Brevet FR2703262A1 — publié le 19941007

MELANGES GAZEUX La présente invention se rapporte à certains mélanges gazeux, et à l'utilisation de tels mélanges gazeux pour des applications relatives à la nourriture, aux boissons, au soudage et pour des applications similaires. On connaît dans l'art antérieur l'utilisation de mélanges gazeux contenant un composant gazeux liquéfiable tel que le C 02 ou le N 2 O, en combinaison avec d'autres composants gazeux (appelés gaz permanents) Cependant si la concentration de gaz liquéfiable dans de tels mélanges gazeux est élevée (environ 50 % ou plus en volume), le gaz liquéfiable ne réussit pas à se mélanger aux autres composants dans un laps de temps correct si l'on applique des méthodes classiques de mélange En conséquence, on ne peut charger le gaz liquéfiable dans un cylindre standard qu'à une pression limitée de façon à éviter ce problème. On utilise par exemple largement le dioxyde de carbone en tant que gaz de distribution pour des boissons telles que la bière ou les boissons non alcoolisées post- mix. En ce qui concerne l'art de distribuer de la bière il est très important que l'aspect de la bière dans le verre plaise à l'utilisateur Alors que le goût est la caractéristique dont on parle le plus en ce qui concerne la bière, l'aspect est la première chose que remarque le client La teinte et l'intensité de la couleur, la clarté, les bulles, le type de faux col, la rétention de la mousse et l'adhésivité de la mousse contribuent chacun à la production de l'impression initiale Il est désira- ble que la mousse sur le dessus d'un verre de bière à la pression soit homogène, crémeuse, relativement stable et qu'elle possède un arôme séduisant. Alors que du C 02 pur est souvent utilisé en tant que gaz de distribution, ceci tend à conduire à une sur- carbonation de la bière, ce qui est moins séduisant pour le consommateur, et peut conduire à une formation exces- sive de mousse lors de la distribution de la bière, provoquant ainsi un gaspillage excessif Alors qu'on 2 - connaît l'utilisation d'un mélange gazeux de dioxyde de carbone et d'azote pour surmonter ce problème, une teneur élevée en azote tend à former une bière plate, ce qui à nouveau est inacceptable pour le consommateur Alors qu'un mélange gazeux, par exemple, de dioxyde de carbone en forte proportion avec de l'azote permettrait théoriquement de traiter les deux problèmes, des tentati- ves de production d'un tel mélange gazeux qui puisse être chargé à une pression importante n'ont pas été couronnées de succès dans l'art antérieur, du fait des problèmes de mélange du Ca 2 liquéfié, comme discuté ci-dessus. Il s'ensuivrait en conséquence une avance significative de l'art si l'on pouvait produire un mélange gazeux à concentration de gaz liquéfiable supérieure à 50 %, mais qui offre des caractéristiques de mélange de gaz très stables à l'utilisation à des tempé- ratures, pressions et débits de travail normaux. En conséquence, c'est l'objet de la présente invention de surmonter, ou tout au moins de minimiser une ou plusieurs des difficultés et déficiences relatives à l'art antérieur. En conséquence, dans un premier aspect de la présente invention, il est proposé un procédé pour la préparation d'un mélange gazeux essentiellement stable et homogène, comprenant une proportion supérieure à environ % en volume d'un gaz liquéfiable, lequel procédé comprend la provision d'une source de gaz liquéfiable, d'une source de gaz permanent, et d'un réservoir à gaz, la fourniture du gaz permanent au réservoir à gaz, et la fourniture du gaz liquéfiable au réservoir, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est introduit à une température élevée et/ou à une vitesse élevée de manière à ce que son volume final soit supérieur à environ 50 %. L'invention propose également un mélange gazeux 3 - comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable dans un réservoir à gaz approprié, le mélange étant essentiellement stable et homogène sous des pressions de chargement allant d'envi- ron 10 000 k Pa à environ 30 000 k Pa. On a découvert de manière surprenante qu'en fournissant d'abord le gaz permanent au réservoir à gaz et qu'en fournissant le gaz liquéfiable à une température élevée et/ou à une vitesse élevée, on produisait un mélange gazeux qui était à la fois essentiellement stable et homogène, et comprenait plus de 50 % environ de gaz liquéfiable Une telle stabilité se maintient dans un domaine étendu à la fois de pressions et de températures. Le mélange gazeux par exemple est essentiellement stable et homogène dans un réservoir approprié sous