FR2712084A1 - Indicateur temps-température pour matières et produits sensibles à une température critique. - Google Patents

Abstract

Dispositif de contrôle temps-température pour substances thermosensibles maintenues à une température positive comprise entre 0 degréC et 84 degréC, constitué d'un mélange réactionnel composé de substances conduisant à une réaction de brunissement non-enzymatique, laquelle est très sensiblement accélérée par ajout de composés activateurs de la réaction et régulateurs de l'activité de l'eau, ledit mélange réactionnel activé étant conditionné dans un contenant en matériau translucide hermétiquement fermé.

Description

Les produits et denrées périssables sont entreposés à des températures voisines ou inférieures au point de congélation de l'eau, soit pour limiter ou inhiber la croissance de microorganismes susceptibles d'affecter la qualité hygiénique de ces produits, soit pour limiter considérablement les processus physico-chimiques de dégradation. Ce respect de la qualité repose sur une maîtrise totale de la chaîne du froid, pour lequel des témoins dits de "temps-température ont e été réalisés. Ces témoins, tels que ceux décrits dans les brevets nO 2.329.987 ; 2.361.074; 2.471.596; 2.553.512 ; 2.560.992 2.611.042; 2.522.669 ; 4.826.762; 3.977.945; .751.382; 2.673.287, sont basés sur la réaction irréversible de substances chimiques (composés acétyléniques, par exemple) ou biochimiques (enzymes, microorganismes), mises en contact à un instant donné de l'entreposage, ou lors de la fusion de composés à une température déterminée.

Cependant, leur réalisation, souvent délicate, les rend trop coûteux pour une diffusion de grande consommation et limite considérablement leur champ d'application. Par ailleurs, ces dispositifs sont assez mal adaptés au contrôle de la conservation de certains produits très particuliers tels que les vaccins et autres produits pharmaceutiques dont les cinétiques de dégradation sont relativement lentes, même à des températures de l'ordre de 30"C. Ainsi, un vaccin lyophilisé peut conserver ses propriétés pendant 1 ou 2 ans à 40C, 2 mois à 200C, 10 à 15 jours à 35"C et quelques heures à 450C. Ces conditions d'entreposage sont très fréquentes dans les pays en voie de développement où sont ex pédiés une grande partie des vaccins fabriqués en Europe et en Amérique du Nord.

Sachant que les doses sont utilisées individuellement et à des moments différents, l'idéal est donc d'apposer un témoin sur chaque unité. Ceci n'est possible que si le prix de revient du témoin est extrèmement bas.

Un autre domaine d'application du disposistif concerne le contrôle et la certification de l'obtention d'une température critique (entre OOC et 84"C), devant être obtenue lors d'un traitement thermique de thermisation, pasteurisation ou tout autre traitement thermique de séchage, évaporation et polymérisation.

Le brevet US 4.834.017 se propose de réaliser un témoin thermosensible permettant de suivre le degré de cuisson de produits alimentaires ou le chauffage de matériaux entre 85"C et 1000C. L'un des avantages de ce témoin est d'utiliser une réaction chimique très répandue dans les produits d'origine biologique. Cette réaction, connue sous le nom de brunissement non-enzymatique ou "réaction de Maillard", fait intervenir essentiellement un fonction aldéhydique et une fonction aminée dans un cycle complexe de réarrangements aboutissant à la formation de mélanoïdines de couleur brune. Elle dépend fortement de l'activité de l'eau du milieu. Cependant, la vitesse de réaction, extrèmement lente à des températures comprises entre OOC et 450C, reste très limitée entre 45"C et 80"C. La littérature scientifique fait état d'un rapport cinétique de 1 à 70.000 entre OOC et 700C. De ce fait, il n'a pas été possible, jusqu'ici, d'exploiter cette réaction dans la mise au point de témoins de conservation dans la gamme de température citée cidessus.

L'objet de l'invention est d'accélérer à volonté la réaction en incorporant dans la formulation du milieu, différents activateurs de la cinétique réactionnelle, ainsi que des stabilisants régulant l'activité de l'eau. De ce fait, la réaction de brunissement peut se développer à basse température et la stabilité physico-chimique et microbienne du dispositif est considérablement amélioré au cours du temps.

