Brevet FR2441410A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne des auxiliaires de filtration, notamment à base de diatomite, ayant une faible teneur en fer soluble. Elle a trait également à un procédé de production de cet auxiliaire de filtration à faible teneur en fer soluble. Dans la production ou le traitement de diverses boissons préparées à partir de substances végétales (notamment la bière, la bière anglaise, le vin et les jus de fruits), la boisson est filtrée une ou plusieurs fois à travers des milieux filtrants hétérogènes granulaires, habituellement à base de diatomite. Ces milieux filtrants contiennent de petites quantités de diverses substances minérales et de divers composés, entre autres des composés de fer. Une faible portion déterminée de la teneur en fer des milieux est soluble dans les boissons d'origine végétale. Cette portion du fer peut être appelée "fer soluble dans les boissons" (pour lequel on adoptera l'abrévia t ion FSB). La présence de taux élevés de FSB dissous dans la boisson peut altérer le goût et la stabilité à long terme (durée de conservation) de la boisson. En conséquence, il serait désirable de disposer d'un milieu filtrant qui ait une faible teneur en FSB tout en gardant ses propriétés avantageuses de filtration et de clarification. En conséquence, la présente invention offre un procédé de traitement de l'auxiliaire de filtration pour en réduire la teneur en fer soluble dans les boissons, procédé qui consiste à faire entrer l'auxiliaire de filtration, sous la forme granulaire, en contact avec de l'acide tannique, de l'acide gallique ou des mélanges de ces acides. Des agents limitant la coloration, tels que l'acide citrique, peuvent aussi être présents dans la solution. La présente invention concerne de même un auxiliaire de filtration à faible teneur en fer soluble dans les boissons, produit conformément à ce procédé. La matière de base utilisée dans le procédé de l'invention est un auxiliaire de filtration à l'état granulaire qui contient initialement du fer soluble dans les boissons. (l'adverbe "initialement" s'adresse, en l'occurrence à la teneur en FSB immédiatement avant le procédé de traitement selon l'inven- tion. L'auxiliaire de filtration a vraisemblablement déjà subi à ce moment un traitement antérieur qui peut avoir modifié la teneur en FSB de la matière première, par exemple la matière minérale brute à partir de laquelle l'auxiliaire de filtration est produite). Les commentaires qui suivent sont basés par commodité sur la diatomite, attendu qu'il s'agit de l'auxiliaire classique de filtration dont on apprécie l'utilisation pour filtrer des boissons végétales.Toutefois il y a lieu de remarquer que le, procédé est également applicable à d'autres auxiliaires de filtration tels que la perlite et des argiles qui contiennent du fer soluble dans les boissons. Les considérations présentées ci-après pour la diatomite s'appliquent de la même façon à ces autres auxiliaires de filtration. La diatomite est une matière naturelle dont il existe des gisements dans diverses parties du monde. Elle est formée par le dépôt, durant de nombreuses années, des squelettes de silice d'anciens organismes marins microscopiques appelés "diatomées". Des dépôts exploitables se rencontrent en Californie, dans l'Oregon, dans l'état de Washington et dans plusieurs autres états, ainsi que dans plusieurs autres pays étrangers aux Etats-Unis d'Amérique.La composition chimique d'une diatomite ordinaire est la suivante : 85 à 90 % de silice, 2 à 4 % d'alumine, 1 à 2 % d'oxyde ferrique et de petites quantités (moins de 1 %) de matières telles que la magnésie, la chaux, des oxydes alcalins et ltoxyde de titane. I1 y a aussi habituellement jusqu'à environ 5 % de matières volatiles comprenant de l'eau, de l'anhydride carbonique et des substances organiques. Après son extraction, la diatomite (qui est fréquemment appelée "terre de diatomées") peut être broyée, tamisée, calcinée et classée en vue de la diviser en diverses qualités concernant la granulométrie, la pureté et la réactivité. La qualité de la diatomite et les diverses étapes classiques de manutention et de traitement ne sont pas particulièrement déterminantes pour la présente invention. La présence de fer soluble dans les boissons est en partie fonction de la composition chimique de la substance minérale d'origine. La nature des diverses techniques classiques de traitement (en grande partie mécaniques et thermiques) que l'on utilise pour produire les qualités commerciales de diatomite peut affecter la quantité globale de FSB de la diatomite obtenue comme produit final.Toutefois, l'invention est en général applicable à toutes variétés de diatomite contenant des quantités notables de fer soluble dans les boissons. Dans le procédé de la présente invention, la teneur de la diatomite en fer soluble dans les boissons est réduite par contact de la diatomite granulaire avec une solution aqueuse