FR3010869A1

FR3010869A1 - PROCESS AND REACTOR FOR DECONTAMINATION OF THE

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Publication number: FR3010869A1
Application number: FR1302235A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Gilbert Ugolin; Baroudi Hamza El
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-03-27
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: FR3010869B1

Abstract

Nous proposons un procédé et un dispositif alternatif pour la décontamination du thé et autres plantes séchées en minimisant la perte d'arôme. Le procédé consiste à faire circuler dans un réacteur 1 par un dispositif de vis sans vis, de tapis roulant ou gravitaire, un substrat, thé ou les plantes séchées, et à soumettre ce substrat à une brève exposition à de micro-ondes 2,3 simultanément à un fluide de gaz froid 4,5, de manière à permettre l'inactivation des germes tel que cellules, virus ou bactéries, spores, champignons, moisissures, insectes ... par fragmentation des acides nucléiques et/ ou éclatement des cellules/ou carbonisation des composés hydratés.We propose an alternative method and device for the decontamination of tea and other dried plants by minimizing the loss of aroma. The method involves circulating a substrate, tea or dried plants in a reactor 1 by a screwless, treadmill or gravity device, and subjecting the substrate to brief exposure to microwaves. simultaneously with a cold gas fluid 4,5, so as to allow the inactivation of germs such as cells, viruses or bacteria, spores, fungi, molds, insects ... by fragmentation of nucleic acids and / or bursting cells / or carbonization of the hydrated compounds.

