Brevet FR2862658A1 — publié le 20050527

La présente invention concerne un procédé de production d'eau-de-vie par ultrafiltration d'une eau-de-vie coupée, dans lequel l'ultrafiltration est conduite sur le mode crossflow (écoulement transversal) au moyen de membranes ayant un cut-off (seuil de coupure) de 10 000 à 100 000 daltons, et une eau-de-vie clarifiée et stabilisée est obtenue comme filtrat. On entend désigner par membranes d'ultrafiltration des membranes qui sont caractérisées par des diamètres de pores qui sont capables de retenir des particules ou des macromolécules dans la plage approximative de masses molaires comprise entre 500 et 1 000 000 daltons (cut-off). Il est connu qu'au cours de la production d'eau-de-vie, les distillats d'eau-de-vie obtenus par distillation sont soumis à un stockage pendant lequel une série de processus chimiques de maturation s'accomplit. Etant donné que ces distillats d'eau-de-vie présentent généralement des concentrations en éthanol qui sont trop élevées pour convenir à la boisson, on doit les diluer (couper) avec de l'eau après la maturation au degré qui convient pour la boisson. L'eau-de-vie coupée ainsi obtenue présente des concentrations en éthanol dans la plage de 20 à 70 % en volume, mais plus avantageusement entre 38 et 45 % en volume. Le coupage a pour effet que les propriétés de solubilité de nombreux constituants sont abaissées à un point tel qu'ils précipitent et provoquent un trouble de l'eau-de-vie coupée. Afin que les substances produisant un trouble précipitent aussi complètement que possible, l'eau-de-vie coupée est habituellement exposée pendant plusieurs jours à un traitement au froid à de basses températures, avantageusement à des températures comprises entre 0 et -10 C. Ensuite, l'eau-de-vie coupée doit être clarifiée par filtration avant le conditionnement, à savoir dans une mesure telle que les eaux-de-vie obtenues après la filtration soient limpides et ne se troublent plus par la suite (Handuch der Getrânketechnologie, Pieper, Bruchmann, Kolb, Technologie der Obstbrennerei, Ulmer Verlag Stuttgart, 1977, pages 315-325). L'inconvénient est que la filtration des eaux-devie coupées doit être effectuée à basses températures et que le coupage ne doit pas être chauffé trop fort avant ou pendant la filtration. Sinon, des particules produisant un trouble pourraient repasser en solution et générer de nouveaux troubles dans l'eau-de-vie prête à la consommation. D'après l'art antérieur, la filtration d'une eau-de- vie coupée est effectuée jusqu'à présent comme filtration statique (filtration dead-end = filtration en cul-de-sac). La filtration est généralement effectuée par passage sur des filtres à lit profond qui sont fabriqués en matières fibreuses telles que des filtres de cellulose, ou en matières en particules, par exemple en kieselguhr (terre d'infusoires). L'inconvénient est que la capacité de filtration de ces filtres à lit profond s'épuise relativement vite, parce que les substances produisant un trouble qui pénètrent dans les cavités des lits filtrants engorgent ces lits et la surface à action adsorbante des matières filtrantes est recouverte relativement vite, en totalité, de substances adsorbées dans l'eau-de-vie coupée. Les lits filtrants ne peuvent pas être régénérés ou ne peuvent l'être qu'insuffisamment, ce qui crée des frais importants d'élimination des déchets. Lorsqu'il s'agit d'eaux-de-vie coupées difficiles à clarifier et à stabiliser, elles sont additionnées, avant la filtration, d'agents de clarification (par exemple gélatine, charbon actif), qui adsorbent les substances déstabilisant l'eau- de-vie ou entraînent par inclusion, lors de leur floculation, les substances produisant un trouble. Les agents de clarification sont éliminés en même temps lors de la filtration. L'inconvénient est qu'ils réduisent souvent la capacité de filtration et accroissent la quantité de substances à éliminer. Le document original SU 635 129 vise à éviter le traitement à froid de l'eau-de-vie coupée d'une durée de 10 jours à -10 C, en soumettant l'eau-de-vie coupée immédiatement après la dilution du distillat d'eau- de-vie avec de l'eau à une ultrafiltration statique à une température de 10 à 20 C. L'ultrafiltration doit être effectuée au moyen de nattes de fibres creuses. Les troubles occasionnés par des polyphénols doivent alors être éliminés. Les fibres creuses peuvent être constituées d'esters de cellulose, tels que l'acétate de cellulose, ou de polypropylène. L'inconvénient est que ce procédé présente une capacité d'ultrafiltration extrêmement faible par rapport à la surface filtrante (5 litres par jour et