Ci-dessous deux exemples préférentiels de formulation:
Exemple 1: Formulation d'un milieu réactionnel faiblement activé par le glycérol anhydre:
- dans 100 g de glycérol porté à 1000C, on ajoute 6 g de chlorhydrate de lysine. On maintient à une température élevée jusqu'à dissolution totale.

- dans 100 g de glycérol porté à 1000C, on ajoute de 6 g de glucose. On maintient à haute température jusqu'à dissolution totale.

- après refroidissement à 20 OC, on mélange poids pour poids les 2 préparations. On peut entreposer au froid en cas de non-utilisation immédiate.

- On conditionne le mélange à température ambiante, à raison de 50 à 1000 pl dans des cupules en matériau transparent ultérieurement recouvertes hermétiquement dune pellicule collée ou thermosoudée.

- Le mélange se conserve plusieurs mois à basse température (OOC à 60C). Les ingrédients préparés dans le glycérol, mais non mélangés, se conservent indéfiniment. Le glycérol est ici, en même temps, un solvant total des ingrédients et un régulateur puissant de l'activité de l'eau, conduisant à une excellente stabilité du témoin dans le temps.

On peut suivre le brunissement en fonction du temps et de la température en observant l'évolution chromatique selon la méthode dite du "tristimulus" ou méthode
L.a.b. (méthode normalisée par la Commission Internationale de 1'Eclairage). Les courbes représentées sur la figure 1-1 montrent l'évolution du paramètre L (100 pour le blanc pur et 0 pour le noir) pour des concentrations en glucose de 6% dans le glycérol et de lysine à 6% dans le glycérol à 3 températures. On peut observer que la réaction est nulle à 4"C pendant un minimum de 100 jours, qu'il faut plus de 90 jours pour atteindre la moitié de l'échelle à 200C, alors que le maximum est atteint en 10 jours à 470C.

On peut accélérer considérablement la réaction en complétant la formulation témoin précédente par l'ajout de différents activateurs comportant au moins une fonction aldéhydique, à l'exclusion des glucides réducteurs, tels que le glutaraldéhyde ou le benzaldéhyde à raison de 0,1 à 5% du poids total de réactifs et/ou des composés comportant au moins une fonction aminée, à l'exclusion des acides aminés naturels, notamment l'éthanolamine, à raison de 0,5 à 50%, la diéthanolamine ou la diéthylamine à raison de 0,5 à 20% du poids total de réactifs. Ces additifs sont choisis en raison de leur faible tension de vapeur et permettent, en fonction de leur dosage respectif, d'accélérer à volonté la cinétique de la réaction à des températures très inférieures à son domaine habituel. Tous les réactifs sont intégralement solubles dans le glycérol qui permet, en outre, de maintenir lesdits réactifs dans un état de mobilité relative dépendant fortement de la température. Ainsi, à 40C, la cinétique de la réaction est-elle fortement ralentie du fait de l'accroissement considérable de la viscosité du glycérol. Par ailleurs, sachant que la cinétique de la réaction dépend étroitement de l'activité de l'eau du milieu réactionnel, on peut réguler l'activité de l'eau entre 0,40 et 0,97 en remplaçant une partie du glycérol par de l'eau. Le glycérol peut être remplacé, sans affecter l'unité de l'invention, par tout autre polyol compatible avec la solubilité des réactifs, notamment le sorbitol ou l'éthylène-glycol.

Exemple 2 : Formulation d'un milieu réactionnel fortement activé.

- dans 100 g de glycérol porté à 1000C, on ajoute de 0,5 à 50 g de chlorhydrate de lysine. On maintient à une température élevée jusqu'à dissolution totale. On incorpore entre 1 et 50% d'éthanolamine ou 1 à 20% de diéthylamine ou de diéthanolamine.

- dans 100 g de glycérol porté à 1000C, on ajoute de 5 à 80 g de dextrose. On maintient à haute température jusqu'à dissolution totale. On incorpore entre 0,1 et 5% de benzaldéhyde ou de glutaraldéhyde.

- après refroidissement à 20 OC, on mélange poids pour poids les 2 préparations. L'entreposage au froid, en cas de non-utilisation immédiate, est indispensable.

- On conditionne le mélange à une température de préférence inférieure à 20"C, pendant un temps de préférence inférieur à une heure, à raison de 50 à 1000 Cll dans des cupules ou tubes transparents ultérieurement hermétiquement fermés au moyen d'un bouchon ou par une pellicule collée ou thermosoudée. Les résultats sont analysés comme dans l'exemple 1 et regroupés dans la figure 1-2, pour une préparation contenant 25 % de glucose dans le volume final, 25% de lysine, 0,05% de glutaraldéhyde et 10% d'éthanolamine.

