FR3101880A1 - Composition à base d’écailles de poisson - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une composition à base d’écailles de poissons, caractérisée en ce qu’elle comprend entre 50% et 90% en poids d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% en poids d’un additif permettant de réaliser des liaisons chimiques entre des fibres de collagène des écailles de poissons, la somme du pourcentage d’écailles et du pourcentage d’additif étant égale à 100.
Description
L’invention concerne une composition à base d’écailles de poissons, son procédé de fabrication, et les matériaux obtenus à partir de cette composition.
Plusieurs centaines de milliers de tonnes d’écailles de poissons sont produites chaque année par l’industrie de la pêche. Ces écailles de poisson sont actuellement des déchets non valorisés, ou peu valorisés.
Pour contribuer à améliorer le développement de matériaux renouvelables et respectueux de l’environnement, et également en vue du remplacement des matériaux obtenus à partir de ressources fossiles, il est intéressant de valoriser de tels déchets.
On connaît déjà dans l'état la technique, notamment d'après le document DE358541, une composition à base d’écailles de poisson, et un matériau à base d'écailles de poisson. Ce document envisage en particulier la production d'un matériau intégralement en écailles de poisson par pressage et chauffage.
Toutefois, cette composition ne permet pas d’obtenir des matériaux donnant satisfaction pour fabriquer des objets solides, car les matériaux obtenus n’ont pas de bonnes propriétés mécaniques (objets trop fragiles, pas suffisamment rigides, …). En outre ils se dégradent rapidement, en particulier car ils n’ont pas une bonne résistance à l’humidité, c’est-à-dire que l’eau est apte à dégrader le matériau. Ces matériaux ne peuvent donc pas servir à fabriquer des objets pouvant contenir de l’eau et/ou être utilisés dans l’eau ou dans des environnements à forte humidité.
L'invention a notamment pour but de s’affranchir des problèmes précités, en proposant une composition à base d’écailles de poissons, ne comportant pas d’éléments toxiques et/ou nocifs pour l’environnement, et permettant d’obtenir des matériaux et des objets possédant une bonne résistance mécanique, une bonne résistance à l’eau, et donc, durables dans le temps.
L’objet de l’invention concerne ainsi une composition à base d’écailles de poissons, caractérisée en ce qu’elle comprend entre 50% et 90% en poids d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% en poids d’un additif permettant de réaliser des liaisons chimiques entre des fibres de collagène des écailles de poissons, la somme du pourcentage d’écailles et du pourcentage d’additif étant égale à 100.
Ainsi, la préparation de la composition ne nécessite pas d’additifs chimiques polluants pour l’environnement ou nocif pour la santé, en outre la résistance à l’eau et à l’humidité des pièces obtenues à partir de la composition est nettement améliorée. Par conséquent, grâce à cette composition il est possible de fabriquer des objets à base d’écailles de poissons, pouvant être utilisés dans des environnement humides.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles prises seules ou en combinaison de la composition à base d’écailles de poisson :
- l’additif est issu d’une ressource naturelle telle que de l’acide tannique en solution à une concentration comprise entre 1 et 20%. L’acide tannique est communément utilisé pour le tannage des peaux, et de manière surprenante les inventeurs ont constaté qu’il était particulièrement approprié pour la fabrication de la composition, car il permet d’obtenir des propriétés nettement améliorées, dues au fait que les fibres de collagène contenues dans les écailles se lient entre elles et avec les phénols présents dans l’acide tannique.
- les écailles de poisson ont été préalablement hydrolysées. L’hydrolyse préalable des écailles permet d’extraire la gélatine de l’écaille, améliorant ainsi la cohésion des écailles entre elles.
- les écailles de poisson sont sous forme de poudre d’une granulométrie comprise entre 0,5 µm et 1,5mm. L’utilisation d’une poudre permet d’obtenir un matériau dont les propriétés sont homogènes et constantes. Il est avantageux que les écailles soient hydrolysées ou encore soumises à une étape de cuisson avant d’être réduites en poudre car cela permet une réduction en poudre plus fine qu’avec des écailles n’ayant pas subi ce traitement. En effet, des écailles non cuites ou peu cuites ne peuvent être réduites en poudre de granulométrie inférieure à 1mm
- l’additif comprend du colorant dans une quantité comprise entre 0,05% et 5%.
