FINALE TANGENTIELLE ET APPAREILLAGE ASSOCIE

La présente invention concerne un procédé de production d'une boisson, en particulier du vin ou une autre boisson similaire. L'invention concerne en outre un appareillage de production de boisson, un système de production de boisson et un kit associé.

Dans les procédés de production de vin, avant l'embouteillage du vin dans des bouteilles ou des briques telles que des emballages dits « bag-in-box », il est connu de réaliser des étapes de fermentation et des étapes de clarification, le plus souvent par filtrations successives. En particulier, dans certains des procédés connus, une première étape de clarification dite " initiale ", par filtration ou autre procédé, est réalisée en aval d'une cuve de stockage de vin brut pour obtenir un vin clarifie qui reposera dans une deuxième cuve de stockage. Ensuite, ce vin dit « prè-mise » subit une deuxième filtration dite « finale » avant d' être mis dans un dispositif d' embouteillage .

Des documents de l'art antérieur portent sur des systèmes selon ce principe. En général, les systèmes connus concernant une filtration tangentielle se terminent par une canalisation de tirage du vin filtré et/ou une cuve de stockage de vin filtré en aval de la filtration tangentielle, dite initiale puisque n' aboutissant pas à un embouteillage directement après ladite filtration.

Pour des raisons de sécurité alimentaires, il est généralement requis de réaliser la filtration finale au moyen d'un équipement stérile afin de ne pas introduire de germes externes dans le vin embouteillé. Dans l'art antérieur, il est prévu de réaliser la filtration finale au moyen d'un dispositif de filtration frontale avec une membrane de filtration qui doit être renouvelée régulièrement pour garantir la stérilité du vin embouteillé. La filtration frontale est choisie parce qu'elle nécessite des coûts initiaux relativement faibles en comparaison à une filtration tangentielle et parce que dans l'art antérieur, la filtration tangentielle n'offrait pas l*a earactéristiques techniques nécessaire à cette dernière étape de filtration.

Malheureusement, la filtration frontale nécessite un temps long de mise en oeuvre et implique un colmatage rapide de la membrane ce qui limite l'efficacité de la filtration. En outre, les changements réguliers de membrane entraînent des aoûts importants à l'usage pour une filtration frontale.

Un premier objectif de la présente invention est de proposer un procédé et un appareillage de production de boisson embouteillée répondant aux critères de stérilité tout en conservant une efficacité de filtration satisfaisante dans le temps .

Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un procédé et un appareillage impliquant des coûts de production limités par rapport à ceux de l'art antérieur.

Pour atteindre ces objectifs, l'invention propose un procédé de production d'une boisson comprenant des étapes de filtration de la boisson suivies d'une étape d'embouteillage.

Selon un premier aspect, la dernière étape de filtration avant embouteillage est une filtration tangentielle sur une membrane thermorésistante.

Avantageusement, une production de vin comprenant une étape de filtration tangentielle avant embouteillage permet d' avoir une efficacité de filtration satisfaisante dans le temps car la membrane n'est pas obstruée comme dans le cas d'une filtration frontale. En outre, l'invention permet de réaliser un système de filtration efficace et d'embouteillage direct en limitant les contaminations du vin filtré.

En particulier, l'invention comprend en outre au moins une étape de régénération de la membrane permettant de la stériliser de sorte à répondre aux critères de stérilité de la membrane. Avantageusement, la régénération de la membrane permet de conserver une membrane de filtratien pendant des années. Ainsi., un second aspect de l' invention concerne un procédé de régénération d'une membrane thermorésistante.

Selon d' autres aspects pris isolément ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables ;

- le procédé comprend une étape de régénération thermique de la membrane, comprenant un lavage thermique de la membrane a une température supérieure ou égale à 75 "C ; et/ou

- le procédé comprend une étape de régénération chimique de la membrane, qui comprend un lavage chimique de la membrane, de préférence en milieu basique plus préférentiellement en milieu basique fort, puis en milieu acide, plus préférentiellement en milieu acide faible ; et/ou

le procède comprend une étape de contrôle de la performance de la membrane par débit, comprenant une application d'un liquide à un débit donné sur la membrane et une vérification de perte de charge ; et/ou

- le procédé comprend une étape de contrôle de la performance de la membrane par pression, comprenant une application d'une variation pression d'un gaz et une vérification de perte ou de gain de pression.

L'invention porte en outre sur un appareillage de de production de boisson configuré pour réaliser un procédé selon l'invention, l'appareillage comprenant une cartouche de filtration et une liaison à une unité de conditionnement configurée pour connecter la cartouche de filtration directement en amont de l'unité de conditionnement.

