Brevet FR3080916A1 — publié le 20191108

PROCÉDÉ DE TEST D'OXYDABILITÉ D'UN LIQUIDE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se situe dans le domaine des analyses analytiques appliquées à l'étude et à l'optimisation de procédés vinicoles. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de test d'oxydabilité (TEOX) permettant de déterminer la vitesse de consommation d'oxygène d'un liquide, tel que le vin et les spiritueux. Le procédé permet également de comparer les résultats dudit test d'oxydabilité à une teneur équivalente d'une molécule de référence oxydante, tel que l'acide gallique. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE L'oxydation des vins est un enjeu économique important dans le domaine vinicole. Lors de la réalisation d'un vin, l'apport de l'oxygène est nécessaire, notamment pendant les fermentations, mais un équilibre est à respecter afin de ne pas verser dans les caractères irréversibles d'évent. Par exemple, un excédent d'oxygène peut entraîner une oxydation précoce des vins, leur donnant un arôme de pomme blette, voire de solvant utilisé dans certaines colles comme le scotch(marque registré). D'autre part, la surprotection contre l'oxygène entraîne des caractères de réduction indésirables tel que des vins réduits aux arômes de chou, voire d'ceuf pourri. Selon la conduite de l'élevage d'un vin, il peut être intéressant de connaître l'oxydabilité de ce même vin afin de gérer au mieux les diverses opérations comme les aérations, les soutirages, les sulfitages, etc., permettant d'apporter de l'oxygène au vin ou au contraire de le protéger. Les tests d'oxydabilité ont été proposés pour déterminer quelle est 30 l'aptitude d'un vin à consommer de l'oxygène. M. Jean Ribérau-Gayon a ainsi réalisé des études sur l'oxydation des vins en utilisant un test d'oxydabilité publié 2 dans sa thèse de doctorat en 1931, à Bordeaux. Ce test repose sur la formation d'un vide généré par la consommation d'oxygène d'un vin contenu dans un récipient fermé hermétiquement. Le récipient est un flacon de 250 mL environ, dont le bouchon porte, directement soudé, un manomètre à mercure permettant 5 de mesurer les variations de pression dans ledit récipient. Des variations de pressions sont engendrées par les variations de teneur en oxygène dans l'atmosphère suite à sa consommation par le vin. Un ajout de potasse dans un petit tube permet de capter le gaz carbonique et de s'affranchir des éventuelles variations de pression provoquées par ce dernier gaz. Avec un rapport de volume 10 de liquide/gaz égal à 1,33, 1 mL d'oxygène consommé correspondra à une dépression de 1 mm sur le manomètre à mercure. Cette méthode est précise et présente peu d'erreurs à condition de réaliser toutes les mesures à la même température. Cependant, cette méthode est longue et les variations de température sont parfois difficiles à gérer, notamment hors d'un laboratoire 15 d'analyse. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention propose un procédé de test d'oxydabilité plus 20 moderne, permettant d'obtenir des résultats précis et reproductibles, dans un temps de test réduit. À cette fin, l'invention propose un procédé de test d'oxydabilité d'un liquide, dans lequel un échantillon du liquide à tester est introduit dans un récipient à 25 fermeture hermétique. Ledit récipient comportant un volume liquide VL occupé par l'échantillon, et un volume de gaz VG comportant de l'oxygène et occupant un espace libre de liquide à l'intérieur dudit récipient. Le procédé comporte en outre les étapes suivantes : -une étape de mesure de la consommation d'oxygène dissous par l'échantillon, dans laquelle l'échantillon est mis en agitation à l'intérieur dudit récipient, fermé hermétiquement, et la concentration en oxygène dissous dans le volume de gaz VG est mesurée en continu au moyen d'au moins un capteur d'oxygène à fibre optique, pendant une période de temps t permettant d'obtenir 3 une corrélation linéaire entre la variation de temps et de la concentration d'oxygène mesurée ; -une étape de déduction d'une constante de vitesse k de consommation en oxygène pour ledit liquide à partir de ladite corrélation. 