" Additif minéral pour composition alimentaire pour animaux et son procédé de préparation"

La présente invention est relative à un additif minéral pour composition alimentaire destinée à des animaux, comprenant, sous forme biodigestible, au moins un sel d'acide phosphorique et d'un composé capable de former un sel avec lui.

Pour préparer des compositions alimentaires pour animaux, il est connu d'une manière générale d'ajouter un phosphate à l'état sec à une substance de base formant l'aliment, par exemple du maïs, des huiles, du blé, etc. Le préparateur utilise par exemple des sels sous la forme de phosphate de calcium, de sodium et/ou d'ammonium à l'état solide, en poudre ou sous forme de granulés. Ces sels solides sont achetés par le préparateur auprès de leurs fabricants qui les produisent dans des ateliers conçus spécifiquement dans ce but.

Un inconvénient du procédé connu est que la préparation de phosphate par exemple de calcium à l'état sec est un procédé qui non seulement nécessite une grande quantité d'énergie, mais qui également ne permet pas une fabrication en petite quantité. De plus l'usage de phosphate de calcium à l'état sec ne donne pratiquement aucune flexibilité au préparateur de l'aliment, car il ne permet pas de tenir compte de la composition de la substance de base.

Les additifs alimentaires à base de phosphates à l'état solide posent aussi des problèmes de biodisponibilité pour l'organisme de l'animal qui excrète alors de grandes quantités de phosphore indigeste, ce qui pose des problèmes environnementaux.

La présente invention a pour but de mettre au point un additif minéral pour composition alimentaire pour animaux, qui donne une grande flexibilité au préparateur et qui puisse être préparé en petites quantités de manière simple, tout en étant extrêmement bien absorbables par les animaux.

Pour résoudre ce problème, on a prévu, suivant l'invention, un additif minéral tel qu'indiqué au début, qui est sous la forme d'une solution aqueuse dans laquelle ledit au moins un sel est à l'état dissous et se présente sous la forme d'ions phosphate et d'ions du composé susdit. Dans un tel additif, le phosphore se présente à l'état totalement soluble dans l'eau, c'est-à-dire que sa biodisponibilité (92% au lieu de 72% pour un phosphate à l'état sec) pour l'organisme de l'animal va permettre de réduire les consommations spécifiques en produit phosphaté et les excrétions de phosphore indigeste. Il n'est pas nécessaire de procéder à des étapes de séchage et/ou d'extrusion du phosphate. De plus, la forme liquide du produit facilite le dosage dans l'aliment pour animaux.

Avantageusement, les ions phosphate sont choisis parmi le groupe constitué des ions orthophosphate, monohydrogénophosphate et dihydrogénophosphate et de leurs mélanges, de préférence les ions dihydrogénophosphate. De préférence, le composé capable de former un sel avec l'acide phosphorique est choisi parmi le groupe constitué du sodium, du calcium et de l'ammoniac. La solution aqueuse formant l'additif peut aussi contenir en supplément de l'acide phosphorique. L'additif minéral suivant l'invention présente un pH ajustable en fonction d'un rapport composé capable de former un sel avec l'acide phosphore/P établi dans la solution aqueuse, notamment le rapport Ca/P ou Na/P.

Suivant une forme perfectionnée de réalisation de l'invention, l'additif consiste en une solution aqueuse de dihydrogénophosphate de calcium présentant une teneur en P ₂ O ₅

supérieure à 18% en poids, de préférence égale ou supérieure à 20% en poids.

L'invention concerne aussi une composition alimentaire pour animaux contenant au moins une substance alimentaire de base et au moins un additif minéral suivant l'invention, ainsi qu'éventuellement d'autres additifs alimentaires courants, connus de l'homme de métier.

La présente invention est également relative à un procédé de préparation d'additif minéral suivant l'invention, en particulier d'une solution aqueuse limpide de dihydrogénophosphate de calcium (MCP). Suivant un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une solubilisation dans l'eau d'un triple superphosphate (TSP) avec formation d'une pulpe constituée d'une phase aqueuse contenant du phosphate de calcium en solution dans l'eau sous forme d'ions calcium et d'ions phosphate et d'une phase solide contenant des impuretés, et une séparation entre ladite phase solide et la phase aqueuse formant ledit additif minéral. Une solubilisation dans l'eau de TSP a déjà été décrite par exemple dans la demande de brevet internationale WO 2005/066071 .

