Brevet FR3011489A1 — publié le 20150410

La présente invention concerne le domaine des gaz chargés en composés d'arômes. Le gaz ainsi aromatisé peut, entre autres, être utilisé comme atmosphère de mise en emballages de produits alimentaires, mais on sait que de tels gaz sont également utilisés pour créer des « ambiances » favorables et agréables dans des commerces : odeurs de pain, de viennoiseries, de lieux forestiers etc.... Différentes solutions ont alors été décrites dans la littérature pour charger en arômes des gaz, parmi lesquelles on peut citer les solutions suivantes : - faire barboter du gaz dans une solution liquide contenant des arômes : les arômes sont contenus dans une phase liquide au fond d'un récipient . Un gaz est injecté au sein de la partie basse du récipient et traverse la phase liquide sous forme de bulles. Lors de son passage dans la phase liquide, le gaz entraîne les molécules aromatiques volatiles dans la phase gazeuse située en haut du récipient. La phase gazeuse est alors soutirée pour alimenter le poste utilisateur d'un tel gaz chargé en arômes, par exemple une machine de conditionnement sous atmosphère modifiée. Il faut souligner que ce procédé présente plusieurs inconvénients : - selon la nature du liquide, le procédé peut engendrer la formation de mousse lors du bullage de gaz, et donc une perte d'efficacité, un encrassement et une perte de produit ; - il est difficile de quantifier et maîtriser la quantité d'arômes ainsi entraînée et celle-ci reste faible en tout état de cause ; - le gaz peut entraîner de l'eau dans l'emballage, ce qui peut être préjudiciable pour l'aspect et la bonne conservation du produit. - l'infuseur d'aromathérapie LenntechTM: Un gaz à haute concentration d'oxygène qui est produit par un générateur d'oxygène passe dans un infuseur à travers un tube de connexion. L'oxygène active un solénoïde (création d'un champs magnétique) et un pétillement à travers les bouteilles d'aromatisation. Le gaz d'oxygène chargé en arôme circule dans le tube de connexion de sortie et dans la canule. La canule permet la prise du gaz thérapeutique par l'utilisateur. Cette solution nécessite cependant un matériel coûteux, et les débits gazeux sont faibles. Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle solution d'aromatisation de gaz offrant performances et faible coût. Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention s'attache à proposer une solution permettant d'augmenter la quantité de molécules aromatiques dans le gaz sans qu'il se produise une formation de mousse, cela en évitant ou minimisant le bullage du gaz dans le liquide. Pour cela, considérons un récipient contenant en partie basse une phase liquide contenant les arômes et en partie haute une phase gaz. A l'équilibre, on peut définir le coefficient de partage d'un composé, qui rend compte de sa distribution dans chacune des phases. Le coefficient de partage Ki, défini comme le rapport de concentrations d'une molécule i entre deux phases, à une température donnée, indique l'affinité relative de cette molécule pour la phase liquide et pour la phase gaz : = Cigaz Où Cigaz et Cifici sont les concentrations molaires (mol.L-1) ou massiques (kg.L-1) du constituant là l'équilibre dans la phase gazeuse et la phase liquide. Le coefficient de partage peut varier, selon les molécules, en fonction de la composition du liquide. Ainsi, une grande majorité de composés d'arôme voient leur volatilité et donc leur coefficient de partage augmenter avec la concentration en sucre de la solution. Ainsi par exemple, la concentration du linalool dans un espace de tête en équilibre avec une solution d'eau à 65% de sucre est 2,46 fois plus élevée que celle en équilibre avec de l'eau pure. Par ailleurs, Ki augmente avec la température, ce qui se traduit par une augmentation de concentration de I dans la phase gazeuse au détriment de la phase liquide. A titre illustratif, on pourra se reporter aux travaux de Jouquand et al parus dans Food Chemistry, 85(3), 467-474, et aux travaux de Seuvre et al parus dans Food Chemistry, 108, 1176-1182 pour mieux comprendre ces phénomènes. On propose alors selon la présente invention de procéder aux mesures suivantes : A/ On dispose d'un récipient contenant une phase liquide contenant des composés d'arômes et une phase gazeuse en partie haute du récipient. On travaille préférentiellement avec une solution d'eau contenant un sucre simple en grande concentration pour augmenter la volatilité des composés d'arôme et donc augmenter leur concentration dans l'espace de tête du récipient. D'autres solutions (autres phases liquides) peuvent être envisagées dans le cadre de la présente invention, même si elles ne sont pas préférées : par exemple une solution fortement chargée en molécules aromatiques, ou encore une solution contenant des sels comme