Description

Introduction Le procédé classique de décontamination consistant à soumettre les thés de manière s très brève à de fortes températures sous l'action de vapeur sèche puis à refroidir rapidement le thé sous l'action d'un fluide de gaz froid, entraînent des pertes d'arômes relativement importantes. Bien que l'exposition thermique soit très brève, elle altère les propriétés des thés et notamment les arômes, en raison de l'échauffement. L'autre méthode la plus utilisée consiste à soumettre les thés à des rayonnements 10 ionisants qui cassent l'ADN ou les acides nucléiques des germes présents dans les thés et plantes séchées. Ces procédés altèrent moins les arômes des thés. Néanmoins, les radicaux libres générés par les rayonnements ionisants peuvent altérés les molécules d'arôme et de plus générer des entités indésirables. De plus, ces pratiques sont rarement compatibles avec is les appellations ou certifications Bio. Principe de fonctionnement A) Le procédé que nous proposons consiste à soumettre le thé ou les plantes sèches à 20 des micro-ondes par exemple à 2,45 GHz émises par au moins un magnétron fig1.2-3 d'une puissance comprise entre 1 milliwatt à 6 kilowatt , tout en les refroidissant simultanément par un jet de fluide froid gazeux ou supercritique Fig1.4-5, pour minimiser l'échauffement du substrat tel que les thés, tisanes, plantes séchées ... et minimiser la propagation thermique au substrat. L'exposition brève aux micro-ondes tout en 25 refroidissant le substrat évite ou minimise l'effet thermique directement sur le substrat qui est sec, ce qui permet de peu altérer les arômes contenus dans les substrats secs. En revanche, les structures polaires chargées électriquement ou riches en eau subissent fortement les effets des micro-ondes. Ainsi les acides nucléiques chargés, polaires et riches en eau, à cause des couches d'hydratation , seront fragmentés, les membranes 30 lipidiques polaires seront détruites les composés très hydratés seront altérés, les protéines chargées et/ou polaires seront altérées. L'exposition brève aux micro-ondes permet donc de désactiver et/ou détruire les cellules, les bactéries, virus, spores, champignons, insectes ... l'utilisation d'un gaz ou fluide supercritique froid permet de minimiser la perte des arômes sous l'action des micro-ondes. L'exposition brève aux 35 micro-ondes, préférentiellement comprises entre 1 seconde et une minute, est par exemple obtenue par la circulation du thé dans le réacteur de décontamination Fig1.1 à une vitesse tel que le passage du thé devant la source d'émission de micro-ondes dure le temps souhaité pour l'exposition. Le réacteur sera tubulaire avec une section de forme quelconque, mais dans un mode de réalisation préférentiel la forme et le diamètre du tube 40 sera telle qu'il ne permette pas la propagation des micro-ondes dans le réacteur. Ainsi le réacteur sera préférentiellement de section cylindrique avec un diamètre de 6 cm. Dans un mode de réalisation préférentiel une source de gaz froid ou de fluide supercritique froid sera disposé directement dans le guide d'onde du magnétrons(fig) de manière à souffler et ainsi refroidir le substrat lors de son passage sous l'ouverture du guide d'onde. 45 Dans d'autres modes de réalisation différentes sources de gaz froids ou de fluide supercritique seront disposées tout le long du réacteur Fig4.4 de manière à ce que le substrat soit refroidi durant son passage dans le réacteur. Les différents modes de réalisation pourront être combinés. Les gaz seront par exemple à une température so comprise entre 0 et 10°C préférentiellement 4°C. Le gaz utilisé pourra être de l'air mais préferentiellement sera un gaz neutre sans moment dipolaire. Il s'agira préférentiellement d'un gaz ou mélange de gaz insensible aux variations de champs magnétiques ou électriques. Il pourra s'agir par exemple d'azote ou de dioxyde de carbone. Dans le cas d'utilisation de gaz autre que l'air, l'injection des gaz dans le réacteur assurera 55 l'expulsion de l'oxygène du réacteur, l'oxygène pouvant altérer le substrat. Dans d'autres procédés des systèmes d'isolement pourront isoler l'atmosphère du réacteur, dans ces conditions ces systèmes permettront le chargement et éventuellement le déchargement des substrats. Ces systèmes seront disposés à chaque extrémité du réacteur. 60 B) Différents systèmes de transport de substrats à l'intérieur du réacteur pourra être utilisé de manière à faire avancer le substrat dans le réacteur pour le soumettre à l'action conjuguée des micro-ondes. Dans certains modes de réalisation un système de vis sans fin Fig2.6 pourra faire avancer le substrat dans le réacteur et permettre leur passage devant le guide d'ondes et les sources de gaz froid. La vis sans fin sera munie préférentiellement de ballets fig2.7 ou d'une membrane souple permettant de ne pas abîmer mécaniquement le substrat.Introduction The traditional method of decontamination consisting of subjecting tea very briefly to high temperatures under the action of dry vapor and then rapidly cooling the tea under the action of a cold gas fluid, causes losses of relatively important aromas. Although the thermal exposure is very short, it alters the properties of the teas and especially the aromas, because of the heating. The other most widely used method is to subject the teas to ionizing radiation that breaks the DNA or nucleic acids of the seeds present in the dried teas and plants. These processes lessen the flavor of teas. Nevertheless, free radicals generated by ionizing radiation can alter the aroma molecules and furthermore generate undesirable entities. In addition, these practices are rarely compatible with organic appellations or certifications. Principle of operation A) The method that we propose is to subject the tea or dry plants to microwaves for example at 2.45 GHz emitted by at least one magnetron fig1.2-3 with a power of between 1 milliwatt at 6 kilowatts, while simultaneously cooling them with a gaseous cold or supercritical fluid jet Fig1.4-5, to minimize the heating of the substrate such as teas, herbal teas, dried plants ... and to minimize thermal propagation at substrate. The brief exposure to microwaves while cooling the substrate avoids or minimizes the thermal effect directly on the substrate which is dry, which allows little alteration of the aromas contained in the dry substrates. In contrast, electrically charged or water-rich polar structures are strongly affected by microwaves. Thus charged nucleic acids, polar and rich in water, because of the hydration layers, will be fragmented, polar lipid membranes will be destroyed the highly hydrated compounds will be altered, the charged and / or polar proteins will be altered. The brief exposure to microwaves thus makes it possible to deactivate and / or destroy cells, bacteria, viruses, spores, fungi, insects ... the use of a gas or cold supercritical fluid makes it possible to minimize the loss of aromas under the action of microwaves. Brief exposure to microwaves, preferably between 1 second and a minute, is for example obtained by the circulation of tea in the decontamination reactor Fig.1.1 at a speed such that the passage of tea in front of the source of Microwave emission lasts the desired time for exposure. The reactor will be tubular with a section of any shape, but in a preferred embodiment the shape and diameter of the tube 40 will be such that it does not allow the propagation of microwaves in the reactor. Thus, the reactor will preferably have a cylindrical section with a diameter of 6 cm. In a preferred embodiment, a source of cold gas or cold supercritical fluid will be disposed directly in the waveguide of the magnetrons (FIG.) So as to blow and thus cool the substrate as it passes under the opening of the guide. 'wave. In other embodiments, different sources of cold gas or supercritical fluid will be arranged all along the reactor Fig4.4 so that the substrate is cooled during its passage through the reactor. The various embodiments may be combined. The gases will for example be at a temperature between 0 and 10 ° C, preferably 4 ° C. The gas used may be air but preferably will be a neutral gas without dipole moment. It will preferably be a gas or gas mixture insensitive to magnetic or electric field variations. It could be, for example, nitrogen or carbon dioxide. In the case of using gases other than air, the injection of the gases into the reactor will ensure the expulsion of the oxygen from the reactor, the oxygen being able to alter the substrate. In other processes, isolation systems can isolate the atmosphere of the reactor, under these conditions these systems will allow the loading and optionally the unloading of the substrates. These systems will be arranged at each end of the reactor. B) Different substrate transport systems within the reactor may be used to advance the substrate into the reactor for microwave conjugation. In some embodiments a worm system Fig2.6 can advance the substrate in the reactor and allow their passage in front of the waveguide and cold gas sources. The worm will be preferably provided with fig2.7 ballets or a flexible membrane to not mechanically damage the substrate.

