Brevet FR3009867A1 — publié le 20150227

PROCEDE DE CARACTERISATION DE LA QUALITE PHYSIOLOGIQUE D'UN MILIEU DE CULTURE D'ORGANISMES VIVANTS Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de l'analyse physico-chimique périodique ou en continu de la qualité d'un milieu aqueux, notamment dans l'aquaculture ou l'agroalimentaire. Etat de la technique Il est connu de l'art antérieur des dispositifs de mesure d'au moins un paramètre physico-chimique d'un milieu aqueux afin de contrôler la qualité par exemple d'une eau lors de son traitement. Ainsi, le brevet FR2947634 décrit un dispositif de mesure d'au moins un paramètre physico-chimique d'une eau, ledit dispositif comprenant des moyens de mesure de la concentration en chlore actif sous forme d'acide hypochloreux de ladite eau. Il est également connu de l'art antérieur des systèmes de mesure et de suivi de la qualité de l'eau potable reposant sur des relevés de température, de pH, de conductivité, de pression, ou encore de gaz dissous tels que l'oxygène ou le dioxyde de carbone. Le document W02012/153048 décrit un système d'analyse comprenant un dispositif pour l'analyse d'un échantillon liquide, en particulier de l'eau ou une solution biologique telle une goutte de sang, du type consommable et comprenant un substrat sur lequel est déposé un ensemble de capteurs comprenant au moins un premier capteur de mesure du pH de l'échantillon liquide, un deuxième capteur de mesure du potentiel d'oxydo-réduction de l'échantillon liquide, un troisième capteur de mesure de la résistivité ou de la conductivité électrique de l'échantillon liquide, un ensemble de moyens de connexions de l'ensemble des capteurs, et une interface de lecture du dispositif comprenant un ensemble de moyens de connexions complémentaires agencé pour être connecté à l'ensemble des capteurs, des moyens de représentation en au moins trois dimensions de l'analyse de l'échantillon liquide en fonction du traitement des valeurs des mesures par les moyens de traitement, des moyens d'interprétation, des moyens de représentation, lesdits moyens d'interprétation étant agencés pour fournir un résultat d'analyse, basé sur une comparaison de la position d'un point représentatif des mesures réalisées et de régions de référence définies dans le même espace relatif au type d'échantillon analysé. Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur proposent un suivi de paramètres physico-chimiques tels la température, le pH, la conductivité, la pression, ou encore de gaz dissous pour définir la qualité d'un milieu aqueux tel qu'une eau de consommation. Par conséquent, l'objet des solutions de l'art antérieur est de détecter toute anomalie qui serait due à un polluant ou un pathogène puis de traiter ce milieu aqueux pour l'assainir et le rendre utilisable ou consommable par la suite. Ces milieux aqueux peuvent ensuite être utilisés dans des procédés dans lesquels la prolifération d'organismes vivants doit être favorisée, par exemple en aquaculture ou dans des procédés de fermentation impliquant des levures ou des bactéries. Or la qualité physico-chimique de ces milieux aqueux influe sur le développement des organismes vivants que l'on cherche à cultiver. Les solutions de l'art antérieur ne tiennent pas rigoureusement compte des spécificités des besoins physiologiques de chacun des types d'organisme vivant dans ces milieux aqueux. Elles recueillent une multitude de données isolées qui ne sont pas recoupées et reliées entre elles afin d'établir et de répondre aux besoins physiologiques d'une espèce ou d'un groupe d'espèces données. Solution apportée par l'invention Afin de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, la présente invention propose dans son acceptation la plus générale une solution de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture selon des conditions de culture d'organismes vivants déterminées conformément à l'invention ainsi qu'un procédé de pilotage des caractéristiques dudit milieu de culture d'organismes vivants. La présente invention porte sur un procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants, caractérisé en ce que l'on procède à l'acquisition périodique, dans la zone de développement desdits organismes vivants, des paramètres physico-chimiques tels que le pH, la température, la salinité ou conductivité et le potentiel d'oxydo-réduction, au calcul de trois variables constituées par : - le pH, - une deuxième variable V2 fonction du pH, de la température et du potentiel d'oxydo-réduction, - une troisième variable V3 fonction du potentiel d'oxydo- réduction, de la température et