5 Il est ainsi proposé un procédé permettant de suivre les variations de la concentration en oxygène dans le volume de gaz VG, représentant une mesure plus simple et avantageuse pour déterminer la quantité d'oxygène consommé par le liquide. De plus, l'utilisation d'un capteur à fibre optique permet une mesure 10 précise de ladite concentration permettant d'améliorer le temps nécessaire pour obtenir une bonne corrélation entre la variation de temps et de la concentration en oxygène mesurée. Dans un mode de réalisation permettant d'améliorer le temps du test, le 15 procédé comporte les étapes suivantes, préalables à l'étape de mesure de la consommation d'oxygène : -une étape de saturation en oxygène de l'échantillon du liquide ; -une étape d'alcalinisation du pH de l'échantillon du liquide. 20 Dans un mode de réalisation préféré, le pH de l'échantillon est alcalinisé à au moins une valeur de 11, et la concentration en oxygène dissous dans le volume de gaz est mesurée toutes les 3 secondes pendant un temps t de 16 minutes ou jusqu'à mesurer 320 points de concentration en oxygène. Le récipient utilisé peut par exemple comporter une capacité de volume de 25 250 ml pour un volume d'échantillon de 150 mL. Dans un mode de réalisation, le procédé comporte également une étape supplémentaire de contrôle de la concentration en oxygène dissous dans le volume liquide VL, dans laquelle on réalise une mesure et une comparaison de la 30 concentration en oxygène dissous dans ledit volume liquide VL avant et à la fin de l'étape de mesure de la consommation d'oxygène dissous. 4 La concentration en oxygène peut avantageusement être mesurée au moyen d'un capteur d'oxygène à fibre optique comportant au moins deux parties détachées: - une première partie comportant une première couche sensible fixée à 5 l'intérieur du volume de gaz VG, et une deuxième couche sensible fixée à l'intérieur du volume liquide VL; et - une deuxième partie comportant la fibre optique excitant lesdites couches sensibles depuis l'extérieur du récipient et transmettant leurs réponses à un moyen de lecture relié à ladite fibre optique. 10 L'invention propose également d'exprimer les résultats du procédé TEOX comme une teneur équivalente en molécule de référence. Plus particulièrement, la constante de vitesse k de consommation d'oxygène du liquide est mise en rapport à une teneur équivalente d'une molécule de référence, ladite mise en rapport 15 comportant les étapes suivantes : -détermination de la constante de vitesse k de consommation d'oxygène pour une gamme de solutions étalon des concentrations progressives de ladite molécule de référence ; -obtention d'une corrélation linéaire entre la teneur en molécule de 20 référence et sa constante de vitesse k; -déduction de la teneur équivalente en molécule de référence pour la constante de vitesse k dudit liquide à partir de la corrélation linéaire obtenue pour la gamme de solutions de molécule de référence. 25 Dans un mode de réalisation, le liquide est une boisson alcoolisée et les solutions étalons de la molécule de référence comportent 12% ou 40% d'alcool. Dans un mode de réalisation préféré, la molécule de référence est l'acide gallique, et l'oxydabilité du liquide est exprimé comme une teneur équivalente en 30 acide gallique. Plus particulièrement, le liquide à tester est un vin ou un spiritueux. 5 PRÉSENTATION DE FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et 5 nullement limitatif, en regard des dessins annexés. Figure 1. Exemple des résultats de la constante de vitesse k déterminée pour différents vins suivant le procédé de test d'oxydabilité de l'invention. Figure 2. Exemple d'une corrélation linéaire entre la teneur en molécule de 10 référence et la constante de vitesse k de ladite molécule. Figure 3. Exemple des résultats de la constante de vitesse k déterminée pour différents vins, en comparaison avec une teneur équivalent en molécule de référence. 