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Procédé de préparation d'ester d'acides gras à partir de graines
oléagineuses aplaties
Cette demande revendique la priorité de la demande française FR0756716, qui
est incorporée ici dans sa totalité.
La présente invention concerne un nouveau procédé de préparation d'esters
d'acides gras utilisables notamment comme biodiesel à partir de graines
oléagineuses.
Le biodiesel est un carburant obtenu à partir d'huile végétale ou animale
transformée par un procédé chimique appelé transestérification, afin d'obtenir
des
Esters Méthyliques d'Huiles Végétales (EMHV) obtenus avec du méthanol, ou des
Esters Ethyliques d'Huiles Végétales (EEHV) obtenus avec de l'éthanol. Le
biodiesel concurrence les huiles végétales utilisées à l'état brut et le
pétrodiesel,
c'est-à-dire le diesel classique. Le biodiesel peut être utilisé seul dans les
moteurs ou
mélangé avec du pétrodiesel.
Dans les procédés d'obtention d'EMHV ou d'EEHV de l'art antérieur, soit on
soumet directement les graines broyées à la réaction de transestérification,
soit on
extrait d'abord l'huile des graines, on procède au semi-raffinage de cette
huile, puis
on réalise l'étape de transestérification sur l'huile semi-raffinée neutre.
Toutefois,
ces procédés de l'art antérieur ne sont pas complètement satisfaisants. Dans
le
premier cas, à l'échelle industrielle, les graines doivent être broyées
finement afin
d'obtenir le meilleur rendement possible, mais l'étape de séparation de phase
est
d'autant plus difficile que le broyage est fin. Dans le deuxième cas,
l'extraction de
l'huile et le traitement préalable rend la mise en oeuvre industrielle du
procédé
complexe et coûteuse.
D'autres procédés d'obtention ont plus récemment été décrits, notamment par
Khalil et al (US2005/0011112) et Haas et al (US2006/0155138). Ces techniques
utilisent, au lieu des graines, des flocons obtenus à partir de graines
décortiquées. Ces flocons sont fabriqués en abondance dans l'industrie
agricole,
mais leur utilisation pour fabriquer du biodiesel présente plusieurs
inconvénients :
d'une part, les flocons sont plus fragiles que les graines entières, ce qui
entraîne la
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formation de matières fines qu'il faut filtrer en vue de l'utilisation de
l'huile comme
biodiesel; d'autre part, les rendements en EMHV et EEHV sont moins importants
du
fait de l'absence des coques des graines; enfin, la formation de ces flocons
nécessite
la mise en place d'unités de conditionnement couteuses.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'esters d'acides
gras à partir de graines oléagineuses dont le rendement est excellent et qui
permet en
même temps de remédier aux inconvénients des procédés décrits dans l'art
antérieur.
La présente invention a pour premier objet un procédé de préparation d'esters
d'acides gras utilisables comme biodiesel à partir de graines oléagineuses
entières,
caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :
a. Préchauffage des graines entières non décortiquées
b. Aplatissage des graines oléagineuses avec leur coque;
c. Séchage des graines aplaties de manière à obtenir une teneur en eau et en
matières volatiles comprise entre 0,5 et 2,5 %, de préférence entre 1,5 % et 2
% .
~
d. Transestérification par mise en contact des graines aplaties séchées avec
un milieu alcoolique en présence d'un catalyseur ;
e. Séparation des phases liquide et solide résultant de la transestérification
;
Neutralisation de la phase liquide issue de l'étape e) ; et
g. Elimination de l'alcool et séparation de la glycérine des esters d'acides
gras.
Par graines oléagineuses , on entend désigner toutes graines de plantes
contenant
de la matière grasse, de préférence riche en triglycérides. Ainsi, les germes,
pépins, noix
et noyaux rentrent également dans cette catégorie. Les graines oléagineuses
contiennent
par ailleurs des protéines, des fibres et des minéraux.
Les graines sont de préférence choisies parmi les graines de plantes
cultivables. On
peut par exemple utiliser les graines de colza, de jatropha, d'arachide, de
ricin, de
sésame, de tournesol, de carthame, de soja, de lupin, de la caméline, du
coton. Les
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graines préférées sont les graines de colza, de tournesol et de jatropha. De
manière
encore plus préférée, les graines sont de préférence des graines de colza.