de la salinité, pour déterminer un triplet (pH, V2, V3) caractéristique de ladite qualité physiologique dudit milieu. L'on comprend par organismes vivants tout organisme appartenant au vivant, qu'il soit un microorganisme ou du règne animal, végétal ou bactérien, unicellulaire ou pluricellulaire, simple ou complexe. L'on comprend que la définition de la qualité physiologique dudit milieu de culture nécessite une première 5 étape de supervision desdites variables et de leur modification volontaire ou involontaire afin d'établir strictement la zone de confort physiologique de l'espèce cultivée. La modification volontaire d'un élément peut être non limitativement l'ajout d'un aliment, d'un nutriment, d'un 10 liquide, d'un sel, d'un rayonnement, d'un agent de traitement, d'un médicament. La modification involontaire d'un des paramètres peut résulter non limitativement de l'incidence ou de l'intensité de la lumière naturelle, de la température extérieure ou encore du taux d'humidité. 15 Avantageusement, la variable V2 s'établit selon la formule : C1 x pH + (C2/ T) x f(potentiel d'oxydo-réduction, T) C1 et C2 sont des constantes et T se comprend comme la 20 température exprimée en Kelvin selon la norme internationale. Le potentiel d'oxydo-réduction et le pH sont exprimés conformément aux conventions internationales. Avantageusement, la variable V3 s'établit selon la 25 formule : [f(potentiel d'oxydo-réduction, T)]2 x conductivité Le potentiel d'oxydo-réduction en mV, la température T en Kelvin et la conductivité en mS/m sont exprimés selon les conventions internationalement admises. 30 Selon un mode préféré de réalisation, un ensemble de sondes périodiquement in situ mesure les paramètres nécessaires à la détermination des trois variables. L'on comprend bien que l'acquisition des différents 35 paramètres de pH, température, salinité ou conductivité et du potentiel d'oxydo-réduction est subordonnée à la présence de sondes placées périodiquement ou en continu dans le milieu de culture. Ces sondes peuvent être reliées à des systèmes d'acquisition de données. Avantageusement, le procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants comporte au moins une étape de traitement des mesures effectuées par les sondes. Les étapes de traitement des mesures des sondes sont réalisées par un système de traitement des données brutes qui peut être sur place ou à distance. Ces étapes de traitement permettent l'établissement des triplets de variables qui vont être projetés en trois dimensions afin d'établir le positionnement précis du milieu de culture et par conséquent sa qualité physiologique. Selon un autre aspect, le procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants 20 comporte les étapes suivantes : - une caractérisation des paramètres physico-chimiques du milieu de culture permettant la détermination de triplets - l'établissement d'un domaine tridimensionnel des triplets compatibles avec l'objectif de culture et 25 caractéristique de l'espèce cultivée, ledit domaine tridimensionnel correspondant à la zone de confort physiologique de ladite espèce cultivée - la définition de la qualité physiologique de la culture par l'appartenance d'un triplet mesuré à ce domaine 30 tridimensionnel. L'on comprend que l'établissement des triplets permet de qualifier précisément la culture en temps réel et d'identifier un quelconque déséquilibre qui pourrait affecter le développement ou la survie de l'espèce à cultiver. Si le 35 triplet est en dehors de la zone de confort physiologique de l'espèce cultivée alors une action corrective sera engagée. Le positionnement dudit triplet permet de décider précisément de l'action à mener. Avantageusement, le procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants permet de définir les domaines tridimensionnels caractéristiques d'agents bénéfiques et au moins un autre pour l'espèce à cultiver dans le milieu. L'on comprend que le(s) domaine(s) tridimensionnel(s) spécifique(s) d'un agent ou de plusieurs agents bénéfiques peuvent se superposer ou se chevaucher avec le(s) domaine(s) tridimensionnel(s) spécifique(s) de l'espèce cultivée. Avantageusement, le procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants permet de définir les domaines tridimensionnels caractéristiques d'agents pathogènes et au moins un autre domaine pour l'espèce à cultiver dans le milieu. Selon une première variante, le procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants favorise la culture d'organismes vivants en milieu aqueux en maintenant l'élevage aquacole dans le domaine tridimensionnel correspondant à