BE1027370B1 - Méthode et appareil domestique de production d'eau minérale à partir d'une eau de ville - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé de production d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée, selon lequel on déminéralise un volume prédéfini d’eau de ville pour obtenir un volume prédéfini d’eau déminéralisé puis on reminéralise ce volume en le faisant passer à travers une dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux, de façon à dissoudre les éléments minéraux contenus dans la dosette. L’invention concerne également l’appareil permettant la mise en œuvre du procédé ainsi que la dosette complémentaire.

Description

Méthode et appareil domestique de production d’eau minérale à partir d’une eau de ville. L'invention se situe dans le domaine de la production domestique d’eau minérale, plate ou pétillante. En particulier, chaque habitation, et plus généralement chaque bâtiment dédié à l’accueil de personnes, que ce soit dans un cadre privé ou professionnel, est reliée à un réseau de distribution d’eau pour son alimentation en eau courante, aussi appelée eau de ville, eau de distribution ou eau du robinet. Généralement, dans de nombreux pays, cette eau du robinet est potable, c’est-à-dire propre à être consommée sans risque pour la santé.

Il est néanmoins fréquent que les propriétés gustatives de cette eau ne soient pas excellentes. Un goût de chlore désagréable, issu des traitements de désinfection, persiste souvent dans l’eau. Ce goût est gênant non seulement lors de la consommation directe de l’eau mais persiste également dans les préparations utilisant cette eau, comme par exemple dans le thé ou le café. Pour pallier ce problème, les ménages achètent des bouteilles d’eau de source ou d’eau minérale naturelle, ayant un goût, une saveur, qui leur plait. Il est en effet bien connu que chaque eau minérale a des propriétés gustatives uniques, qui dépendent des ratios des différents éléments minéraux qu’elle contient. Cependant, la consommation recommandée étant d’un litre et demi d’eau par jour et par personne, le volume à déplacer du magasin au domicile peut représenter un réel fardeau. Pour s'affranchir de l'achat d’importants volumes d’eau, de nombreux ménages utilisent plutôt des carafes filtrantes pour améliorer le goût de l’eau du robinet. Ce type de carafe est conçu pour qu’un volume d’eau prélevé au robinet soit entrainé,

sous l’effet de la gravité, à travers une cartouche filtrante contenant généralement du charbon actif. L'eau ainsi filtrée est généralement débarrassée de son mauvais goût, mais également de la majeure partie de ses minéraux. La cartouche filtrante a une durée de vie limitée et doit être remplacée très régulièrement, généralement tous les mois. La qualité gustative et minérale de l’eau filtrée dans ce type de carafe n’est pas constante au cours de la durée de vie de la cartouche, selon que la cartouche est neuve ou en fin de vie. De plus, l’eau ainsi filtrée n’est pas disponible instantanément. A cause de la configuration de la carafe, il faut attendre que tout le volume d’eau prélevé ait été filtré pour pouvoir en verser dans un verre, sinon l’eau non-encore filtrée fuit.

Des systèmes plus perfectionnés sont également disponibles, généralement pour un usage dans les entreprises. La plupart des systèmes connus comprennent un réservoir dans lesquels l’eau purifiée est conservés jusqu'à utilisation. La possibilité de développement de bactéries et/ou d'algues ou de particules solides minérales dans les réservoirs durant le stockage peut être compensée par un système de recirculation à travers un filtre pour pouvoir obtenir à chaque instant une eau de qualité déterminée. La présence de réservoirs rend cependant ce système volumineux et énergivore à cause de la recirculation de l’eau minérale produite entre les réservoirs. De plus, les éléments minéraux ici utilisés sont principalement des chlorures et des sulfates, pour leur facilité de dissolution, ce qui n’est pas souhaitable d’un point de vue gustatif. L'utilisation des chlorures et sulfates se fait au détriment des carbonates, qui sont naturellement présents dans les eaux minérales commerciales et seraient préférables d’un point de vue gustatif et digestif. La demande PCT/EP2018/057868 décrit quant à elle un système domestique, de production d’eau en ligne, c'est-à-dire n’impliquant pas de réservoir de stockage d’eau, la production se faisant à la demande. Ce système prévoit de faire circuler l’eau de ville dans un circuit traversant en série une unité filtration, une unité de déminéralisation et une unité de re- minéralisation.

L'unité de reminéralisation comprend ici au moins une entrée secondaire, connectée à un dispositif de microdosage fluidique pour l’injection d’un volume prédéterminé de poudres minérales ou d’une solution concentrée en minéraux.

Il peut être prévu de fournir la solution concentrée et/ou les poudres sous forme de bouteilles ou recharges « consommables », c'est-à-dire se fixant directement sur les vannes de microdosage fluidique et pouvant être jetées lorsqu'elles sont vides.

Dans un souci d'offrir plus de flexibilité à l’utilisateur, la demanderesse a jugé nécessaire d'améliorer le procédé de reminéralisation en développant sa flexibilité.

Solution de l’invention A cet effet, la présente invention propose un procédé de production d’un volume prédéfini d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée, procédé comprenant les étapes suivantes : -on déminéralise au moins en partie le volume prédéfini d’eau de ville pour obtenir un volume prédéfini d’eau déminéralisé; -on reminéralise le volume prédéfini d’eau déminéralisée en le faisant passer à travers une dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux, de façon à dissoudre les éléments minéraux contenus dans la dosette, ladite quantité déterminée d'éléments minéraux correspondant à la différence entre la teneur en éléments minéraux déterminée et la teneur de l’eau déminéralisée pour le volume prédéfini.

