Brevet FR2574170A1 — publié le 19860606

La présente invention est relative à des perfectionne- ments apportés à la préparation de poudres sèches à partir d'organismes vivants, stabilisés. L'obtention de poudres sèches,aussi bien d'organes végétaux que d'organes animaux, a fait l'objet de nombreuses recherches comme en témoignent les publications parues à ce jour. Les résultats obtenus sont plus ou moins satisfaisants, aussi bien du point de vue de conservation de la poudre obtenue que du point de vue de la qualité de la poudre elle- même. Les procédés d'obtention les meilleurs, actuellement connus, sont ceux qui font appel à des techniques cryogéniques associées à une dessication sous vide poussé. On s'est aperçu en effet, que l'obtention et la conservation de la poudre sèche de l'organe (végétal ou animal) traité dans un état aussi proche que possible du vivant, ne peuvent être obtenues que par un arrêt aussi brutal que possible des fonctions responsables des dégradations cellulaires. On obtient cet arrêt brutal soit par la chaleur, soit par la congélation ou la dessication. Ainsi, les méthodes actuellement décrites et disponibles sont les suivantes: A. Séchage pur et simple au soleil ou à l'étuve, suivi de broyage: l'anabiose n'est pas réversible, les dégradations sont importantes; bonne conservation. B. Stabilisation de l'organe avant séchage par la chaleur élevée, la vapeur d'eau, la vapeur d'alcool ou les rayon- nements ionisants, suivie de séchage et de broyage; les résultats sont meilleurs que pour la méthode décrite en A, on évite notamment les dégradations enzymatiques. Par contre, on se prive pratiquement de toutes les molécules fragiles à la chaleur et/ou aux rayonnements; les oxy- dations sont importantes et on crée une quantité non né- gligeable de radicaux libres. L'anabiose n'est pas ré- versible, la conservation est bonne. C. Séchage de l'organe frais par lyophilisation ou cryodessi- cation (avant ou après le broyage): l'anabiose est sou- vent réversible, la conservation est bonne. L'inconvénient (important)de ce procédé réside en la perte des substances volatiles, et le procédé ne convient absolument pas, par exemple, pour les végétaux aromatiques. D. Cryobroyage d'un organe frais puis conservation dans un solvant: le procédé est bon, mais l'anabiose n'est pas réversible, de plus la présence d'un solvant peut être dans certains cas, très gênante. E. Cryobroyage d'un organe frais suivi d'une dessication par adsorption sur un support, notamment sur un silicagel: la méthode estbonne, mais le support fixe également des substances et principes actifs de l'organe. De plus, c'est un procédé peu économique car le recyclage du support est problématique. La présence invention s'est par conséquent fixé pour but de pourvoir à un procédé d'obtention d'une poudre sèche d'organes et/ou d'organismes entiers (végétaux et animaux) qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les pro- cédés et méthodes visant au même but antérieurement connus, notamment en ce qu'il permet l'obtention d'une poudre sèche à anabiose réversible, d'une conservation parfaite dans le temps, et en ce qu'il permet de préserver intégralement les composants de l'organe frais, y compris des substances vola- tiles à très volatiles. La présente invention a pour objet un procédé d'obten- tion de poudres sèches d'organes et/ou d'organismes végétaux et animaux, lequel procédé se caractérise en ce que, après le cryobroyaae de l'organe: a) la poudre congelée broyée est intimement mélangée avec un tamis moléculaire dont la taille des pores Do est de l'ordre de 3A environ, b) la température du mélange poudre + tamis moléculaire est maintenue entre 2 et 6 C par un flux d'azote liquide, c) le mélange est maintenu sous le flux d'azote jusqu'à ce que la teneur en eau du gaz sortant chute brutale- ment à une valeur égale à environ 1/10 de la valeur de-la satu- ration de l'air à 4 C, soit une pression partielle d'environ 0,61 mm de mercure. d) la poudre sèche obtenue est séparée du tamis moléculaire par tamisage. Les tamis moléculaires sont choisis de telle sorte O que la taille de -leurs pores (3A) ne retiennent que des molécu- les de petites tailles (hélium, hydrogène, azote, le gaz carbonique, l'oxygène, l'ammoniac, l'eau) à l'exclusion des molécules plus grosses telles, par exemple, que l'éthanol ou l'aldéhyde formique et a fortiori, les molécules telles que celles qui participent des mécanismes biochimiques, même les plus polaires, telles que les acides organiques et les protéines, ce qui n'était pas le cas de tous les adjuvants (comme par exemple le silicagel) utilisés dans l'Art anté- rieur. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé conforme à la présente invention, le tamis moléculaire est constitué par la zéolithe extrudée (répondant à la formule générale Na2O, A1203, nSiO2) de forme indifférente, mais de taille supérieure à 1 mm dans sa plus petite dimension. Ce fait permet par la suite une séparation très aisée de la poudre sèche de l'organe du tamis moléculaire. Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, la quantité du tamis moléculaire utilisé est comprise entre 5 et 10 fois le poids de la poudre d'organe. Conformément à l'invention, l'organe est tout d'abord prédécoupé dans un broyeur à +4 C, puis les mor- ceaux d'organe sont introduits dans un dispositif d'achemi- nement cryogénique (vis sans fin, tapis, trémie ou toute autre structure destinée au convoyage et permettant l'asper- sion des morceaux d'organe par un gaz liquéfié cryogénique inerte), à la sortie duquel les morceaux sont introduits dans un broyeur maintenu à une température de -100 20"C par une injection de gaz liquide inerte cryogénique, puis une fois broyés (entre 50 et 200 0) acheminés pneumatiquement dans un mélangeur contenant le tamis moléculaire et placé sur une balance de contrôle continu du poids. La température du mélangeur est contrôlée et régulée à 40C + 2 C par un flux d'azote liquide, un mélange intime de la poudre sortant du broyeur se dessèche parfaitement au contact de la zéolithe tout en se décongelant lentement. La température doit être contrôlée car la dessication produit un dégagement de chaleur important qui compense largement l'apport de frigories de la poudre. Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, on peut, si on le désire, laver l'organe fratchement prélevé - avant tout traitement - dans une solu- tion d'antiseptique. Egalement conformément à la présente invention, le tamis moléculaire séparé de la poudre sèche d'organe est recyclé après avoir été lavé à l'eau déminéralisée, puis séché à 2000C + 20 C dans un courant d'azote anhydre. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre, qui se réfère à des exemples de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention, ainsi qu'à un exemple d'un schéma d'une installation indus- trielle représentée sur le dessin annexé. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples de mise en oeuvre ainsi que l'exemple de l'installation indus- trielle sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'ob- jet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Exemple d'une installation industrielle (Figure unique) Une installation industrielle de traitement des or- ganes peut comporter, par exemple: - une cuve 1 de stockage de l'azote liquide. C'est à partir de ce réservoir que les conduites 6 et 7 amènent l'azote liquide lors de l'opération de prédécoupage (prébroyeur 5) ou pendant le broyage (broyeur 12), - un dispositif (facultatif) de décontamination et de débac- térisation. Ce dispositif se compose du bac 2 contenant par exemple une solution de KMnO4 0,05M, du bac 3 contenant l'eau déminéralisée de rinçage et d'un égouttoir 4 o l'or- gane végétal ou animal fraîchement prélevé et décontaminé est égoutté sous flux laminaire, par exemple. Il est évident que si l'organe est prélevé stérilement ou si l'analyse microbiologique de l'échantillon est jugée satisfaisante, on peut se passer du traitement à l'aide d'une solution d'antiseptique. - un prébroyeur 5 à couteaux verticaux ou horizontaux ou l'organe subit un prédécoupage à une température contrôlée à l'aide de la sonde 8 (environ 4 C). Cette opération de découpage peut se faire en continu. - un dispositif d'acheminement cryogénique 11. Les morceaux d'organe sortant du prébroyeur 5 (leur dimension moyenne est comprise entre 1 et 3 cm), sont introduits dans ce dispositif d'acheminement cryogénique (par exemple une vis sans fin), qui est maintenu à une température de -100 C f 20 C à l'aide d'azote liquide amené par la conduite 7 à partir du réser- voir 1. La température est réglée à l'aide d'une sonde 9. - un broyeur 12 dans lequel on introduit les morceaux d'organes découpés précédemment. Ce broyeur est choisi en fonction du type de granulométrie que l'on veut obtenir (en général, entre 50 et 200 g). - un mélangeur 13 dans lequel est acheminée pneumatiquement la poudre sortant du broyeur 12, à -1000C 20 C. La poudre y est mélangée avec une vitesse assez lente avec le tamis moléculaire (par exemple la zéolithe Na2O, A1203, nSiO2) qui s'y trouve déjà. La taille des particules de la zéolithe est au moins égale à 1 mm dans sa plus petite dimension et O la taille des pores est égale à 3A. Le mélangeur 13 repose sur la balance 14 qui permet de mesurer le poids de la poudre introduite, le chargement en poudre