Nouveautés dans les bouchons en plastique

Nouveautés dans les bouchons en plastique
R. JUNG, F. ZÜRN.
Institut de Recherche - Hessische Forschungsanstalt für Wein - Obst und Gartenbau, Von Ladestrasse 1,
Geiseinheim (Hesse) Allemagne.
En 1997 déjà, on rapportait les premiers essais avec des bouchons en plastique. Entre-temps, le nombre d'entreprises qui proposent des bouchons
en plastique a augmenté. Vu que tous les bouchons ne font pas leurs preuves en pratique, les auteurs rendent compte des nouvelles expériences
et derniers développements.
La demande en alternatives au bouchon de liège ne cesse
d'augmenter en raison de l'évolution des prix sur le marché
du liège et des problèmes persistants que posent les bouchons naturels. Attirés par ce potentiel de marché, de plus
en plus de fabricants de plastiques se tournent vers la fabrication de bouchons de bouteilles. Toutefois, des connaissances lacunaires, des exigences propres aux techniques de
remplissage et de bouchage compliquent souvent la réalisation de solutions satisfaisantes dans la pratique.
Dans plusieurs séries de tests, de nouveaux développements,
en particulier dans le domaine des bouchons en plastique à
enfoncer, ont été testés à Geisenheim au cours des deux
dernières années. À cette occasion, les essais se sont
d'abord orientés sur des paramètres physico-chimiques
comme critères de sélection pour la deuxième phase de test.
Au cours de celle-ci, les bouchons qui avaient franchi avec
succès les tests de laboratoire ont été examinés dans des
conditions pratiques dans le cadre d'essais de remplissage.
La figure 2a montre un bouchon extrudé et un autre coextrudé.
Lors de la coextrusion, la partie élastique interne du bouchon est
d'abord fabriquée par "coulée continue" au cours d'une première
étape. Le cordon coulé est ensuite entouré d'une deuxième
enveloppe de caoutchouc au cours d'une deuxième étape.
Classification des variantes
En vue de la classification générale de bouchons en plastique à
enfoncer, il convient d'abord d'opérer une différenciation sur le
plan du procédé de fabrication. On distingue les bouchons
"moulés par injection" et "extrudés ou coextrudés". Les bouchons extrudés, en matériau thermoplastique, sortent de filières
pour être moulés.
Figure 2a- Bouchon en plastique fabriqué par un procédé de (co)extrusion
Figure 1a- Bouchons en plastique coulés par injection, de différents fabricants.
Figure 2b- Structure poreuse interne de quelques bouchons en plastique
extrudés
Par la combinaison des deux couches, une bonne élasticité et
une surface stérile du bouchon doivent être obtenues. Cette procédure empêche, lors du traitement des bouchons, la formation
de plis qui peuvent alors provoquer des défauts d'étanchéité des
bouteilles.
Figure 1b- Structure poreuse interne de quelques bouchons en plastique
coulés par injection
La figure 2b représente la structure interne des bouchons extrudés. Par la nature "continue" de la coulée, la structure cellulaire
interne s'avère nettement plus homogène que dans les variantes
injectées dans des moules. Les variantes proposées se distinguent
Revue Française d’Œnologie - juillet/août 2000 - N° 183
BOUCHAGE
1
La figure 1a représente plusieurs bouchons du procédé de moulage par injection qui se reconnaissent en général par un "point
d'injection". La figure 1b montre la structure poreuse relativement irrégulière à l'intérieur de ces bouchons en plastique.
27
par leurs dimensions. La figure 3 représente, dans un diagramme
à bâtonnets, les diamètres des bouchons de liège, bouchons
agglomérés et bouchons en plastique. À titre indicatif, le tracé du
diamètre interne des goulots courants de bouteilles (DIN 6094)
dans une profondeur de goulot de 3 mm (entrée du goulot) à 40
ou 45 mm est schématisé dans le diagramme à bâtonnets.
Le graphique illustre clairement que, surtout dans la région inférieure du goulot, il ne peut plus se former une pression suffisante
dans le col de la bouteille pour certaines variantes de bouchons
en raison du faible diamètre de sortie. Dès lors, l'étanchéité de
tels bouchons est considérablement limitée.
