est située à l'intérieur de la cuve
15 à une hauteur telle qu'elle se trouve placée en-dessous d'un niveau moyen de remplissage.
La canalisation
26 est pourvue, entre deux vannes
28 et
29, d'une dérivation
30 contrôlée par une vanne
31 et raccordée à la tubulure
13 en aval d'une vanne
32.
[0030] Les vannes
24,
28 et
32 sont commandées en ouverture-fermeture par l'automate
22, comme la vanne
21.
[0031] L'installation de production en discontinu décrite ci-dessus met en oeuvre le procédé
de préparation suivant.
[0032] Tout d'abord, les vannes
24,
31 et
32 sont fermées avant d'assurer l'ouverture des vannes
28,
29 et
21 pour admettre, dans la cuve
15, par la pomme
27, une quantité d'eau
Q₁ inférieure à la quantité
Q nécessaire pour la production de la boisson édulcorée. Dans tous les cas, la cuve
15 est réalisée pour que cette quantité
Q₁ détermine un niveau d'immersion de l'agitateur
19. La quantité
Q₁ est, par exemple, comprise entre 8 et 20 % de la quantité
Q. Les vannes
21 et
28 sont, ensuite, fermées pour procéder à l'ouverture du trou d'homme
17 permettant de déverser, à l'intérieur de la cuve
15, la dose choisie de mélange pulvérulent composé de l'agent édulcorant et des additifs
complémentaires. La dose de mélange est choisie en fonction de
Q₁ pour obtenir, ultérieurement, une suspension-mère de concentration en matière sèche
au moins égale à 15 %. Le trou d'homme
17 est alors fermé, puis l'agitateur
19 est commandé en rotation par le groupe motoréducteur
18. L'agitateur est entraîné en rotation à une vitesse spécifique à l'homogénéisation
des ingrédients utilisés.
[0033] L'agitation de la quantité d'eau
Q₁ et de la dose de mélange pulvérulent est effectuée pendant une durée variable en
fonction de la dose de mélange pulvérulent. Pour des mélanges pouvant varier dans
un rapport de 1 à 5, les temps d'agitation seront sépcifiques à l'homogénéité requise
de la suspension-mère à obtenir.
[0034] Une autre phase du procédé consiste alors à fermer la vanne
21, si ce n'a déjà été fait, puis à ouvrir la vanne
28 et la vanne
32, de manière à admettre, dans la cuve
15, de l'eau sous pression qui est distribuée à l'intérieur de la suspension-mère par
la pomme
27. En raison de la viscosité de la suspension-mère, l'arrivée d'eau distribuée à l'intérieur
d'elle-même a pour effet, tout d'abord, de mettre en pression relative le volume interne
de la cuve
15 et de produire, par des différents courants fluides traversant la masse de la suspension-mère,
un effet de dispersion colloïdale de cette dernière avec dissolution et prélèvement
continu au fur et à mesure de l'introduction, de l'admission et de la circulation
de la quantité complémentaire d'eau. En raison de l'ouverture de la vanne
32, la solution produite en continu par la circulation de l'eau à l'intérieur de la
masse de la suspension-mère emprunte la tubulure
13 et suit la canalisation de transfert
12 pour être progressivement introduite dans la cuve de mélange
1 dans laquelle le mobile d'agitation 4 est entraîné en rotation.
[0035] Cette phase de dilution-dissolution-transfert est produite en faisant intervenir
une quantité
Q₂ telle que
Q₁ + Q₂ = Q, soit la quantité complète devant être retenue pour l'obtention du sirop édulcoré
à l'intérieur de la cuve de mélange
1 dans laquelle, simultanément ou de façon différée ou encore anticipée, sont introduits
les ingrédients supplémentaires.
[0036] Le procédé selon l'invention fait donc intervenir une phase de préparation d'une
suspension-mère à partir de laquelle est produite une solution par effet de dilution,
dissolution et transfert de la quantité
Q₂ à l'intérieur de la suspension pour assurer sa suspension colloïdale.
[0037] Avant la fin d'admission dans la cuve
15 de la quantité totale
Q₂, la vanne
24 est ouverte pour introduire, à l'intérieur de la cuve
15, un gaz sous pression contribuant à assurer le transfert définitif de la quantité
résiduelle de solution transférée pneumatiquement par la tubulure
13 dans la canalisation de transfert
12 pour assurer une évacuation totale et une vidange complète de la cuve de préparation
15, afin de respecter le taux d'édulcorants présents dans la cuve.
[0038] En fin de vidange, les vannes
24 et
21 sont, respectivement, fermée et ouverte pour décomprimer le volume interne de la
cuve
15. Après cette phase préparatoire, la vanne
29 est fermée, puis les vannes
28 et
31 sont ouvertes, de manière à produire, par la canalisation de dérivation
30, le rinçage de la canalisation de transfert
12.
[0039] Une phase de rinçage de la cuve
15 peut également intervenir antérieurement ou postérieurement par administration d'eau
ou de solution de nettoyage avec distribution interne par l'intermédiaire de la pomme
27.