est arrêté quand il correspond à un poids compris entre 1/5 à 1/10 du poids du tamis moléculaire. La tempé- rature du mélangeur est contrôlée à l'aide de la sonde 10. Le contrôle de la température est très important (elle est maintenue entre 2 et 6GC) car les dessication de la poudre au contact de la réolithe produit un dégagement de chaleur important. On maintient ce mélange sous flux d'azote jus- qu'à ce que la teneur en eau du gaz sortant chute à environ 0,61 mm de Hg (1/10 de la valeur de la saturation de l'air à +4 C). Cette valeur est mesurée à l'aide d'une sonde diélectrique 16 placée à la partie supérieure du cyclone 15. - Tamis 17 o la poudre sèche obtenue est séparée de la zéoli- the par tamisage; le tamis moléculaire est régénéré dans le régénérateur 18. EXEMPLES DE PREPARATION 1. Préparation d'une poudre de feuilles de menthe poivrée Kg de feuilles de menthe poivrée de culture sont récoltées avant le lever du jour en juillet et acheminées rapidement au laboratoire. Les feuilles sont imprégnées en plusieurs fois pendant minutes dans un bac 2 de 500 litres de capacité contenant 250 litres d'une solution aqueuse de permanganate de potassium 0,05 M. Elles sont ensuite placées dans un autre bac 3 de 500 litres de capacité o elles sont rincées à l'eau désionisée, filtrée stérilement sur membrane 2g. Elles sont ensuite égouttées à l'abri de la poussière sur l'égouttoir 4. On opère alors la première coupe en morceaux d'environ 2 cm dans un prébroyeur 5 placé au-dessus de la vis d'archi- mède 11. La congélation et le broyage (broyeur 12) s'opèrent à -100 C et le débit est de 80 kg/heure environ. La congélation suivie du broyage demande environ deux heures et demie. 2574 1 70 Le mélange s'opère simultanément au broyage dans le mélangeur 13 et la dessication complète se termine deux heures après la fin de ce dernier. La quantité de zéolithe utilisée ici est de 1500 kg. On transvase alors le mélange poudre-zéolithe dans le tamis 17. La poudre de feuilles qui ne passe pas au module 32 représente 0,4% du total, soit 100 grammes. Elle sera recyclée dans le broyage suivant. On récupère alors 28 kg de poudre contenant 2,7 % d'eau résiduelle (évaluée par dessication à poids contant à 1200C). 2. Preparation d'une poudre de racines de valériane On opère de la même façon que précédemment, à la différence près suivante: la racine est lavée très soigneu- sement dans une turbine sur les lieux de la récolte pour éliminer toute trace de terre. A partir de 200 kg de racines, on obtient 52 kg de poudre contenant 2,4 % d'eau résiduelle, avec une utilisa- tion de 1200 kg de zéolithe. 3. Préparation d'une poudre de feuilles d'olivier kg de feuilles d'olivier sont traitées comme la menthe poivrée, par 1000 kg de zéolithe. On obtient 56 kg de poudre contenant 3,1% d'eau résiduelle. CONTROLE DES PRODUITS OBTENUS - La poudre obtenue contient 2 à 3 % d'eau résiduelle (eau liée) qui ne perturbe pas la conservation du produit, toute l'eau disponible ayant été évacuée par la zéolithe, - la poudre, quand il s'agit d'un végétal aromatique, garde toute ses qualités organoleptiques dès qu'on la réhydrate, - on ne constate aucune différence de composition chimique entre l'organe frais et l'organe ainsi pulvérisé et desséché, - l'anabiose est réversible. Une réhydratation fait repartir la vie cellulaire, la respiration et la photosynthèse dans le cas d'organes chlorophylliens peuvent être mises en évi- dence par des méthodes classiques. Pour les mesures simultanées de la respiration et de la photosynthèse, on opère de la façon suivante: - une cellule en pyrex est immergée dans un bain thermostats transparent à 30:C. Elle est équipée d'une arrivée d'azote, d'un évent avec robinet à pointeau, d'un accès bouchant émeri pour l'introduction des poudres et d'une sonde servant à la mesure de l'oxygène dissous; - dans la cellule, on place 250 ml d'une solution de NaHCO3 0,04M tamponnée à pH 6,8 par un tampon citrate-phosphate; - on place la poudre dans la cellule correspondant à 25 g de plante fra:che; on fait barbotter de l'azote dans la solution en ouvrant le robinet à pointeau jusqu'à ce que la valeur d'02 dissous soit proche de 0 ppm; - on éclaire alors le dispositif par une rampe néon et on en- registre l'augmentation de la teneur de la solution en 02 dissous en fonction du temps. Quand on atteint environ 2 ppm, on arrête l'illumination et on note la baisse d'O2 dissous dans la solution; d'autre part, on mesure la baisse de la teneur en 02 en l'absence de poudre et dans les mêmes conditions. Calculs: soit Ph: l'activité photosynthétique R: l'activité respiratoire V1: la vitesse moyenne de dégagement d'O2 global pendant l'illumination V2: la vitesse