15 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION L'invention porte sur un procédé de test d'oxydabilité (TEOX) d'un liquide tel que le vin, un spiritueux ou d'autres liquides alimentaires. Ce procédé TEOX 20 permet de déterminer la constante de vitesse k de consommation d'oxygène d'un liquide grâce à la mesure en continu de l'oxygène dissous dans un récipient, fermé de manière étanche et contenant ledit liquide. Plus particulièrement, pour réaliser le procédé TEOX, un échantillon du 25 liquide à analyser est introduit dans un récipient comportant une ouverture et une capacité de volume totale supérieure au volume liquide dudit échantillon. Il est ainsi obtenu un récipient comportant un volume liquide VL occupé par l'échantillon à analyser, et un volume de gaz VG comportant de l'oxygène. 30 Ledit volume de gaz correspond au volume libre à l'intérieur du récipient n'étant pas occupé par l'échantillon liquide et qui est rempli par un gaz comportant de l'oxygène, par exemple de l'air atmosphérique comportant environ 20,93 % d'oxygène et pénétrant naturellement par l'ouverture du récipient. 6 La présent procédé propose une étape de mesure de la consommation d'oxygène dissous par l'échantillon, dans lequel l'oxygène consommé par le liquide est apporté par le volume de gaz. Il est donc important de conserver un volume de gaz VG pouvant apporter suffisamment d'oxygène à l'échantillon, 5 compte tenu de la consommation la plus grande d'oxygène attendue pour un volume liquide VL à analyser. D'autre part, le diamètre du récipient facilitera de préférence les échanges gaz/liquide. Dans un mode de réalisation, le ratio VG/VL est d'au moins 1.3. 10 Les variations sur la concentration d'oxygène dissous dans ledit volume de gaz VG sont avantageusement mesurées au moyen d'un capteur à fibre optique. Les capteurs à fibre optique permettent une mesure plus moderne de l'oxygène dissous en faisant intervenir une couche sensible comportant des molécules possédant des propriétés fluorescentes. La fibre optique transmet une lumière 15 excitant les molécules de ladite couche sensible, qui émettent en réponse une fluorescence d'intensité quantifiable lors de son retour à un état non excité. Dans la présente invention, la couche sensible du capteur est spécifique à l'oxygène, et l'oxygène dissous est quantifié par exemple, au moyen d'un transfert 20 partiel de l'énergie lumineuse reçue par la couche sensible à l'oxygène moléculaire, provoquant une inhibition au moins partielle de la fluorescence de ladite couche sensible. Ladite inhibition se traduit par une intensité lumineuse réduite et un retard de l'onde remise à la fibre optique, inversement proportionnelle à la quantité d'oxygène traversant la couche sensible. Bien 25 entendu, la fibre optique du capteur est reliée à un appareil de lecture et mesure le signal émis par la couche sensible, que ce soit l'intensité lumineuse et/ou le retard de l'onde émise. De préférence, et comme il est habituel, le signal de l'au moins un capteur à 30 fibre optique est mesuré par un appareil comportant un ou plusieurs moyens de correction des paramètres physiques affectant ladite mesure, par exemple la température, la pression atmosphérique, la salinité, le débit etc. 7 Dans un mode de réalisation préféré, le capteur se présente en deux parties détachées, une première partie comportant une couche sensible sur un support ou pastille pouvant être collé sur une paroi interne du récipient contenant l'échantillon à mesurer, et une deuxième partie du capteur comportant la fibre 5 optique. Cette configuration du capteur permet avantageusement d'exciter la couche sensible en approchant la fibre optique depuis l'extérieur du récipient. Bien évidemment, le matériau du récipient permettra l'échange d'information lumineuse entre les deux parties du capteur. 10 Dans la présente invention, la constante de vitesse k de consommation d'oxygène est déduite à partir des variations de concentrations en oxygène mesurées par ledit capteur à fibre optique dans le volume de gaz, pendant un temps t fixé pour l'analyse. La concentration en oxygène dissous est donc suivie en continu jusqu'à l'obtention d'une corrélation linéaire de la concentration en 15 oxygène en fonction du temps, permettant de calculer ladite constante de vitesse k. Dans un mode de réalisation, le temps d'analyse du procédé TEOX est avantageusement amélioré en incluant une étape de saturation en oxygène de 20 l'échantillon liquide. Cette saturation est obtenue par agitation de la solution en contact de l'air jusqu'à obtenir une mesure d'oxygène dissous dans ledit échantillon proche de 8mg/L, soit la