La quantité déterminée de minéraux correspondant à la différence entre la teneur en éléments minéraux déterminée, c’est-à-dire que l’on souhaite obtenir dans le volume prédéfini d'eau minérale, et la teneur de l’eau déminéralisée pour le volume prédéfini, est de préférence totalement dissoute lors de 1’ étap de réminéralisation. Les éléments minéraux contenus dans la dosette peuvent être sous forme de solution concentrée en minéraux, mais sont de préférence sous forme de poudre sèche. Il s’agit des minéraux couramment contenus dans les eaux minérales, sous forme par exemple de carbonates, bicarbonates, hydroxylates, chlorures ou sulfates de calcium, magnésium ou sodium principalement.

Le volume prédéfini d’eau minérale est un volume à l’échelle domestique, c’est-à-dire de l’ordre du litre, comme par exemple un volume inférieur à 10 L, de préférence inférieur à 5 L, par exemple entre 0.5 et 1.5 L, c’est-à-dire une quantité facile à stocker dans une bonbonne, une gourde, une carafe ou une bouteille à usage domestique.

Si nécessaire, on peut au préalable filtrer les impuretés de l’eau de ville. Les impuretés dont il est ici question peuvent être des impuretés solubles, par exemple des traces de micro- polluants organiques, comme des pesticides, des hydrocarbures, ou des traces de métaux lourds comme du cadmium ou du plomb.

Les impuretés peuvent également être insolubles, comme par exemple des débris de microorganismes, des métaux lourds précipités ou des agrégats minéraux.

Une poudre sèche de minéraux fait ici référence à une poudre très fine, composée de particules ayant des diamètres de l’ordre de quelques microns, par exemple 5 à 200 microns, qui présentent une grande fluidité et dont on peut mesurer un volume, de façon très similaire à des solutions liquides. Cette granulométrie permet une dissolution quasi instantanée.

La demanderesse entend également protéger un appareil domestique pour la mise en œuvre du procédé de l’invention. Il s’agit d’un appareil domestique de production d’un volume prédéfini d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée, appareil comprenant un circuit de circulation d’eau d’une entrée vers au moins une sortie, ladite entrée étant pourvue d’une vanne d'entrée à connecter à un point d’entré d’eau de ville et ladite sortie étant pourvue d’une vanne de sortie, circuit traversant en série une unité de déminéralisation et une unité de reminéralisation, appareil 5 caractérisé par le fait que ladite unité de reminéralisation comprend au moins une cavité d'insertion d’une dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux, cavité traversée par le circuit de circulation d’eau et agencée pour que ledit circuit traverse la dosette lorsque celle-ci est insérée dans la cavité.

De préférence, la vanne d'entrée est agencée pour prélever un volume prédéfini d’eau de ville. Le volume prédéfini d’eau de ville est proportionnel à la quantité d'éléments minéraux contenus dans la dosette.

La dosette est amovible, c’est-à-dire qu’elle n’est pas fournie avec l'appareil, mais doit être introduite à chaque utilisation de l’appareil. La dosette est, par définition, à usage unique, c'est-à-dire qu’elle contient juste la quantité =:d’éléments minéraux nécessaires pour reminéraliser, à une teneur en éléments minéraux déterminée, le volume prédéfini d’eau traitée, c’est-à-dire d’eau de ville prélevée et déminéralisée, au moins en partie.

Par domestique, on entend ici que l’appareil n’est pas adapté à une production industrielle et a une capacité de production et des dimensions lui permettant d’être installé dans une habitation particulière ou sur un lieu de travail, pour fournir de l’eau minéral à un nombre limité de personne. L'appareil peut également être adapté pour l’horeca ou placé sur le domaine public.

Dans certains cas, le pH de l’eau de ville est éloigné du pH de l’eau minérale à produire, on doit ajuster le pH de l’eau reminéralisée. Dans certains cas, il est également nécessaire d'ajuster le pH de l’eau déminéralisée avant la re- minéralisation pour optimiser la dissolution des éléments minéraux.

L'ajustement de pH peut être une acidification ou un basification. La basification peut se faire par exemple par ajout d’un volume de solution basique. L’acidification peut par exemple se faire par injection d’un volume de solution acide, mais est de préférence obtenue par introduction de dioxyde de carbone avant la reminéralisation. L’introduction du dioxyde de carbone peut se faire en amont ou au niveau de la dosette, par injection directe ou toute autre technique appropriée.

Il a été montré que des enzymes permettent d'améliorer la dissolution du CO2 dans l’eau et permettent d’accélérer l’acidification de l’eau ainsi que d'atteindre des pH plus faibles, évitant ainsi l’utilisation de solutions acides, qui ne sont pas recommandées pour un usage domestique.

Dans une forme de réalisation préférée, 1’ étape de reminéralisation du procédé selon l'invention implique l’utilisation d'enzyme catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former du bicarbonate.

Les enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former de l’acide carbonique puis du bicarbonate sont de préférence de l’anhydrase carbonique. Cette enzyme, de la classe EC 4.2.1.1, est bien connue pour améliorer le taux de dissolution du CO, dans l’eau mais n’a jamais été utilisée en combinaison avec des moyens d’injection de poudres minérales pour en optimiser la dissolution.