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend une attaque d'un minerai de phosphate par un acide phosphorique avec formation d'une pulpe constituée d'une phase aqueuse contenant du phosphate de calcium en solution dans l'eau sous forme d'ions calcium et d'ions phosphate et d'une phase solide contenant des impuretés, et une séparation entre ladite phase solide et la phase aqueuse formant ledit additif minéral.

Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend un mélange d'acide phosphorique avec une suspension aqueuse d'hydroxyde de calcium, une formation d'un précipité de monohydrogénophosphate de calcium (DCP) et une séparation entre le précipité et une solution limpide de dihydrogénophosphate de calcium (MCP) formant ledit additif minéral.

- A -

Suivant un mode avantageux de réalisation de l'invention, le procédé comprend un mélange d'acide phosphorique avec une suspension aqueuse d'hydroxyde de calcium, une formation d'un premier précipité de monohydrogénophosphate de calcium (DCP), une séparation entre le premier précipité et une solution aqueuse de dihydrogénophosphate de calcium (MCP), une addition à cette solution aqueuse d'une base forte et une séparation entre un deuxième précipité et une solution limpide de dihydrogénophosphate de calcium (MCP) formant ledit additif minéral. Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, le procédé comprend un mélange d'une liqueur à base d'acide phosphorique et de dihydrogénophosphate de calcium (MCP) avec une suspension aqueuse d'hydroxyde de calcium et une base forte, une formation d'un premier précipité de monohydrogénophosphate de calcium (DCP), une première séparation entre ce premier précipité et une phase liquide, un mélange de ce premier précipité avec de l'acide phosphorique frais, une formation d'un deuxième précipité et une deuxième séparation entre le deuxième précipité et une phase liquide constituée de ladite liqueur, ladite phase liquide issue de la première séparation étant une solution limpide de dihydrogénophosphate de calcium (MCP) formant ledit additif minéral.

La base forte susdite est de préférence de l'hydroxyde de métal alcalin, en particulier de l'hydroxyde de sodium, avantageusement à une concentration de l'ordre de 45-55% en poids. L'acide phosphorique utilisé est avantageusement un acide phosphorique préalablement défluoré (DPA), présentant en particulier une teneur en P ₂ O ₅ de 35-55% en poids, de préférence de 50-55% en poids.

L'invention est également relative à un procédé de préparation d'une composition alimentaire pour animaux suivant l'invention, ce procédé comprenant une détermination du pH de ladite substance de base, une prévision d'un pH prédéterminé à atteindre pour

Ia composition alimentaire, une préparation dudit additif minéral suivant l'invention de façon qu'il présente un pH tel que, lorsque l'additif minéral est ajouté à la substance de base, ledit pH prédéterminé est obtenu pour la composition alimentaire. La forme liquide de l'additif minéral permet un dosage précis de celui-ci dans la substance de base de l'aliment. De plus, il est aisé de contrôler le pH et les rapports P/Ca ⁺⁺ , P/Na ⁺ , P/NH ₃ ⁺ dans l'additif. Cela permet donc d'atteindre très facilement le pH prédéterminé susdit qui convient aux conditions alimentaires requises par le préparateur.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre du procédé de préparation d'additif minéral suivant l'invention. Ce dispositif étant de préférence monté sur une unité mobile.

L'invention concerne aussi une utilisation d'un additif minéral suivant l'invention pour la réalisation d'aliments pour animaux.

D'autres particularités de l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.

D'autres détails de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après et des dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent deux variantes de réalisation de dispositifs pour la préparation d'un additif minéral suivant l'invention.

La figure 3 illustre les variations du pH en fonction du rapport Na/P dans une solution aqueuse de NaOH/H ₃ PO ₄ .

Le procédé suivant l'invention pour la préparation d'un aliment pour animaux comprend la préparation de l'additif suivant l'invention contenant du phosphate et au moins un des composants cationiques choisis parmi des sels ou bases notamment de calcium, sodium ou ammonium. Le procédé comprend également la mise en oeuvre d'une substance de base, par exemple formée par du mais, des huiles, du blé, etc. Suivant le procédé de l'invention on détermine le pH de la substance de base et l'on prédétermine le pH dudit aliment. On

prépare le phosphate sous forme d'une solution dont le pH est tel que, lorsque le phosphate est ajouté à la substance de base, ledit pH prédéterminé est obtenu pour l'aliment.