L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’une composition à base d’écailles de poissons comprenant les étapes de :
a) approvisionnement d’écailles ;
b) nettoyage des écailles ;
c) hydrolyse des écailles ;
d) séchage des écailles ;
e) mélange des écailles avec un additif en solution dans des proportions comprises entre 50% et 90% d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% d’additif.
b) nettoyage des écailles ;
c) hydrolyse des écailles ;
d) séchage des écailles ;
e) mélange des écailles avec un additif en solution dans des proportions comprises entre 50% et 90% d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% d’additif.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles prises seules ou en combinaison du procédé de fabrication de la composition à base d’écailles de poisson :
- l’hydrolyse des écailles se fait dans de l’eau à une température comprise entre 60°C et 100°C pendant une durée de préférence comprise entre 5 et 120 minutes.
- entre l’étape d) et l’étape e) on introduit une étape de broyage des écailles pour obtenir une poudre d’une granulométrie comprise entre 0,5µm et 1,5mm.
L’invention a également pour objet une pièce obtenue par compression mécanique et séchage d’une composition à base d’écailles de poissons, comprenant entre 50% et 90% d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% d’un additif permettant de réaliser des liaisons entre les fibres de collagène, l’additif étant issu d’une ressource naturelle.
La fabrication d’une telle pièce est simple du fait des propriétés de la composition.
L’invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d’une pièce à partir d’une composition à base d’écailles de poissons, comprenant entre 50% et 90% d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% d’un additif permettant de réaliser des liaisons entre les fibres de collagène, l’additif étant issu d’une ressource naturelle, dans lequel :
a) on place la composition dans un moule,
b) on compresse la composition à l’aide d’une presse à une pression comprise entre 5 et 40 tonnes
c) on sèche la pièce obtenue à l’étape b)
Suivant une autre caractéristique optionnelle du procédé de fabrication d’une pièce à partir d’une composition à base d’écailles de poissons, les parois internes du moule comprennent un polymère autolubrifiant tel que du POM ou du PTFE.
b) on compresse la composition à l’aide d’une presse à une pression comprise entre 5 et 40 tonnes
c) on sèche la pièce obtenue à l’étape b)
Suivant une autre caractéristique optionnelle du procédé de fabrication d’une pièce à partir d’une composition à base d’écailles de poissons, les parois internes du moule comprennent un polymère autolubrifiant tel que du POM ou du PTFE.
Description détaillée
La composition à base d’écailles de poissons selon l’invention, comprend entre 50% et 90% en poids d’écailles de poissons, et entre 10% et 50% en poids d’un additif permettant d’améliorer les propriétés de résistances chimiques, et notamment de réaliser des liaisons entre les fibres de collagène, la somme du pourcentage d’écailles et du pourcentage d’additif étant égale à 100.
Typiquement, une écaille de poisson comprend principalement de l’hydroxyapatite et du collagène, qui contient de l’hydroxyproline. Plus précisément, une écaille est composée de minéral (environ 60%) présent sous forme de cristaux de phosphate de calcium (hydroxyapatite) intégrés à différents niveaux dans un réseau de fibres de collagène. Le collagène est un polymère naturel constitué d’une suite d’acides aminés. C’est la protéine la plus présente dans la plupart des tissus du vivant.
D’autre part, dans certains cas, une écaille de poisson peut contenir également de la dentine.
L’additif est de préférence issu d’une ressource renouvelable non polluante et biodégradable. On entend par « ressource renouvelable » une ressource naturelle dont le stock peut se reconstituer sur une période courte à l'échelle humaine de temps. La composition est ainsi entièrement issue de ressources renouvelables, non polluantes, et biodégradables.