La demanderesse cherche également à protéger la dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux. Plusieurs formes de réalisations sont possibles selon les applications et la configuration de l’appareil. Néanmoins, toutes les formes de réalisation ont pour caractéristique commune d’être agencée pour pouvoir être traversée par le volume prédéfini d’eau à reminéraliser. Flle est donc fabriquée soit en matériaux poreux, soit dans un matériau non poreux pouvant être percé, ou une combinaison des deux. La dosette est de préférence à usage unique. Lorsque le volume d’eau à reminéraliser traverse la dosette, substantiellement la totalité des minéraux qu’ell contient sont dissouts. La dosette amovible peut avantageusement contenir des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former du bicarbonate. Les différents modes de réalisation seront détaillés ci-après. L'invention sera mieux comprise à l’aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation de l’invention, en référence au dessin en annexe, sur lequel : la figure 1 est un schéma bloc du procédé de l’invention ; la figure 2 est un schéma de l’appareil de l’invention ; la figure 3 est une vue en perspective de l’appareil de la figure 2 ; la figure 4 illustre, vue en perspective du dessus, une dosette selon l’inventionz; la figure 5 est une vue en perspective du dessous de la dosette de la figure 4, et la figure 6 est une vue en coupe d’une autre dosette selon l'invention.

Le terme « eau déminéralisée » désigne une eau à faible teneur en minéraux voire dénuée de minéraux, et en particulier de magnésium et calcium. La faible teneur en minéraux peut être obtenue naturellement, par exemple pour une eau de source, ou artificiellement, par des procédés de désalinisation comme l’osmose inverse, l'utilisation de résines, l’évaporation et recondensation. Une faible teneur en minéraux correspond de préférence à un résidu minéral à sec inférieur à 500 mg/L et de préférence encore inférieur à 100 mg/L .

Le procédé de production d’eau minérale de l’invention est préférablement applicable à un usage domestique, et non industriel. La quantité d’eau minérale à produire reste limitée à la consommation d’un foyer, voire d’une entreprise. Il permet de produire une eau minérale limpide, ayant un goût choisi par l'utilisateur, goût impliquant une composition particulière.

Le procédé de production d’eau minérale de l’invention e quasi-instantané.

Par instantané, il faut comprendre immédiatement, dans les secondes qui suivent.

Le procédé se démarque ainsi des procédés dans lesquels on remplit d’abord un réservoir interne afin d’y effectuer un mélange avec un concentré minéral avant de pouvoir prélever de l’eau minérale.

Il se démarque aussi des procédés faisant intervenir des minéraux sous forme de sels solides, et dont la dissolution peut prendre plusieurs minutes ou heures avant de donner une eau minérale limpide.

Le procédé de l’invention permet d’obtenir un voire plusieurs litres d’eau minérale par minute.

En référence à la figure 1, le procédé de production d’un volume prédéfini d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée et un pH connus, comprend plusieurs étapes.

Dans une première étape A, un utilisateur manifeste son désir de prélever de l’eau minérale, ce qui déclenche le procédé de production.

Une vanne d’entrée du système va s'ouvrir jusqu’à ce qu’un volume prédéfini d’eau de ville pénètre dans le système.

Dans une étape B, optionnelle pour la mise en œuvre du procédé de l’invention, les impuretés de l’eau de ville sont éliminées pour obtenir de l’eau purifiée, dont le volume est substantiellement identique au volume prédéfini d’eau de ville prélevé.

Les techniques spécifiques de l’étape de purification dépendent de la qualité de l'eau de ville.

L’étape de purification a pour objectif d'éliminer les matières en suspension, le chlore résiduel et d’autres composants comme les métaux lourds.

Dans une étape C, le volume d’eau purifiée est déminéralisée par élimination partielle ou totale de minéraux, afin d’enlever les composants indésirables qui ne sont pas éliminés par l'étape d purification. Ces composants sont principalement des ions monovalents et bivalents. L'étape de déminéralisation peut être réalisée grâce à la technique d'osmose inverse, qui tend à éliminer la totalité des minéraux, ou à l’aide de résines échangeuse(s) d'ions, qui permet une déminéralisation sélective. Le choix de la technique est ici encore déterminé à partir des compositions de l’eau de ville et de l’eau minérale à produire. Dans une étape D, le volume d’eau déminéralisée est reminéralisée en le faisant passer à travers une dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux. Les éléments minéraux contenus dans la dosette sont alors entièrement dissouts dans le volume d’eau traversant la dosette. La quantité déterminée d'éléments minéraux qui est alors dissoute permet d'obtenir, dans le volume d’eau prédéfini, la teneur en minéraux souhaitée, c’est-à-dire correspondant à l’eau minérale choisie. Dans certains cas, du dioxyde de carbone, sous forme gazeuse, peut être injecté dans le volume d’eau juste avant ou à l'étape D à des fins de régulation de pH. En effet, la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau permet la formation de bicarbonate, qui permet de diminuer le PH de l’eau. Cette étape peut s'avérer nécessaire pour favoriser la dissolution des minéraux à l’étape D ou pour acidifier sensiblement l’eau déminéralisée, lorsque le pH de l’eau minérale à produire est relativement acide et que les ions carbonates ne peuvent pas être apportés uniquement par des espèces dissoutes dans la solution concentrée en minéraux.