saturation d'un liquide à l'air. Le temps d'analyse peut également être amélioré en incluant une étape 25 d'alcalinisation de l'échantillon liquide, de préférence postérieure à ladite étape de saturation. Cette étape d'alcalinisation est par exemple réalisée en ajoutant de l'hydroxyde de sodium NaOH en quantité suffisante pour amener le pH de l'échantillon à au moins une valeur de 11. En effet, l'ajout du NaOH permet de transformer les composés phénoliques en phénolates, ce qui accélère ensuite la 30 réaction d'oxydation desdits composés phénoliques. Dans un mode de réalisation du procédé TEOX, une étape de contrôle est réalisée avant et à la fin des mesures en continu réalisées lors de l'étape de mesure de la consommation d'oxygène. Cette étape de contrôle consiste à 8 mesurer la concentration en oxygène dissous dans le volume liquide VL, sans agitation de l'échantillon, pour déterminer la concentration initiale et finale en oxygène dans le volume liquide. La concentration initiale sera de préférence proche de la saturation (8 mg/L) et la concentration finale sera inférieure à la 5 concentration initiale et de préférence quasi nulle. On vérifie ainsi que l'oxygène qui disparaît du volume de gaz est bien consommé par l'échantillon, et on observe donc une diminution de la concentration en oxygène dissous dans ledit volume liquide. 10 Les résultats du procédé TEOX peuvent avantageusement être exprimés en une teneur équivalente d'une molécule de référence oxydante. Dans un mode de réalisation préféré, on choisit l'acide gallique comme molécule de référence. L'acide gallique est un acide phénolique largement répandu dans les plantes et souvent utilisé comme molécule de référence dans les études de détermination 15 d'activité antioxydante. L'acide gallique montre une consommation de l'oxygène du type exponentiel, une réaction d'ordre 1 soit du type [A] = [A]0 exp (-kt) où [A]o est la concentration en oxygène initiale et k est la constante de vitesse de la réaction entre l'oxygène et l'acide gallique. 20 À cette fin, un abaque est réalisé pour une gamme de solutions étalon de molécule référence oxydante pour laquelle est établie une corrélation linéaire entre les teneurs en molécule référence et leurs vitesses de consommation d'oxygène. Cet abaque est ensuite utilisé pour convertir la vitesse de consommation d'oxygène d'un échantillon en une teneur de molécule de 25 référence. Exemple 1 Un exemple de mise en oeuvre préféré et non limitatif du procédé TEOX est 30 décrit ci-après. Dans ce mode de réalisation, on utilise comme récipient un flacon de 250 mL pouvant être fermé hermétiquement, et un volume d'échantillon liquide de 150 mL. Les mesures de détermination de la concentration d'oxygène dissous sont réalisées au moyen d'un capteur à oxygène à fibre optique comportant deux parties détachées. La première partie comporte elle-même, deux couches 9 sensibles sous la forme de deux pastilles indépendantes collées sur la paroi interne du récipient. Plus particulièrement, une première pastille est collée à l'intérieur du volume de gaz, par exemple une pastille de référence commerciale PSt3 permettant de mesurer une teneur en oxygène dans le volume de gaz VG, 5 comprise entre 0 % et 100 °/0. Une deuxième pastille est collée à l'intérieur de l'espace du récipient réservé pour le volume liquide, par exemple une pastille de référence commerciale PSt6 dont la gamme de mesure est comprise entre 0 et 2 mg/L. La deuxième partie du capteur correspond à la fibre optique, reliée à un appareil de mesure. 10 L'acide gallique est choisi comme molécule de référence pour comparer les vitesses de consommation d'oxygène de différents vins testés avec le procédé TEOX. Une gamme de solutions d'acide gallique de 200, 400, 600, 800, 1000 et 1200 mg/L comportant 12 % ou 40 % d'alcool est utilisé pour obtenir l'abaque de corrélation entre la teneur en acide gallique et la constante de vitesse k de 15 consommation d'oxygène. Pour la mesure de ladite constante de vitesse k, dans les échantillons de vin, ou dans les solutions d'étalonnage d'acide gallique, le protocole suivant est suivi. 