Brevet FR2454324A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne un adjuvant de filtration et un papier-filtre qui conviennent pour la filtration dans des procédés de préparation de produits alimentaires ayant un goût et un arôme excellents, tels que des boissons alcoolisées (saké, vin et bière) et des condiments (vinaigre, sauce piquante de soJa, saké doux et sucre).Plus particulièrement, la présente invention concerne un adjuvant de filtration composé de fibres affinées de lin- ter ayant une teneur en -cellulose de 95 % et un degré de raffinage de 30 à 55 , qui sont obtenues par affinage de linter et raffinage du linter affiné, ainsi qu'un papier-filtre obtenu en fabriquant un papier à partir desdites fibres affinées de linter. Dans la fabrication de liquides alimentaires, à partir de produits agricoles, par des moyens tels que la compression, la fermentation et la concentration, par exemple dans la préparation du saké, du vin, de la bière, de la sauce piquante de soJa et du vinaigre, la filtration constitue un stade indispensable. Diverses impuretés hydrophiles sont en suspension dans les substances liquides utilisées dans la fabrication de ces produits alimentaires liquides. Pour filtrer ces substances liquides de manière efficace, il est connu d'utiliser une méthode dans laquelle on ajoute un adsorbant ou adjuvant de filtration à de telles substances liquides pour rendre hydrophobes les impuretés par adsorption sur l'adsor- bant ou l'adjuvant de filtration, avant d'effectuer la filtration proprement dite.Grâce à cette méthode, ltobturation du filtre se trouve réduite, la résistance de filtration est diminuée et les impuretés sont retenues dans un pourcentage très élevé. Comme méthode de filtration de ce type, on connaft une méthode par ensemencement dans laquelle l'adjuvant de filtration est incorporé dans le liquide à filtrer et le liquide est filtré au moyen d'un filtre tel qu'un papier-filtre, un tissu filtrant, une toile métallique ou une porcelaine poreuse, ainsi qu'une méthode dans laquelle une couche de l'adjuvant de filtration ayant une certaine épaisseur est déposée et formée à la surface d'un milieu de filtration et la filtration est effectuée à l'aide de L'ensemble. Dans la fabrication de saké raffiné, on utilise une méthode dans laquelle le saké brut contenant du noir de carbone est filtré à l'aide dtun filtre prérevetu de ce type. Dans cette méthode cependant, si la couche de l'adjuvant de filtration est trop dense, il se produit facilement un colmatage et, si la couche d'adjuvant de filtration est trop grossière, il se produit une perte de carbone actif dans le saké raffiné. En conséquence, le choix de l'adjuvant de filtration a une influence considérable sur la filtration et sur la qualité du saké raffiné. L'amiante était jusqu'a présent l'adJuvant de filtration préféré pour former des couches de revêtement de matériau de filtration. Cependant, il stest avéré que les poussières d'amiante absorbéespar le corps humain sont dangereuses et en conséquence l'utilisation d'amiante ntest pas souhaitable en raison des problêmes qu'elle pose pour la santé des travailleurs et lton a cherché à developper un adjuvant de filtration capable d'être utilisé comme produit de remplacement de l'amiante. Par exemple, on a envi sagé d'utiliser de la terre de diatoméeset de la pâte à papier en poudre, mais ces produits possèdent des caractéristiques insuffi- santes.La terre de diatoméesdoit être utilisée en quantité beau zoup plus grande que l'amiante et,en conséquence, l'utilisation d'un tel matériau comme adjuvant de filtration pose des problèmes de rejet. Un adjuvant de filtration du type cellulosique tel que de la pâte à papier en poudre est avantageux, en raison du fait que l'adjuvant peut être brtlé, mais lorsque lton