26
les bouchons agglomérés d'environ 23 mm et les bouchons en
plastique de quelques 22 mm en moyenne à 15,8 mm environ.
Si l'on tient compte des diamètres de départ différents, on
remarque alors d'importantes différences dans la réduction de
volume des divers bouchons. En raison de leur diamètre plus
élevé, les bouchons de liège sont donc plus sollicités que les bouchons agglomérés ou les bouchons en plastique.
Cependant, les forces qui doivent être appliquées pour la compression dans la boucheuse sont minimales pour le liège naturel
et maximales pour les bouchons en plastique. Cela tient à la
structure cellulaire déjà décrite et au comportement physique
des gaz ou matières solides (figure 5).
25
600
23
500
22
400
40 ou 45 mm
24
21
20
3mm
19
18
N/cm3
24 mm
(ø après compression)
22-15,8 mm
(ø après compression)
23 mm
(ø après compression)
300
200
100
Bouchon de liège
2300-2800 N
Bouchon aggloméré
4300-4800 N
Bouchon en plastique
2500-9800 N
17
Bouchon de liège
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
Figure 5- Force de compression dans la boucheuse
Figure 3- Diamètre (bleu) et goulot de la bouteille (rouge)
2
Des forces entre 136 et 158 N/cm3 ont dû être appliquées pour
les bouchons en liège, 218 à 268 N/cm3 pour les bouchons
agglomérés et 154 à 538 N/cm3 pour les bouchons en plastique.
Examens de laboratoire
2.1- Mesure de l'élasticité et poids des bouchons
L'élasticité et la reprise élastique du bouchon de liège se fondent
essentiellement sur la structure cellulaire et l'inclusion d'air dans
un tissu cellulaire fermé très hermétiquement. Par la structure
cellulaire curieuse et fascinante de l'écorce de liège naturelle, le
liège est très léger et se compose d'environ 80 à 85 % d'air. La
compression des bouchons dans la boucheuse, après la poussée
du bouchon dans le col de la bouteille, conduit à une nouvelle
dilatation de l'air enfermé, ce qui crée une pression dans le goulot de la bouteille entrainant une fermeture étanche.
Par le moulage du plastique avec les procédés présentés, on
tente de reproduire cette structure naturelle du liège. La figure 4
illustre clairement que cet objectif n'est atteint que dans certaines limites.
0,6
g/cm3
0,5
Ensuite, les bouchons en plastique fabriqués selon le procédé
d'extrusion, de densité inférieure, présentent une tendance aux
valeurs inférieures de force consommée.
Pour la fonction durable, l'usure et la durée de vie des organes
d'usure, de toute façon très sollicités, les forces de compression
déterminées sont d'une importance fondamentale. Les valeurs
de mesure montrent par ailleurs que les bouchons en plastique
ne peuvent augmenter de diamètre avec les propriétés mécaniques constatées et la structure cellulaire induite lors de la production. Cependant, cela serait souhaitable compte tenu des
points faibles déjà évoqués sur le plan de l'étanchéité dans le
goulot de la bouteille.
2.3- Essais de remplissage et de stockage
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Bouchon de liège
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
Figure 4- Densité spécifique
Tandis que le poids spécifique du liège naturel se situe entre
0,15 et 0,18 g/cm3, cette valeur de mesure fluctue entre 0,25 et
0,35 g/cm3 en cas de bouchon aggloméré, par la proportion plus
élevée de colle. En cas de bouchons en plastique, les techniques
industrielles de moulage n'ont pas permis jusqu'à présent d'atteindre les faibles poids spécifiques du liège. En fonction du type
de production, ces bouchons ont des poids spécifiques entre
0,7 et 0,8 g/cm3.
2.2- Force de compression dans la boucheuse
28
Sans tenir compte des dimensions différentes du bouchon prises en considération dans l'unité N/cm3 - des forces absolues
de 2300 à 2800 N (230 à 280 kp= kilogramme-force) pour le
bouchon naturel, 4300 à 4800 N pour le bouchon aggloméré et
2500 à 9800 N pour le bouchon en plastique sont déployées.