Dans d'autres modes de réalisation un tapis roulant ou convoyeur permettra Fig3.8 de transporter le substrat et d'assurer son passage devant la source à micro-ondes et les sources de gaz froid. Dans un mode de réalisation particulier le convoyeur 8 aura un forme incurvée permettant le maintien du substrat sur le tapis. Des guides spéciaux 9 permettront la io mise en forme du tapis de convoyage. D'une manière générale les éléments du convoyeur ou de la vis sans fin seront dans des matériaux insensible aux micro-ondes tel que le téflon vuitton... 15 Dans d'autres modes de réalisation l'inclinaison du réacteur assurera F1g4 le passage des substrats devant la source à micro-ondes, notamment le degré d'inclinaison permettra de contrôler la vitesse à laquelle le substrat passe devant la source de micro-ondes. Dans cette configuration les gaz de refroidissement peuvent être également moteurs, leur direction et leur vitesse de soufflage permettant de contrôler la vitesse de 20 circulation des substrats dans le réacteur Fig4.4. C) Différents modes de chargement et de déchargement du substrat peuvent être adaptés au réacteur, notamment des systèmes de chargement à chambre translatée, à chambre tournante à plateau vibrant ... 25 Dans certains modes de réalisation un système de doseuse Fig5.10 pourra être adapté à l'entrée du dispositif de chargement cylindre tournant Fig5. Ce système de chargement comprendra deux cylindres emboîtés tournant en sens inverse, le cylindre le plus intérieur 11 sera plein, et muni d'une cavité 12 percée en son fond par une série de pores 13 à l'opposé de l'ouverture de la cavité. Le cylindre extérieur incluant le cylindre intérieur sera 30 muni d'une ouverture 14 de même taille que l'ouverture de la cavité du cylindre intérieur. Les deux cylindres seront inclus dans une chambre cylindrique 14, munie de deux ouvertures 16 au-dessus et en-dessous de même dimension que les ouvertures des deux cylindres précédents, et de deux séries de pores opposées et disposées latéralement en position équatoriale 17. Chaque série de pores de la chambre cylindrique 35 sera disposée sur un bosselage extérieur 17 permettant d'éviter l'occlusion des pores lors du croisement avec les pores disposés sur le cylindre intérieur durant la rotation des différents cylindres. En position : Fig5-a) les ouvertures des cylindres sont alignées vers le haut avec l'ouverture de la 40 chambre cylindrique, et permet le remplissage de la cavité. La doseuse délivre alors une quantité de substrats suffisante pour remplir la cavité mais inférieure au volume de chargement de la cavité pour éviter le broyage ou l'écrasement d'une partie de substrats quand les cylindres tourneront. Fig5-b) en tournant en sens inverse par exemple 1/4 de tour la cavité de cylindre intérieur 45 est occultée par le cylindre extérieur alors que les pores du fond de la cavité sont positionnés en face de l'ouverture du cylindre extérieur en vis-à-vis du premier bosselage de la chambre cylindrique. Le premier bosselage est relié à une pompe à vide vidant l'atmosphère de la cavité (atmosphère extérieure). Fig5-c) en continuant les rotations en sens inverse par exemple 1/4 de tour supplémentaire 50 pour atteindre Y2 tour, les deux ouvertures des cylindres intérieur et extérieur s'alignent sur l'ouverture basse de la chambre cylindrique, permettant au contenu de la cavité d'être déversé à l'intérieur du réacteur sans contamination de l'air extérieur, les pores du fond de la cavité étant occultés par le cylindre extérieur. Dans certains modes de réalisation un jet de gaz permettra de vider la cavité du cylindre. 55 Fig5-d) en continuant la rotation par exemple 1/4 de tour pour atteindre 34, les pores du fond de la cavité s'alignent avec l'ouverture du cylindre extérieur en face du second bosselage lui-même relie à un second vide permettant de pomper l'atmosphère provenant du réacteur vers l'intérieur du réacteur. Puis un autre cycle recommence. Les vides sont réalisés par des pompes ou des Venturi pompant les atmosphères respectivement vers 60 l'extérieur et vers l'intérieur du réacteur. 5 D) N'importe quel mode de production de gaz froids ou de fluide supercritique peut être utilisé pour produire le gaz et fluide de refroidissement du réacteur. Il sera toutefois préféré des méthodes de tube à vortex pour produire le gaz froid et les fluides supercritiques. E) Dans certains modes de réalisation du CO2 supercritique est utilisé comme fluide de refroidissement à la place de du gaz froid, li pourra s'agir de CO2 supercritique entre une température de 0 et 10°C. Dans ces conditions un chargeur et un déchargeur isolant l'atmosphère du réacteur de l'atmosphère extérieur sera utilisé. 10 Le CO2 supercritique sera capable de piéger les molécules d'arôme s'échappant du substrat sous l'action des micro-ondes. En sortie de réacteur lorsque le CO2 s'évaporera sous forme de gaz les molécules aromatiques seront déposées à nouveau sur le substrat qui les absorberont. Le substrat pourra ainsi conserver une forte teneur en arôme. 15 D) Dans certains modes de réalisation l'exposition brève d'un substrat aux micro-ondes simultanément à un fluide supercritique froid tel que le CO2 supercritique froid permet d'extraire les arômes du substrat et de les recondenser par évaporation du CO2. Dans certains modes de réalisation cette méthode est employée sur des plantes fraîches.In other embodiments a treadmill or conveyor will Fig3.8 transport the substrate and ensure its passage in front of the microwave source and cold gas sources. In a particular embodiment, the conveyor 8 will have a curved shape allowing the substrate to be held on the carpet. Special guides 9 will allow the shaping of the conveyor belt. In general, the elements of the conveyor or worm will be in materials that are insensitive to microwaves such as Teflon vuitton. In other embodiments, the inclination of the reactor will ensure that F1g4 passes through substrates in front of the microwave source, including the degree of inclination will control the rate at which the substrate passes in front of the microwave source. In this configuration, the cooling gases can also be driven, their direction and their blowing speed making it possible to control the flow rate of the substrates in the reactor FIG. C) Different modes of loading and unloading of the substrate can be adapted to the reactor, in particular, translational chamber loading systems, rotating chamber with vibrating plate ... In some embodiments, a metering system FIG. adapted to the input of the rotating cylinder loading device Fig5. This loading system will comprise two nested cylinders rotating in opposite direction, the innermost cylinder 11 will be full, and provided with a cavity 12 pierced at its bottom by a series of pores 13 opposite the opening of the cavity . The outer cylinder including the inner cylinder will be provided with an opening 14 of the same size as the opening of the interior cylinder cavity. The two cylinders will be included in a cylindrical chamber 14, provided with two openings 16 above and below the same dimension as the openings of the two preceding cylinders, and two sets of opposite pores and arranged laterally in the equatorial position. series of pores of the cylindrical chamber 35 will be disposed on an outer boss 17 to prevent pore occlusion when crossing with the pores arranged on the inner cylinder during the rotation of the various cylinders. In position: Fig5-a) the openings of the cylinders are aligned upwards with the opening of the cylindrical chamber, and allows the filling of the cavity. The dispenser then delivers a quantity of substrates sufficient to fill the cavity but less than the cavity loading volume to prevent the crushing or crushing of a portion of substrates when the rolls rotate. Fig5-b) turning in opposite direction for example 1/4 turn the inner cylinder cavity 45 is obscured by the outer cylinder while the pores of the bottom of the cavity are positioned opposite the opening of the outer cylinder screwed to the first embossing of the cylindrical chamber. The first embossment is connected to a vacuum pump emptying the atmosphere of the cavity (external atmosphere). Fig5-c) continuing the rotations in opposite direction for example 1/4 additional turn 50 to reach Y2 turn, the two openings of the inner and outer cylinders align with the lower opening of the cylindrical chamber, allowing the contents of the cavity to be discharged inside the reactor without contamination of the outside air, the pores of the bottom of the cavity being obscured by the outer cylinder. In some embodiments a jet of gas will empty the cylinder cavity. 55 Fig5-d) continuing the rotation for example 1/4 turn to 34, the pores of the bottom of the cavity align with the opening of the outer cylinder in front of the second embossment itself connected to a second empty allowing to pump the atmosphere from the reactor to the inside of the reactor. Then another cycle starts again. The voids are made by pumps or venturi pumping the atmospheres respectively to the outside and the inside of the reactor. D) Any method of producing cold gas or supercritical fluid may be used to produce the reactor gas and coolant. However, vortex tube methods will be preferred for producing cold gas and supercritical fluids. E) In some embodiments of supercritical CO2 is used as coolant in place of cold gas, it may be supercritical CO2 between a temperature of 0 and 10 ° C. Under these conditions a charger and an unloader isolating the atmosphere of the reactor from the outside atmosphere will be used. Supercritical CO2 will be able to trap aroma molecules escaping from the substrate under the action of microwaves. At the outlet of the reactor when the CO2 will evaporate in the form of gas, the aromatic molecules will be deposited again on the substrate which will absorb them. The substrate may thus retain a high aroma content. D) In some embodiments the brief exposure of a microwave substrate simultaneously with a cold supercritical fluid such as cold supercritical CO 2 can extract the aromas from the substrate and recondens them by CO 2 evaporation. In some embodiments this method is used on fresh plants.