utilise de tels adjuvants de filtration cellulosiques classiques, il est très difficile de réaliser une filtration sans observer de colmatage ou de perte. La Demanderesse avait noté les propriétés particulières des fibres de linter et a fait des recherches sur ces fibres. Elle a trouvé qu'un produit préparé par affinage de fibres de linter jusqu'à un degré d'affinage élevé et par raffinage dans de Liteau pour ajuster la longueur des fibres et le degré de raffinage l'in- térieur de certaines gammes, convient comme adjuvant de filtration. La présente invention est basée sur cette découverte. Les fibres de linter ont un diamètre de fibres plus fin et un volume plus élevé que les fibres de paote de bois et la teneur en fi -cellulose de ces fibres de linter est supérieure à celle des fi- bres de pâte de bois.Lorsque des fibres de linter brut sont soumises à une digestion avec des alcalis, puis ensuite traitées avec un oxydant tel que le chlore, le chlorite de sodium, lthypochlorite de sodium ou Liteau oxygénée, on obtient un linter affiné ayant une teneur en i-cellulose d'au moins 95 %. Lorsque lton soumet les fibres affinées à un cisaillement élevé dans de Liteau, ctest-à-dire lorsqu'on les soumet à un traitement de raffinage, on obtient une fibrillation et une coupure de ces fibres.Le degré de coupure et de fibrillation dépend du type de machine de raffinage utilisé, du rapport des fibres à l'eau et de la manière dont est appliqué le cisaillement. 3ans la cellulose fibrillés, les liaisons hydrogène sont importantes et des parties où des fibres fibrillées sont superposées les unes aux autres présentent de la viscosité et donnent lieu à un phénomène de gélatinisation. Ce raffinage dans lequel une fibrillation a lieu de façon prédominante est appelé "raffinage humide", alors que le raffinage où la coupure des fibres a lieu de fa- con prédominante est appelé'9affinage libre" Lorsque des linters et de la pâte de bois sont raffinés dans les mêmes conditions les lin ters sont plus ais66nt raffinés de façon l Shre que la pâte de bois.Un produit obtenu par raffinage de linter en des fibres et mise des fibres raffinées sous forme de papier a une bonne perméabilité chimique et convient pour l'imprégnation de résines. Cependant, des fibres de linter obtenues en réalisant le raffinage avec un degré élevé de fi- brillation n'ont pas été utilisées pour un usage particulier. La Demanderesse a trouvé que des fibres de linter ayant un degré de raffinage plus élevé que celui des fibres de linter utilisées pour des papiers d'imprégnation conviennent spécialement pour la formation d'adjuvant de filtration par préenduction. Lorsque le degré de raffinage est accru, une fibrillation a lieu à la surface des fibres de linter et le diamètre de la partie fibrillée est environ l/lOe du diamètre des fibres de linter et pratiquement le même que le diamètre des fibres d'amiante. On pense que, lorsque la longueur de la fibre en elle-même et le degré de fibrillation sont contrôlés dans des gammes déterminées, on peut obtenir un milieu de filtration capable de permettre ltobtention d'un rapport de sortie plus élevé dans lequel un colmatage peut difficilement se produire. Des fibres ayant le degré de raffinage désiré peuvent également être obtenues en préparant un papier à partir des fibres ayant un degr de raffinage inférieur et en pulvérisant le papier résultant. Dans ce cas, le degré de raffinage est augmenté par le stade de pulvérisation. Les avantages obtenus grâce à ltadåuvant de filtration selon la présente invention seront illustrés dans ce qui suit Des fibres de linter hautement affinées ont une plus faible teneur en fer dissous DU autre substance que d'autres adjuvants de filtration et, en conséquence, la pureté et l'arôme des produits alimentaires ne