Dans une boucheuse courante, les bouchons de liège sont normalement comprimés d'environ 24 mm de diamètre extérieur,
En vue du contrôle de l'adéquation des bouchons dans la pratique, surtout des performances d'étanchéité et de l'influence sur
les propriétés sensorielles du vin, le remplissage et le stockage
des bouteilles sont incontournables. Une simulation de courte
durée du "processus de maturation" se produisant lors du stockage n'est pas possible selon les auteurs. Cependant, l'évolution
des vins peut être accélérée par un stockage à chaud.
Pour se rapprocher des conditions possibles en pratique, le choix
s'est porté pour l'essai sur l'organisation représentée dans la
figure 6.
Remplissage
Température
Stockage à chaud (25-30°C)
de stockage
Type de
Debout
stockage
Figure 6-
Couché
Stockage au frais (15°C)
Debout
Couché
Essais de remplissage ; essais en fonction du type de
bouchon
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Après le remplissage, les bouteilles ont été stockées en position
debout ou couchée dans un dépôt de bouteilles à une température de 15°C et dans un dépôt chauffé à des températures
variables de 25 et 30°C. Les bouteilles, bouchons et vins ont
alors été examinés après différentes périodes de stockage (3, 6,
12 et 24 mois). Pour les premiers tests, après 3 et 6 mois de
garde, les échantillons stockés à chaud ont été prioritairement
utilisés car supposés subir les altérations les plus rapides, permettant au fabricant de bouchons d'intervenir sur sa production
ultérieure. Les bouteilles conservées à froid ont été examinées
ultérieurement ou en parallèlle avec celles stockées à chaud.
2.4- Forces d'extraction en vue du débouchage des
bouteilles de test
En vue du débouchage des bouteilles de vin, il faut généralement appliquer des forces de 200 à 400 N (20 à 40 kp). Si les
valeurs de traction sont inférieures à cet intervalle, les bouchons
sont logés trop lâchement dans les goulots et ne ferment pas la
bouteille hermétiquement. Les bouchons tournent déjà lors de la
rotation du tire-bouchon ou glissent même à l'intérieur de la
bouteille. Lorsque les bouchons doivent être tirés avec une force
supérieure à 400 N, le consommateur doit consentir des efforts
inadmissibles lors du débouchage. Souvent, les bouchons trop
coincés sont également provoqués par des "adhérences" en raison d'un traitement de surface impropre des bouchons.
La figure 7 représente à titre de comparaison quelques forces
d'extraction mesurées avec des bouchons en liège, des bouchons agglomérés et des bouchons en plastique. Les mesures
ont été prises sur des bouteilles qui ont été stockées à chaud
entre 25 et 30°C et en position couchée pendant une période de
huit mois.
que l'air responsable de la reprise élastique dans les cellules du
bouchon est chassé par le vin au fil du temps. Les bouchons
agglomérés absorbent plus de vin que les bouchons en liège,
comme le montrent les expériences. Cela tient à la technique de
production par "collage" de particules individuelles de liège de
tailles différentes et de la structure interne du bouchon ainsi
formée .
Sur le plan macroscopique, les bouchons en plastique présentent
dans la plupart des cas une structure superficielle lisse. On peut
par conséquent supposer qu'ils ne peuvent absorber de vin.
L'absorption de vin est importante également sur le plan de l'extraction ainsi possible de constituants du bouchon. Ainsi, des
notes boisées, des arômes de solvant mais également de moisi et
des composants du goût peuvent être dissous des bouchons de
liège et bouchons agglomérés et influencer plus ou moins le
goût et l'odeur du vin. Dans le cas de bouchons en plastique,
une influence par les matériaux utilisés (généralement, du polyéthylène) ou les plastifiants, réticulants ou surfactants également
mis en œuvre est imaginable.
La figure 8 illustre qu'en principe du vin a été absorbé par toutes
les variantes de bouchons lors des essais. À titre d'exemple, les
valeurs de mesure après huit mois de stockage à chaud ont à
nouveau été utilisées. L'indication de l'absorption de liquide en
% en volume tient compte du fait que les bouchons de fermeture utilisés avaient initialement des dimensions de départ différentes. Les intervalles représentés sur les colonnes chiffrent l'absorption réelle de vin par bouchon.