On peut clairement observer une accélération considérable de la cinétique de réaction: elle reste nulle à 40C pendant plusieurs semaines, par contre elle évolue très rapidement à toutes les autres températures: 5 h à 470C, 24 h à 350C, 48h à 200C. On peut ainsi réaliser un témoin "temps-température" utilisant le principe de la réaction de Maillard, dont la sensibilité peut être modulée à volonté en fonction des paramètres de temps et de température choisis.

Le dispositif selon l'invention peut être, soit inclus dans l'emballage lors de sa fabrication, soit fixé sur le matériau à contrôler au moyen d'un dispositif approprié.

Un premier domaine préféré d'application concerne le contrôle de la conservation à température positive de produits périssables tels que les matières premières alimentaires et leurs produits de transformation d'origine animale, végétale et microbienne, ainsi que les produits pharmaceutiques, extraits cellulaires, organes entiers ou parties d'organes, produits alimentaires, réactifs de laboratoire et de la photographie.

Un second domaine d'application privilégié concerne le contrôle et la certification de l'obtention d'un traitement thermique allant jusqu'à 840C, appliqué lors des opérations de thermisation, de pasteurisation de produits ?limentaires et/ou de matériels, ou lors d'opérations de séchage, d'évaporation de composés volatils et de polymérisation thermique de matériaux.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1) Dispositif de contrôle de maintien à une température de consigne comprise entre 00C et 84"C pour des substances thermosensibles, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un milieu réactionnel fonctionnant selon le principe connu du brunissement non-enzymatique, dont la cinétique de réaction est très sensiblement accrue et modulée à des températures très inférieures au domaine habituel de la réaction par incorporation d'un ensemble de composants activateurs de ladite réaction, les activateurs étant des composés comportant au moins une fonction aldéhydique, à l'exclusion des glucides réducteurs et des composés comportant au moins une fonction amine à l'exclusion des acides aminés naturels, l'activité de l'eau étant régulée par un solvant commun à l'ensemble des composants du milieu, ledit solvant étant un polyol et ledit milieu étant conditionné dans un contenant hermétique transparent.

2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu réactionnel habituel nécessaire au développement de la réaction de brunissement non-enzymatique est complémenté par une première classe de composants à basse tension de vapeur, activateurs de ladite réaction, notamment le benzaldéhyde et/ou le glutaraldéhyde à raison de 0,05% à 5,0% de la masse totale des réactifs.

3) Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième classe de composants activateurs est choisie parmi les amines aliphatiques, notamment la diéthylamine à raison de 1,0% à 20% et les amines hydroxylées, notamment l'éthanolamine et la diéthanolamine à raison de 1,0% à 50% de la masse totale des réactifs.

4) Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le solvant commun à tous les composants du milieu est un polyol, notamment le glycérol, le sorbitol ou l'éthylène-glycol.

5) Solvant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il permet d'ajuster et de réguler l'activité de l'eau du milieu réactionnel à des valeurs compnses entre 0,40 et 0,97.

6) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa mise en oeuvre se fait par mélange des réactifs à une température de préférence inférieure à 20"C, suivie par un conditionnement dans un matériau ou contenant transparent.

7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contenant préféré du milieu réactionnel est un matériau plan, un micro-tube ou une cupule thermoformée d'une capacité préférée de 50 à 1000 p1, hermétiquement fermés par un moyen approprié.

8) Dispositif selon les revendications 1 à 7, appliqué en insertion dans un emballage simple ou complexe, soit par fixation sur cet emballage et permettant de contrôler la conservation à température positive, de préférence comprise entre OOC et 500C, de produits périssables tels que les matières premières alimentaires et leurs produits de transformation d'origine animale, végétale et microbienne, ainsi que les produits pharmaceutiques, extraits cellulaires, organes, réactifs de laboratoire et de la photographie.

9) Dispositif selon 1 à 8, servant à contrôler et certifier l'obtention d'un traitement thermique pouvant atteindre 840C, appliqué lors d'opérations de thermisation, de pasteurisation de produits alimentaires et/ou de matériels, ou lors d'opérations de séchage, d'évaporation de composés volatils et de polymérisation thermique de maténaux.