Brevet FR2551359A1 — publié le 19850308

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil simples, pour le piégeage de gaz dans une masse Plus particulièrement, l'invention vise un procédé et un appareil simples pour le piégeage rapide d'air ou d'un gaz inerte dans un liquide ou un mélange liquide-solide. L'opération de piégeage ou de rétention d'un gaz dans un liquide ou un mélange liquide-solide trouve de plus en plus d'applications, dans divers domaines Les principales utilisations techniques sont enpharmacie et dans l'industrie des cosmétiques (crèmes, pommades) et dans des préparations culinaires telles que crèmes fouettées, oeufs battus, cocktails, malts, gauffres, pâtes, crêpes, etc. Dans l'opération de piégeage d'air, le liquide ou le mélange liquide-solide est présent en gouttelettes de dimension microscopique ou ultramicroscopique La dimension des particules de la phase dispersée, dans la plupart des systèmes usuels, est de l'ordre de 1 à 20 A de diamè20 tre Dans la plupart des systèmes rencontrés, l'un des liquides présents est de nature aqueuse Une difficulté rencontrée dans l'opération de piégeage d'air réside dans l'équilibre délicat qui règne dans le système, de sorte qu'un excès d'air retenu peut détruire les produits définis obte25 nus par cette opération La plupart des appareils permettant d'obtenir un piégeage d'air nécessitent une conception spéciale basée sur le principe de soumission du mélange liquide à une action de cisaillement très vigoureuse En général, pour obtenir cette action de cisaillement, on oblige 30 les liquides sous pression à traverser de petits orifices, ou à passer entre des surfaces très proches l'une de l'autre mais fixes l'une par rapport à l'autre, par exemple un clapet et son siège Le produit prend une très grande vitesse lorsqu'il traverse le très petit orifice Du fait de cet35 te vitesse et de la résistance de frottement exercée sur la matière en contact effectif avec la surface du clapet et du siège, des forces importantes de cisaillement interne sont développées dans le produit, ce qui tend à diviser les particules de la phase dispersée La conservation de cet état finement divisé, après cessation de l'application de la force mécanique, est très difficile car les globules liquides présents dans le système obtenu sont sujets à une coalescence complète, par contact Afin de maintenir la stabilité de ces systèmes, il est nécessaire d'incorporer des réactifs extérieurs, pour diminuer la tension interfaciale entre la phase liquide Toutefois, dans beaucoup de systèmes, des constituants étrangers peuvent être indésirables. La présente invention a pour objet un procédé et un appareil simples,pour le piégeage d'un gaz dans un liqui15 de ou un mélange liquide-solide L'invention vise également un procédé et un appareil simples pour le piégeage d'un gaz dans un liquide ou un mélange liquide-solide sans avoir besoin d'incorporer un réactif étranger pour stabiliser le système Ainsi, l'invention procure un procédé et un appa20 reil pour le piégeage rapide d'air ou d'un gaz inerte dans un liquide ou un mélange liquide-solide Ce procédé consiste à introduire les constituants dans un réceptacle à travers lequel coulisse un piston accouplé à sa partie inférieure à au moins un élément comportant un passage multi25 canaux, le piégeage de l'air ou du gaz inerte étant obtenu par poussée du piston dans et hors du réceptacle, les constituants et l'air étant déplacés dans le sens de l'entrée et de la sortie du réceptacle à travers le passage multicanaux. On a constaté que les produits contenant de l'air emprisonné, obtenus suivant la présente invention, sont caractérisés par une stabilité excellente D'une manière générale, le produit obtenu par piégeage d'air dans un liquide ou un mélange liquide-solide se présente sous l'aspect d'une 35 mousse qui est en fait une dispersion gazeuse, en général d'air ou d'un gaz inerte dans un liquide constituant une phase continue Il est bien connu que, pour obtenir le degré voulu de stabilité, on utilise un troisième composé, en plus des composants présents dans le système, ce com5 posé étant en général de l'ordre de 1 % à 5 % en poids des composants La présente invention est basée sur une mise en pratique d'une fonction qui lie les divers paramètres intervenant dans le sytème et qui permet d'obtenir des produits stables, contenant de l'air emprisonné, sans incorpo10 ration d'aucun ingrédient La présente demanderesse a trouvé que le rendement du piégeage d'air peut être défini par la fonction ci-après: Taux de piégeage d'air = f(Ac,V Ap V 1,I Hc V 2,II,I 2) dans laquelle: Ac = section transversale de chaque passage dans l'élément Ap= section transversale du piston Ap V = vitesse de déplacement du piston V 1 = volume d'un composant V 2 = volume du deuxième composant I 1 = viscosité d'un composant 12 = viscosité du deuxième composant Hc = hauteur du passage dans l'élément. La fonction ci-dessus est également liée à la température qui règne pendant l'opération de piégeage d'air, et on sait qu'une diminution de température améliore les propriétés physiques du produit contenant de l'air emprisonné. La section