Par ailleurs, on peut également utiliser des graines choisies parmi les
graines de
colza, d'arachide, de ricin, de sésame, de tournesol, de carthame, de soja, de
lupin, de la
caméline, du coton.
Dans le procédé objet de la présente invention, les graines peuvent être
utilisées
avec toute ou large partie de leur coque. Au sens de la présente invention,
graines
oléagineuses désigne la graine entière ou la graine débarrassée
partiellement de sa
coque. Par exemple, dans le cas du colza, du tournesol et du jatropha, la
graine est de
préférence utilisée essentiellement entière, c'est-à-dire en conservant au
moins 80 % de
sa coque. Celle-ci constitue un support fibreux avantageux permettant d'éviter
la
désintégration de la graine aplatie lors de la mise en contact avec le milieu
alcoolique
pendant l'étape d) de transestérification.
Toutefois, lorsque la coque est trop importante par rapport à l'amande de la
graine
(par exemple pour les noix de macadamia, noix du Brésil, noix d'andiroba, noix
de
coco, karité, ou cupuacu), il est préférable de débarrasser la graine d'une
partie de sa
coque afin de ne pas perturber la réaction de transestérification. Il peut
être aussi
avantageux de préalablement concasser les graines si celles-ci sont de taille
importante
(par exemple pour les noix de macadamia, noix du Brésil, noix d'andiroba, noix
de
coco, karite, ou cupuacu).
Selon l'étape b) du procédé objet de la présente invention, les graines
oléagineuses
sont aplaties. Elles se présentent alors généralement sous la forme d'une fine
feuille
allongée, d'un flocon ou encore d'une écaille.
Avant l'étape d'aplatissage, les graines sont de préférence nettoyées, c'est-à-
dire
débarrassées de leurs impuretés solides, telles que les cailloux, chiffons,
bâtonnets,
parties métalliques, poussières.
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L'épaisseur des graines aplaties est de préférence comprise entre 10 m et 1
mm.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'épaisseur des graines
aplaties
est comprise entre 0,1 et 0,3 mm, et de manière encore plus préférée,
l'épaisseur des
graines aplaties est inférieure à 0.2mm, notamment dans le cas des graines de
colza.
Par ailleurs, la dimension des graines aplaties, c'est-à-dire leur longueur ou
largeur,
est de préférence comprise entre 3 et 5 mm, notamment dans le cas des graines
de colza
et autres graines de taille similaire, où elle est d'environ 4 mm.
Selon un mode de réalisation particulier, les graines oléagineuses peuvent
être
préchauffées à une température comprise entre 40 C et 60 C, de préférence 50
C,
avant de réaliser l'étape b) d'aplatissage de manière à augmenter leur
plasticité.
Toutefois, les graines sont portées à cette température juste le temps
nécessaire pour
atteindre la plasticité souhaitée. Il est en effet préférable d'éviter le
séchage des graines
qui provoque leur fractionnement au moment de 1' aplatissage. Les graines ne
doivent en
aucun cas être cuites ou séchées avant leur aplatissage.
Pour ce faire, les graines oléagineuses peuvent être préchauffées à une
température
comprise entre 50 et 55 C pendant 5 à 60 min, de préférence 30 minutes, avant
de
réaliser l'étape b) d'aplatissage, éventuellement sous vapeur d'eau.
Selon la présente invention, l'aplatissage des graines oléagineuses est
avantageusement réalisé au moyen de rouleaux qui peuvent être de tout type, en
particulier lisses ou cannelés, de préférence lisses. Leur diamètre peut aller
jusqu'à 80
cm. L'écartement des rouleaux est de préférence inférieur à 0,2 mm, encore
plus
préférentiellement inférieur à 0,1 mm.
La vitesse des rouleaux est déterminée de manière à éviter le fractionnement
des
graines lors de l'aplatissage. De préférence, le diamètre et la vitesse des
rouleaux sont
identiques de façon à éviter les phénomènes d'arrachement et donc le
fractionnement
des graines.
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Selon un mode de réalisation particulier, l'aplatissage des graines
oléagineuses est
réalisé au moyen de rouleaux lisses, de préférence en un seul passage.
L'étape b) d'aplatissage est une étape essentielle du procédé car elle permet
5 d'obtenir un rendement significativement plus élevé que celui obtenu sans
aplatissage,
c'est-à-dire un meilleur rendement de transestérification et un meilleur
rendement
d'extraction des esters éthyliques.