1- Prendre un flacon de 250 mL et fixer la première pastille PSt3 (couche 20 sensible) du capteur sur la partie haute, à l'intérieur de la zone du volume de gaz, et fixer la deuxième pastille PSt6 (couche sensible) sur la partie basse dans la zone du volume liquide, un barreau aimanté et un bouchon. 2- Verser 150 mL d'échantillon dans le flacon. 3- Fermer le flacon. 25 4- Bien agiter l'échantillon pour le saturer en oxygène et obtenir une mesure d'oxygène dissous proche de 8 mg/L soit la saturation d'un liquide à l'air. 5- Prendre la mesure de l'oxygène dissous au moyen de la pastille PSt6 en contact du volume liquide. 6- Une fois la mesure effectuée, positionner la fibre optique dans l'embout 30 prévu, pour mesurer l'oxygène dissous dans le volume de gaz. 7- Peser environ 1,0 g de soude caustique. 10 8- Préparer la mesure de l'oxygène dissous en sélectionnant sur l'appareil de mesure la calibration fournie pour la pastille mesurant le volume de gaz et l'enregistrement en continu du signal. 9- Verser la soude dans le flacon. 5 10- Lancer immédiatement l'agitation à 260trs/min et la mesure de l'oxygène en continu, en enregistrant la concentration en oxygène toutes les 3 secondes pendant environ 16 minutes ou jusqu'à obtenir environ 320 points (valeurs) de concentration. 11- À la fin du test, réaliser une mesure de l'oxygène dissous sans 10 agitation, et avec la calibration correspondante à la pastille mesurant le volume liquide. La figure 1 montre les résultats obtenus pour 27 vins différents testés avec le procédé TEOX selon l'invention, ces vins étant originaires de régions, cépages 15 et producteurs divers. La constante de la vitesse k de consommation d'oxygène est exprimé en mg/L.min et les vins sont présentés selon la rapidité avec laquelle ils consomment l'oxygène, à gauche les vins qui consomment plus lentement l'oxygène et à droite les vins qui consomment plus rapidement l'oxygène pour une même durée de temps. 20 La figure 2 montre un exemple d'abaque montrant la corrélation entre les teneurs en acide gallique et la vitesse de consommation d'oxygène (constante de vitesse k mg/L.min) obtenue avec le procédé TEOX. Les résultats, comprennent notamment les résultats obtenus par différents opérateurs pour les mesures 25 réalisées sur la gamme de solutions étalon d'acide gallique [AG], obtenant une équation de y=84155x -151,91 et une R2=0,9559, ce qui montre la robustesse et la reproductibilité du procédé. La figure 3 montre des résultats de la constante de vitesse k déterminée 30 pour ces 27 vins, en comparaison avec une teneur équivalente de molécule d'acide gallique selon la présente invention. La figure montre comme référence additionnelle, les résultats de la capacité antioxydante (CAOX) et du potentiel redox (Red0X) obtenus sur ces mêmes vins. De la comparaison de ces résultats, 11 on peut constater qu'il n'y a aucune corrélation entre les résultats de TEOX, CAOX et REDOX. La mesure de TEOX selon le procédé de l'invention est donc complémentaire pour évaluer le profil oxydatif des vins. 5 En effet, le vin est constitué d'un pool de composés antioxydants impliqués dans les réactions d'oxydoréductions, mimant une « pile électrochimique ». L'analyse CAOX serait selon cette analogie la « puissance de la pile », soit l'aptitude intrinsèque d'un vin à résister à l'oxydation. L'analyse du potentiel RedOx serait le « niveau de charge » de la pile 10 électrochimique à un instant donné, soit le degré d'ouverture/fermeture du vin à cet instant. Le test Te0X serait la « vitesse de charge » de la pile, soit un indicateur de l'appétence du vin à consommer rapidement de l'oxygène pour activer certaines réactions sans engendrer d'oxygène résiduel (hausse de RedOX et/ou gain de 15 CAOX). Le test d'oxydabilité TEOX permet donc de mesurer la vitesse de consommation de l'oxygène d'un vin. Ceci permet de mieux gérer l'itinéraire technique du vin, notamment vis-à-vis de l'oxygène afin de mieux gérer les 20 aérations (soutirages, microbullages, etc.) tout en évitant d'engendrer une teneur en oxygène résiduel trop importante (pouvant potentiellement générer des réactions d'oxydations irréversibles et dommageables pour le vin). La présente invention propose un procédé de test d'oxydabilité moderne 25 permettant, au moyen du capteur à fibre optique, de suivre avec précision la consommation d'oxygène d'un liquide et