des pressions de chargement allant d'environ 10 000 k Pa à environ 30 000 k Pa Le mélange gazeux est essentiellement stable et homogène à l'utilisation, à des températures et débits de travail normaux, par ex d'environ 50 C à 250 C. Le gaz liquéfiable peut être présent dans le mélange gazeux en toutes quantités appropriées supé- rieures à environ 50 % Le gaz liquéfiable peut être présent en quantités d'environ 50 % en volume à 97,5 % en volume, préférablement d'environ 55 % à 85 % en volume, plus préférablement d'environ 60 % à 75 % en volume Le gaz liquéfiable peut être le dioxyde de carbone (CO 2), le protoxyde d'azote (N 20) ou d'autres gaz liquéfiables ou leurs mélanges selon l'emploi du mélange gazeux On préfère le dioxyde de carbone. Le gaz permanent peut être choisi parmi l'azote, l'hélium, l'argon, l'oxygène ou d'autres gaz permanents, selon l'emploi des mélanges gazeux On préfère l'azote. Le gaz permanent peut être présent dans le mélange gazeux en quantités d'environ 2,5 % en volume à moins de 50 % en volume. Le gaz permanent peut être fourni au réservoir à gaz, par exemple un cylindre à gaz comprimé, en utilisant les techniques standard Le gaz liquéfiable est pompé dans le cylindre en le préchauffant à une température -4- d'environ 401 C à 2500 C, Dréférablement 800 C à 1100 C et à une vitesse élevée Une pompe cryogénique peut être utilisée La pompe peut par exemple engendrer des vitesses d'environ 10 à 50 mètres par seconde lors du remplissage du gaz. Comme stipulé plus haut, on a découvert de manière surprenante que le mélange gazeux résultant était tout à la fois essentiellement stable et homogène dans un vaste domaine de températures et de pressions Bien que nous ne voulions pas être limités par la théorie, on postule que la fourniture à haute vitesse et à haute température du gaz liquéfiable amène le gaz dans un état supercritique, ce qui apparemment explique pourquoi le mélange est plus stable et homogène qu'on ne peut le réaliser autrement. En conséquence, dans un autre aspect de la présente invention, il est fourni un mélange gazeux comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable dans un réservoir à gaz approprié qui est essentiellement stable et homogène sous des pressions de chargement d'environ 10 000 k Pa à environ 30 000 k Pa. Les composants de gaz liquéfiable et de gaz permanent du mélange gazeux peuvent être tels que décrits ci-dessus. De préférence, le mélange gazeux comprend environ de 55 % à 85 % en volume de C 02; et environ de 15 % à 45 % en volume d'azote (N 2). Dans un aspect préféré, le mélange gazeux peut de plus comprendre un composant de gaz supplémentaire choisi parmi l'hélium (He), l'hydrogène (H 2), l'argon (Ar) et l'oxygène ( 02) Le composant de gaz supplémentaire peut être additionné pour modifier de façon complémentaire les caractéristiques du mélange gazeux selon l'application de ce dernier Le composant de gaz supplémentaire peut comprendre environ de 0,5 % à 25 % en volume, de préfé- rence environ de 1 % à 20 % en volume Comme stipulé ci- dessus, les mélanges gazeux peuvent être utilisés pour des applications comprenant la nourriture, les boissons, - et pour des applications similaires Les mélanges gazeux sont particulièrement applicables à la distribution de boissons telles que les bières et les boissons non alcoolisées post-mix, ainsi qu'au conditionnement de produits alimentaires. En conséquence, un autre aspect de la présente invention propose un procédé pour la distribution d'une boisson qui comprend la provision d'un mélange gazeux comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable dans un réservoir à gaz approprié, le mélange étant essentiellement stable et homogène sous des pressions de chargement d'environ 10,000 k Pa bar à environ 30 000 k Pa; d'un appareillage de distribution comprenant une boisson; la mise sous pression de la boisson à l'aide du mélange gazeux; et la distribution de la boisson. Une distribution désirable est effectuée à des températures au-delà d'environ 50 C, préférablement au- delà d'environ 70 C, plus préférablement encore au-delà d'environ 100 C. La source de boisson peut être une boisson au malt telle qu'une bière L'appareillage de distribution peut être un distributeur de bière standard La boisson distribuée peut présenter une mousse crémeuse, stable et un goût amélioré. La présente invention sera maintenant décrite plus en détail par référence aux exemples ci-joints Il devrait être entendu cependant que la description qui suit est seulement destinée à illustrer et ne devrait pas être interprétée comme une restriction à la généralité de l'invention décrite ci-dessus. Exemples Des cylindres sont remplis de gaz pour produire divers mélanges gazeux, désignés sous le terme de gaz "Aligal" Le procédé de remplissage est illustré -6- graphiquement à la Figure 1 et se déroule comme suit: 1 Les cylindres sont reliés à la rampe de remplissage, les valves étant en position ouverte, prêtes au remplissage. 