LEGENDES DE L'ENSEMBLE DES FIGURES 1) tuyau / tube réacteur 2) guide d'ondes 3) magnétron 4) arrivée gaz ou fluide critique froid io 5) gaz froid ou fluide supercritique 6) Vis sans fin 7) ballet ou membrane souple 8) tapis de convoyeur 9) guides spéciaux de la mise en forme du tapis de convoyeur 15 10) système de doseuse 11) cylindre tournant intérieur 12) entrée cavité cylindre intérieur 13) pores disposés au fond de la cavité du cylindre intérieur 14) ouverture du cylindre extérieur de même taille que l'ouverture de la cavité du cylindre 20 intérieur 15) chambre cylindrique 16) ouverture de la chambre cylindrique 17) bosselage muni de pores de la chambre cylindriqueLEGENDS OF ALL OF THE FIGURES 1) pipe / reactor tube 2) waveguide 3) magnetron 4) inlet gas or cold critical fluid io 5) cold gas or supercritical fluid 6) Worm 7) ballet or flexible membrane 8 ) conveyor belt 9) special guides for shaping the conveyor belt 15 10) metering system 11) inner rotating cylinder 12) interior cylinder cavity inlet 13) pores arranged at the bottom of the inner cylinder cavity 14) opening of the outer cylinder of the same size as the opening of the cavity of the inner cylinder 15) cylindrical chamber 16) opening of the cylindrical chamber 17) embossing provided with pores of the cylindrical chamber