d'acide telle que, d'acide gallique ou de mélanges de ces acides. L'acide tannique (que l'on appelle également acide gallotannique ou tannin) est une substance naturelle contenue abondamment dans les plantes, notamment dans le chine et le sumac. La formule moléculaire exacte n1 est pas connue, mais on suppose qu'il s'agit d'un mélange de plusieurs dérivés de l'acide gallique. La formule classique C76H52046 a été publiée et elle correspond à la structure moléculaire dans laquelle R représente un substituant galloyle, m-digalloyle ou m-trigalloyle. D'après les propriétés physiques habituelles de l'acide tannique du commerce, ce composé se décompose à environ 21oOC, il peut se présenter sous la forme d'une poudre, de flocons ou d'une masse spongieuse, il est inodore, il a un godet fortement astringent et il se dissout dans l'eau, dans l'alcool et dans l'acétone, alors qu'il est pratiquement insoluble dans le benzène, le chloroforme et l'éther. L'acide gallique (acide 3,4,5-trihydroxybenzolque) se présente habituellement sous la forme de cristaux aciculaires ou prismatiques incolores ou légèrement jaunes qui se dissolvent dans l'alcool et dans le glycérol et qui sont peu solubles dans l'eau et dans l'éther. Sa densité est égale à 1,7 et son point de fusion est d'environ 2300C. I1 est habituellement produit par l'action d'une moisissure sur des solutions de tannin ou par le tannin à l'ébullition en présence d'un acide fort ou de soude caustique. Dans la présente invention, la diatomite est traitée par contact avec des solutions aqueuses d'acide tannique, d'acide gallique ou de mélanges de ces deux acides. La solution contient normalement 1 à 20 % en poids d'acide, bien que la force de la solution acide ne soit pas déterminante. La quantité d'acide (exprimée en acide plutôt qu'en solution) avantageuse à utiliser dans le procédé de l'invention se situe dans la plage de 0,1 à 1,5 mole d'acide par tonne de diatomite et, de pré férence, de 0,2 à 1,2 mole d'acide par tonne de diatomite. Le contact peut être effectué par l'un quelconque de plusieurs moyens. La solution acide peut être appliquée par pulvérisation sur la diatomite pendant que cette dernière est traitée dans des classeurs par suspension dans un courant d'air. A titre de variante, la diatomite peut être simplement lavée avec l'acide, par exemple en la plongeant dans un bain de la solution acide ou en versant l'acide sur une couche de diatomite. D'autres moyens classiques de contact entre liquide et solide tels que des lits fluidisés peuvent aussi être utilisés. Le choix particulier de la technique de mise en contact entre l'acide et la diatomite est souvent basé sur l'appareillage disponible, sur des facteurs d'ordre économique et sur des critères similaires. La durée de contact varie conformément à la force de la solution acide et de la quantité de fer soluble dans les boissons qui est présent dans la diatomite (cette dernière contient habituellement 45 à 55 parties par million de FSB). La durée de contact peut être très courte, le contact pouvant durer simplement le temps nécessaire à la formation d'une suspension de la diatomite dans la solution et à la filtration de cette suspension. La durée optimale de traitement pour tout échantillon déterminé de diatomite, compte tenu de la force de l'acide, peut être déterminée simplement par des essais classiques. Le cas échéant, la diatomite et/ou la solution acide peuvent aussi être chauffées à une température de l'ordre de 90 à 100"C avant la mise en contact permettant l'accomplissement de la réaction par laquelle l'acide extrait le FSB de la diatomite. La nature exacte de cette réaction d'extraction n'est pas connue, mais on suppose que le fer est extrait par complexation avec l'acide. Après le contact avec l'acide, la diatomite peut être lavée à l'eau pour éliminer l'acide et le fer extrait. Le cas échéant, on peut effectuer plusieurs opérations de rinçage, l'eau de rinçage peut être chauffée, et/ou on peut utiliser des périodes de rinçage de longueur variable. Toutefois, un rinçage n'est pas obligatoire parce que, après le traitement avec l'acide, la solubilité du fer dans les boissons est réduite, soit que le fer reste sur la diatomite, soit qu'il est éliminé par rin çage. Les techniques optimales de rinçage, si le rinçage s'impose, restent une simple question de choix pour l'homme de l'art. Le cas échéant, la solution aqueuse d'acide tannique et/ou d'acide gallique peut aussi contenir des agents limitant la couleur. Ces acides ont tendance à communiquer une couleur foncée aux solutions, et les agents inhibant la couleur réagissent avec tout excès d'acide en réduisant cette tendance, c'est-à-dire en décolorant les solutions. Des exemples convenables d'agents inhibant la couleur comprennent l'acide citrique, le sulfite de sodium, le bromate de potassium et l'acide éthylènediaminetétracétique. Les concentrations de ces agents restent une question de choix ordinaire, mais