Après l'étape d'aplatissage, les graines doivent être séchées le plus
rapidement
possible afin de stopper l'activité enzymatique et éviter ainsi la dégradation
des
matières qu'elles contiennent. L'étape c) de séchage est ainsi réalisée
immédiatement
après l'étape b) d'aplatissage, pas plus tard que 24 heures après l'étape b)
d'aplatissage,
de préférence moins de 2 heures après l'étape a) d'aplatissage, au mieux dans
l'heure
qui suit l'aplatissage. De plus, grâce au séchage, il est possible de stocker
les graines
aplaties avant de leur faire subir l'étape d) de transestérification. Le
séchage des graines
aplaties est réalisé de manière à obtenir une teneur en eau et en matières
volatiles
comprise entre 0,5 et 2,5 %, de préférence entre 1,5 % et 2 %.
La teneur en eau et en matières volatiles des graines séchées est déterminée
selon la
méthode NF V 03-909.
Selon un mode de réalisation particulier, l'étape c) de séchage est réalisée à
une
température comprise entre 50 et 100 C, de préférence entre 70 C et 90 C.
Après l'étape c) de séchage, on effectue une étape de transestérification par
mise en
contact des graines aplaties séchées avec un milieu alcoolique en présence
d'un
catalyseur. Le catalyseur est basique ou acide, de préférence basique.
Le milieu alcoolique peut comprendre un ou plusieurs alcools choisis parmi les
alcools en Cl-C6, tels que le méthanol ou l'éthanol, éventuellement en mélange
un ou
plusieurs hydrocarbures aliphatiques, tel que l'hexane. Le milieu alcoolique
est de
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préférence de l'éthanol contenant une quantité en eau inférieure à 5000 ppm,
de
préférence 3000 ppm.
Le catalyseur basique est de préférence anhydre et homogène et peut être
choisi
parmi la soude, la potasse, le carbonate ou l'hydrogénocarbonate de sodium ou
de
potassium, le carbonate de sodium ou de potassium, le méthylate ou éthanolate
de
sodium ou de potassium.
Le catalyseur acide peut être par exemple de l'acide sulfurique.
Avant de commencer l'étape de transestérification, il peut être avantageux,
dans le
cadre d'un régime discontinu, de mettre les graines aplaties en contact
préalable avec le
milieu alcoolique, de façon à les imprégner de ce milieu alcoolique et de
favoriser
ensuite la transestérification. La pré-imprégnation peut s'effectuer pendant
une période
comprise entre 10 et 30 min, de préférence 30 minutes, à une température
comprise
entre 40 et 80 C, de préférence 75 C. Cette étape est à proscrire si la
réaction a lieu en
régime continu.
Afin d'optimiser le rendement de la réaction de transestérification, le
rapport
massique catalyseur/graines aplaties est de préférence compris entre 0,5/100
et 2/100
et/ou le rapport massique alcooUgraines aplaties est de préférence compris
entre
100/100 et 500/100.
Lorsque le procédé est discontinu, la réaction de transestérification est
avantageusement réalisée à une température comprise entre 45 et 55 C, de
préférence
environ égale à 50 C, pendant une durée allant de 10 min à 2 heures, de
préférence
entre 20 et 40 min.
Selon un mode de réalisation particulier, la mise en contact des graines
aplaties avec
le milieu alcoolique lors de l'étape d) de transestérification est réalisée
sous agitation
lente ou bien par arrosage et percolation. Elle est réalisée de préférence par
percolation
du milieu alcoolique contenant le catalyseur au travers des graines aplaties.
Dans la
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pratique, la percolation peut être effectuée par arrosage d'un lit de graines
aplaties, dont
la hauteur est de préférence d'environ 80 cm.
Après l'étape de transestérification, on procède à la séparation des phases
liquide et
solide résultant de ladite transestérification, de préférence par égouttage.
La phase
liquide récupérée est riche en esters d'acides gras produits par la réaction
de
transestérification.
Il est préférable que la teneur résiduelle en matière grasse dans la phase
solide,
c'est-à-dire le tourteau, soit inférieure à 1 % en poids de la matière sèche
totale.