7
6
5
4
1000
Force d'extraction (N)
env. 0,1-0,3 g
2
1
800
0
700
600
Bouchon de liège
Figure 8-
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
Humidité du bouchon : résultats des essais de stockage à chaud
(25 à 30°C) en position couchée après 8 mois.
Plage des valeurs acceptables
400
2.6- Teneur en anhydride sulfureux libre et total
300
200
100
env. 0,4-0,6 g
3
900
500
% vol. d'absorbtion de liquide
env. 0,3-1,1 g
Bouchon de liège
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
En vue de la classification de l'étanchéité des différentes
variantes, les teneurs en anhydride sulfureux libre et total dans le
vin ont été déterminées après les différents temps de stockage
en tant que paramètre analytique.
Figure 7- Force d'extraction : résultats des essais de stockage à chaud
(25 à 30°C) en position couchée après 8 mois.
Parmi les essais de stockage en cours actuellement à l'Institut de
Geisenheim, seules quelques mesures sont présentées à titre
d'exemple.
Pour les bouchons de liège examinés, issus de deux entreprises,
des valeurs de mesure entre 192 et 616 N ont été enregistrées,
pour les bouchons agglomérés des valeurs entre 205 et 386 N et
pour les bouchons en plastique entre 225 et 975 N. Des corrélations avec les propriétés physiques des bouchons, surtout avec
les poids et valeurs de force consommée dans la boucheuse ont
pu être en partie établies. Dans d'autres variantes, les différentes
valeurs de traction étaient toutefois influencées par le traitement
de surface différent.
Tout d'abord, la figure 9 présente les résultats du premier essai
de stockage de 1997 avec les bouchons alternatifs proposés à
l'époque sur le marché. La teneur de départ en anhydride sulfureux libre se situait à 42 mg/l après le remplissage, celle du SO2
total à 145 mg/l. Après 12 mois de stockage à une chaleur
extrême en position couchée, les teneurs en SO2 libre enregistrées étaient de 18 et 19 mg/l pour deux bouchons de liège utilisés, de 19 mg/l pour un bouchon aggloméré et de 11 à
21 mg/l pour les variantes de bouchons en plastique de
l'époque. Les valeurs correspondantes de l'anhydride sulfureux
total sont également indiquées dans le diagramme.
Cependant, les résultats montrent clairement que, sur le plan du
traitement de surface, d'importants perfectionnements de la
technique de production devront encore être apportés pour
presque tous les types de bouchons - même pour les bouchons
en liège.
50
Teneur en SO2 L (mg/l)
40
Teneur en SO2 T
30
2.5- Humidité du bouchon et absorption de vin
Pendant le stockage des bouteilles, les bouchons absorbent différentes quantités de vin en fonction du type de stockage et de
la température. Les bouchons de liège perdent dès lors en élasticité en cas de stockage prolongé, par exemple après dix ans, vu
20
10
134 mg/l
Bouchon de liège
Figure 9-
137 mg/l
Bouchon aggloméré
119-140 mg/l
Bouchon en plastique
Teneur en SO2 : résultats des essais 1997 de stockage à chaud
(25 à 30 °C) en position couchée après 12 mois.
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Dans un autre essai de stockage, avec d'autres types de bouchons actuels du printemps 1998, les teneurs en anhydride sulfureux libre et total présentées dans les figures 10 a/b ont été
déterminées après 8 ou 12 mois. Sans entrer dans les détails sur
les valeurs de mesure individuelles, il est clair que des changements intéressants se sont produits durant cette période. Il s'est
notamment avéré que les variantes de bouchon de liège ou bouchon aggloméré ne présentaient que de faibles baisses ou des
valeurs de SO2 stagnantes tandis que les teneurs dans les essais
de bouchon en plastique avaient nettement diminué dans les
mêmes conditions au cours de la même période.
Teneur en SO2 T
Teneur en SO2 L (mg/l)
50
134-136 mg/l
133-136 mg/l
40
118-135 mg/l
30
20
10
Bouchon de liège
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
Figure 10a- Teneur en SO2 : résultats des essais 1998 de stockage à chaud
(25 à 30 °C) en position couchée après 8 mois.
