Brevet FR2905284A1 — publié le 20080307

Procédé d'extraction d'au moins une substance d'un matériau. L'invention se rapporte à un procédé d'extraction de substances d'un matériau mis en contact avec un liquide. L'extraction de substances polaires d'un matériau est généralement réalisée à l'aide d'eau à pression atmosphérique et/ou de solvants organiques ( méthanol, éthanol etc..). Les composés insolubles dans l'eau pure sont généralement extraits à l'aide de solvants organiques où d'adjuvants chimiques (acides, base...) qui sont des substances qui peuvent être nocives ou présentant un danger à la manipulation et qu'il est parfois difficile de séparer totalement des substances extraites que l'on souhaitent conserver. L'utilisation des solvants organiques est fortement réglementée, et exige des autorisations de détention et de stockage qui influent sur le coût de revient du produit. Par ailleurs, la tendance du marché cosmétique, nutraceutique, agro-alimentaire, et pharmaceutique tend vers le développement de produits d'origine naturelle préparés sans ajouts de solvants ou de composés chimiques de synthèse, afin de garantir la sécurité du consommateur et le respect de l'environnement On connaît US 6 001 256 et US 6 352 644, un procédé qui consiste à mettre un matériau pollué en contact avec de l'eau pure en condition sub-critique c'est à dire à une température comprise entre 100 Celsius et 374 Celsius avec une pression suffisante pour maintenir l'eau en phase liquide et permettre ainsi d'extraire des polluants. Cette solution technique bien connue transforme l'eau pure en un solvant et permet d'extraire des composants du matériau de départ sans faire usage d'adjuvant. Ce procédé a été spécialement mis au point pour dépolluer certains matériaux et notamment dégrader les substances polluantes tels les pesticides. Dans ces documents, il est également indiqué que ce procédé pourrait servir à extraire 25 des composés aromatiques tel que l'essence de romarin. Le rendement d'un tel procédé n'est pas évoqué. Si en général ce procédé fonctionne correctement, il est peu compatible avec certaines substances thermolabiles qui sont détruites en raison des températures de travail élevées. Cela exclut donc son application à ces substances. Par ailleurs, il ne permet 30 pas de réaliser des extraction sélectives en fonction du pH. 2905284 2 L'invention se propose d'apporter une solution qui remédie notamment aux problèmes évoqués. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'extraction de substances d'un matériau mis en contact avec un liquide maintenu en phase liquide par une pression 5 adaptée dans une plage de température située sous 374 Celsius, ce procédé étant caractérisé en ce que le liquide est une solution à base d'eau non neutre à pH différent de celui d'une eau pure à mêmes conditions de température et de pression qu'une eau pure, cette solution acide ou basique étant obtenue par adjonction d'au moins un gaz. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre 10 d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente un outil de traitement des matériaux solides En se reportant au dessin, on voit une installation 1 permettant de traiter un matériau 2 notamment solide en vue d'au moins en extraire une substance 3 . Le matériau est placé dans une enceinte 4 dite de réaction fermée. Dans cette enceinte, 15 le matériau est mis en contact avec un liquide 5 sous condition de pression et de température non supérieure à 374 Celsius comprise le liquide restant en phase liquide. Selon une caractéristique de l'invention, le liquide est une solution à base d'eau non neutre à pH différent de celui d'une eau pure à mêmes conditions de température et de 20 pression qu'une eau pure, cette solution étant obtenue par adjonction d'un gaz 6. Une eau pure a un pH de 7 à 25 C sous une pression de 1013 hectoPascal. Le liquide utilisé sera donc de l'eau contenant un gaz ayant réagi avec la molécule H2O pour en modifier le pH. La solution peut être acide ou basique selon le type de gaz dissous. Pour une solution acide, on utilisera avantageusement une solution d'acide carbonique et donc pour cela, on dissout dans l'eau pure du gaz carbonique CO2 par l'effet de la pression et de la température. La plage de température de travail est définie entre 30 C et 374 C. La plage de pression est comprise entre 2 et 200 bar. Pour le travail avec une solution d'acide carbonique, on préférera une plage de 60 C à 200 C avec une pression de l'ordre de 10 à 50 bar. 2905284 3 On pourra également utiliser de l'ammoniac NH3 dans le cas d'une solution basique . On contrôle le pH de la solution par le contrôle des paramètres pression/température. Le gaz pourra être introduit au moins en partie dans l'eau avant introduction de la solution dans l'enceinte. 