transversale du passage peut être choi30 sie dans une large plage, par exemple avec un diamètre compris entre 0,2 mm et 10 mm, en fonction de la quantité du mélange de constituants, ainsi que de la quantité d'air retenu Un diamètre optimal de chaque orifice dans l'élément multi-canaux détermine la facilité de passage des consti35 tuants pendant l'opération de piégeage La section transver- sale du piston n'est pas aussi impérative et elle est en fait fonction de la quantité de constituants à traiter dans l'opération de piégeage d'air. Plus la vitesse du piston est élevée et plus le piégeage du gaz est rapide Cela dépend bien entendu également des viscosités relatives des constituants La hauteur du passage dans l'élément détermine le degré de mélange des constituants ainsi que la quantité de gaz retenue Plus le passage dans l'élément est haut, plus le mélange des cons10 tituants à chaque mouvement du piston est intime, avec une conséquence directe sur la quantité d'air retenue. Les mouvements du piston dans leréceptacle communiquent une certaine pression à la masse et, par conséquent, il se produit à travers l'élément multicanaux un transfert des constituants liquides, de l'air et des particules solides qui peuvent exister parmi les ingrédients. Un des avantages du procédé résideen ce qu'il permet de reconstituer sur le champ le mélange contenant de l'air emprisonné, par répétition des mouvements de va20 et-vient du piston dans le réceptacle contenant le mélange des constituants, dans le cas d'une séparation des constituants provoquée par une cause imprévue quelconque. Le procédé est caractérisé par sa simplicité et sa possibilité d'application à la préparation de produits 25 contenant de l'air emprisonné, aussi bien à petite échelle qu'à grande échelle Il présente également l'avantage de pouvoir être utilisé par toute personne même inexpérimentée En raison de l'équilibre fragile qui existe dans le système, on considérait généralement que seules les person30 nes expérimentées étaient capables de préparer les produits contenant de l'air emprisonné, sans déséquilibrer le système ou obtenir des produits indésirables Le procédé peut être utilisé même à la cuisine pour une préparation instantanée de divers produits alimentaires, tels que lait émulsi35 fié, crème fouettée, oeufs battus, etc. Dans certaines conditions, le procédé peut être utilisé pour préparer diverses émulsions telles que mayonnaise, adjuvants pour huile minérale ou liposomes. Le dispositif est très simple et sa fabrication 5 ne présente pas de difficulté Il peut également être lavé et nettoyé facilement Il peut être fabriqué en toute matière, par exemple matière plastique (chlorure de polyvinyle, polyéthylène, etc) ou verre En principe, on peut même utiliser un métal approprié. Le nouveau procédé suivant la présente invention est techniquement simple, rapide et bon marché et il doit être considéré comme un procédé idéal pour la préparation de produits contenant de l'air emprisonné. L'invention sera mieux comprise à la lumière de 15 la description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés dans lesquels: Fig 1 illustre schématiquement un mode de réalisation dans lequel un ressort métallique aide aux déplacements du piston dans le réceptacle; Fig 2 illustre un autre mode de réalisation dans lequel un joint torique d'étanchéité est prévu autour de la périphérie extérieure du piston et de la périphérie intérieure du réceptacle; et Fig 3 représente encore un autre mode de réalisa25 tion dans lequel toute la périphérie extérieure du piston est à ajustement lisse dans le réceptacle. Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 comprend quatre composants principaux: un réceptacle B, un piston A aidé par un ressort métallique E qui peut 30 être éventuellement entouré d'un capot F,et un élément C comportant une pluralité de passages D Par déplacement du piston en va-et-vient dans le réceptacle, cette opération étant facilitée par le ressort métallique, les constituants sont mélangés et sont obligés de passer, en même temps que l'air, dans le compartiment supérieur au- dessus de l'élément C, par l'intermédiaire des passages D Après quelques mouvements, on obtient dans le réceptacle B un produit contenant du gaz emprisonné. La figure 2 illustre une variante du dispositif 5 illustré par la figure 1 Dans le cas de la figure 2, les mouvements du piston A dans le réceptacle B sont guidés par une garniture d'étanchéité sous la forme d'un joint torique O Sur cette figure, les trois autres composants déja cités sont également présents: le réceptacle B,le piston A et 10 l'élément C comportant une pluralité de passages D. La figure 3 représente une autre forme-de réalisation du dispositif suivant la présente invention, dans laquelle l'ajustement à frottement doux du piston A dans le réceptacle B est facilité par un polissage périphérique de la partie intérieure du réceptacle et de la partie extérieure du piston L'élément C comportant une pluralité de passages D est prévu dans la partie inférieure du piston. Bien entendu, les figures ci-dessus doivent être considérées seulement comme illustratives et