lo par m2), ce qui ne convient pas pour des applications industrielles en raison de la dépense de temps pour la filtration et des frais élevés à investir pour la création de grandes surfaces filtrantes de 15 000 m2 par installation. Un autre inconvénient réside dans le fait que l'ultrafiltration est suivie d'autres étapes, à savoir une phase de repos de l'eau-de-vie de 30 à 60 minutes à des températures de 20 à 25 C, et une filtration finale. Le problème à la base de l'invention est donc de proposer un procédé de production d'une eau-de-vie clarifiée et stabilisée à partir d'une eau-devie coupée, qui remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus et qui se caractérise par une grande efficacité. Le problème est résolu, conformément à l'invention, par l'ultrafiltration d'une eau-de-vie coupée selon le mode de crossflow au moyen de membranes dans la plage d'ultrafiltration possédant un cut-off de 10 000 à 100 000 daltons, permettant d'obtenir comme filtrat une eau-de-vie commercialisable et propre à la consommation. Des membranes ayant un cutoff de 20 000 à 80 000 daltons conviennent préférentiellement. On apprécie particulièrement une plage de cut-off d'environ 30 000 à 50 000. Le choix du cut-off qui convient dépend de la nature de l'eau-de-vie coupée et de ses constituants produisant un trouble et autres constituants qui doivent être éliminés. Il n'est alors pas nécessaire de procéder à l'ultrafiltration à de basses températures, mais au contraire, la température de l'eau-de-vie coupée à filtrer ne doit pas être abaissée au-dessous de 15 C. Une plage avantageuse de température est une plage de 15 à 35 C, notamment d'environ 18 à 28 C. La possibilité de filtration à ces températures est extrêmement avantageuse du point de vue de l'économie d'énergie. On a observé le fait surprenant qu'une variation de température pendant l'ultrafiltration pouvait être tolérée dans les limites des plages mentionnées, et que de telles variations de température n'exerçaient aucun effet sur la stabilité et la clarification de l'eau-de-vie. Lorsque les plages de températures mentionnées sont respectées, aucun refroidissement séparé n'est nécessaire pendant l'ultrafiltration. Il s'est alors révélé que des membranes convenant particulièrement pour l'ultrafiltration d'une eau-de-vie coupée étaient des membranes constituées d'hydrate de cellulose réticulé. De telles membranes dans le domaine de l'ultrafiltration sont commercialisées par la firme allemande Sartorius AG sous le nom commercial Hydrosart (DE 44 18 831 C2). Elles se caractérisent, dans l'ultrafiltration d'une eau-de-vie coupée, par une faible tendance à la formation de dépôts superficiels. Des dépôts superficiels perturberaient la vitesse d'écoulement du filtrat. En outre, elles sont faciles à régénérer et possèdent une bonne compatibilité vis-àvis de hautes concentrations en alcool. Il suffit du passage, du côté nonfiltrat de la membrane, d'un courant d'un liquide de rinçage alcalinisé à 4 % et contenant un agent tensioactif (par exemple le produit Ultrasil 132 de la firme Henkel-Ecolab) pour rétablir à plus de 90 % la capacité initiale de cette membrane. En cas de faibles encrassements, il suffit de faire passer un courant d'eau chaude et/ou d'eau froide du côté nonfiltrat de la membrane pour obtenir la régénération. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation de membranes en hydrate de cellulose réticulé. On peut aussi utiliser des membranes en d'autres matières polymères, telles que le polypropylène, le polysulfone ou le polyéthersulfone. Leur stabilité mécanique et leurs propriétés de filtration ne peuvent pas être perdues, par exemple par gonflement, dans le milieu filtrant à forte concentration en alcool. Lorsque la vitesse d'écoulement du filtrat s'abaisse au-dessous d'une valeur prédéterminée, l'ultrafiltration devait toujours être interrompue et les membranes devaient être régénérées. On a observé le fait surprenant qu'il est suffisant pour cela de faire passer du côté rétentat des membranes un courant de solution d'épuration et/ou un courant d'eau. On obtient par l'ultrafiltration, conforme à l'invention, d'une eau-devie coupée, une eau-de-vie clarifiée et stabilisée qui correspond aux normes de qualité de l'industrie des boissons et qui est prête à la consommation. La clarification et la stabilité de l'eau-de- vie sont caractérisées par le rapport de trouble entre l'eau-de-vie et l'eau-de-vie coupée. Ce rapport est inférieur à 0,04 à 20 C. Le trouble de l'eau-de-vie coupée avant l'ultrafiltration et celui de l'eau-de-vie obtenue comme filtrat ont été mesurés avec un néphélomètre NEPHLA, type: LPG 239.52 de la firme allemande Lange. Les mesures néphélométriques effectuées à des températures dans la plage de 0 à 10 C ont donné des rapports de trouble inférieurs à 0,07. L'eau-de-vie obtenue par le procédé conforme à l'invention n'a pas présenté de variations des valeurs de trouble même après stockage pendant 6 mois à des températures de l'ordre de 2 C, comparativement aux valeurs de trouble qui ont été mesurées immédiatement après l'ultrafiltration. L'odeur et le goût des eaux-de-vie obtenues après l'ultrafiltration selon le mode crossflow sont comparables à identiques à ceux des eaux-de-vie traitées selon le procédé traditionnel. Souvent, pour des raisons d'amélioration sensorielle, on ajoute des substances de traitement qui donnent à l'eau-de-vie plus de rondeur et de souplesse en supprimant les petites impuretés sensorielles. Dans tous les essais portant sur les eaux-de-vie obtenues après l'ultrafiltration selon le mode de crossflow, on est parvenu à renoncer à ces substances de traitement sans pertes qualitatives. La stabilité a été contrôlée selon deux méthodes par Io mesure néphélométrique ou par une méthode appelée crash-test. Dans ce dernier cas, le filtrat est refroidi pendant plusieurs heures à -5 C et les précipités éventuels (dépôt) sont recherchés. Tous les échantillons de filtrats testés jusqu'à présent se sont montrés stables par ces deux méthodes. Le procédé conforme à l'invention se caractérise en outre par le fait qu'il peut être utilisé pour l'ultrafiltration d'eaux-de-vie coupées dont la teneur en alcool peut fluctuer entre de larges limites. On peut avantageusement l'utiliser pour des eaux-de-vie coupées dont la teneur en alcool avant l'ultrafiltration a été réglée à une concentration dans la plage de 20 à 70 % en volume d'éthanol, en privilégiant des plages de 30 à 60 % en volume et notamment d'environ 35 à 45 % en volume d'éthanol. Dans une forme de réalisation appréciée de l'invention, l'ultrafiltration est effectuée au moyen de cassettes filtrantes de type crossflow, comme décrit par exemple dans le document DE 34 41 249 C2, ou telles que commercialisées par la firme Sartorius AG sous le nom commercial Sartocom. L'avantage de l'utilisation de telles cassettes filtrantes de type Crossflow à membranes planes réside principalement dans le fait que, en raison des courts trajets d'écoulement des surfaces des membranes, la chute de pression peut être maintenue faible et la formation d'une couverture à la surface de la membrane peut être rendue difficile, ce qui permet une grande capacité de filtration par rapport à la surface de la membrane sur une longue durée de filtration. Principalement pour des raisons d'économie d'énergie, il s'est montré intéressant de mettre en oeuvre le procédé d'ultrafiltration à une pression d'admission du non-filtrat dans la plage de 2 à 4 bars et à une pression de sortie du rétentat dans la plage de 0,5 à 3 bars. L'ultrafiltration est avantageusement conduite à une pression d'admission du non-filtrat dans la plage de 2,5 à 3,5 et notamment à une pression d'environ 3 bars, et à une pression de sortie du rétentat dans la plage de 0,5 à 2 bars, notamment à une pression d'environ 1 bar, et on obtient ainsi une capacité de filtration d'au moins 100 litres par heure et par m2. Cela signifie une capacité de filtration au moins 500 fois supérieure, rapportée à la surface de membrane, comparativement à l'ultrafiltration statique selon le document SU 635 129. La sortie du filtrat peut se faire librement, ou bien on peut appliquer une contre-pression, le filtrat pouvant alors aussi être recyclé du côté filtrat de la membrane, comme l'eau-de-vie coupée du côté non-filtrat des membranes. D'autres détails de l'invention ressortent de la description des exemples de réalisation suivants, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente le flux de filtrat et la courbe de la température pendant l'ultrafiltration selon l'exemple 1, la figure 2 représente le flux du filtrat et la courbe de la température pendant l'ultrafiltration selon l'exemple 30 2, et la figure 3 représente le flux du filtrat et la courbe de la température pendant l'ultrafiltration selon l'exemple 3. Exemple 1 1,4 litre d'une eau-de-vie coupée (Pisco) ayant une teneur en éthanol de 40 % en volume, se trouvant dans un réservoir collecteur, a été filtré à une température initiale de 18,2 C au moyen d'une cassette de filtration sur le mode crossflow de la firme Sartorius AG (type. 30814459002 E-SEG). La cassette filtrante du type crossflow possède une membrane Hydrosart de la firme Sartorius AG, qui est constituée d'hydrate de cellulose réticulé ayant