seront pas affectés par le traitement à l'aide d'un adJuvant de filtration composé de fibres de linter hautement affinées.De plus, lorsqu'un papier-filtre est réalisé à partir de fibres de linter ayant un degré de raffinage élevé, le diamètre des pores du papier-filtre résultant est faible et le papier-filtre peut être utilisé de façon appropriée pour retenir des particules ayant une faible taille et un effet de filtration supérieur peut être obtenu. Les exemples et essais suivants illustrent la présente invention. Essais Des échantillons de fibres de linter ont été préparés comme suit : Echantillon A : Affinage, raffinage, fabrication de papier et broyage humide Echantillon B : Affinage et raffinage Echantillon C : Affinage et raffinage Echantillon D : Affinage et raffinage Echantillon E : Affinage, raffinage, fabrication de papier et pulvérisation à sec Echantillon F : Affinage, séchage et pulvérisation à basse température. La longueur des fibres, le degré de raffinage et le degré de polymérisation de chacun de ces échantillons ont été déterminés selon les méthodes décrites ci-dessous. Les résultats sont rapportés au tableau I. Longueur de fibre Une longueur moyenne de fibre a été déterminée en utili- sant unaEPareil de mesure de distribution de la longueur de fibre Clark en opérant selon les méthodes indiquées. Degré de raffinage : Le degré de raffinage est déterminé en utilisant le degré de raffinage Schopper-Riegler. Degré de polymérisation : Le degré de polymérisation a eté calculé à partir de la viscosité ACS déterminée par la méthode décrite dans "Tests of Re fined Cotton Linter" de la norme JIS S-9001. TABLEAU I t - w Echantillon Longueur de Degré de Degré de fibre raffinage polymérisation mm) ( ) A 1 253 53 1700-1800 B 1,358 35 1700-1800 C 0,825 53 1700-1800 D 0,819 37 800-goo I D E: 1,152 42 1700-1800 F 1,01E 1700-1800 1 I LXéchantillon A a été soumis à une analyse chimique et les résultats ont été comparés à ceux obtenus avec un adjuvant de filtration obtenu à partir de pâte å papier disponible dans le commerce. Les résultats sont donnés dans le tableau 2. TABLEAU 2 t Echantillon A Adjuvant de filtration du commerce d-cellulose (%) 97,85 77,96 -cellulose (ss) 0,11 2,90 (ss) 2,04 19,40 Huile et graisse (5s) o,o6 0,20 Fer (ppm) 18,57 36,99 Cuivre (ppm) 1,64 2,00 Manganèse (ppm) 2,74 2,79 Longueur moyenne des fibres (mm) 1,253 0,600 Exemple 1 On a examiné l'influence des adjuvants de filtration sur le saké. Plus précisément, 25 g d'un adjuvant de filtration a été ajouté à 1 litre de saké et le mélange a été agité suffisamment, puis laissé au repos à 20 C pendant 3 heures. On a prélevé le surnageant et le degré de décoloration et la teneur en fer ont été déterminés; on a également effectué un examen organcleptique de l'arôme. La quantité d'adjuvant de filtration ajoutée a été beaucoup plus grande que la quantité d'adjuvant de filtration ajoutée dans une opération classique de filtration et du charbon activé nta pas été ajouté. En conséquence, ltessai effectué ne l'a été que pour déterminer les influences néfastes des constituants provenant de la dissolution de l'adjuvant de filtration. La chromatieité (transmittance, T, ) et la teneur en fer (ppm) ont été déterminées selon les méthodes décrites dans "Handbook of Analytical Methods Prescribed by the National Tax Administration Agence. L'examen organoleptique a été effectué selon la méthode des trois points (1, 2 ou 3) à l'aide d'un ensemble de 11 experts. Les points totaux obtenus ont été utilisés pour la détermination. Une valeur plus élevée indique un goût et un arôme plus mauvais. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau 3. Dans ce tableau, le témoin correspond à un saké dans lequel on nta pas incorporé d'adcuvant de filtration. TABLEAU 3 Adjuvant de Trans- Teneur en fer Examen Essai filtration mittance organo (T %) (ppm) leptique 1 Amiante 88,o 0,061 33 2 Terre de diatomée 88,7 0,073 25 3 Echantillon A 91,3 0,038 19 4 Témoin 93,2 0,025 11 I Exemple 2 Un essai de filtration a été effectué à ltéchelle industrielle. Le liquide traité est un saké clarifié dans lequel on a incorporé du charbon activé et on le fait passer sur une machine fil- trante prérevêtue avec un adjuvant de filtration indiqué ci-dessous. Les conditions de traitement sont les suivantes: Charbon activé : Charbon activé en poudre (5 % de particules de plus de 50 , 25 % de particules comprises entre 150 et 44 et 50 % de particules infériures à 44 ) utilisé en une quantité représentant 150 à 200 g par m3 de saké. Appareil de filtration: Appareil jumbo fabriqué par Moriya Compagnie (appareil de filtration de forme carrée), ayant une surface de filtration dten- viron 70 2 (70 étages) dans lequel on utilise un tissu filtrant. Prérevêtement: Le tissu filtrant est prérevêtu avec lTadåuvant de filtra- tion a raison de 100 g/m2 et lton filtre 72 m3 de saké clarifiépendant ;; heures environ. La pression de l'appareil de filtration est mesurée à à des intervalles prédéterminés et lton prélève des échantillons du saké filtré afin de déterminer la turbidité et la perte de carbone par les méthodes suivantes. Turbidité: La turbidité a été déterminée suivant la méthode décrite dans "Handbook of Analytical Methods Prescribed by the National Tax Administration Agency". Perte de carbone: On traite ltéchantillon liquide avec une membrane filtrante ayant un diamètre de pore de 0,45/ et lton détermine la perte de carbone à partir de la contamination de la membrane filtrante observée à L'oeil nu. Les adjuvants de filtration utilisés et les résultats de filtration sont donnés dans le tableau 4. La variation de pression pendant les opération de filtration est due å l'augmentation de la résistance par colmatage. Cet effet est illustré sun la figure unique. Dans le tableau 4 "juste après le début" indique des résultats obtenus à un point où le surnageant a été traité, Juste après le début de la filtration de la lie" indique les résultats obtenu lorsque la partie contenant le charbon activé et la lie est traitée et "après 2,5 heures" indique les résultats obtenus en un point ou le liquide est en état stationnaire. TABLEAU 4 Turbidité Perte de carbone Adjuvant Juste juste après Après Juste juste après le Après de après le début de 2,5 h après début de la fil- 2,5 h filtration le la filtra- le tration de la début tion de la début lie lie Amiante 10 10 10 nulle nulle nulle Echantillon A 10 10 10 " " " " B 10 10 10 " " " " C 10 10 10 " " " " D 10 10 10 " " " " E 15 11 10 " légère " " F 12 12 10 " observée " Exemple 3 L'échantillon A est un papier de linter ayant un poids de 66 g/m2 avant le broyage. On utilise deux feuilles de ce papier de linter que lton met Alune sur l'autre et que lton fixe sur un appareil de filtration de forme carrée ayant une surface de filtration de 20 m2 (Appareil de filtration Modole B-500 fabriqué par Naigai Shokuhin), et l'on filtre pendant 4,5 heures sans utiliser d'adju- vant de filtration 90 m3 de saké clarifié dans lequel on a ajouté le même charbon activé en poudre qu'à l'exemple 2, à raison de 300 g/m*D. On n'a pas observé de pertes substantielles de carbone et l'arôme et le goût, ainsi que i'état du saké filtré étaient très bons REVENDICATIONS 1, Adjuvant de filtration constitué de fibres de linter affinées ayant une teneur en -cellulose d'au moins 95 , une longueur de fibre de o,6 à 1,5 mm et un degré de raffinage de 30 à 55 . 2. Papier-filtre préparé à partir de fibres de linter affinées ayant une teneur en n(-cellulose d'au moins 95 , une longueur de fibre de 0,6 à 1,5 mm et un degré de raffinage de 30 à 55 .