l'espèce cultivée dans le milieu. On entend par élevage aquacole le domaine de l'aquaculture regroupant notamment mais non exhaustivement : la conchyliculture, la pisciculture, la crevetticulture, 30 l'algoculture_ Selon une deuxième variante, le procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants permet de déterminer au moins un domaine tridimensionnel favorisant le développement d'organismes bénéfiques pour la fermentation de matière biologique. Selon une troisième variante, le procédé de 5 caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants permet de maîtriser les conditions de fermentation de matière biologique pour la production de boissons alcoolisées. Selon une quatrième variante, le procédé de 10 caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants permet de maîtriser les conditions de fermentation de matière biologique pour la production de produits agroalimentaires. Selon un autre aspect, le procédé de pilotage des 15 caractéristiques d'un milieu de culture consiste à modifier au moins une des conditions de culture pour faire évoluer le triplet vers le domaine tridimensionnel caractéristique de l'espèce cultivée correspondant à la zone de confort physiologique de ladite espèce cultivée. 20 L'on comprend que pour favoriser le retour ou le maintien de la culture dans le domaine tridimensionnel correspondant à la zone de confort physiologique de l'espèce cultivée, il est nécessaire d'appliquer une action corrective qui peut être non limitativement une modification de la 25 salinité, de la température, du pH, du potentiel oxydoréducteur, de l'éclairage, de l'alimentation, de la teneur en gaz dissouts... L'invention porte également sur une installation de 30 culture d'organismes vivants comprenant : - au moins une zone de culture d'un organisme vivant dans un milieu aqueux - des moyens de mesure de paramètres physico-chimiques dudit milieu aqueux de culture - des moyens d'intégration desdits paramètres physico-chimiques dans un système de traitement des données - des moyens de calculs de trois variables pH, V2, V3 à partir des mesures desdits paramètres physico-chimiques pour 5 la détermination de triplets caractéristiques de la qualité physiologique dudit milieu aqueux de culture - des moyens de qualification de la qualité physiologique dudit milieu aqueux de culture selon la zone de confort physiologique dudit organisme vivant cultivé 10 - des moyens d'ajustement de la qualité physiologique dudit milieu aqueux de culture aptes à maintenir une qualité comprise dans la zone de confort physiologique dudit organisme vivant cultivé. 15 Description La présente invention sera mieux comprise au travers de la description d'un exemple non limitatif de 20 réalisation, la pisciculture. Une installation de pisciculture comprend un bassin rempli du milieu de culture de l'espèce à élever, une espèce de poisson de mer. Un ensemble de sondes aptes à mesurer le pH, la température, la salinité ou conductivité et le 25 potentiel d'oxydo-réduction du milieu de culture est périodiquement implanté dans ledit bassin. Cet ensemble comprend une sonde de mesure du pH, une deuxième sonde de mesure de la température, une troisième sonde pour mesurer la salinité ou la conductivité du milieu de culture et une 30 quatrième sonde pour mesurer le potentiel d'oxydo-réduction. Ces différentes sondes sont formées d'un ou plusieurs capteurs, mono-paramètre ou multi-paramètres. Les mesures sont standardisées par le contrôle des paramètres nominaux des sondes à l'allumage et leur calibrage. Les mesures sont 35 acquises automatiquement ou saisies manuellement en fonction de l'appareil utilisé dans le système de traitement de données. Ces quatre types de sondes peuvent être reliés à un système d'acquisition des données ainsi qu'à un dispositif de traitement des données. Ces quatre paramètres permettent de calculer trois variables que sont le pH, V2 et V3. V2 se calcule selon la formule suivante par la combinaison des paramètres de température, de potentiel 10 d'oxydo-réduction et du pH mesurés : C1 x pH + (C2/ T) x f(potentiel d'oxydo-réduction, T) Clet C2 étant des constantes. C1=2, 25000 Aucun point n'apparaît dans la zone alcaline et réductrice dans le quart bas droit du graphe. Cette zone est favorable à la prolifération de bactéries pathogènes ou encore caractéristique de la putréfaction. REVENDICATIONS1 - Procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants, caractérisé en ce que l'on procède à l'acquisition périodique, dans la zone de développement desdits organismes vivants, des paramètres physico-chimiques tels que le pH, la température, la salinité ou conductivité et le potentiel d'oxydo-réduction, au calcul de trois variables constituées par : - le pH, - une deuxième variable V2 fonction du pH, de la température et du potentiel d'oxydo-réduction, - une troisième variable V3 fonction du potentiel d'oxydoréduction, de la température et de la salinité, pour déterminer un triplet (pH, V2, V3) caractéristique de la qualité physiologique dudit milieu. 