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Propriétés mécaniques, structure interne et mécanismes de transfert de l'oxygène dans le liège

By Aurélie Lagorce-Tachon

Abstract

During the post bottling aging, premature oxidation reactions could occur and the oxygen barrier properties of the stopper are often pointed out. Nowadays, the internal structure of this material or the effect of hydration on its mechanical properties are still undetermined. Moreover, regarding the barrier properties, the limiting step of the oxygen transfer was not yet fully understood as well as the effect of compression or the role of the glass/cork interface in a bottleneck. The study of the internal structure of cork stopper allowed us to visualize the macroporosity of the material and conclude that there is no interconnectivity between lenticels, for the two qualities studied. The effect of hydration on the mechanical properties of cork was also investigated. The results shown that the rigidity of the material was not significantly affected for relative humidity < 50 %. Above this hydration level, the Young’s moduli decrease due to clusters formation of water molecules. Comparing the natural cork behavior to other stoppers, an effect of the particle size and the ratio cork/additives used in these stoppers was also highlighted. Regarding the transport mechanism of gas through cork, the limiting step was clearly determined: it’s the diffusion through the cell wall according to a Fickian mechanism. The compression of the stopper does not have a significant impact on the effective diffusion coefficient of oxygen. However, the role of the glass/cork interface is really important and seems to govern the gas transfer from the surrounding atmosphere into the bottle.Lors de la conservation des vins en bouteilles, des réactions d’oxydation prématurées peuvent se produire et les propriétés barrières à l’oxygène de l’obturateur en liège sont souvent mises en cause. À l’heure actuelle, aucune étude n’a permis de déterminer la structure interne du liège ou l’effet de l’hydratation sur ses propriétés mécaniques. Quant aux propriétés barrières à l’oxygène, l’étape limitante au transfert reste indéterminée ainsi que l’effet de la compression et le rôle de l’interface verre/liège. L’étude de la structure interne du liège par imagerie a permis de visualiser la macroporosité du matériau et de conclure que pour les qualités de liège étudiées, les lenticelles ne sont pas interconnectées. La caractérisation des propriétés mécaniques du liège a montré que le module de Young n’était pas affecté pour une humidité relative < 50 %. En milieu plus humide, ce dernier diminue à cause de la formation de clusters de molécules d’eau entre les chaines de polymères constituants les parois cellulaires. En comparant le comportement du liège brut avec celui d’autres obturateurs, un effet de la taille des particules de liège et du ratio liège/additifs utilisés dans ces obturateurs, a également été mis en évidence. Au regard du mécanisme de transfert de gaz, les mécanismes en jeu et en particulier l’étape limitante ont été clairement déterminés : il s’agit de la diffusion au travers des parois cellulaires selon la loi de Fick. L’effet de la compression du bouchon ne modifie pas significativement le transfert d’oxygène tandis que le rôle de l’interface verre/liège semble gouverner les transferts de gaz de l’extérieur vers l’intérieur de la bouteille

Topics: Glass/cork interface, Fick diffusion, Oxygen, Hydration, Gas transfer, Mechanical properties, Macroporosity, Internal structure, Natural cork, Liège brut, Structure interne, Macroporosité, Propriétés mécaniques, Hydratation, Transfert de gaz, Oxygène, Diffusion Fick, Compression, Interface verre/liège, [SDV.AEN] Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition
Publisher: HAL CCSD
Year: 2015
OAI identifier: oai:HAL:tel-01375902v1
Provided by: Thèses en Ligne

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