le chlorure de sodium ou le sulfate d'ammonium qui favorisent le relargage des arômes qui ont plutôt un caractère hydrophobe. Du gaz est injecté dans l'espace de tête du récipient, préférentiellement juste au dessus du liquide. L'approche de l'invention est la suivante : elle s'attache à renouveler le gaz à l'interface gaz/liquide pour augmenter la diffusion des arômes. En mettant du gaz « pur » (non chargé en arômes) à l'interface gaz/liquide, on favorise la libération d'arômes, puisque des arômes vont avoir tendance à « sortir » du liquide pour rétablir un état d'équilibre. En renouvelant le gaz à la surface du liquide, on l'aura compris, on accélère la migration des arômes compte tenu du delta de concentration qui est sans cesse important. On doit entendre selon l'invention par l'expression « juste au dessus du liquide » le fait que l'injection est réalisée dans les premiers centimètres au dessus du liquide, préférentiellement moins de 10 cm, et plus préférentiellement moins de 5 cm. Et l'on doit signaler le fait qu'en injectant ainsi non pas au sein du liquide mais au dessus de sa surface libre, on contribue à éviter les phénomènes de moussage. Du gaz chargé en arôme est soutiré en tête du récipient. B/ On procède à un chauffage de la phase liquide (par exemple à l'aide d'une double enveloppe entourant le récipient qui contient la solution) afin d'augmenter les coefficients de partage des différentes molécules, et ainsi concentrer la phase gaz en composés aromatiques (on chauffera préférentiellement à une température située dans la gamme 30°C à 95°C, et plus préférentiellement dans la gamme 60°C à 80°C ). C/ Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, on met en oeuvre de faibles débits de gaz. Comme il apparaitra clairement à l'homme du métier, les débits à mettre en oeuvre peuvent être très variables selon la machine en aval (dimensions, cadence, etc...) mais néanmoins on préférera selon l'invention un débit de gaz dans la gamme allant de 0,1m3/h à 50 m3/.h, voire jusque 10 m3/h. D/ Selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, on met en oeuvre une production séquencée du gaz : On injecte du gaz comme précédemment décrit, on utilise le gaz extrait par le haut, on attend quelques secondes pour que l'équilibre se fasse, puis on ré-injecte du gaz (le gaz qui sort par le haut a eu, pendant la pause, le temps de se charger en arômes) etc..., ce qui se révèle tout particulièrement avantageux pour tenir compte du temps de migration des arômes. E/ Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, quand on nécessite un débit gazeux plus important, en plus du débit de gaz annoncé plus haut (injecté au dessus de la surface libre du liquide), on effectue un bullage dans le liquide. On l'aura compris on ne fait buller qu'une petite partie du débit global, pour ne pas entrainer de phénomènes de moussage. On injecte au sein du liquide par exemple grâce à un injecteur de type membrane poreuse ou de type clarinette. On peut penser, sans être à aucun moment lié par une telle explication, que cette injection additionnelle permet de créer un mouvement de convection des arômes et de favoriser leur entrainement dans la phase gaz. A nouveau on note que ce débit additionnel doit rester faible pour 5 ne pas créer des phénomènes de moussage, mais également pour ne pas entrainer d'eau dans le gaz extrait. F/ selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, on applique des ultrasons dans le liquide de façon ici encore à renforcer la mobilité des arômes et leur diffusion dans la phase gaz. Les ultrasons seront 10 par exemple appliqués grâce à un bain à ultrasons, on bien grâce à une sonde à ultrasons qui se place dans la phase liquide. On peut envisager aussi , toujours pour favoriser la mobilité des arômes et l'homogénéité du milieu (donc pour renouveler la couche de liquide supérieure qui s'appauvrit quand les molécules d'arômes quittent le liquide 15 pour la phase gazeuse), d'ajouter une agitation mécanique dans le liquide. Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, la phase liquide va progressivement s'appauvrir en arômes, il est donc possible de l'alimenter régulièrement en arômes afin de compenser la quantité qui s'en 20 échappe et ainsi fonctionner en mode continu. L'invention concerne alors un procédé d'aromatisation d'un gaz en au moins un arôme, comprenant les mesures suivantes : - on dispose d'un récipient contenant en sa partie basse une phase 25 liquide contenant ledit au moins un arôme et en sa partie haute une phase gazeuse ; - on procède à l'injection du gaz à aromatiser dans l'espace de tête du récipient, préférentiellement au voisinage de la surface libre du liquide ; - on procède à un chauffage de la phase liquide ; 30 - on procède, dans la partie haute du récipient, à un soutirage d'une partie de la phase gaz