Avantageusement, l’additif est de l’acide tannique.
Les inventeurs ont constaté que l’acide tannique était particulièrement approprié comme additif, du fait de sa capacité à lier les fibres de collagène. L’acide tannique est un composé polyphénolique naturel appartenant à la famille des tannins. L’acide tannique joue un rôle d’agent pontant, il crée des liens avec les acides aminés et englobe le complexe collagène-hydroxyapatite de l'écaille, et forme une couche hydrophobe forçant les protéines à précipiter. Plus précisément, les polyphénols réagissent avec les acides aminés des fibrilles de collagène de plusieurs façons. Des liaisons hydrogène sont créées entre les groupements carbonyles de la proline ou des autres acides aminés et les cycles aromatiques des polyphénols. Des interactions hydrophobes interviennent entre les alcools phénoliques et le carbonyle des acides aminés. Enfin des liaisons ioniques plus faibles ont une fonction stabilisante sur le mélange.
L’acide tannique est une ressource renouvelable non toxique pour l’environnement et pour l’homme.
Les écailles utilisées dans la composition selon l’invention, ont de préférence subi préalablement à la préparation de la composition un traitement d’hydrolyse dans de l’eau à une température comprise entre 60 et 100 °C, suivi d’un séchage. De préférence, l’eau des jus restant après l’étape d’hydrolyse est également évaporée, et on conserve le résidu sec des jus, qui est ensuite incorporé à la composition.
Dans un mode de réalisation avantageux, les écailles et le résidu sec des jus restant après hydrolyse sont broyés pour obtenir une poudre. En effet, les inventeurs ont constaté que les pièces obtenues à partir de compositions comprenant des poudres sont de meilleure qualité, c’est-à-dire qu’elles possèdent par exemple de bonnes propriétés mécaniques et de résistance à l’eau.
De préférence, la granulométrie de la poudre obtenue après broyage est comprise entre 0,5 µm et 1,5mm.
Dans un autre mode de réalisation, la composition comprend également des pigments naturels ou des colorants dans une quantité comprise entre 0,05% et 5%. Les colorants sont par exemple choisis de manière non limitative parmi les colorants alimentaires, tels que les colorants azoïques (Tartrazine ou E102, Ponceau 4R ou E124), le Bleu patenté V ou E131, ou les teintures textiles.
Nous allons à présent décrire en détail un procédé de fabrication d’une composition à base d’écailles de poissons selon l’invention.
La première étape du procédé consiste en l’approvisionnement ou la collecte des écailles issues de l’écaillage des poissons, généralement, mais de manière non limitative, destinés à la consommation humaine. La collecte des écailles peut se faire auprès des pêcheurs, dans des criées, des ateliers de transformation ou dans des usines agro-alimentaires.
Les écailles sont choisies de manière à avoir des propriétés adéquates pour la fabrication de pièces ayant une bonne résistance mécanique, et d’un aspect esthétique satisfaisant. Les inventeurs ont constaté en particulier que le taux d’hydroxyproline des écailles a un lien direct avec la qualité des écailles. Les inventeurs ont en particulier constaté qu’il existe des différences de taux d’hydroxyproline des écailles entre les espèces de poissons, par exemple selon les espèces de régions chaude ou froide. Les écailles collectées dans des régions chaudes ont plus d'hydroxyproline que celles venant d'eau froide.
De manière non limitative, les écailles sont collectées parmi les espèces de poisson suivantes : sardines, saumon, tilapia, carpes, bar, dorades.
De manière optionnelle, les lots d’écailles collectés subissent un égouttage, par exemple dans des bacs de criée. L'égouttage a principalement pour but de permettre de mesurer de manière plus précise le poids réel des écailles seules. Toutefois de façon préférentielle, aucun égouttage n’est réalisé.
La présence de corps étrangers dans les écailles est gênante pour la qualité et l’esthétique des pièces obtenues à partir des écailles. Ces corps étrangers sont par conséquent retirés après la collecte des écailles, par un tri manuel ou à l’aide de moyens de tris automatiques. Le tri se fait de préférence de manière automatique, un tri visuel s’avérant trop long et trop coûteux.