2 Un cylindre de contrôle est placé sur une balance électronique pour surveiller le poids de gaz introduit dans les cylindres Cette balance est reliée à un contrôleur programmable, qui est programmé pour ouvrir et fermer les valves pneumati- ques selon le mélange sélectionné de façon à introduire la quantité correcte de chaque composant gazeux dans les cylindres. 3 Le contrôleur programmable introduit d'abord le gaz permanent dans le cylindre conformément au programme, et ensuite, comme dernier composant, le CO 2 sous forme gazeuse. 4 Une fois que le cylindre de contrôle a atteint son poids programmé, la valve principale se ferme, les valves des cylindres sont fermées, et les cylindres sont prêts pour l'expédition (après analyse d'échantillons). GAMME DE PRODUITS POUR LES GAZ ALIGAL STANDARD Aligal 13 30 % C 02 70 % N 2 Aligal 15 50 % C 02 50 % N 2 Aligal 15 + 55 % C 02 45 % N 2 Aligal 17 70 % Ca 2 30 % N 2 Aligal 18 80 % C 02 20 % N 2 Aligal 19 90 % C 02 10 % N 2 Les gaz Aligal sont à présent remplis de préférence dans des cylindres à gaz haute pression (aluminium ou acier) contenant de 6 m 3 ( 35 1 WC Aluminium) à 10 mn ( 35 1 WC Acier), si possible jusqu'à mn ( 50 1 WC, Acier) de gaz Les volumes sont mesurés en mètres cubes (m 2) selon la norme australienne A 52992/1987 dans laquelle 1 m 3 est défini comme étant 1 m 2 de gaz mesuré sous 101,325 k Pa et à 150 C. 7 - Plusieurs essais sont ensuite effectués pour démontrer la viabilité de production de ces mélanges. Des essais effectués en chargeant de l'Aligal 17 par la méthode classique (d'abord du Ca 2 à basses pressions et températures, ensuite du N 2) ont démontré qu'il était impossible d'obtenir un mélange homogène dans un laps de temps correct après le remplissage La teneur en CO 2 de la phase gazeuse n'a jamais atteint 40 % peu après que le remplissage ait été terminé (au lieu des 70 % requis). EXEMPLE I Des essais furent effectués pour étudier le vidage d'un cylindre de 10 m 3 Le mélange gazeux était de 72 % de Ca 2, 28 % de N 2 Il fut établi que la compo- sition du gaz ne changeait pas entre les pressions d'essai de 12700 k Pa à 2100 k Pa pendant la période d'essai Il est à noter que des fluctuations de moins de 3 % en teneur de CO 2 ne sont pas considérées critiques, étant en deçà de la tolérance de mesure des instruments d'analyse utilisés Les résultats d'essais sont comme suit: 8 - Temps Tempéra- ture ambiante Pression (k Pa) % CO 2 Commentaires Régulateur différent Régulateur B L. 11.15 25 C 12.15 12.45 1.15 2.00 2.30 3.00 26 C 28 C 28 C C C C 72 % Chauffage et régulateur P B. EXEMPLE II Des essais supplémentaires ont été effectués pour examiner la sécurité des cylindres à hautes températures. Il a été noté que, dans tout le domaine de températures, la pression changeait, mais que le mélange gazeux restait stable. 8.30 9.00 10.15 11.00 11.30 12.00 12.30 1.00 2.00 72 % 72 % 72 % 72 % 72 % 72 % 72 % 72 % 72 % C C C C C C C C C C C C 22 C 24 C 24 C 2.30 3.00 3.30 72 % 72 % 72 % 8.30 9.30 10.30 72 % 72 % 73 % 9 Température du Pression (k Pal % CO, cylindre C 11800 71 C 12500 71 250 C 13300 71 300 C 14300 71 350 C 15400 71 400 C 16400 71 450 C 17400 71 500 C 17400 71 EXEMPLE III Un essai supplémentaire a examiné l'effet du vidage rapide d'un cylindre, en utilisant le même mélange gazeux que dans l'exemple I Le cylindre était vidé en 35 minutes environ Normalement, un cylindre de cette taille devrait se vider sur une période de plusieurs jours Une variation de composition mineure sembla se produire durant le vidage rapide, mais ceci restait en deçà de la tolérance de 3 % en C 02 des instruments de mesure et n'est pas considéré comme étant significatif. Temps % CO Pression 13.15 75 13000 13.21 73,8 11000 13.28 69,5 10000 13 34 69,5 8000 13.39 71,0 6000 13.45 71,5 4000 13.50 73 1500 Finalement il y a lieu de comprendre que diverses autres modifications et/ou altérations peuvent être faites sans s'écarter de l'esprit de la présente invention telle qu'elle a été décrite ici. - Revendications: 1 Un procédé pour la préparation d'un mélange gazeux essentiellement stable et homogène, comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable, lequel procédé comprend: la provision d'une source de gaz liquéfiable, d'une source de gaz permanent, et d'un réservoir à gaz, la fourniture du gaz permanent au réservoir à gaz, et la fourniture du gaz liquéfiable au réservoir, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est introduit à une température élevée et/ou à une vitesse élevée de manière à ce que son volume final soit supérieur à environ 50 %. 