Dans l’étape E, le volume d’eau reminéralisée est introduit dans un récipient adapté, éventuellement disposé à un endroit prévu à cet effet par l'utilisateur. Lorsque le volume prédéfini d’eau minérale a été produit, le procédé de production d’eau minérale s'arrête, et la dosette peut être retirée ou éjectée du système.

Dans l'objectif de minimiser l’accumulation d’eau au cours de 1 production, toutes les étapes ont lieu « en ligne », c’est-à- dire que l’eau circule en (quasi-)permanence et n’est pas immobilisée durant le procédé. La reminéralisation doit donc être quasi-instantanée ou du moins très rapide. L'utilisateur ne doit pas attendre plusieurs minutes avant de pouvoir récupérer le volume d’eau minérale produit.

Plusieurs étapes optionnelles sont également ici insérées entre la re-minéralisation D et le prélèvement E.

Dans le cas où l’eau minérale à produire est une eau gazeuse, une étape H de gazéification est introduite après la re- minéralisation.

Le consommateur peut avoir le choix de prélever de l’eau tempérée, c'est-à-dire à température ambiante, ou de l’eau refroidie. Une étape de refroidissement G peuvent alors avoir lieu. Le refroidissement G peut éventuellement être mis en œuvre avant ou après la gazéification H.

Ces étapes A à H vont ainsi être mises en œuvre à chaque fois qu’un consommateur souhaite prélever un volume prédéfini d’eau reminéralisée et insère une dosette.

Ce volume prédéfini est de préférence constant et déterminé une fois pour toutes pour un système donné. Alternativement, il peut être possible de prédéfinir dans le système plusieurs volumes, qui seraient produit, par exemple, au choix de l’utilisateur ou en fonction d’une information contenue dans la dosette.

Un certain nombre d'étapes préliminaires peuvent être mises en œuvre par l'utilisateur pour permettre la production de l’eau minérale souhaitée.

Le consommateur, dans une étape I, insère une dosette d'éléments minéraux correspondant à l’eau minérale qu’il désire produire.

D’ autre part, dans une étape J, la teneur en minéraux et le pH de l’eau de ville distribuée là où la méthode va être mise en œuvre peuvent être analysés. Généralement, ces informations sont disponibles, des analyses réglementaires devant avoir lieu régulièrement. Cela permet de définir les étapes de déminéralisation nécessaires. Cependant, pour une méthode plu universelle, utilisant notamment l’osmose inverse comme technique de déminéralisation, il n’est pas nécessaire de connaitre la teneur en minéraux de l’eau de ville si l’eau est substantiellement déminéralisée. Si l’étape J est mise en œuvre, la teneur prédéfinie et la teneur de l’eau de ville sont alors comparées dans une étape K afin de déterminer les minéraux en surplus, ou en excès, à éliminer et les minéraux en défaut à ajouter. A partir de cette détermination, la méthode de déminéralisation, totale ou partielle de l’étape C est déterminée.

De la même façon, la comparaison du pH de l’eau minérale souhaitée et de l’eau de ville distribuée permet de déterminer l’ajustement de pH nécessaire.

Par exemple, le tableau 1 détaille la composition de l’eau de ville distribuée dans la commune de Uccle et la compare à celle de l’eau de marque déposée Evian et de l’eau de marque déposée Gerolsteiner.

OL B |E Tableau 1.

La comparaison indique que l’eau de ville contient un excès ou un défaut, selon l’eau minérale comparée, d’ions sodium (Na*),

potassium(K'), sulfates (SO), chlorures (Cl), nitrates (NO: calcium (Ca”), magnésium (Mg”) et bicarbonate (HCO:). Le défaut en bicarbonates est en partie responsable de la différence de pH entre les eaux.

Pour produire une eau minérale sensiblement similaire à de l’eau d’Evian, à partir de l’eau de la ville de Uccle, il est possible de procéder à une déminéralisation par osmose inverse. 99.5% des ions contenus dans l’eau de ville de Uccle sont ainsi éliminés. La déminéralisation est ici quasiment totale.

Pour reminéraliser de façon appropriée l’eau osmosée, le contenu en éléments minéraux de la dosette est défini par rapport au volume prédéfini d’eau minérale à produire. Les éléments minéraux n’étant pas accessibles sous leur forme ionique pure, il est important de choisir les sels ou couples anions-cations de façon appropriée, en fonction de leur solubilité.

L'élément magnésium peut, par exemple, être apporté par plusieurs espèces saline : du sulfate de magnésium (MgS0,4) hepta-hydrate et du bicarbonate de magnésium (Mg(HCO:);). C’est également le cas du calcium, apporté sous forme de nitrate (Ca(NO3)2) et sous forme de bicarbonate (Ca(HCO;)). Le sodium peut être apporté sous forme de chlorure (NaCl) et de bicarbonate (NaHCO3) et le potassium sous forme de bicarbonate (KHCO3). Selon le pH souhaité, il est possible d’ajuster la composition en utilisant plutôt des sels de bicarbonate, conférant une certaine acidité, ou plutôt des hydroxydes.