On peut par exemple utiliser un système de tri automatique utilisant des bains de décantation couplé à un bulleur. On peut également utiliser un système de tri automatique basé sur un système de tri optique.
A l’issue du tri, les écailles sont soumises à une hydrolyse. L’hydrolyse se fait dans de l’eau, à une température comprise entre 60°C et 100°C. La quantité d’eau par rapport aux écailles est comprise entre 50% et 200% en poids. De préférence, la durée de l’hydrolyse est comprise entre 5 et 120 minutes.
L’objectif de cette hydrolyse est d’extraire la gélatine des écailles. Ceci permet d’améliorer les propriétés mécaniques et de mise en œuvre des pièces obtenues à partir de la composition préparée avec les écailles. La gélatine, qui est du collagène hydrolysé, issue des écailles joue le rôle de composant liant ou “résine”. De plus, l’additif, qui est un agent pontant, lie les molécules/fibres de gélatine entre elles.
L’hydroxyapatite (ou phosphate de calcium) des écailles, constitue un renfort et confère à la composition sa résistance mécanique et une résistance au feu naturelle.
Après hydrolyse, on effectue de manière optionnelle un nettoyage chimique des écailles. En effet, dans certains cas, une odeur résiduelle subsiste après l’hydrolyse, qu’il est préférable de supprimer. Le nettoyage peut s’effectuer par exemple avec un produit détergent léger, un traitement aux rayons ultra-violet, un traitement enzymatique, éventuellement du peroxyde d’hydrogène, ou tout autre produit apte à supprimer l’odeur tout en ne détériorant pas les écailles et en conservant leurs propriétés, en particulier leur capacité à former des pièces avec de bonnes propriétés mécaniques.
Les écailles hydrolysées et éventuellement nettoyées, ainsi que, de préférence, les jus restant après hydrolyse, sont ensuite séchés, à une température comprise entre 30°C et 80°C, pendant une durée comprise entre 12 et 48 heures, de préférence sous vide d’air . Le séchage sous vide d’air, de préférence sous un vide de 80mbars, permet d’effectuer ce séchage à des températures basses, minimisant ainsi la dénaturation du contenu organique de l'écaille.
De préférence, les écailles et les « jus séchés » sont ensuite broyés pour obtenir une poudre de granulométrie comprise entre 1,5 mm et 0,5 µm. Si les écailles ne sont pas broyées, elles conservent en partie leur flexibilité, et génèrent alors des zones creuses de tailles variable dans les pièces obtenues à partir de la composition. Ces points constituent des zones de fragilité rendant le matériau impropre à un usage industriel. Les écailles entières sont par ailleurs difficiles à charger dans des moules et n’autorisent qu’une faible précision de moulage. En outre, des poudres trop grossières rendent également difficile la mise en œuvre et la production de plaques de matériau.
Dans un autre mode de réalisation, on utilise des écailles entières car leur structure fibreuse confère au matériau et aux pièces obtenus à partir de la composition une grande rigidité et une bonne stabilité lors du séchage.
On prépare ensuite une composition avec les écailles. Les écailles séchées, ainsi que les résidus secs des jus, de préférence sous forme de poudre, sont mélangés à un additif destiné à améliorer les propriétés de résistance à l’eau des matériaux / pièces obtenus avec la composition. On entend par « résistance à l’eau » l’absence de dégradation, notamment mécanique, des pièces en présence d’eau ou d’humidité.
L’additif peut être de l’acide tannique à une concentration comprise entre 1% et 20%, la proportion d’écailles et d’additif étant comprise entre 50/50 et 90/10. L’additif est choisi parmi les produits permettant de lier les fibres de collagène des écailles entre elles et d’obtenir ainsi des pièces résistantes.
La composition obtenue à l’étape ci-dessus est utilisée pour fabriquer des pièces, par exemple des plaques destinées à l'aménagement d'intérieur, au mobilier ou aux accessoires de mode.