un cut-off de 30 000 daltons et qui présente une surface filtrante de 0,02 m2. L'ultrafiltration est conduite à une pression d'admission de 3 bars pour le non-filtrat (eau-de-vie coupée), une pression initiale pour le rétentat de 1 bar du côté non-filtrat de la cassette filtrante et une pression de sortie du filtrat (eau-de-vie) de 0 bar du côté filtrat de la cassette filtrante, le rétentat étant renvoyé par recyclage au réservoir collecteur de l'eau-de-vie coupée. Les conditions de pression indiquées ont été maintenues constantes pendant l'ultrafiltration. Avant le début de l'ultrafiltration, en vue de parvenir à une stabilisation de l'installation et de la membrane, l'eau- de-vie coupée a été recyclée pendant 10 minutes sous pression initiale de 1 bar, la sortie du filtrat étant fermée. L'ultrafiltration a été arrêtée au bout de 28 minutes du fait que le volume mort du dispositif d'ultrafiltration avait été approximativement atteint. La quantité d'eau-de- vie obtenue comme filtrat s'élevait à 1,2 litre. Le flux moyen de filtrat était de 126,4 1/hm2. L'eau-de-vie obtenue comme filtrat présente à 20 C un trouble de 0,03 FNU (Formazine Nephelometric Units) et, à 10 C, un trouble de 0,17 FNU. Le trouble de l'eau-de-vie coupée s'élevait avant l'ultrafiltration à 6,11 FNU, à 20 C. Une fois l'ultrafiltration terminée, la cassette filtrante a été rincée pendant 5 minutes par passage, du côté non-filtrat, d'un courant d'eau froide (20 C) aux pressions de travail indiquées, pendant 5 minutes en vue de sa régénération. Une comparaison entre les flux de filtrat pour l'eau froide avant le début de l'ultrafiltration et après l'ultrafiltration et la régénération, montre un flux d'eau de 94 % de la valeur initiale. Exemple 2 On a conduit la filtration comme dans l'exemple 1, s mais avec une cassette de filtration sur le mode crossflow de la firme Sartorius AG du type 30814469002 E-SG, dans laquelle la membrane Hydrosart en hydrate de cellulose réticulé présentait un cut-off de 100 000 daltons. L'ultrafiltration était terminée au bout de 10 Io minutes. La quantité d'eau-de-vie obtenue comme filtrat s'élevait à 1,2 litre. Le flux moyen du filtrat était de 361,5 1/hm2. L'eau-de-vie obtenue comme filtrat présente à 20 C un trouble de 0,04 FNU. Le trouble de l'eau-de-vie coupée s'élevait, avant l'ultrafiltration, à 6,15 FNU à 20 C. Exemple 3 On a conduit la filtration comme dans l'exemple 1, mais avec une quantité initiale d'eau-de-vie coupée de 4,5 litres. L'ultrafiltration était terminée au bout de 90 minutes. La quantité d'eau-de-vie obtenue comme filtrat s'élevait à 4,3 litres. Le flux moyen de filtrat était de 142,7 1/hm2. L'eau-de-vie obtenue comme filtrat présentait à 20 C un trouble de 0,03 FNU et, à 10 C, un trouble de 0,16 FNU. Le trouble l'eau-de-vie coupée s'élevait, avant l'ultrafiltration, à 6,10 FNU à 20 C. La régénération de la cassette filtrante avec de l'eau froide a conduit à un flux d'eau de 94 % de la valeur initiale. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'eau-de-vie par ultrafiltration d'une eau-devie coupée, caractérisé en ce que l'eau-de-vie coupée est filtrée selon le mode d'écoulement transversal au moyen de membranes dans la plage d'ultrafiltration avec un seuil de coupure de 10 000 à 100 000 daltons, le filtrat obtenu étant une eau-de-vie prête à être consommée. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau-de-vie coupée est filtrée à des températures comprises dans la plage de 15 à 35 C. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ultrafiltration est effectuée au moyen de membranes qui sont constituées d'hydrate de cellulose réticulé. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau-de-vie coupée est ajustée avant l'ultrafiltration avec de l'eau à une concentration comprise dans la plage de 20 à 70 % en volume d'éthanol. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ultrafiltration est conduite au moyen de cassettes filtrantes selon le mode écoulement transversal. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'ultrafiltration présente, pour une pression d'admission du non-filtrat dans la plage de 2 à 4 bars et pour une pression de sortie du rétentat de 0,5 à 3 bars, une capacité de filtration d'au moins 100 litres par heure et par m2. 7. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ultrafiltration, en cas de chute du flux de filtrat en dessous d'une valeur prescrite, est interrompue périodiquement et les membranes sont régénérées. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les membranes sont régénérées par passage, sur leur côté rétentat, d'un courant de solution de nettoyage et/ou d'eau.