Il est également possible de traiter l’eau de Uccle pour obtenir une eau similaire à l’eau de marque déposée Gerolsteiner. L'eau Gerolsteiner contient beaucoup plus, en poids, d'éléments minéraux que l’eau Evian, en particulier de calcium, magnésium et bicarbonate. Son pH est également plus faible. Afin que la dissolution des minéraux soit possible, dans un temps limité, il est possible d’utiliser dans le procédé une étape de dissolution de CO2 à l’aide d’enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former de l’acide carbonique puis du bicarbonate.

Ces enzymes sont d préférence de l’anhydrase carbonique.

Cette enzyme, de la classe EC 4.2.1.1, est bien connue pour améliorer le taux de dissolution du CO2 dans l’eau mais n’a jamais été utilisée en combinaison avec des moyens d’injection de poudres minérales pour en optimiser la dissolution.

Ces enzymes peuvent être utilisées en amont et/ou au niveau du passage du volume d’eau à travers la dosette contenant les éléments minéraux.

Un moyen d’introduction de CO2 dans l’eau à reminéraliser est alors nécessaire.

Les étapes du procédé ayant été décrites, un exemple de système permettant sa mise en œuvre va maintenant être présenté.

En référence à la figure 2, l’appareil 100 comprend un port de connexion 1 pour connecter l’entrée du circuit 2 au réseau d’eau de ville.

Le circuit 2 traverse une cartouche 3 de charbon actif granulé, une unité 4 d'osmose inverse et une unité de re- minéralisation 5. Une pompe 6 et un diffuseur de dioxyde de carbone 7, connecté à une bouteille de dioxyde de carbone 8 via une vanne 9, sont ici insérés entre l’unité de déminéralisation 4 et l’unité de re-minéralisation 5. En sortie de l’unité de re- minéralisation, le circuit 2 traverse une unité de refroidissement 11 avant de se diviser en deux sous-circuits 2a et 2b.

Le sous-circuit 2a débouche sur la vanne de sortie 13 d’eau refroidie et le sous-circuit 2b traverse l'unité de gazéification 15, reliée à la bouteille de dioxyde de carbone 8 par une vanne 19, avant d'atteindre la vanne de sortie 14 d'eau refroidie gazéifiée.

Dans l’unité de re-minéralisation 5, le circuit traverse une cavité dans laquelle peut être insérée une dosette amovible 18 contenant des éléments minéraux.

Ici est installée en amont de la dosette 18 une cartouche 10 contenant des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former de l’acide carbonique puis du bicarbonate. Ces enzymes sont de préférence de 1l'anhydras carbonique. Néanmoins, la cartouche 10 est optionnelle. Toutes les eaux minérales n’ayant pas un pH aussi faible ni une minéralité aussi élevée que l’eau Gerolsteiner, il est envisageable d’introduire les enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former de 1l'acide carbonique seulement dans la dosette, si besoin, en quantité variable en fonction du contenu en éléments minéraux de la dosette.

Le diffuseur 7, de même que le saturateur 15, peuvent être un contacteur à membrane. Ils peuvent être remplacés par un seul dispositif contacteur à membrane placé en amont de la cartouche 10 d’enzyme et de la dosette 18.

En référence à la figure 3, l'ensemble des éléments de l’appareil sont contenus dans un boitier 20, présentant à sa surface le port de connexion 1 (non représenté), préférablement à l'arrière du boitier, et un panneau de commande 21, sur l’avant du boitier, sur lequel sont disposés une touche 22 de commande d’eau plate refroidie ou rafraichie, une touche 23 de commande d’eau gazéifiée refroidie. L’avant du boitier comprend un renfoncement formant une plateforme 25. Sur la partie haute du boitier, une fente 24 est ici prévue pour insérer une dosette de minéraux dans la cavité d’insertion (non représentée).

Cette cavité d’insertion est de préférence agencée pour être refermable de façon à ne permettre le passage du flux d’eau qu’à travers la dosette. L’agencement particulier de la cavité d’insertion de dosette dépend du type de dosette utilisé. Des exemples seront décrits plus bas.

Un utilisateur ou consommateur place un récipient sur la plateforme 25 de l’appareil, insère dans la fente 24 une dosette d'éléments minéraux et déclenche la production d’eau en appuyant sur une des touches 22 ou 23 selon que l’eau souhaitée doit être gazeuse ou pas. Le port de connexion 1, ici une électrovanne,

s'ouvre pour permettre l'entrée du volume prédéfini d'eau ville, par exemple 1 L, dans le circuit 2. Par exemple, le déclenchement de la production d’eau minérale entraine la fermeture de la cavité d’insertion de la dosette de façon à ne permettre le passage du flux d’eau qu’à travers la dosette.

L'eau de ville traverse tout d’abord la cartouche 3 de charbon actif granulé où elle y est purifiée par élimination du chlore résiduel ainsi que d’autres polluants comme le plomb.

Un filtre micron (non représenté) est par exemple associé à cette cartouche afin d'éliminer toutes les particules éventuellement en suspension dans l’eau de ville.

L'eau ainsi purifiée traverse ensuite l’unité 4 comprenant une ou plusieurs cartouches d’osmose inverse permettant à l’eau d’être débarrassée de 99.5% de ses minéraux.

La pompe 6, placée en aval de l’unité de déminéralisation 4 assure le débit d’eau et le différentiel de pression nécessaire au fonctionnement des cartouches d’osmose inverse.