Selon un autre aspect, la cartouche de filtration est configurée pour réaliser une filtration tangentielle et comprend une membrane thermorésistante.

Un autre objet de l' invention concerne un système de production de boisson configuré pour réaliser un procédé selon l'invention, le système comprenant un appareillage de production de boisson configuré pour réaliser une étape de filtration tangentielle en filtration finale avant. une «tape d'embouteillage, en particulier un appareillage selon l'invention, et

- des moyens de régénération de la membrane, comprenant des moyens de lavage, et/ou

- des moyens de contrôle de la performance et/ou de 1' intégrité de la membrane.

L'invention concerne en outre un programme d'ordinateur comprenant des portions de code de programme pour l'exécution d'au moins l'étape de régénération de la membrane, et/ou l'étape de contrôle de la performance et/ou de l'intégrité de la membrane d'un procédé selon l'invention, de préférence tout ledit procédé, lorsque ledit programme est exécuté sur une unité informatique telle qu'un un ordinateur,

Un autre objet de l'invention concerne un automate comprenant une unité informatique dans laquelle est chargée un programme d'ordinateur selon l'invention.

Un autre objet de l'invention concerne un kit de production de boisson pour réaliser un procédé selon l'invention, le kit comprenant

~ de préférence un automate selon l'invention ou un programme d'ordinateur selon l'invention,

- une cartouche de filtration configurée pour réaliser une filtration tangentielle et comprenant une membrane thermorésistante ;

- une liaison avec une unité de conditionnement configurée pour connecter la cartouche de filtration directement en amont de l'unité de conditionnement ;

- au moins une pompe ,

et au moins un élément parmi

- un moyen de chauffage,

- un capteur de température,

- au moins une base forte, et au moins un acide faible,

- un aapteur de débit, et

- un capteur de pression. L'invention sera davantage détaillé* par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base de la figure

1 annexée, qui est un schéma d'un système de production selon une première de l'invention.

L'invention porte sur un procédé de production d'une boisson, en particulier du vin ou une autre boisson similaire. Le procédé selon l'invention peut être appliqué notamment aux vins et aux champagnes. Le procédé selon l'invention est de préférence mis en oeuvre au moyen d'un système de production 1 davantage décrit plus bas.

En particulier , le procédé selon l ' invention comprend un embouteillage de la boisson, en particulier du vin, dans des bouteilles ou des briques telles que des emballages dits « bag~ in-box ».

Après la fermentation du vin, le vin subit plusieurs étapes de clarification pouvant être des filtrations. La turbidité du vin brut est généralement supérieure à 20. La turbidité peut être déterminée par néphélométrie, et permet d'évaluer la propreté du vin de façon optique. Après plusieurs clarifications, par filtration ou autre, le vin est ensuite embouteillé. Ainsi, le procédé de production de vin selon l'invention comprend une première clarification du vin permettant d' obtenir du vin dit « pré-mise » 2. Le vin pré-mise

2 est celui qui nécessite une dernière filtration, dite « filtration finale », avant de pouvoir être embouteillé. La turbidité du vin « pré-mise » est généralement légèrement inférieure À 20.

Selon l'invention, cette filtration finale est une filtration tangentielle.

Avantageusement, une production de vin comprenant une étape de filtration tangentielle avant embouteillage permet d'avoir une efficacité de filtration satisfaisante dans le temps car la membrane n'est pas obstruée comme dans le cas d'une filtration frontale.¨ Contrairement à la filtration initiale, les dispositifs de filtration finale avant embouteillage ont plus de contraintes de stérilité. Ainsi, l'invention comprend de préférence une étape de régénération de la membrane permettant de la stériliser de sorte à répondre aux critères de stérilité de la membrane en filtration finale.

La membrane de filtration tangentielle est une membrane thermorésistante. Les pores peuvent être d'environ 2 microns. La membrane comprend par exemple une série de fibres parallèles. Le type de membrane utilisable est connu de l'homme du métier pour réaliser des filtrations tangentielle» en tant que telles. La membrane peut être une membrane minérale ou de préférence, une membrane organique.

Par « membrane thermorésistante » est entendu une membrane qui n' est quasiment pas détériorée loraqu' elle est soumise à des températures mises en oeuvre dans les étapes de lavage, par exemple des températures dépassant 85ºC.

