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Publié par | profil-zyak-2012 |
Publié le | 01 avril 2008 |
Nombre de lectures | 48 |
Poids de l'ouvrage | 4 Mo |
Extrait
N° d’ordre : 2607
T H È S E
présentée pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
délivré par L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
ÉCOLE DOCTORALE : Sciences de la Matière
SPÉCIALITÉ : Sciences des Agroressources
par M. Philippe EVON
NOUVEAU PROCÉDÉ DE BIORAFFINAGE DU TOURNESOL PLANTE ENTIÈRE
PAR FRACTIONNEMENT THERMO-MÉCANO-CHIMIQUE EN EXTRUDEUR
BI-VIS : ÉTUDE DE L’EXTRACTION AQUEUSE DES LIPIDES ET DE LA MISE
EN FORME DU RAFFINAT EN AGROMATÉRIAUX PAR THERMOMOULAGE
Soutenue le 28 Avril 2008 devant le jury composé de :
M. Christophe GOURDON Président
Professeur – LGC – ENSIACET – Toulouse
M. Luc RIGAL Directeur de Thèse
Ingénieur de Recherche – LCA – ENSIACET – Toulouse
MM. Michel PARMENTIER Rapporteurs
Professeur – LSGA – ENSAIA – Nancy
Jean-Louis LANOISELLÉ
Maître de Conférences – LGPI – Université Technologique de Compiègne
MM. Pierre-Yves PONTALIER Membres
Maître de Conférences – LCA – ENSIACET – Toulouse
Oumar SOCK
Professeur – École Supérieure Polytechnique – Dakar – Sénégal
MM. Laurent PRAT Membres invités
Maître de Conférences – LGC – ENSIACET – Toulouse
Senghane N’DIAYE
Maître de Conférences – École Supérieure Polytechnique – Dakar – Sénégal
Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle – UMR 1010 INRA / INP-ENSIACET
118, route de Narbonne – 31077 Toulouse Cedex 04 Sommaire
Sommaire
Remerciements ........................................................................................................................ 5
Introduction .......................................................................... 7
Chapitre 1 : Le tournesol, une plante modèle pour la bioraffinerie régionale du futur
.................................................................................................................................................. 10
I.1. Le tournesol : sa culture et sa transformation agro-industrielle actuelle ............. 10
I.1.1. La plante : physiologie et croissance ......................................................... 10
I.1.2. La production de graine et d’huile de tournesol ........................................ 14
I.2. Situation des connaissances et perspectives pour la conception d’une bioraffinerie
du tournesol ....................................................................................................................... 24
I.2.1. Le tournesol plante entière, une source de produits pour une chimie verte
................................................................................... 25
I.2.2. Les procédés de fractionnement du tournesol ............................................ 25
I.3. Les agromatériaux, une valorisation originale des agroressources ...................... 71
I.3.1. Les biopolymères utilisés dans le domaine des agromatériaux .................. 72
I.3.2. La plasturgie des agromatériaux ................................................................ 77
I.4. Conclusion ......................................................... 79
Chapitre 2 : Extraction aqueuse des graines de tournesol ................................................ 80
II.1. Description du protocole de fractionnement des graines de tournesol par
extraction aqueuse ............................................................................................................. 81
II.2. Caractérisation des matières premières et des produits de l’extraction aqueuse des
graines de tournesol ....................................................... 83
II.2.1. Caractérisation des graines de tournesol (lot n° 1) ................................... 83
II.2.2. Répartition et composition des phases hydrophobe, hydrophile et insoluble
................................................................................... 87
II.2.3. Caractérisation de la phase hydrophobe .................................................... 92
II.2.4. Caractérisation de le hydrophile ................................................... 101
II.2.5. Caractérisation de la phase insoluble ...................................................... 101
II.2.6. Conclusions sur le protocole de fractionnement des graines de tournesol
par extraction aqueuse .............................................................................................. 103
II.3. Étude de la cinétique d’entraînement des lipides par extraction aqueuse .......... 104
II.3.1. Caractérisation des particules d’amande ................................................. 104
II.3.2. Mode opératoire des extractions aqueuses ..................................... 105
II.3.3. Modélisation du transfert de matière ....................................................... 107
II.3.4. Résultats et discussion ........................... 109
II.3.5. Bilan sur l’ensemble des résultats acquis ................................................. 118
II.4. Étude de l’influence des principaux facteurs sur l’extraction aqueuse des graines
de tournesol ..................................................................................................................... 118
II.4.1. Sélection des facteurs étudiés et choix du domaine expérimental exploré
................................................................................. 119
II.4.2. Construction du plan d’expériences ......................................................... 124
II.4.3. Analyse des résultats ................................................................................. 125
- 1 - Sommaire
II.5. Étude de l’extraction étagée des lipides des graines de tournesol ..................... 135
II.5.1. Étude de l’épuisement en lipides .............................................................. 135
II.5.2. Extraction étagée par recyclage de la phase hydrophile ......................... 137
II.6. Déshuilage du tourteau gras par l’eau ................................................................ 139
II.6.1. Influence de la teneur massique en tourteau gras dans le mélange ......... 140
II.6.2. Extraction répétée du tourteau gras par l’eau ......................................... 142
II.7. Conclusion .......................................................................................................... 145
Chapitre 3 : Étude du fractionnement des graines de tournesol par extraction aqueuse
en extrudeur bi-vis ........................................................... 148
III.1. Expression des graines entières de tournesol et extraction aqueuse des tourteaux
gras en extrudeur bi-vis ................................................ 152
III.1.1. Cas des opérations d’expression et d’extraction aqueuse menées dans deux
extrudeurs bi-vis successifs ....................................................................................... 152
III.1.2. Cas des opérations d’expression et d’extraction aqueuse menées dans le
même extrudeur bi-vis ............................................ 167
III.2. Extraction aqueuse directe des graines entières de tournesol en extrudeur bi-vis
.......................................................................................................................................... 172
III.3. Conclusion et perspectives .............................. 180
Chapitre 4 : Étude du fractionnement du tournesol plante entière par extraction
aqueuse en extrudeur bi-vis ............................................ 185
IV.1. Caractérisation du tournesol plante entière (partie aérienne) ............................. 185
IV.2. Étude de l’extraction aqueuse du tournesol plante entière en contacteur agité
discontinu ........................................................................................................................ 188
IV.2.1. Extraction aqueuse au mixeur Waring Blendor ....................................... 188
IV.2.2. Extractiuse à l’émulsificateur Silverson L4RT ............................ 192
IV.2.3. Caractérisation des phases obtenues par extraction aqueuse de la plante
entière en contacteur agité discontinu ...................................................................... 193
IV.3. Étude de l’extraction aqueuse du tournesol plante entière en extrudeur bi-vis .. 198
IV.4. Influence des principaux facteurs sur l’extraction aqueuse de la plante entière de
tournesol en extrudeur bi-vis ........................................ 206
IV.4.1. Influence du profil de vis sur la séparation liquide/solide ....................... 207
IV.4.2. Influence des conditions opératoires de l’extraction aqueuse en extrudeur
bi-vis .......................................................................................................................... 215
IV.4.3. Augmentation de la productivité de l’extru