destinées à une meilleure compréhension de l'invention et de sa mise en oeuvre, de nombreuses modifications pouvant être apportées sans sortir du cadre de l'invention Ainsi, par exemple, on peut envisager l'utilisation de plusieurs éléments à passages multiples, dans l'un quelconque des dispositifs ci-dessus Ce mode de réalisation convient particulièrement dans le cas d'un mélange de constituants plus visqueux,dans lequel l'opération de piégeage de gaz est plus difficile. La forme des composants du dispositif peut être modifiée selon les besoins de chaque application particulié30 re De même, les volumes des compartiments au-dessus de l'élément multi-canaux et au-dessous de cet élément peuvent être modifiés en fonction de chaque cas particulier, pour tenir compte des volumes des constituants et du produit contenant de l'air emprisonné. Parmi les divers produits alimentaires, il faut citer les divers desserts froids tels que mousses, crèmes glacées, oeufs battus, etc, dans lesquels l'air emprisonné forme une mousse qui donne de la légèreté, par exemple comme dans les soufflés Les blancs d'oeuf sont souvent 5 utilisés séparément pour fabriquer des meringues qui sont constituées d'air emprisonné dans le blanc d'oeuf, de sucre et de substances aromatisantes Diverses sortes d'amidon constituent parfois un ingrédient important comme agent d'épaississement dans de nombreux desserts obtenus de 10 de cette manière. Bien que l'invention soit décrite ci-après avec référence à certaines applications préférées, dans les exemples suivants, il est entendu que l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation particuliers Elle cou15 vre au contraire toutes les variantes, les modifications et les dispositifs équivalents entrant dans le cadre de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications annexées Ainsi, les exemples ci-après qui se rapportent à des modes de réalisation préférés servent à illustrer la mise en oeuvre de l'invention et il est entendu que les valeurs indiquées sont seulement à titre d'exemple et non limitatives. EXEMPLE 1 Un cocktail est préparé dans le dispositif conforme 25 à la figure 1 On introduit dans le réceptacle 200 ml de gin et 300 ml de vermouth On ajoute également quelques cubes de glace Après quelques mouvements du piston, on obtient un savoureux cocktail froid. EXEMPLE 2 De la même façon que dans l'exemple 1, on prépare un apéritif à base de jus de tomate Dans ce cas, on ajoute également des condiments (sel, poivre), pour obtenir la boisson savoureuse désirée. EXEMPLE 3 Dans cette expérience, on prépare, dans le dispo- sitif conforme à la figure 2, un lait émulsifié à base de crème glacée On introduit dans le réceptacle du lait, de la crème glacée, des noisettes finement hachées et de petits morceaux de fruits séchés Après quelques mouvements du piston, on obtient une boisson mousseuse. EXEMPLE 4 On prépare des meringues dans le dispositif conforme à la figure 2 Des blancs d'oeuf et du sucre sont introduits dans le réceptacle Après quelques mouvements du piston, la masse devient ferme On la retire et on la place dans un four pour obtenir des gâteaux de diverses formes qui, après 10 minutes, prennent en surface une couleur brune. EXEMPLE 5 De la même façon que dans l'exemple précédent, un mélange pour omelette est préparé à partir d'oeufs et de lait Après quelques mouvements du piston dans le réceptacle, on obtient une masse mousseuse donnant un mélange gonflant qui se transforme par friture en une omelette 20 très savoureuse. Revendications 1 Procédé pour le piégeage rapide d'air ou d'un gaz inerte dans un liquide ou un mélange liquide-solidecaractérisé en ce qu'il consiste à introduire les constituants dans un réceptacle dans lequel coulisse un piston accouplé 5 à sa partie inférieure à au moins un élément comportant un passage multi-canaux, le piégeage de l'air ou du gaz inerte étant engendré par le déplacement en va-et-vient du piston dans le réceptacle. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en 10 ce que le passage dans l'élément multi-canaux a un diamètre de l'ordre de 0,2 mm à 10 mm. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la fabrication de produits pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. 4 Dispositif pour le piégeage rapide d'air ou d'un gaz inerte dans un liquide ou un mélange liquide-solide, caractérisé en ce qu'il comprend un réceptacle (B) dans lequel coulisse un piston (A) accouplé à sa partie inférieure à au moins un élément (C) comportant un passage multi20 canaux. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les mouvements du piston dans le réceptacle sont aidés par un ressort métallique (E). 6 Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort métallique est recouvert d'un capot (F). 7 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les mouvements du piston dans le réceptacle sont guidés par une garniture d'étanchéité sous la forme d'un joint torique ( 0). 8 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les mouvements du piston dans le réceptacle sont facilités par le polissage de la partie intérieure du réceptacle et de la partie extérieure du piston.