Ainsi, le procédé de production de vin selon l'invention comprend une filtration finale tangentielle qui est en particulier réalisée au moyen d'une cartouche de filtration 3. Le filtrat issu de cette filtration finale peut être contenu dans une unité de conditionnement 4 ou dans un dispositif d' embouteillage .

Le procédé selon l'invention peut nécessiter des moyens pour déplacer le vin pour la filtration finale. Ainsi, le déplacement du vin est réalisé au moyen d' au moins une pompe d' alimentation 5 en amont de la cartouche de filtration 3, De préférence, la cartouche de filtration 3 est montée de sorte à permettre une recirculation du vin pré-miee à filtrer. Ainsi, cette recirculation est réalisée au moyen d'une pompe de circulation 5a disposée de préférence en amont de la cartouche de filtration 3 et en aval d'une dérivation de recirculation 6 configurée pour la recirculation du retentât de la cartouche de filtration 3. Le filtrat obtenu arrive dans l'unité de conditionnement 4. Un tube de connexion 7 connecte la cartouche de filtration 3 à l'unité de conditionnement 4. La turbidàté du vin dans l'unité de conditionnement 4 peut être d'environ 1 ntu. A cette turbidité est largement satisfaisante pour le vin embouteillé qui ne comprend avantageusement pas de germes exogènes en raison de la stérilisation de la cartouche.

Le tube de connexion 7 forme une liaison entre la cartouche de filtration et l'unité de conditionnement. Le tube de connexion est particulièrement conformé pour s'adapter à plusieurs types d'unité de conditionnement connues. Ainsi, l'utilisateur peut connecter un appareillage selon l'invention a son unité de conditionnement usuelle.

L'évacuation du vin à embouteiller dans l'unité de conditionnement 4 se fait de préférence par un écoulement passif. On peut envisager d'utiliser une pompe d'évacuation.

Le vin peut ensuite être embouteillé, a' est-à-dire mis dans des bouteilles ou des briques telles que des emballages dits « bag~in~box ».

L'invention réside notamment dans la capacité, par la régénération, à pouvoir stériliser la membrane de la cartouche de filtration 3. Pour ce faire, le procédé selon une variante comprend au moins une étape de régénération thermique de la membrane, comprenant un lavage thermique de la membrane à une température supérieure ou égale 75 °C. En particulier, de l'eau chaude est maintenue dans le circuit pendant un temps suffisant poux détruire les espèces biologiques. En oenologie, un lavage à 90°C pendant 20 minutes est optimal. On peut envisager des températures différentes sur une base de doubler le temps pour une température de 5°C de moins et inversement. Avantageusement, un lavage thermique avec de l'eau permet de limiter les coûts d'utilisation de la cartouche de filtration. En outre, l'eau permet de ne pas trop attaquer la membrane par des produits chimiques en combinaison avec l'élévation de température. En particulier , il est prévu une source d' eau 8 pour le lavage thermique. La source d'eau 8 peut être associée à une pompe ou une vanne. L'eau passe par une canalisation d'entrée 8a de lavage thermique débouchant dans le circuit de filtration.

De préférence, L'eau est chauffée dans le système jusqu'à atteindre au moins 75 degrés. La température requise est maintenue dans le système de sorte à stériliser le système en particulier la membrane de la cartouche de filtration 3 pendant un temps donné standardisé suivant la boisson à produire, en particulier suivant les standards en œnologie . De préférence, la température est supérieure à 75 °C, plus préférentiellement de 80 ºC pendant 40 minutes. En outre, le système comprend un capteur de température 8b permettant de s' assurer que la température requise est atteinte. En particulier, des moyens de chauffage des canalisations et/ou de l'eau sont prévus à cet effet. De préférence, l'eau est chauffée en amont de la cartouche 3, en particulier près de la oanalisation Sa, et la température est mesurée en aval de la cartouche 3 , de préférence dans le tube de connexion 7. Ainsi, on peut s'assurer que la température parcourant la cartouche est celle mesurée. Un moyen de chauffage 8c peut âtre prévu à cet effet.

La membrane est ensuite refroidie de préférence progressivement. Selon une variante, l'eau est refroidie ou laissée reposer, par exemple pendant deux heures, jusqu'à ce qu'elle atteigne une température d'équilibre de la membrane, par exemple 70ºC, L'eau est ensuite évacuée du système. La membrane se refroidit ensuite par convection naturelle. Ceci permet d' éviter que la membrane ne subisse un choc thermique qui en altérerait les propriétés.