L'eau déminéralisée passe ensuite à travers un diffuseur 7 de dioxyde de carbone, si le pH doit être baissé avant la re- minéralisation, la vanne 9 connectant le diffuseur 7 à la bouteille de dioxyde de carbone 8 est ouverte pour permettre l’injection, en continu durant la production, d’un débit précis de CO2, qui, une fois dissout, forme une partie du bicarbonate requis.

L'eau déminéralisée entre ensuite dans l’unité de re- minéralisation 5. Elle traverse la cartouche 10 contenant des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone introduit juste avant et de l’eau pour former de l’acide carbonique puis du bicarbonate, afin de faire baisser le pH de l’eau.

L’abaissement du pH permet ici non seulement d'atteindre la valeur de pH désirée, mais également de faciliter la dissolution des sels en aval.

Une telle cartouche 10 peut par exemple contenir les enzymes greffées sur des billes et retenues par un tamis/ une membrane,

ou greffées sur les parois de fibres creuses polymérique Plusieurs types de cartouches adéquates sont décrits dans la demande BE2019/5240. L'eau enrichie en bicarbonates traverse ensuite la dosette 18 contenant des minéraux.

Une fois que tout le volume prédéterminé a traversé la dosette, substantiellement tous les minéraux qu’elle contenait sont dissous dans l’eau.

Le dioxyde de carbone est ici ajouté en amont de l’unité de reminéralisation, par injection, mais il pourrait être injecté directement au niveau de la dosette ou de la cavité dans laquelle est insérée la dosette.

Il pourrait être ajouté par perfusion à travers une membrane perméable au dioxyde de carbone, ou tout autre moyen adapté.

Après la reminéralisation, selon le choix initial du consommateur, l’eau se dirige vers l’une des vannes de sorties 13 ou 14. Si l’utilisateur a appuyé sur la touche 22 dans le but d'obtenir de l’eau plate refroidie, la vanne 13 est ouverte.

Le courant d’eau emprunte alors le circuit 2 et traverse ici un module thermoélectrique en aluminium permettant le refroidissement de l’eau entre 5°C et 10 °C.

L'eau refroidie emprunte ensuite le sous-circuit 2a avant de sortir par la vanne 13. Si l'utilisateur a appuyé sur la touche 23, la vanne 14 est ouverte.

Comme décrit précédemment, l’eau est d’abord refroidie puis passe dans un saturateur 15 dans lequel est injecté du dioxyde de carbone gazeux à haute pression.

Le flux de dioxyde de carbone est contrôlé par la vanne 19 et est injecté soit en continu ou par pulsions à intervalles réguliers.

Le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau minérale refroidie avant de sortir du sous-circuit 2b par la vanne 14. Alternativement, l’obtention d’eau plate ou gazeuse peut ne pas être laissée au choix de l'utilisateur, mais dépendre de la dosette qui pourrait intégrer un tag reconnu par l’appareil et qui engendrerait la mise en œuvre de certaines fonctionnalités de l’appareil, comme la gazéification. De même, ce tag pourrai indiquer à la machine la quantité d’eau à produire. Les sorties correspondant aux vannes 13 et 14 sont de préférence des tuyaux rassemblés, soit en une ouverture unique, soit juxtaposés, au-dessus de la plateforme 25. Leur ouverture est arrangée verticalement vers le bas pour que l’eau produite tombe dans le récipient placé par le consommateur sur la plateforme. La production est quasi-instantanée, la pression sur une des touches de commande entraine donc quasi-simultanément l'ouverture de la vanne d'entrée 1 et d’une vanne de sortie 13 ou 14.

Une autre vanne de sortie peut également être envisagée, permettant la fourniture d’eau tempérée, c'est-à-dire à température ambiante. Dans ce cas, l'eau reminéralisée passe directement de l’unité de reminéralisation à la vanne de sortie d’eau tempérée.

Il peut être prévu que les unités de refroidissement fonctionnent en permanence, afin que de l'eau froide soit instantanément disponible.

Il peut également être prévu, dans un souci d'économie d'énergie, que ces unités ne fonctionnent qu’à la demande. Dans ce cas, un court délai peut être programmé entre le moment ou l'utilisateur presse la touche de son choix et le moment ou la production d’eau minérale commence, afin de permettre la mise en température de l’unité de refroidissement.

L'appareil comprend de préférence des moyens pour éjecter la dosette après son utilisation. Par exemple, un bac de récupération des dosettes, à vider régulièrement par l’utilisateur, peut être prévu.

La dosette peut être introduite à l’intérieur de la cavité de l’appareil à l’aide d’un porte-dosette, qui peut permettre par exemple d'optimiser l’alignement de la dosette avec les différents canaux de circulation d’eau.

Les différents éléments de Jl’appareil sont préférablement agencés pour minimiser le volume total du circuit afin d'éviter les volumes morts. En effet, les volumes morts sont propices a développement d'algues ou de bactéries, ce qui n’est pas souhaitable. Une fonction de purge pourrait également être prévue, afin de « nettoyer » le système après une inutilisation prolongée, ou lors du remplacement de certains éléments de l’appareil, ou de vider toute l’eau restante dans l’appareil après utilisation. Les différents éléments de l’appareil peuvent être remplacés par tout autre élément ou système ayant la même fonction et permettant d’obtenir le même résultat.

L'unité de refroidissement n’est pas limitée à un module thermoélectrique en aluminium. Toute autre technique permettant de refroidir l'eau circulant dans le sous-circuit 2b est également envisageable.