L'additif est donc formé par une solution de phosphate. Cette solution a un pH situé entre 0,5 et 7,5. Le fluor et les métaux lourds dans l'additif ne dépassent pas les limites des standards du marché. Le préparateur fixera le pH de la solution selon ses besoins et les considérations de sa formule de compositions de l'aliment.

L'avantage de cette voie est que le phosphore est un complètement soluble dans l'eau, ce qui offre une meilleure assimilation par l'organisme de l'animal. Les solutions claires peuvent avoir une concentration de plus de 18%, de préférence de plus de 20% de P ₂ O ₅ . Cette solution peut contenir en plus des ions phosphate des cations de Na ⁺ , NH ₄ ⁺ , Ca ⁺⁺ . Le phosphore a de préférence les formes suivantes :

H ₃ PO ₄ , H ₂ PO ₄ ^" , HPO ₄ ^" , PO ₄ ^" , et en particulier H ₂ PO ₄ ^" .

Le dispositif pour la synthèse de cet additif peut se réduire, dans sa forme la plus simple, à un mélangeur alimenté par des flux dosés par des systèmes de dosage appropriés mis en ligne avec un système de séparation solide-liquide.

Le pH et la température, ainsi que la concentration du mélange mesurée éventuellement par un densimètre, serviront comme paramètres de contrôle pour les indicateurs qui fixent les rapports du mélange des différents flux du procédé. Le procédé suivant l'invention va à présent être décrit de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation non limitatifs, repris ci-dessous.

Exemple 1

10Og de carbonate de sodium sont alimentés à un réacteur agité dans lequel on introduit par ailleurs un liquide d'attaque contenant des ions phosphate, par exemple du H ₃ PO ₄ défluoré (appelé aussi DPA).

Le carbonate de sodium présente avantageusement une teneur en Na ₂ CO ₃ de 98% en poids, tandis que l'acide phosphorique a une teneur en P ₂ O ₅ de l'ordre de 30-40% en poids. Les conditions de digestion sont établies de manière à ajuster le pH selon le souhait du consommateur pour répondre à ses besoins de formulation de l'aliment.

Le mélange obtenu aura un pH qui pourra varier en fonction de rapport Na/P pratiqué, comme illustré à la figure 3. La courbe montre révolution du pH du mélange en fonction de ce rapport.

Exemple 2 Comme illustré à la figure 1 , on traite dans un mélangeur 3

100 g d'un minerai de phosphate, de préférence broyé, avec une solution d'acide phosphorique 1 qualité engrais, qui présente une concentration de l'ordre de 35^-5% en poids de P ₂ O ₅ .

La digestion s'effectue avantageusement aux température et pression ambiantes. On peut évidemment prévoir une température plus élevée, allant jusqu'à 80 °C par exemple. Le CO ₂ présent dans le minerai sous forme du carbonate est dégagé lors de la réaction par une sortie 9. La pulpe formée est conduite vers un dispositif de séparation solide-liquide 4 de manière à éliminer les insolubles où se trouve la grande partie des impuretés (fluor/silice). La phase solide est soumise à un lavage à l'eau dans un dispositif de lavage 5. Pendant la filtration le pH est en particulier de 2-3. A ce pH élevé, la plupart des métaux lourds formant les impuretés précipitent à l'exception du MCP. L'eau de lavage 8 du gâteau de filtration est recyclée éventuellement pour diluer l'acide phosphorique 1 utilisé pour traiter le minerai. La solution limpide de MCP 6 (380 g) est utilisée directement comme additif minéral suivant l'invention. Le résidu lavé des insolubles est évacué par le conduit 7.

Exemple 3 Dans un réacteur on introduit 100g de DPA à une concentration de 54% de P ₂ O ₅ , qui a été dilué par 28 g d'eau, et 150 g de lait de chaux, cette suspension aqueuse contenant une teneur en

Ca(OH) ₂ de 20% en poids, après 30 minutes d'agitation intense de ce mélange, la suspension formée contient 27 g de matières solides formées pour la plus grande part de DCP. Le pH de la suspension est d'environ 1 ,7. Après une étape de séparation solide/liquide, effectuée sur cette suspension, par exemple par filtration ou centrifugation ou toute autre opération de séparation appropriée, on obtient une solution limpide de MCP présentant une teneur en P ₂ O ₅ de 18% en poids et une teneur en fluor de seulement 316 ppm. On récupère environ 80% en poids du P ₂ O ₅ initial dans la solution limpide de MCP, qui va servir d'additif minéral suivant l'invention.