50
40
Teneur en SO2 L (mg/l)
Teneur en SO2 T
139-148 mg/l
133-143 mg/l
119-139 mg/l
30
20
10
Bouchon de liège
Bouchon aggloméré
Bouchon en plastique
Lors des dégustations de la première série d'essais de janvier
1997, le vin dont la bouteille avait été fermée par un bouchon
aggloméré composé de granulés très fins s'est à nouveau distingué négativement par un "goût de moisi". Les vins dont la bouteille avait été fermée avec les bouchons en plastique commercialisés à l'époque présentaient souvent des notes d'oxydation
négatives lors des tests effectués mais aussi des arômes de plastifiant. Les remarques de caves opérant à l'échelle internationale
où de tels bouchons ont été utilisés à l'époque sans contrôle ont
confirmé ces résultats.
Lors des essais de stockage réalisés en 1998, des résultats en partie similaires mais aussi en partie positifs sur le plan de l'évaluation sensorielle du vin ont pu être constatés lors de la mise en
œuvre de différents bouchons.
À nouveau, les vins dont la bouteille avait été fermée avec des
bouchons agglomérés se distinguaient négativement par des
arômes de moisi et un goût de bouchon. Deux bouchons en
plastique coulés par injection n'avaient pas assuré une bonne
étanchéité des bouteilles et ces vins furent refusés en raison de
traces d'oxydation. Les cinq autres vins avec des bouchons en
plastique ne se sont pas distingués des vins avec d'autres bouchons, même après un stockage à chaud de 12 mois.
Durant le troisième essai de remplissage dans lequel un bouchon
en plastique extrudé a été comparé à un bouchon vissé de
contrôle et à un bouchon de liège, les vins ne se distinguent pas
dans les différents essais malgré les bouchons différents. Les propriétés sensorielles des vins n'avaient été altérées avec aucun des
bouchons, même après douze mois de stockage à chaud ; il
s'était seulement produit une légère oxydation attendue des vins.
Figure 10b- Teneur en SO2 : résultats des essais 1998 de stockage à chaud
(25 à 30 °C) en position couchée après 12 mois.
À la demande d'un fabricant de plastique, des bouteilles fermées
avec le bouchon de ce dernier fabricant ont été testées par comparaison au bouchon de liège et au bouchon vissé au cours d'un
troisième essai de stockage en 1998. Il est apparu clairement que
la fermeture vissée présentait les meilleures prestations d'étanchéité. Cependant, une diminution notable de l'anhydride sulfureux libre a également été constatée. Lors du stockage à chaud,
le bouchon de liège présentait des avantages par rapport au
bouchon en plastique, les deux bouchons à enfoncer étant comparables lors du stockage à froid. Dans aucune de ces mesures, la
teneur en anhydride sulfureux n'a été réduite à tel point que le
vin n’aurait plus été protégé contre l'oxydation.
3
Evaluation sensorielle des vins testés
Les dégustations ont été effectuées à différents moments de
l'étude par un panel d'œnologues de l'institut de recherche de
Geisenheim sous la forme de tests triangulaires et de tests de classement et les résultats ont fait l'objet d'une évaluation statistique.
CONCLUSION
Les examens réalisés ont révélé que de nombreux bouchons
proposés en alternative au bouchon de liège présentent des
lacunes sur le plan des propriétés mécaniques et des techniques de remplissage et de stockage.
En principe, les alternatives au bouchon traditionnel utilisé
jusqu'à présent doivent entraîner une nette amélioration
pour en justifier le choix. Par conséquent, force est de
constater que la plupart des bouchons en plastique ne
conviennent pas encore à une utilisation pratique. Par
ailleurs, depuis les premiers essais réalisés en 1996, un travail positif évident de développement a été enregistré dans
la production de bouchons en plastique. Ainsi, un constructeur américain est désormais en mesure de fabriquer un
bouchon coextrudé en plastique qui répond largement aux
exigences souhaitées.
Cependant, ici aussi, la qualité a son prix. Les bouchons
agglomérés ou les bouchons de liège dans la gamme de prix
inférieure ne seront par conséquent pas remplacés de sitôt
par des alternatives efficaces en plastique.
30
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