Le saturateur est ici décrit en aval de l'unité de refroidissement, mais il pourrait également être intégré à cette unité, et pourrait être le même élément que le diffuseur 7.

Un certain nombre de composants du système sont avantageusement reliés à une unité électronique de pilotage. C’est par exemple le cas de toutes les vannes d'entrée et de sortie ainsi que les vannes connectées à la bouteille de dioxyde de carbone, la pompe 6 et l’unité de refroidissement 11. L'unité électronique peut ainsi permettre de gérer les débits dans les différents circuits et sous-circuits.

L'appareil de l’invention peut être construit sous une forme standard comprenant toutes les fonctionnalités. Selon les compositions de l’eau de ville de la commune d’installation et de l’eau minérale souhaitée, il peut être programmé pour que seulement certaines fonctionnalités soient utilisées.

Les différents types de dosettes, éléments complémentaires essentiels de l’appareil et de la méthode vont maintenant être décrit.

Les dosettes sont, par définition, des éléments consommables, à usage unique, de petite taille et à usage domestique. Une dosette contient la quantité d’éléments minéraux nécessaire pour reminéraliser à une teneur déterminée, un volume d’ ea prédéfini, de préférence de l’eau déminéralisée.

Selon un premier mode de réalisation, en référence aux figures 4 et 5, une dosette 58 est agencée sous forme d’une capsule rigide, de préférence cylindrique, ayant une section de l’ordre de quelques centimètres.

Cette capsule 58 comprend une ouverture 51 d'entrée d’eau, qui peut être perforée ou perforable pour permettre l'entrée d’eau, et, sur la portion opposée de la capsule une ouverture 52 de sortie d’eau, qui peut également être perforée ou perforable pour permettre la sortie d’eau.

A l’intérieur de la capsule 58 sont contenus des minéraux en poudre 53 et ici également des enzymes 54 de type anhydrase carbonique.

L'ouverture 52 de sortie d’eau est ici en outre munie d’une membrane 55 perméable aux minéraux dissouts, mais pas aux enzymes.

Pour l’utilisation de la dosette, la cavité d'insertion de la dosette dans l’appareil décrit plus haut peut être configurée avec un tuyau rigide mobile qui vient se placer de façon à former une connexion étanche contre l'ouverture d'entrée d’eau de la dosette lorsque le procédé se met en œuvre, ou un tuyau mobile rigide qui vient perforer la portion de la capsule prévue à cet effet, pour former de même une connexion étanche.

De tels systèmes sont notamment connus et utilisés pour des dosettes de café.

La capsule peut également comprendre une ouverture supplémentaire d'entrée de dioxyde de carbone, ou une portion perforable pour permettre l’injection de dioxyde de carbone.

Cela n’est cependant pas nécessaire si l’appareil complémentaire de la dosette est conçu pour injecter le CO2 en amont de la cavité d’insertion de la capsule.

Le volume de la capsule peut être juste suffisant pour conteni les minéraux, de façon homogènement étalés sur la section de la capsule, mais de préférence, le volume de la capsule est supérieur au volume des minéraux en poudres, afin de pouvoir servir de micro-réacteur en augmentant le temps de séjour de l’eau à reminéraliser dans la capsule. L'avantage d’une capsule rigide ainsi configurée est également de pouvoir supporter à l’intérieur une certaine pression de dioxyde de carbone.

Si l’appareil complémentaire de la capsule comprend une cartouche avec des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone avec l’eau, il n’est évidemment pas nécessaire de prévoir de l’anhydrase carbonique en sus dans la capsule.

De même, Jl’anhydrase carbonique est ici introduite sous une forme libre, et une membrane particulière est ajoutée au niveau de l'ouverture de sortie de la capsule mais l’anhydrase carbonique pourrait être introduite sous une forme « supportée », c’est-à-dire greffée sur des billes ou même sur la paroi interne de la capsule, de façon à ce qu’un simple filtre empêchant le passage des billes en sortie de capsule serait suffisant, ou même que les enzymes soient greffées sur la membrane placée à la sortie de la capsule.

La capsule peut contenir des supports inertes couvrant la section de la dosette pour maintenir étalée sur cette section les poudres de minéraux.

Les ouvertures d'entrée et de sortie d'eau ont ici été représentées disposées au centre des faces plates opposées du cylindre formant la capsule. Néanmoins, toute autre disposition, de préférence traversante, est également possible. La capsule pourrait d’ailleurs avoir d’autres formes, comme une section ovale, carrée ou rectangle par exemple.

Une capsule « à perforer » permet de stocker les éléments minéraux = à l'abri de l’humidité, sans qu’un emballage supplémentaire soit nécessaire. Cette option est toutefois également envisageable. La capsule est de préférence fabriquée en matériaux recyclables. Par exemple, pour produire 1 L d’eau de type Evian, une capsule peut contenir, sous forme de poudre, 7 mg de chlorure de sodium (NaCl), 8 mg d’'hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3), 3 mg d’hydrogénocarbonate de potassium (KHCO3), 26 mg de sulfate de magnésium heptahydraté (MgS04.7H20), 76 mg de carbonate de magnésium (MgCO3)et 195 mg de carbonate de calcium (CaCO3), soit 321 mg de poudre occupant un volume d’environ 0.12 cm*. Pour assurer la dissolution totale et rapide de ces minéraux, 0.1 à 18 jpmol d’anhydrase carbonique sont ajoutées dans la dosette, sous forme d’enzyme libre. La capsule a une section circulaire de 3 cm de diamètre, soit une section d’environ 7 cm”, ce qui permet de répartir la poudre de minéraux sur une épaisseur d’environ 0.02 cm. Selon un deuxième mode de réalisation, en référence à la figure 6, une dosette 68 est fabriquée en matériaux flexibles ou souples. Des éléments minéraux en poudre 61 sont immobilisés entre deux couches 62 et 63 d’un matériau poreux, couches scellées entre elles sur le pourtour de la dosette. La porosité du matériau est suffisamment faible pour retenir la poudre minérale tout en laissant passer l’eau.

