Brevet FR3127099A1 — publié le 20230324

Dispositif de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid Dispositif de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid, le dispositif comportant : une barrière diélectrique comportant des reliefs de surface, au moins une électrode de haute tension reliée à une source de courant alternatif, au moins une électrode de terre, au moins l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique, le plasma étant généré entre les électrodes de haute tension et de terre par décharge à barrière diélectrique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid La présente invention concerne un dispositif de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid, en particulier généré par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique et dans l’air. Il est connu de traiter les graines par un plasma froid dans le but d’améliorer leur germination. US 2012/0315684 divulgue l’utilisation d’un plasma froid généré par décharge à barrière diélectrique pour le traitement sous vide de graines. Un tel traitement permet l’oxydation ou la réduction d’acides aminés ou protéines par des espèces réactives de l’oxygène ou de l’hydrogène du plasma. US 2015/0298086 et US 2015/0327430 décrivent l’utilisation d’un plasma froid pour le traitement sous vide de graines. La génération de plasma sous vide est complexe à mettre en œuvre et nécessite un appareillage coûteux. Par ailleurs, le degré de vide et la stabilité du plasma est difficile à contrôler. WO 2018/226313 divulgue un dispositif générant un plasma froid pour le traitement de liquides, tels que l’eau, de milieux de culture, tels que la terre, ou des graines. Le dispositif peut être introduit à l’intérieur d’un sac contenant des graines de manière à exposer ces dernières au plasma froid. CN 101669416 divulgue un procédé de traitement en continu de graines par un plasma froid généré par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique. Les graines sont disposées à plat sur une surface située entre une plaque d’électrode supérieure reliée à une alimentation haute tension et une plaque d’électrode inférieure reliée à la terre, la plaque d’électrode inférieure étant recouverte par une plaque d’un matériau diélectrique sur sa face située en vis-à-vis de la plaque d’électrode supérieure. Un tel procédé n’est pas complètement adapté au traitement d’une large distribution de taille et de forme de graines. De plus, la productivité d’un tel traitement gagnerait à être améliorée. Il existe un besoin pour améliorer la stabilité des plasmas froids utilisés pour le traitement de produits d’origine végétale tels que les graines, la reproductibilité des traitement, et pour bénéficier d’un dispositif convenant au traitement d’une large distribution de taille et de forme de graines, qui soit relativement simple et peu coûteux à mettre en œuvre. L’invention a ainsi pour objet un dispositif de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid, le dispositif comportant : une barrière diélectrique comportant des reliefs de surface, au moins une électrode de haute tension reliée à une source de courant alternatif, au moins une électrode de terre, au moins l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique, le plasma étant généré entre les électrodes de haute tension et de terre par décharge à barrière diélectrique. Le dispositif peut être agencé de telle manière à ce que les produits d’origine végétale à traiter soient disposés dans un espace situé entre les électrodes de haute tension et de terre, de manière à pouvoir être exposés au plasma froid. Le dispositif selon l’invention peut permettre d’améliorer encore les performances du traitement par plasma froid de produits d’origine végétale tels que les graines, notamment en termes de réduction de la dormance, d’amélioration de la vigueur germinative, et de limitation de la charge pathogène au sein des graines. Le dispositif selon l’invention est par ailleurs avantageux en ce qu’il peut permettre de traiter des produits d’origine végétale présentant une large distribution de taille et de forme. Par exemple, le dispositif peut permettre de traiter aussi bien les grosses graines telles que les graines de tournesol que des plus petites graines telles que les graines de choux ou de navet. En effet, la forme et les dimensions des reliefs de surface, ainsi que leur espacement peuvent être facilement adaptés à la taille et à la forme du produit végétal à traiter. De plus, le dispositif selon l’invention peut permettre de traiter en continu les produits d’origine végétale et peut être déployé à grande échelle, de manière à pouvoir traiter des volumes importants de produits. Reliefs de surface De préférence, les reliefs de surface correspondent à un motif élémentaire