Claims

CLAIMS1) A method for decontaminating substrates such as teas and dried plants, characterized in that it consists in subjecting said substrates between one second and one minute simultaneously with microwaves (2) and with a cold fluid (4,5) , such as cold gas, cold supercritical gas.

2) Process according to claim 1, characterized in that the duration of the subjection of the substrate to the microwaves is determined by the rate of circulation of the substrate in the reactor.

3) Process according to claim 1, characterized in that the substrate is subjected to a cold gas throughout its passage through the reactor.

4) Process according to claim 1, characterized in that the microwave source comprises at least one magnetron (3).

5) Process according to claims 1 to 4, characterized in that the reactor is of circular section (1) with preferably a diameter of 6 centimeters

6) Process according to claims 1 to 5, characterized in that the reactor comprises means (6,7,8) for circulating the substrate at a controlled rate.

7) Process according to claims 1 to 6, characterized in that the reactor has means for loading (10,11,15,14) and discharging the substrate for isolating the reactor atmosphere from the outside atmosphere

8) Process according to claims 1 to 7, characterized in that the cooling fluid is supercritical CO2.

9) Process according to claims 1 to 8, characterized in that the supercritical cooling fluid can extract the aromas of a substrate, to recondense on the same substrate.

10) Process according to claims 1 to 8, characterized in that the supercritical cooling fluid allows to extract the aromas of a substrate, to recondenser separately from the substrate.