qui s'y trouve telle que chargée en ledit au moins un arôme. L'invention concerne également une installation d'aromatisation d'un gaz en au moins un arôme, comprenant les éléments suivants : - un récipient apte à contenir en sa partie basse une phase liquide 5 contenant ledit au moins un arôme et en sa partie haute une phase gazeuse ; - des moyens d'injection du gaz à aromatiser dans l'espace de tête du récipient, permettant préférentiellement l'injection du gaz au voisinage de la surface libre du liquide ; - des moyens de chauffage de la phase liquide ; 10 - des moyens de soutirage d'une partie de la phase gaz située en partie haute du récipient telle que chargée en ledit au moins un arôme. La figure 1 annexée est une représentation schématique partielle d'une installation convenant pour la mise en oeuvre de l'invention. 15 La figure 2 annexée est une représentation schématique partielle d'un mode avantageux d'installation convenant pour la mise en oeuvre de l'invention, telle que mettant en oeuvre une injection additionnelle de gaz au sein de la phase liquide. 20 On retrouve sur la figure 1 les éléments suivants : - un récipient 1 muni d'une double enveloppe de chauffage 2, récipient apte à contenir en sa partie basse une phase liquide 3 contenant le ou les arômes souhaités, et en sa partie haute une phase gazeuse 4; - une arrivée 5 du gaz à aromatiser dans l'espace de tête du récipient, 25 permettant préférentiellement l'injection du gaz au voisinage de la surface libre du liquide ; - des moyens 6 de soutirage d'une partie de la phase gaz située en partie haute du récipient telle que chargée en le ou les arômes souhaités. 30 Le mode de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 par la présence des moyens 7 permettant une arrivée de gaz à aromatiser secondaire, au sein de la phase liquide, moyens comportant ici un tube poreux 8. L'installation pourra comporter, en aval desdits moyens de soutirage, un absorbeur d'humidité. Les expérimentations menées à bien par la Demanderesse ont permis de démontrer les avantages suivants par rapport aux solutions existantes : - un net gain d'efficacité : une augmentation de la charge aromatique dans le gaz produit ; - l'absence de formation de mousse, donc pas de perte produit ; - un nettoyage facilité (du fait précisément de l'absence de mousse qui a tendance à s'infiltrer dans le moindre recoin et à encrasser l'installation).15 REVENDICATIONS1. Procédé d'aromatisation d'un qaz en au moins un arôme, comprenant les mesures suivantes : - on dispose d'un récipient (1) contenant en sa partie basse une phase liquide (3) contenant ledit au moins un arôme et en sa partie haute une phase gazeuse (4) ; - on procède à l'injection (5) du gaz à aromatiser dans l'espace de tête du récipient, préférentiellement au voisinage de la surface libre du liquide ; - on procède à un chauffage (2) de la phase liquide ; - on procède, dans la partie haute du récipient, à un soutirage (6) d'une partie de la phase gaz qui s'y trouve telle que chargée en ledit au moins un arôme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection est réalisée dans les 10 premiers centimètres au dessus du liquide, et plus préférentiellement dans les 5 premiers centimètres au dessus du liquide. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection est réalisée de façon séquencée, par le fait qu'une pause est respectée entre deux injections de gaz. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on procède de plus à une injection additionnelle de gaz à aromatiser, au sein de la phase liquide. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on réalise une agitation de la phase liquide, par exemple par l'application d'ultrasons, ou encore par l'utilisation de moyens d'agitation mécaniques. 6. Installation d'aromatisation d'un qaz en au moins un arôme, comprenant les éléments suivants : - un récipient (1) apte à contenir en sa partie basse une phase liquide contenant ledit au moins un arôme et en sa partie haute une phase gazeuse ;- des moyens (5) d'injection du gaz à aromatiser dans l'espace de tête du récipient, permettant préférentiellement l'injection du gaz au voisinage de la surface libre du liquide ; - des moyens (2) de chauffage de la phase liquide ; - des moyens (6) de soutirage d'une partie de la phase gaz située en partie haute du récipient telle que chargée en ledit au moins un arôme. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (7) pour réaliser une injection additionnelle de gaz à aromatiser, au sein de la phase liquide. 8. Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'agitation de la phase liquide, par exemple des moyens d'application d'ultrasons, ou encore des moyens d'agitation mécanique. 9. Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend, en aval desdits moyens de soutirage, un absorbeur d'humidité.