moyenne de consommation d'O2 à l'obscurité V3: la vitesse moyenne de baisse de 02 sans la poudre VI,V2 et V3 sont exprimés en ppm par minute On a: R = V2-V3 exprimé en ppm par minute Ph = V1 + V2 - V3 exprimé en ppm par minute Résultats obtenus Menthe: R = 0,150; teneur résiduelle en huile essentielle 92% Ph= 0,156 Olivier: R = 0,080; teneur résiduelle en oleuropéoside: 100% Ph= 0,124 25.74170 Valériane R = 0,470; teneur résiduelle en valépotriate 98 % Tableau de comparaison entre le temis moléculaire et les adsorbants de l'Art antérieur Capacité de Fixation d'autres i fixation isubstances que de l'eau l'eau . Tamis moléculaire I 3 A env.20 % 0 % Adsorbant classique: silicate env. 27 % env.10 % --- --- --- --- - -- - - I --- --à- - Adsorbant classique: alumine env. 10 % env. 14 % ETUDE DE VIEILLISSEMENT Conditions de la conservation: - obscurité - 180C - à l'abri de l'.air - temps de conservation 6 Mois _ Menthe Valériane Olivier Perte en pouvoir I I I I photosynthétique 1 % 3 % à J---------J----- -J-à----- Perte en pouvoir! I I I respiratoire i 1% i0 2% I I I Perte en principes huile essent. Ivalépotriates I oleuropeina I actifs z 0 % 2 % i 0,5 % I I I Il résulte de la description qui précède que le pro- cédé conforme à la présente invention permet d'obtenir des poudres sèches d'organe qui ont gardé toutes les caractéris- tiques de l'organisme vivant et d'une conservation parfaite. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de poudres sèches d'organes et/ou d'organismes végétaux et animaux, lequel procédé se ca- ractérise en ce que, après le cryobroyage de l'organe, a) la poudre congelée broyée est intimement mélangée avec un tamis moléculaire dont la taille des pores est de o l'ordre de 3A environ, b) la température du mélange poudre +'tamis moléculaire est maintenue entre 2 et 6 C par un flux d'azote liquide, c) le mélange est maintenu sous le flux d'azote jusqu'à ce que la teneur en eau du gaz sortant chute brutalement à une valeur égale à environ 1/10 de la valeur de la saturation de l'air à 4 C, soit une pression partielle d'environ 0,61 mm de mercure. d) la poudre sèche obtenue est séparée du tamis moléculaire par tamisage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tamis moléculaire est constitué par la zéolithe extrudée (répondant à la formule générale Na2O, A1203, nSiO2) de forme indifférente, mais de taille supérieure à 1 mm dans sa plus petite dimension. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité du tamis moléculaire utilisé est comprise entre 5 et 10 fois le poids de la poudre d'organe. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe est tout d'abord prédécoupé dans un broyeur à +4 C, puis les morceaux d'organe sont introduits dans un dispositif d'acheminement cryo- génique (vis sans fin, tapis, trémie ou toute autre structure destinée au convoyage et permettant l'aspersion des morceaux d'organe par un gaz liquéfié cryogénique inerte), à la sortie duquel les morceaux sont introduits dans un broyeur maintenu à une température de -100 20 C par une injection de gaz liquide inerte cryogénique, puis une fois broyés (entre 50 et 200g) acheminés pneumatiquement dans un mélangeur contenant le tamis moléculaire et placé sur une balance de contrôle conti- nu du poids. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on peut, si on le désire, laver l'organe fraîchement prélevé - avant tout traitement - dans une solution d'antiseptique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tamis moléculaire séparé de la poudre sèche d'organe est recyclé après avoir été lavé à l'eau déminéralisée, puis séché à 300 C 20 C dans un courant d'azote anhydre. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est constituée: - d'un prébroyeur(5) à couteaux o l'organe subit un prédé- coupage à une température contrôlée, - d'un dispositif d'acheminement cryogénique (11), - d'un broyeur (12) dans lequel on introduit, par ledit dis- cositif d'acheminement cr"ogénique (11), les morceaux d'organe découpés dans le prébroyeur (5), - d'un mélangeur (13) dans lequel est acheminée pneumatiquement la poudre sortant du broyeur (12) pour y être mélangée avec le tamis moléculaire, - d'une balance (14) qui permet de mesurer le poids de la poudre introduite, - d'un tamis (17) de séparation de la poudre sèche et du tamis moléculaire, et éventuellement: - d'un dispositif de décontamination (2,3,4) placé en tête de la chaîne, - d'un régénérateur (18) pour la régénération et la récupéra- tion du tamis moléculaire. 8. Poudres sèches d'organes végétaux ou animaux obtenues par le procédé selon les revendications 1 à 6. 9. Application des poudres selon la revendication 8 en diététique et en pharmacie.