qui est dupliqué plusieurs fois à la surface de la barrière diélectrique, par exemple dans une direction perpendiculaire à la direction d’extension des électrodes s’étendant au sein du matériau diélectrique. De tels reliefs permettent de texturer la surface de la barrière diélectrique. Ainsi, en comparaison des systèmes de la technique antérieure qui comportent des agencement d’électrodes selon une géométrie plan-plan, une telle texturation de surface peut permettre d’améliorer la distribution spatiale du plasma froid généré et donc maximiser la surface d’interaction entre le produit d’origine végétale à traiter et le plasma, en particulier en permettant d’adapter la forme et les dimensions des reliefs de surface, ainsi que leur espacement, à la taille et à la forme du produit végétal à traiter. En d’autres termes, une telle texturation peut permettre de limiter les surfaces du produit à traiter non exposées au plasma et ainsi améliorer l’efficacité du traitement. Les reliefs de surface peuvent être des reliefs en saillie et/ou en creux, notamment des ondulations, des nervures ou des rainures. La périodicité spatiale des ondulations, nervures ou rainures est comprise par exemple entre 0,01 cm et 10 cm et préférentiellement entre 0.1 cm et 0.5 cm. La profondeur des ondulations, nervures ou rainures est comprise par exemple entre 0,01 cm et 2 cm et préférentiellement entre 0.1 cm et 0.5 cm. Les reliefs de surface peuvent se présenter sous la forme d’un réseau régulier de motifs élémentaires. Barrière diélectrique La barrière est constituée d’un matériau (ou d’un ensemble de matériaux) diélectrique(s), comme le quartz, le verre, la mullite (sillicate d’aluminium) ou tout type de céramique. La barrière diélectrique peut avoir été fabriquée par une technique de fabrication additive ou tout autre technique adaptée. La fabrication additive est avantageuse car elle peut permettre de réaliser le canal qui s’étend au sein de la barrière diélectrique directement pendant la fabrication de cette dernière. De manière alternative, le canal peut être réalisé après fabrication de la barrière diélectrique, notamment par perçage ou tout autre technique adaptée. La barrière diélectrique peut être monolithique ou en variante comporter plusieurs pièces assemblées entre elles. Dans un mode de mise en œuvre de l’invention, la barrière diélectrique présente la forme d’une plaque. La barrière diélectrique peut être fixée sur une paroi, de préférence diélectrique. La paroi peut former un logement au sein duquel est située la barrière diélectrique . Cette paroi peut permettre de confiner les produits d’origine végétale à traiter au sein du dispositif de traitement, de manière à maximiser leur exposition au plasma froid généré. Agencements Ladite au moins une électrode de haute tension peut être reliée à une source de tension alternative de fréquence inférieure ou égale à 1 MHz, mieux supérieure ou égale à 50 Hz et inférieure ou égale à 1 MHz, mieux encore, comprise entre 250 Hz et 750 Hz, par exemple de 500 Hz. La distance entre les électrodes de haute tension et de terre est comprise entre 0.1 cm et 10 cm et préférentiellement entre 0,5 cm et 2 cm . De préférence, le plasma est généré à pression atmosphérique et dans l’air. Cela peut permettre de s’affranchir des difficultés associées à la mise en œuvre du traitement par plasma froid généré sous vide et/ou atmosphère contrôlée de technique antérieure De préférence, le canal est de forme générale cylindrique. Le canal peut s’étendre entièrement ou en partie, de préférence entièrement, au sein de la barrière diélectrique. Les électrodes de haute tension et de terre peuvent être chacune reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique. Dans le cas où les reliefs de surface sont des ondulations, les électrodes de haute tension et de terre peuvent être situées sensiblement aux sommets de deux portions en saillie adjacentes des ondulations, ou l’une des électrodes peut être située sensiblement au sommet d’une portion en saillie et l’autre sensiblement au sommet de la portion en creux adjacente. Chaque portion en saillie des ondulations ou chaque nervure peut comporter plusieurs électrodes identiques distribuées le long de la hauteur de la portion en saillie ou de la nervure. Dans le cas où les reliefs de surface sont des nervures, chaque nervure peut comporter plusieurs électrodes identiques distribuées le long de la hauteur de la nervure. L’une des électrodes de haute tension et de terre peut être reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et l’autre peut être située au sein du logement, en regard de la barrière diélectrique, et peut être fixée à la paroi. Dans une variante, le dispositif comporte en outre, une barrière diélectrique additionnelle comportant