Ces pièces peuvent être fabriquées par moulage par compression à température ambiante de la composition. La pression de compression est comprise entre 5 tonnes et 40 tonnes. Toutefois, d’autres procédés de transformation peuvent être envisagés tels que le calandrage et l’extrusion.
De préférence, les parois du moule sont revêtues d’un matériau anti-adhérent ou autolubrifiant, tel que du POM ou du PTFE.
Après moulage, il est préférable de laisser durcir les pièces obtenues en les maintenant en forme pour éviter des problèmes de déformation. Le durcissement se fait à température comprise entre 20 et 30°C, à l’air libre, pendant une durée comprise entre 12 heures et 5 jours. Il est également possible de réaliser un traitement aux rayons ultra-violets. Il est également possible de sécher les pièces obtenues à partir de la composition sous vide dans des étuves ou dans des couloirs de séchage, éventuellement avec l’usage de micro-ondes.
D’autres procédés de production de pièces à partir de la composition sont envisageables. Il peut s’agir par exemple d’un calandrage ou de l’usage de rouleau, ou encore de l’extrusion, ou de l’impression 3D.
Claims (11)
- Composition à base d’écailles de poissons, caractérisée en ce qu’elle comprend entre 50% et 90% en poids d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% en poids d’un additif permettant de réaliser des liaisons chimiques entre des fibres de collagène des écailles de poissons, la somme du pourcentage d’écailles et du pourcentage d’additif étant égale à 100.
- Composition à base d’écailles de poisson selon la revendication 1 dans laquelle l’additif est issu d’une ressource naturelle telle que de l’acide tannique en solution à une concentration comprise entre 1 et 20%.
- Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle les écailles de poisson ont préalablement été hydrolysées.
- Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle les écailles de poisson sont sous forme de poudre d’une granulométrie comprise entre 0,5µm et 1,5mm.
- Composition selon l’une des revendications précédentes dans laquelle l’additif comprend du colorant dans une quantité comprise entre 0,05% et 5%.
- Procédé de fabrication d’une composition à base d’écailles de poissons comprenant les étapes successives suivantes :
a) approvisionnement d’écailles ;
b) nettoyage des écailles ;
c) hydrolyse des écailles ;
d) séchage des écailles ; et
e) mélange des écailles avec un additif en solution dans des proportions comprises entre 50% et 90% en poids d’écailles de poissons, et entre 10 et 50% d’un additif, la somme du pourcentage d’écailles et du pourcentage d’additif étant égale à 100. - Procédé de fabrication d’une composition selon la revendication précédente, dans lequel l’hydrolyse des écailles se fait dans de l’eau à une température comprise entre 60°C et 100°C, pendant une durée de préférence comprise entre 5 et 120 minutes.
- Procédé de fabrication d’une composition selon l’une des revendications 6 ou 7, dans lequel entre l’étape d) et l’étape e) on introduit une étape de broyage des écailles pour obtenir une poudre d’une granulométrie comprise entre 0,5µm et 1,5mm.
- Procédé de fabrication d’une pièce à partir d’une composition selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel :
a) on place la composition dans un moule ;
b) on compresse la composition à l’aide d’une presse à une pression comprise entre 5 et 40 tonnes ;
c) on sèche la pièce obtenue à l’étape b). - Procédé de fabrication d’une pièce selon la revendication précédente, dans lequel les parois internes du moule comprennent un polymère autolubrifiant tel que du POM ou du PTFE.
- Pièce obtenue par compression mécanique et séchage d’une composition selon l’une des revendications 1 à 5.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| SHAO-JUNG WU ET AL: "Effect of tannic acid-fish scale gelatin hydrolysate hybrid nanoparticles on intestinal barrier function and [alpha]-amylase activity", FOOD & FUNCTION, vol. 6, no. 7, 1 January 2015 (2015-01-01), GB, pages 2283 - 2292, XP055705175, ISSN: 2042-6496, DOI: 10.1039/C4FO01015A * |
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