Avantageusement, le lavage thermique permet de détruire les espèces biologiques présentes dans le circuit, en particulier celles qui s'accrochent à la membrane de filtration tangentielle, et ainsi stériliser ladite membrane. Selon une variante, le lavage thermique est réalisé de manière quotidienne, par exemple la nuit en dehors des heures de production .

fin outre, le procédé selon l'invention comprend au moins une étape de régénération chimique de la membrane, comprenant un lavage chimique de la membrane, de préférence en milieu basique plus préférentiellement en milieu basique fort, puis en milieu acide, plus préférentiellement en milieu acide faible. Le lavage chimique se fait de préférence à une température d' au moine 40*C.

De préférence, un lavage est effectué au moyen d'une solution de base forte telle qu'un mélange de KOH et de NAOH concentré. Le lavage au moyen de la solution de base forte permet un décrochage organique, par exemple de débris cellulaires, de protéines et polyeaccharides qui obstruent la membrane. Le mélange HaOH et KOH a permis d'avoir de meilleurs résultats .

En outre, de préférence ensuite, un lavage peut être effectué au moyen d'une solution d'acide faible telle que de l'acide citrique ou de l'acide orthophosphorique. Le lavage au moyen de la solution d'acide faible permet de solubiliser les espèces ioniques telles que les sels de tartrates notamment.

En particulier, il est prévu au moins une source chimique 9 poux le lavage chimique . La source chimique 9 peut être associée à une pompe ou une vanne. La base puis l'acide passent par une canalisation d' entrée 9a de lavage chimique débouchant dans le circuit de filtration. De préférence, la canalisation d'entrée 9a est au moins partiellement la même que celle de l'eau.

De préférence, la membrane est rincée après chaque lavage chimique de sorte à évacuer les produits résiduels .

Selon une variante, le lavage chimique est réalisé de manière hebdomadaire, en particulier en dehors des heures de production. Après la régénération, il est de préférence prévu de vérifier l'intégrité de la membrane pour s'assurer qu'elle n'a pas perdu ses propriétés suite au traitement de régénération. En outre, il est de préférence prévu de vérifier la performance de la membrane, par exemple à la fin du lavage thermique.

Selon une variante, le procédé comprend une étape de contrôle de la performance de la membrane par débit, comprenant une application de liquide à un débit donné sur la membrane et une vérification de perte de charge. De préférence, cette vérification se fait en cours de filtration finale du vin prémise au moyen d'un capteur de débit 10 sur le tube de connexion 7. Ensuite la. perte de charge est mesurée par rapport au débit avant le traitement de régénération ou par rapport À un seuil prédéterminé. En pratique, la pompe Sa peut être utilisée.

Alternativement on peut prévoir un capteur de débit associé à une source d'eau et une pompe envoyant un certain débit d'eau dans le circuit de filtration.

En outre, selon une variante, le procédé comprend une étape de contrôle de l'intégrité de la membrane par pression, comprenant une application d'une variation pression d'un gas et une vérification de perte ou de gain de pression. Il s'agit d'un test dit du point bulle. Par exemple, une source de gaz inerte 11, en particulier du diazote, est ouverte de sorte à appliquer une pression de gaas sur la membrane de préférence lorsqu'elle est humide. Le gas passe par une canalisation d'entrée lia débouchant dans le circuit de filtration. De préférence, la canalisation d'entrée lia est au moins partiellement la même que celle de l'eau et/ou celle des produits chimiques. Par exemple, une pression de 1 bar est appliquée par exemple pendant 3 minutes, et un capteur de pression 12 est placé dans le tube de connexion 7 pour mesurer la perte de pression. On peut déterminer une perte admissible seuil ou comparer la perte à une mesure initiale, par exemple pour une membrane neuve. De préférence, un capteur de pression 12a est prévu dans le circuit de filtration et un autre 12b est prévu en amont dudit circuit. Une jauge 13 de mesure du niveau de vin dans l'unité de conditionnement 4 est en outre prévue.

L'invention porte en outre sur un appareillage de production de boisson, en particulier de vin, particulièrement adapté pour mise en wuvre du procédé tel que décrit précédemment. L'appareillage selon l'invention comprend une unité de conditionnement 4 et une cartouche de filtration finale 3 directement connectée en mont de l'unité de conditionnement 4. Selon l'invention, la cartouche de filtration finale 3 est configurée pour réaliser une filtration tangentielle et comprend une membrane thermorésistante.

L'appareillage selon l'invention se présente en particulier comme un skid de filtration avec un tube de connexion 7 à une unité de conditionnement.