[0040] Un cycle de fonctionnement identique à celui décrit ci-dessus peut, alors, de nouveau
se dérouler.
[0041] Le procedé de l'invention tel que décrit ci-dessus permet de résoudre le problème
de la très faible solubilité du mélange pulvérulent en procédant par une première
étape de préparation d'une suspension-mère à partir de laquelle se produit, en seconde
étape, par effet de dispersion colloïdale et en cours de transfert de la cuve
15 à la cuve 1, une solution parfaitement stabilisée dans une cuve de mélange où les
autres ingrédients sont mis en présence et homogénéisés.
[0042] Le procédé de l'invention est mis en oeuvre par une installation se caractérisant
par l'existence d'un module d'appoint
I formé par la cuve
15 et par ses différents organes accessoires. Un tel module peut être aisément raccordé
à une installation existante en ne faisant intervenir que des problèmes de branchements
hydraulique, pneumatique et électrique.
[0043] Un tel module présente l'avantage de pouvoir être réalisé sous la forme d'un ensemble
unitaire porté par un châssis
40 autorisant une implantation, un stockage et un transport dans des conditions pratiques
et faciles.
[0044] La
fig. 2 montre, de façon schématique, une installation pour la production en continu d'une
boisson édulcorée avec suppression de la cuve de mélange
1.
[0045] L'installation comprend, par exemple, un module
I, du type décrit précédemment, dont la cuve
15 est branchée par une canalisation de soutirage
41 à un réservoir-tampon
42 de suspension-mère qui est reprise par une pompe doseuse
43 la dirigeant vers un mélangeur
44 qui reçoit, également, de l'eau par une canalisation
45, du concentré par une canalisation
47, des additifs éventuels par une canalisation
48 et, le cas échéant, du gaz sous pression par une canalisation
23.
[0046] La phase de dispersion colloïdale en cours de transfert intervient, dans un tel cas,
dans le mélangeur
44 qui peut, le cas échéant, être pourvu de perturbateurs ou circuits en chicane
46 contribuant à une homogénéisation de la solution avant son envoi vers une utilisation
finale par une canalisation
49.
1 - Procédé de préparation d'une boisson à partir d'eau, d'ingrédients divers et d'un
mélange édulcorant pulvérulent, caractérisé en ce qu'il consiste à :
- disposer dans une cuve (15) une quantité (Q₁) d'eau inférieure à celle (Q) entrant dans la composition finale du sirop composé ou de la boisson à obtenir,
- verser, dans cette quantité (Q₁) et sous agitation, une dose du mélange pulvérulent, afin d'obtenir une suspension-mère
de concentration en matière sèche au moins égale à 15 %,
- homogénéiser la suspension-mère par agitation,
- mettre la suspension-mère en relation avec une quantité d'eau (Q₂) telle que Q₁ + Q₂ = Q, la quantité (Q₂) étant délivrée pour assumer une première fonction de transfert vers une capacité
de la suspension-mère sous forme d'une dispersion colloïdale s'affinant pendant ce
transfert pour devenir une solution parfaitement homogénéisée et une seconde fonction
de mélange entre cette solution et les autres ingrédients.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation de la suspension-mère
et son transfert s'effectuent à partir d'une même cuve de préparation.
3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- on prépare la suspension-mère qui est transférée dans un réservoir-tampon.
- on soutire en continu la suspension-mère de ce réservoir par une pompe doseuse alimentant
un mélangeur,
- et on fait circuler en continu dans le mélangeur la quantité d'eau (Q₂) pour obtenir une solution dirigée vers un poste d'utilisation.
4 - Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise la phase
de dilution-dissolution-transfert par pression.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on assure, en
fin de phase de dilution par dissolution, le transfert de la dispersion colloïdale
de la solution-mère vers la capacité de stockage par un gaz sous pression.
6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet la suspension-mère
à agitation sous pression et température ambiante pendant une durée spécifique à l'homogénéité
requise de la suspension-mère à obtenir avec un agitateur de type défloculeur à fort
taux de cisaillement.
7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau (Q₁) est comprise entre 8 et 20 % de (Q).
8 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1
à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- au moins une cuve (15) de préparation d'une suspension-mère incorporant des moyens (26) d'alimentation en eau et en mélange pulvérulent, des moyens d'agitation (19) et des moyens de mise en pression relative (23),
- au moins une capacité (1) de mélange,
- et des moyens (12) de transfert entre la cuve et la capacité.
9 - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend, à la
suite d'au moins une cuve de préparation (15), un réservoir-tampon (12) associé à un moyen de soutirage (43) en continu et un mélangeur (44) raccordé aux moyens de soutirage, à une arrivée en continu (45) d'eau sous pression relative et à une station d'utilisation.
10 - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le mélangeur (44) est raccordé à un circuit délivrant un fluide sous pression (23).
11 - Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la cuve de préparation
(15) comporte intérieurement une arrivée d'eau sous pression pourvue d'une pomme de distribution
(27).