5 En effet dans le cas du CO2, pour augmenter l'acidité, on augmentera le paramètre pression alors qu'une augmentation de température diminuera cette acidité jusqu'à 160 C environ, et l'augmentera au-delà. On peut donc agir simultanément sur l'acidité de l'eau et la polarité de l'eau sans avoir recours à un acide liquide ou solide ou à une base liquide ou solide ou à un solvant 10 organique et sans ajout d'ion. L'avantage de ce procédé, c'est qu'en fin dudit procédé, on peut dégazer la solution pour neutraliser la dite solution. On a donc utilisé un solvant qui , dans le cas du CO2, ne présente aucune nocivité lorsque la solution a été dégazée. Cela n'exclut pas, dans certains cas, d'améliorer l'extraction en utilisant des adjuvants 15 tels des tensioactifs ou des solvants organiques. Le gaz peut être introduit pur ou en combinaison avec au moins un autre gaz inerte pour régler la quantité de gaz actif dans l'eau tout en agissant sur la pression par l'effet du gaz inerte. On utilise donc un gaz neutre pour adapter la pression et/ou la quantité de gaz agissant sur le pH de l'eau. 20 Comme cela a été dit, en travaillant dans une gamme de température modérée (en dessous de 120 Celsius), on va pouvoir extraire plus facilement les substances thermolabiles se détruisant ou se transformant lorsque l'on travaille au dessus de 120 C . On obtiendra un meilleur rendement sur certains composés , notamment les composés 25 très peu solubles dans l'eau, mais solubles dans les solutions aqueuses acides ou basiques, ou éventuellement solubles dans les solvants organiques polaires (éthanol, méthanol...) On augmente également la sélectivité en permettant l'extraction de composés solubles dans les solutions acides ou basiques, tout en limitant la co-extraction des insolubles 30 dans les conditions de pH utilisées. 2905284 4 On trouvera notamment des applications dans l'extraction des alcaloïdes, des phospholipides ou encore l'extraction sélective de protéines et polypeptides. Par ce procédé, on pourra par exemple extraire la gliadine de blé, protéine connue pour être insoluble dans l'eau, mais soluble dans les solutions acides diluées et les solutions 5 aqueuses à 70-80% d'éthanol ; l'extraction est réalisée dans l'eau saturée en CO2, sous pression, le dégazage ultérieur provoquant la précipitation de la protéine. On peut également utiliser le procédé ci dessus décrit pour transformer un matériau (animal ou végétal) et par exemple effectuer une hydrolyse. Les moyens mis en oeuvre sont : 10 une enceinte fermée dans laquelle on introduit le matériau à traiter, sous forme solide, pâteuse ou liquide, l'introduction est réalisée en continu, en semi-continu ou en discontinu des moyens pour introduire le liquide dans l'enceinte fermé ce liquide étant mis en température et/ou pressurisé avant ou après avoir été mis en contact avec le matériau et 15 des moyens de modification du pH d'une eau pure par introduction d'un gaz en vue de pressuriser et/ou de dissoudre le gaz ou une partie de celui ci. Il comprend des moyens en vue de dégazer la solution après extraction des composants souhaités. Le matériau à traiter peut être un solide, une pâte ou un liquide. 20 Le fonctionnement peut être en continu, en discontinu ou en semi-continu. Sur l'installation représentée, la montée en température de l'eau se fait en amont de l'enceinte fermée au moyen d'un échangeur 10.Un seconde échangeur 11 est prévu en aval de l'enceinte afin de refroidir l'extrait 3 qui subira une étape éventuellement de dégazification et/ou de séparation par différentes méthodes telles que la filtration, 25 l'évaporation etc. Comme on peut le comprendre, les matériaux à partir desquels on pourra extraire une substance sont non limitativement les matériaux naturels ou semi synthétiques (origine animale, végétale, minérale, issu d'un champignon ou d'une levure ou d'un micro-organisme) ou synthétique. 30 25 30 s- REVENDICATIONS 1. Procédé d'extraction de substance d'un matériau mis en contact avec un s liquide maintenu en phase liquide dans une plage de température située sous 374 Celsius comprise par une pression adaptée, ce procédé étant caractérisé en ce que le liquide est une solution à base d'eau non neutre à pH différent de celui d'une eau pure à mêmes conditions de température et de pression qu'une eau pure, cette solution acide ou basique étant obtenue par adjonction d'au moins un gaz dit actif 2.Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise également au moins un gaz neutre pour adapter la pression et/ou la quantité de gaz agissant sur le pH de l'eau. 3.Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'après 15 l'extraction le liquide est dégazé. 4.Procédé d'extraction selon la revendication i caractérisé en ce que la plage de température est comprise entre 30 C et 374 C. 5.Procédé d'extraction selon la revendication 1 caractérisé en ce que le matériau est un solide, un liquide ou une pâte. 20 6.Procédé d'extraction selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que. le gaz dit actif est du gaz carbonique CO2 ou de l'ammoniac NH3. 7.Moyens pour la mise en oeuvre du procédé d'extraction selon l'une quelconque des revendication 1 à 6 caractérisé en ce que ces moyens comprennent: - une enceinte fermée dans laquelle on introduit le matériau à traiter - une eau liquide étant mise en température et/ou pressurisé avant ou après avoir été mis en contact avec le matériau et - des moyens de modification du pH d'une eau pure par introduction d'un gaz. 8. Moyens selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'ils comprennent des moyens en vue de dégazer la solution après extraction des composants souhaités