La composition minérale décrite pour le premier mode de réalisation de la dosette peut être reprise également dans ce type de dosette, pour produire une eau proche de l’eau de marque déposée Evian. Les enzymes font ici, de préférence, partie de l’appareil complémentaire de la dosette, par exemple dans une cartouche 10 illustrée sur la figure 3, ou sont introduites dan la dosette souple sous forme supportée, c’est-à-dire greffée sur des billes.

L'avantage d’une dosette souple est que, une fois tous les minéraux dissouts, il ne reste plus que le matériau poreux comme déchet unique, ce qui facilite le traitement ou recyclage de la dosette.

L’appareil selon l’invention, lorsqu’il est destiné à recevoir une dosette souple, peut comprendre, dans la cavité d’insertion de la dosette, des moyens de maintien de la dosette, comme par exemple des moyens pour exercer une pression sur chaque face de la dosette pour qu’elle reste en place durant la production d’eau minérale.

Claims (10)

Revendications BE2019/5386

1. Procédé de production d’un volume prédéfini d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée, procédé comprenant les étapes suivantes : — on déminéralise (C) au moins en partie un volume prédéfini d’eau de ville pour obtenir un volume prédéfini d’eau déminéralisé; —- on reminéralise (D) le volume prédéfini d’eau déminéralisée en le faisant passer à travers une dosette amovible contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux, de façon à dissoudre les éléments minéraux contenus dans la dosette, ladite quantité déterminée d'éléments minéraux correspondant à la différence entre la teneur en éléments minéraux déterminée et la teneur de l’eau déminéralisée pour le volume prédéfini, Procédé selon lequel on introduit du dioxyde de carbone avant ou pendant la reminéralisation et caractérisé par le fait qu’on utilise des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour convertir au moins en partie le dioxyde de carbone introduit en bicarbonate.

2. Appareil (100) domestique de production d’un volume prédéfini d’eau minérale, ayant une teneur en éléments minéraux déterminée, à partir d’une eau de ville, ayant une teneur en éléments minéraux non appropriée, appareil comprenant = un circuit (2) de circulation d’eau d’une entrée (1) vers au moins une sortie (13, 14), ladite entrée étant pourvue d’une vanne d'entrée à connecter à un point d'entrée d’eau de ville et ladite sortie étant pourvue d’une vanne de sortie (13, 14), circuit traversant en série une unité de déminéralisation (4) et une unité de reminéralisation (5), ladite unité de reminéralisation (5) comprenant au moins une cavité d'insertion d’une dosette amovible (18) contenant une quantité déterminée d’éléments minéraux, cavité traversée par le circuit (2) de circulation d’eau et agencée pour que ledit circuit traverse la dosette lorsque celle-ci est insérée dans la cavité- des moyens (7,9) d’introduction de dioxyde de carbone en amont ou au niveau de la cavité d’insertion d’une dosette (18), Appareil caractérisé par le fait que le circuit (2) de circulation d’eau traverse une cartouche (10) contenant des enzymes catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former de l’acide carbonique puis du bicarbonate, disposée en aval ou au niveau des moyens (7) d’introduction de dioxyde de carbone.

3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel la cavité d'insertion d’une dosette amovible (18) est refermable de façon étanche à l’eau et de façon à ne permettre le passage du flux d’eau qu’à travers la dosette.

4. Appareil selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel la cavité d’insertion d’une dosette amovible (18) est équipée de moyens de perforation d’une dosette amovible (18).

5. Dosette (58, 68) de reminéralisation d’eau potable à usage unique contenant une quantité déterminée d'éléments minéraux (53, 61) et des enzymes (53) catalysant la réaction du dioxyde de carbone et de l’eau pour former du bicarbonate.

6. Dosette selon la revendication 5, dans laquelle les minéraux sont sous forme de poudre, dont les particules ont, de préférence, une granulométrie comprise entre 5 à 200 microns.

7. Dosette (58) selon l’une des revendications 5 et 6, sous forme d’une capsule rigide.

8. Dosette selon la revendication 7, agencée avec une ouverture (51) d'entrée d’eau et une ouverture (52) de sortie d'eau, lesdites ouvertures étant ouvertes et/ou pré-perforées.

9. Dosette selon l’une des revendications 7 et 8, comprenant des supports inertes couvrant la section de la dosette pour maintenir étalé sur cette section les éléments minéraux.

10. Dosette (68) selon l’une des revendications 5 à 9, dans laquelle les éléments minéraux (61) sont compris entre deux couches (62, 63) d’un matériau poreux, lesdites couches étant scellées entre elles sur le pourtour de la dosette.