L' invention porte en outre sur un système de production de boisson 1 particulièrement adapté pour réaliser un procédé tel que décrit précédemment. Le système selon l'invention comprend un appareillage de production de boisson configuré pour réaliser une étape de filtration tangentielle en filtration finale avant une étape d'embouteillage, et

- des moyens de régénération de la membrane , comprenant des moyens de lavage, et/ou

- des moyens de contrôle de l'intégrité de la membrane.

Selon une variante, le système de production de boisson comprend, en tant que moyens de régénération thermique de membrane, au moins un moyen de chauffage 8c, un capteur de température 8b, et de préférence une pompe 5a. Le moyen de chauffage 8c est de préférence configuré pour chauffer le circuit. Cela permet de chauffer l'eau localement. On peut aussi envisager un chauffage de l'eau dans la source et qui se propage dans le circuit.

En outre, selon une variante, le système de production de boisson comprend, en tant que moyens de régénération chimique de membrane, et au moins une base forte et au moins un acide faible, en particulier dans une source chimique 9 et de préférence une ou ladite pompe 5a.

Selon une variante, le système de production de boisson comprend, entant que moyens de contrôle de l'intégrité de la membrane par pression, au moins une source de gass inerte 11, et un capteur de pression 12.

Selon une variante, le système de production de boisson comprend, entant que moyens de contrôle de l'intégrité de la membrane par débit, une ou ladite pompe 5a, et un capteur de débit 10.

L'invention porte en outre sur un automate 14 configuré pour réaliser au moins l'étape de régénération de la membrane, et/ou l'étape de contrôle de la performance et/ou de l'intégrité de la membrane d'un procédé tel que décrit précédemment, en particulier tout ledit procédé. Pour ce faire, l'automate peut comprendre un programme d'ordinateur comprenant des instructions à cette fin.

A cet effet, l'automate 14 est connecté aux capteurs et aux pompes requises et envoie des instructions auxdites pompes pour contrôler lesdites étapes. De préférence, l'automate 14 est connecté à tous les capteurs et toutes les pompes décrits ci- dessus .

Par exemple, l'automate envoie une instruction de commande des pompes S et 5a pour la circulation du vin pré-mise dans la cartouche de filtration 3 de sorte que le vin filtré s'écoule ensuite dans l'unité de conditionnement 4. Si la jauge 13 indique que le niveau de vin est supérieur à un seuil, l'automate 14 recevant cette information peut arrêter d'actionner les pompes 5, et 5a. L'automate peut activer une dérivation par exemple par le biais d'une vanne non-représentée, et effectuer le lavage thermique chimique et activer le moyen de chauffage 8c, et/ou effectuer le lavage chimique. XI en est de même pour les contrôles de l'intégrité et de performance de la membrane avec les informations des capteurs de débit et/ou de pression. L' automate 14 peut être programmé pour effectuer les étapes du procédé à des moments précis ou suivant une cadence prédéterminée .

En particulier, on peut prévoir un asservissement de l'automate à la cadence d'une tireuse de l'unité de conditionnement en fonction d' un paramètre qui peut être fourni par la jauge de mesure du niveau 13 ou un ou plusieurs par capteur (s) de présence de liquide (un pour un niveau haut et un pour le niveau bas), ou encore un capteur de pression notamment en fonction de l'unité de conditionnement utilisé. Avantageusement, la jauge de mesure de niveau 13 ou ces capteurs, permettent de suivre la cadence de la tireuse de l'unité de conditionnement.

L' invention concerne en outre un programme d' ordinateur comprenant des portions de code de programme pour l'exécution d'au moins l'étape de régénération de la membrane, et/ou l'étape de contrôle de l'intégrité ou de performance de la membrane d'un procédé tel que décrit précédemment, lorsque ledit programme est exécuté sur une unité informatique telle qu'un un ordinateur. Le code de programme comprend des instructions de commande, par exemple de pompe et peut recevoir des informations des capteurs.

L' invention porte en outre sur un kit de production de boisson particulièrement adapté pour réaliser un procédé tel que décrit précédemment.

Selon une variante préférée, le kit comprend

- un automate tel que décrit précédemment ou un programme tel que décrit précédemment,

- une cartouche de filtration configurée pour réaliser une filtration tangentielle et comprenant une membrane thermorésistante ;

- une liaison avec une unité de conditionnement 4 configurée pour connecter la cartouche de filtration 3 directement en amont de l'unité de conditionnement 4 ;

- au moins une pompe, - un moyen de chauffage,

- un capteur de température,

- au moins une base forte, et au moins un acide faible,

- un capteur de pression, et

~ de préférence un capteur de débit.