de déterminer sa constante de vitesse k de consommation d'oxygène dans un temps réduit, par exemple de 16 minutes. De plus, REVENDICATIONS1. Procédé de test d'oxydabilité d'un liquide, dans lequel un échantillon du liquide à tester est introduit dans un récipient à fermeture hermétique, ledit récipient comportant un volume liquide VL occupé par l'échantillon, et un volume de gaz VO comportant de l'oxygène et occupant un espace libre de liquide à l'intérieur dudit récipient, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : -une étape de mesure de la consommation d'oxygène dissous par l'échantillon, dans laquelle l'échantillon est mis en agitation à l'intérieur du récipient fermé hermétiquement, et la concentration en oxygène dissous dans le volume de 10 gaz VG est mesurée en continu au moyen d'au moins un capteur d'oxygène à fibre optique, pendant une période de temps t permettant d'obtenir une corrélation linéaire entre la variation de temps et de la concentration en oxygène mesurée ; -une étape de déduction d'une constante de vitesse k de consommation d'oxygène pour ledit liquide à partir de ladite corrélation. 15 2. Procédé de test d'oxydabilité selon la revendication 1, ledit procédé comportant les étapes suivantes préalables à l'étape de mesure de la consommation d'oxygène : -une étape de saturation en oxygène de l'échantillon du liquide; 20 -une étape d'alcalinisation du pH de l'échantillon liquide. 3. Procédé de test d'oxydabilité selon la revendication 2, dans lequel le pH de l'échantillon est alcalinisé à au moins une valeur de 11, et dans lequel la concentration en oxygène dissous dans le volume de gaz est mesurée toutes les 3 25 secondes pendant un temps t de 16 minutes ou jusqu'à mesurer 320 points de concentration en oxygène. 4. Procédé de test d'oxydabilité selon rune des revendications précédentes, dans lequel ledit récipient comporte une capacité de volume de 250 mi pour un 30 volume d'échantillon de 150 mL, 13 5. Procédé de test d'oxydabilité selon l'une des revendications précédentes, ledit procédé comportant une étape de contrôle de la concentration en oxygène dissous dans le volume liquide VL, dans laquelle on réalise une mesure et une comparaison de la concentration en oxygène dissous dans ledit volume liquide VL 5 avant et à la fin de l'étape de mesure de la consommation d'oxygène dissous. 6. Procédé de test d'oxydabilité selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un capteur d'oxygène à fibre optique comporte au moins deux parties détachées : - une première partie comportant une première couche sensible fixée à l'intérieur du volume de gaz VG et une deuxième couche sensible fixée à l'intérieur du volume liquide VL ; et -une deuxième partie comportant la fibre optique excitant lesdites couches sensibles depuis l'extérieur du récipient et transmettant leur réponse à un moyen 15 de lecture relié à ladite fibre optique. 7. Procédé de test d'oxydabilité selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la constante de vitesse k de consommation d'oxygène dudit liquide est mise en rapport à une teneur équivalente d'une molécule de référence, ladite mise 20 en rapport comportant les étapes suivantes : -détermination de la constante de vitesse k de consommation d'oxygène pour une gamme des solutions étalon des concentrations progressives de ladite molécule de référence -obtention d'une corrélation linéaire entre la teneur en molécule de référence 25 et sa constante de vitesse k; -déduction de la teneur équivalente en molécule de référence pour la constante de vitesse k dudit liquide à partir de la corrélation linéaire obtenue pour la gamme de solutions de molécule de référence. 30 8. Procédé de test d'oxydabilité selon la revendication 7, dans lequel l'échantillon liquide est une boisson alcoolisée et les solutions étalons de la molécule de référence comportent 12 % ou 40 % d'alcool. 14 9. Procédé de test d'oxydabilité selon rune des revendications 7 ou 8, dans lequel la molécule de référence est l'acide gallique, et roxydabilité du liquide est exprimé comme une teneur équivalente en acide gallique. 5 10. Procédé de test d'oxydabilité selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le liquide à tester est un vin ou un spiritueux.