Exemple 4

Dans un réacteur on introduit 400 g de DPA à une concentration de 54% en poids de P ₂ O ₅ , sous une forme non diluée, et 600 g de lait de chaux présentant une teneur de 20% en poids de Ca(OH) ₂ . Après 30 minutes d'agitation, la suspension contient 125 g de matières solides formées pour la plus grande part de DCP. Le pH de la suspension est d'environ 1 ,7.

Après une étape de séparation solide/liquide effectuée sur la suspension, on obtient une solution aqueuse contenant 80% en poids du P ₂ O ₅ initial.

A la solution aqueuse précitée on ajoute, dans une deuxième étape du procédé, 30 g d'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à une concentration de 50% en poids de NaOH. Le mélange est agité pendant encore 30 minutes jusqu'à l'achèvement de la réaction. Le pH de la suspension obtenue atteint environ 2,4. La teneur en matières solides est à présent de 25 g, ce qui fait au total 150 g de matières solides en théorie.

On effectue alors une seconde étape de séparation solide/liquide qui est effectuée sur la suspension de la deuxième étape du procédé. On obtient 25 g de résidus solides, exprimés en matière

sèche. On obtient une solution limpide de MCP avec une teneur en P ₂ O ₅ de 20,3% en poids et une teneur en fluor d'environ 300 ppm.

Exemple 5

Ainsi qu'il est illustré sur la figure 2, dans une première étape, on introduit en 1 1 , dans un premier réacteur 10, une liqueur à base de DPA et de MCP qui provient d'une seconde étape du procédé mis en œuvre. Dans ce même réacteur, on introduit en 12 30 g de NaOH à 50% en poids et en 13 600 g de lait de chaux à 20% en poids. Après une agitation intense on obtient une suspension qui est évacuée par le conduit 14 dans un dispositif de séparation solide/liquide 15. Le précipité solide (125 g), formé pour la plus grande part de DCP, est renvoyé par le conduit 16 dans un second réacteur 17 de la seconde étape susdite.

Dans ce second réacteur, on introduit en 18 400 g de DPA frais présentant une teneur en P ₂ O ₅ de 54% en poids. Après un mélange intense, on obtient une suspension que l'on transfère par le conduit 19 à un dispositif de séparation solide/liquide 20. Le précipité est formé de 25 g de matière sèche que l'on élimine en 21 , tandis que la liqueur débarrassée de cette matière solide est, comme indiqué ci-dessus, recyclée au premier réacteur 10, par le conduit 1 1 . La phase liquide issue du séparateur 15 est évacuée de celui-ci par le conduit 22. Elle est constituée d'une solution aqueuse limpide de MCP (1005 g) qui présente une teneur en P ₂ O ₅ de 20,3% en poids.

Dans ce procédé en contre-courant et en 2 étapes, on récupère globalement dans la solution de MCP 94% en poids du P ₂ O ₅ introduit ou même davantage.

Pour être rentable économiquement les procédés classiques nécessitent une capacité minimale. Compte tenu de leur complexité et de la multitude des opérations physico-chimiques qui les constituent, la taille des dispositifs mis en œuvre est importante. Il s'agit

d'unités immobiles produisant pour plus d'un client, voire même pour le marché extérieur.

Ces unités sont fixées sur un terrain avec une structure et organisation spécifiques. Par contre, avec la technologie suivant l'invention et le nouveau concept d'approvisionnement en phosphore on peut envisager l'installation chez le préparateur d'un dispositif de production de solutions de sels de phosphate. Vu la grande capacité de production de ce système, des petites unités fixes chez le client ou mobiles sur une large zone géographique sont tout à fait envisageables. Une unité mobile de ce genre peut générer plus de 100 kt/an de MCP produit, c'est-à-dire > 12 kt/h.

Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée par les exemples donnés ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées dans le cadre des revendications annexées.