des reliefs de surface, la barrière diélectrique additionnelle étant située au sein du logement, en regard de la barrière diélectrique, et étant fixée à la paroi, l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et l’autre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique additionnelle ou le dispositif comportant en outre des électrodes de haute tension et de terre additionnelles qui sont chacune reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique additionnelle. Dans un mode de mise en œuvre de l’invention, la barrière diélectrique est logée au sein d’un tube de confinement . Elle peut être de forme générale cylindrique ou tubulaire. De préférence, la barrière diélectrique et le tube de confinement sont concentriques. La barrière diélectrique et le tube de confinement peuvent tourner l’un par rapport à l’autre. La barrière diélectrique peut être rotative autour d’un axe longitudinal du tube. Les électrodes de haute tension et de terre peuvent être chacune reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique . La paroi du tube de confinement peut comporter, voire être constituée, d’un matériau diélectrique. En variante, l’une des électrodes de haute tension et de terre est reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et le tube de confinement comporte l’autre électrode au niveau de sa paroi . La paroi du tube de confinement peut comporter un logement au sein duquel est reçue l’autre électrode ou la paroi du tube de confinement peut être constituée par l’autre électrode. Traitement thermique La barrière diélectrique et/ou l’électrode de terre peut être reliée à une source de chaleur, notamment une source permettant de porter les produits d’origine végétale durant leur traitement à une température inférieure ou égale à 200°C, notamment comprise entre 20°C et 200 °C, et préférentiellement entre 30°C et 60°C s . Cela peut permettre d’exposer les produits végétaux à traiter à la fois au plasma froid mais aussi à une source de chaleur, de manière concomitante ou pas. Un tel apport de chaleur au cours du traitement peut permettre de mieux contrôler la teneur en eau résiduelle des semences et ainsi de mieux contrôler les paramètres de germination. Traitement hydrique Le traitement complet peut inclure la préhydratation des produits avec de l’eau et/ou des solutions contenant un ou plusieurs actifs biostimulants et/ou de biocontrôle.Les produits peuvent être hydratés de façon contrôlée par de l'eau ou par une solution contenant une/des molécules biostimulantes (peroxyde d’hydrogène, oligoéléments, vitamines, antioxydants,…) et/ou de biocontrôle (macroorganismes, microorganismes, substances sémiochimiques, substances naturelles,..) avant, pendant ou après le procédé plasma, et ce en vue d’obtenir des effets synergiques sur la germination et/ou la désinfection. L’exposition des produits aux principes actifs peut se faire de différentes manières : immersion dans un bain, nébulisation, etc. Produits d’origine végétale Les produits d’origine végétale peuvent être choisis parmi les semences, notamment les graines, les fruits secs (encore appelés fruits oléagineux ou fruits à coque), les fruits frais, les fruits frais séchés, les épices et leurs mélanges. Les produits d’origine végétale peuvent être choisis parmi les graines potagères, les céréales, les oléagineux, les légumineuses (encore appelées légumes secs) et leurs mélanges. Parmi les graines potagères, on peut citer les graines de chou et de navet. Parmi les céréales, on peut citer les grains de riz, blé, orge, millet, avoine, seigle et maïs. Parmi les légumineuses, on peut citer les haricots secs, lentilles, fèves, pois et cacahuètes. Parmi les oléagineux, on peut citer les fruits secs tels que les amandes, noisettes, pistaches et noix, et les graines oléagineuses telles que les graines de tournesol, lin, sésame, colza, soja, ricin, pignons de pin. Les produits d’origine végétale peuvent être choisis parmi les fruits frais, tels que les groseilles, myrtilles et raisins, et les fruits frais séchés, tels que les raisins secs. Les produits d’origine végétale peuvent être choisis parmi les épices, tels que le poivre, le cumin et le clou de girofle. Procédé L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid, notamment à l’aide du dispositif tel que défini ci-dessus, comportant l’étape consistant à générer un plasma froid dans un espace situé entre les électrodes de haute tension et de terre par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique et dans l’air, de manière à exposer au plasma froid ainsi généré des produits d’origine végétale disposés dans cet espace. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : la représente de manière schématique, en perspective, un exemple de dispositif selon l’invention, la donne des exemples de reliefs de surface, la représente, en perspective, d’autres exemples d’agencement des électrodes et de la barrière diélectrique selon l’invention, la représente d’autres exemples de dispositifs selon l’invention, la représente d’autres exemples de dispositifs selon l’invention, la représente d’autres exemples de dispositifs selon l’invention, et la représente d’autres exemples de dispositifs selon l’invention. Dispositif (1) de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid (2), le dispositif comportant : une barrière diélectrique (3) comportant des reliefs de surface (4), au moins une électrode de haute tension (5) reliée à une source de courant alternatif (8), au moins une électrode de terre (6), au moins l’une des électrodes de haute tension (5) et de terre (6) étant reçue dans un canal (7) s’étendant au sein de la barrière diélectrique (3), le plasma (2) étant généré entre les électrodes de haute tension (5) et de terre (6) par décharge à barrière diélectrique. Dispositif selon la revendication 1, les électrodes de haute tension et de terre étant chacune reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique. Dispositif selon la revendication 2, les reliefs de surface étant des ondulations ou des nervures, chaque portion en saillie des ondulations ou chaque nervure comportant notamment plusieurs électrodes identiques distribuées le long de la hauteur de la portion en saillie ou de la nervure. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, la distance entre les électrodes de haute tension et de terre étant comprise entre 0,1 et 10cm, mieux entre 0,5 et 2cm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, la barrière diélectrique étant fixée sur une paroi (9), de préférence diélectrique. Dispositif selon la revendication précédente, la paroi formant un logement (10) au sein duquel est située la barrière diélectrique. Dispositif selon la revendication 6 sans rattachement à la revendication 2, l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et l’autre étant située au sein du logement (10), en regard de la barrière diélectrique, et étant fixée à la paroi (9). Dispositif selon la revendication 6 sans rattachement à la revendication 2, comportant en outre, une barrière diélectrique additionnelle (20) comportant des reliefs de surface, la barrière diélectrique additionnelle étant située au sein du logement, en regard de la barrière diélectrique, et étant fixée à la paroi, l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et l’autre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique additionnelle ou le dispositif comportant en outre des électrodes de haute tension et de terre additionnelles qui sont chacune reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique additionnelle. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, la barrière diélectrique étant logée au sein d’un tube. Dispositif selon la revendication 9 sans rattachement à la revendication 2, l’une des électrodes de haute tension et de terre étant reçue dans un canal s’étendant au sein de la barrière diélectrique et le tube de confinement comportant l’autre électrode au niveau de sa paroi. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, la barrière diélectrique et le tube de confinement pouvant tourner l’un par rapport à l’autre, et la barrière diélectrique étant de préférence rotative autour d’un axe longitudinal du tube. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, la barrière diélectrique et/ou l’électrode de terre étant reliée à une source de chaleur, notamment une source permettant de porter les produits d’origine végétale durant leur traitement à une température inférieure ou égale à 200 °C. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, le traitement complet inclut la préhydratation des produits avec de l’eau ou/et des solutions contenant une/des actifs biostimulants et/ou de biocontrôle. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, les produits d’origine végétale étant choisis parmi les semences, notamment les graines, les fruits secs, les fruits frais, les fruits frais séchés, les épices et leurs mélanges. Dispositif selon la revendication précédente, les produits d’origine végétale étant choisis parmi les graines potagères, les céréales, les oléagineux, les légumineuses et leurs mélanges. Procédé de traitement de produits d’origine végétale par un plasma froid, notamment à l’aide du dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant l’étape consistant à générer un plasma froid dans un espace situé entre les électrodes de haute tension et de terre par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique et dans l’air, de manière à exposer au plasma froid ainsi généré des produits d’origine végétale disposés dans cet espace.