2 Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable dans le mélange gazeux est présent en une quantité d'environ 50 % à 97,5 % en volume. 3 Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est présent dans le mélange gazeux en une quantité d'environ 55 % à 85 % en volume. 4 Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est présent dans le mélange gazeux en une quantité d'environ 60 % à 75 % en volume. Un procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz liquéfia- ble est chauffé à une température d'environ 400 C à 250 'C. 6 Un procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est chauffé à une températu- re dans le domaine de 80 'C à 110 'C. 7 Un procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz chauffé est fourni au réservoir à une vitesse d'environ 10 à 50 mètres par seconde. 8 Un procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz liquéfia- ble est choisi parmi le dioxyde de carbone, le protoxyde d'azote, d'autres gaz liquéfiables ou leurs mélanges. il - 9 Un procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est du dioxyde de carbone. Un procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz permanent est présent dans le mélange en une quantité d'environ 2,5 % à 50 % en volume. 11 Un procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz permanent est choisi parmi l'azote, l'hélium, l'argon, l'oxygène ou leurs mélanges. 12 Un mélange gazeux comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable dans un réservoir à gaz approprié, le mélange étant essentiellement stable et homogène sous des pressions de chargement d'environ 10 000 k Pa à environ 30 000 k Pa. 13 Un mélange gazeux selon la revendication 12, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est présent en une quantité d'environ 50 % à 97,5 % en volume. 14 Un mélange gazeux selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit gaz liquéfiable est présent en une quantité d'environ 55 % à 85 % en volume. Un mélange gazeux selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit gaz liquéfiable est présent en une quantité d'environ 60 % à 75 % en volume. 16 Un mélange gazeux selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est choisi parmi le dioxyde de carbone, le protoxyde d'azote, d'autres gaz liquéfiables ou leurs mélanges. 17 Un mélange gazeux selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que le mélange gazeux comprend un gaz permanent. 18 Un mélange gazeux selon la revendication 17, caractérisé en ce que le gaz permanent est présent en une quantité d'environ 2,5 % à 50 % en volume. 19 Un mélange gazeux selon la revendication 17 ou la revendication 18, caractérisé en ce que le gaz perma- nent est choisi parmi l'azote, l'hélium, l'argon, l'oxy- gène ou leurs mélanges. 12 - Un mélange gazeux selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que le gaz liquéfiable est le dioxyde de carbone, et le gaz perma- nent est l'azote. 21 Un mélange gazeux selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le mélange gazeux comprend un gaz supplémentaire. 22 Un mélange gazeux selon la revendication 21, caractérisé en ce que le gaz supplémentaire est choisi parmi l'hélium, l'hydrogène, l'oxygène et l'argon ou leurs mélanges. 23 Un mélange gazeux selon la revendication 21 ou la revendication 22, caractérisé en ce que le gaz supplé- mentaire est présent en une quantité d'environ 0,5 % à 25 % en volume. 24 Un mélange selon la revendication 23, caractéri- sé en ce que le gaz supplémentaire est présent en une quantité d'environ 1 % à 20 % en volume. Un procédé pour la distribution d'une boisson, lequel procédé comprend: la provision d'un mélange gazeux selon l'une quelconque des revendications 12 à 24; et d'un appareillage de distribution comprenant une boisson; la mise sous pression de la boisson à l'aide du mélange gazeux; et la distribution de la boisson. 26 Un procédé selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que la boisson est une boisson au malt telle que la bière. 27 Une méthode de préparation d'un mélange gazeux essentiellement stable et homogène, comprenant une proportion supérieure à environ 50 % en volume d'un gaz liquéfiable essentiellement tel que décrit ci- dessus par référence à l'un quelconque des exemples.