2 - Procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants 20 selon la revendication précédente caractérisé en ce que la variable V2 s'établit selon la formule : C1 x pH + (C1/ T) x f(potentiel d'oxydo-réduction, T) 3 - Procédé de caractérisation de la qualité 25 physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants selon la revendication principale caractérisé en ce que la variable V3 s'établit selon la formule : [f(potentiel d'oxydo-réduction, T)]2 x conductivité 30 4 - Procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un ensemble de sondes périodiquement in situ mesure les paramètres nécessaires à la détermination des 35 trois variables. 5 - Procédé de caractérisation de la qualité physiologique d'un milieu de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de traitement des mesures effectuées par les sondes. 6 - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - une caractérisation des paramètres physico-chimiques du milieu de culture permettant la détermination de triplets - l'établissement d'un domaine tridimensionnel des 15 triplets compatibles avec l'objectif de culture et caractéristique de l'espèce cultivée, ledit domaine tridimensionnel correspondant à la zone de confort physiologique de ladite espèce cultivée - la définition de la qualité physiologique de la culture 20 par l'appartenance d'un triplet mesuré à ce domaine tridimensionnel. 7 - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon la revendication précédente 25 caractérisé en ce qu'il permet de définir les domaines tridimensionnels caractéristiques d'agents bénéfiques et au moins un autre pour l'espèce à cultiver dans le milieu. 8 - Procédé de caractérisation des conditions de 30 culture d'organismes vivants selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce qu'il permet de définir les domaines tridimensionnels caractéristiques d'agents pathogènes et au moins un autre pour l'espèce à cultiver dans le milieu. 9 - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il favorise la culture d'organismes vivants en milieu aqueux en maintenant l'élevage aquacole dans le domaine tridimensionnel correspondant à l'espèce cultivée dans le milieu. - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes caractérisé en ce qu'il permet de déterminer au moins un domaine tridimensionnel favorisant le développement d'organismes bénéfiques pour la fermentation de matière biologique. 11 - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il permet de maîtriser les conditions de fermentation de matière biologique pour la production de boissons alcoolisées. 12 - Procédé de caractérisation des conditions de culture d'organismes vivants selon la revendication 10 caractérisé en ce qu'il permet de maîtriser les conditions de fermentation de matière biologique pour la production de produits agroalimentaires. 13 - Procédé de pilotage des caractéristiques d'un milieu de culture selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il consiste à modifier au moins une des conditions de culture pour faire évoluer le triplet vers le domaine tridimensionnel caractéristique de l'espèce cultivée correspondant à la zone de confort physiologique de ladite espèce cultivée.14 - Installation de culture d'organismes vivants selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend : - au moins une zone de culture d'un organisme vivant dans 5 un milieu aqueux - des moyens de mesure de paramètres physico-chimiques dudit milieu aqueux de culture - des moyens d'intégration desdits paramètres physico-chimiques dans un système de traitement des données 10 - des moyens de calculs de trois variables pH, V2, V3 à partir des mesures desdits paramètres physico-chimiques pour la détermination de triplets caractéristiques de la qualité physiologique dudit milieu aqueux de culture - des moyens de qualification de la qualité physiologique 15 dudit milieu aqueux de culture selon la zone de confort physiologique dudit organisme vivant cultivé - des moyens d'ajustement de la qualité physiologique dudit milieu aqueux de culture aptes à maintenir une qualité comprise dans la zone de confort physiologique dudit organisme 20 vivant cultivé.