des concentrations normales qui se sont montrées satisfaisantes vont de 0,2 à 0,3 mole dans une solution qui renferme 0,04 mole d'acide tannique et/ou d'acide gallique. Les données suivantes illustrent le procédé de l'invention. Des échantillons de 50 g d'une diatomite californienne calcinée au fondant, contenant environ 45 à 50 parties par million de FSB, sont préalablement chauffés à environ 930C pendant 3 heures. On prépare des solutions aqueuses d'acide en utilisant un acide à 17 % dans l'eau. Chaque échantillon de diatomite chauffée est chargé dans un mélangeur qui a été équipé d'un dispositif chauffant afin de maintenir la température de préchauffage. L'agitation de la diatomite pour former une suspension dans llairs'obtient à l'aide des pales du mélangeur. L'acide est pulvérisé dans l'enveloppe du mélangeur. Une dispersion totale de l'acide dans la diatomite s'obtient en 2 minutes environ. La diatomite est ensuite séchée et la concentration en FSB est déterminée. Dans une variante, on forme un gâteau de filtre sur un "Büchner" en utilisant 50 g de diatomite et de liteau. Le g - teau de filtre est ensuite lavé avec 500 ml de solution d'acide à 17 %. L'acide reste au contact du gâteau de filtre pendant environ 10 minutes. Le gâteau de filtre est ensuite rincé à l'eau, séché et la concentration en FSB est déterminée. On trouve des résultats qui équivalent à ceux que l'on obtient par la technique de pulvérisation. Des résultats caractéristiques sont présentés sur le tableau suivant. Dose, grammes Réduction du d'acide par FSB, % tonne de diatomite v ' Acide tannique 367,4 30 771,1 50 816,5 35 861,8 53 149,7 70 163,3 68 Acide gallique 195,0 7 385,5 35 431,0 12 861,8 30 1315,4 40 Il ressort de ces résultats que le procédé de la présente invention réduit notablement la quantité de fer soluble dans les boissons présent dans des filtrats obtenus sur diatomite. La diatomite obtenue à faible teneur en fer soluble dans les boissons constitue par conséquent un très bon milieu de filtration pour des boissons d'origine végétale, parce qu'elle réduit sensiblement la quantité de fer qui en est extraite par la boisson pendant la filtration. D'autres liquides de contact ont été expérimentés en vue de déterminer s'il existe d'autres matières équivalant aux acides tannique et gallique. On a fait des essais avec l'eau, l'amidon, le saccharose, le monohydrogénophosphate de sodium, l'acide tartrique, l'acide gluconique, l'acide salicylique et le sel de sodium de l'acide éthylènediaminetétracétique. Les acides organiques dans ce groupe ne produisent qu'une réduction insignifiante du FSB. Les autres matières sont capables de réduire le FSB en plus fortes proportions que les acides organiquels, mais nécessitent des périodes plus longues (allant souvent de 10 jours à 2 semaines) pour atteindre les taux de réduction du FSB obtenus en quelques minutes avec les acides tannique et gallique. REVENDICATIONS 1. - Procédé de traitement d'un auxiliaire de filtration pouvant réduire la teneur en fer soluble dans les boissons, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire entrer l'auxiliaire de filtration sous la forme granulaire en contact avec l'acide tannique, l'acide gallique ou des mélanges de ces acides. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'auxiliaire de filtration consiste en diatomite. 3. - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'acide tannique, l'acide gallique ou leur mélange est en solution aqueuse. 4. - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que la solution aqueuse a une concentration de 1 à 20 % en poids d'acide. 5. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications t à 4, caractérisé par le fait que l'acide est mis en contact en quantité d'environ 0,1 à 1,5 mole d'acide par tonne de diatomite. 6. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'acide est un mélange d'acide tannique et d'acide gallique. 7. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la solution contient également un agent inhibant la couleur tel que l'acide citrique, le sulfite de sodium, le bromate de potassium ou l'acide éthy lenediaminetétracétique. 8. - Auxiliaire de filtration, caractérisé par le fait que sa teneur initiale en fer soluble dans les boissons a été réduite par traitement de la diatomite par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 5 et 7. 9. - Procédé de production de boissons d'origine végétale, caractérisé par le fait qu'il consiste à filtrer une boisson sur un auxiliaire de filtration, dont la teneur initiale en fer soluble dans les boissons a été réduite préalablement à la filtration par traitement par un procédé suivant la revendication 1. 10. - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que l'auxiliaire de filtration consiste en diatomite. 11. - Procédé suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que la boisson d'origine végétale consiste en bière, vin, bière anglaise ou jus de fruits.