Afin de récupérer le reste des esters d'acides gras présents dans la phase
solide, on
peut procéder aux étapes supplémentaires suivantes :
h) extraction à l'alcool de ladite phase solide issue de l'étape d) ;
i) récupération de la phase solide ;
j) filtration et regroupement des phases liquides issues de l'étape e) de
transestérification et h) d'extraction.
Les phases liquides regroupées issues de l'étape e) peuvent être filtrées, par
exemple sur toile de diamètre de pore compris entre 10 à 50 m, afin
d'éliminer toutes
les particules fines.
L'étape h) d'extraction est réalisée de préférence par percolation, à contre-
courant,
de avec de l'éthanol, avec un rapport massique alcool/graines aplaties compris
entre
100/100 et 200/100.
Par ailleurs, l'alcool utilisé dans l'étape d'extraction h) peut être choisi
parmi les
alcools en Cl-C6, tel que l'éthanol contenant une quantité en eau inférieure à
5000
ppm, de préférence inférieure à 3000 ppm.
La phase liquide issue de l'étape e) de transestérification, éventuellement
additionnée de la phase liquide issue de l'étape h) d'extraction, est ensuite
neutralisée
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soit à l'aide d'un acide si le catalyseur de la réaction est basique, soit à
l'aide d'une base
si le catalyseur de la réaction est acide.
L'acide est choisi de préférence parmi l'acide sulfurique, l'acide
chlorhydrique,
l'acide phosphorique, l'acide citrique ou l'acide acétique.
La base peut être par exemple de la soude.
La quantité d'acide ajoutée à la phase liquide est déterminée de telle manière
que la
teneur en acides gras dans les esters éthyliques d'acides gras reste
inférieure à 0,25 %
(équivalent à un indice d'acide < 0,5 mg KOH/g).
La neutralisation de la phase liquide est réalisée de manière partielle afin
de ne pas
augmenter la quantité de savons dans celle-ci.
Selon un mode de réalisation particulier, l'acide de neutralisation est ajouté
en une
quantité conduisant à un pH proche de 10, notamment en une quantité inférieure
à 0,04
% de la quantité totale des esters d'acides gras présents dans ladite phase
liquide.
Après l'étape f) de neutralisation, on procède ensuite à l'élimination de
l'alcool de
la phase liquide et à la séparation de la glycérine des esters d'acides gras.
L'élimination de l'alcool est réalisée de préférence par évaporation à une
température comprise entre 50 et 100 C, sous une pression comprise entre 200
et 1000
mbars, de préférence à environ 80 C sous pression atmosphérique, jusqu'à
obtenir un
taux résiduel d'alcool inférieur à 1 %.
La séparation de la glycérine des esters d'acide gras est réalisée de
préférence par
centrifugation à une température comprise entre 60 et 80 C. Elle peut être
également
réalisée par décantation statique. La glycérine entraîne avec elle une grande
partie des
impuretés telles que le catalyseur, les savons, les dérivés phosphoriques ou
le sulfate de
sodium.
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Les esters d'acides gras sont ensuite avantageusement lavés à l'eau, de
préférence à
environ 80 C, afin d'éliminer complètement les impuretés, puis séparés de
l'eau de
lavage, notamment par décantation ou centrifugation, de préférence à environ
80 C,
puis séchés, de préférence par évaporation à une température comprise entre 90
et 100
C, sous une pression de l'ordre de 200 mbars, jusqu'à obtenir un taux résiduel
en eau
inférieur à 500 ppm par rapport à la matière sèche totale. Les esters d'acides
gras ainsi
obtenus peuvent être ensuite conditionnés sous azote après avoir été
refroidis.
La présente invention a pour deuxième objet un procédé de préparation de
tourteaux
destinés à l'alimentation animale à partir de la phase solide issue de l'étape
e) ou i) du
procédé de préparation d'esters d'acides gras tel que décrit précédemment,
comprenant
les étapes suivantes :
1) Elimination de l'alcool de ladite phase solide ; et
2) Addition de la glycérine obtenue à l'étape g) dudit procédé de préparation
d'esters d'acides gras.
La phase solide résultant de l'étape 1) peut être en outre additionnée des
eaux de
lavage décrites précédemment dans le procédé de préparation d'esters d'acides
gras.
La phase solide issue de l'étape e) ou i) dudit procédé de préparation
d'esters d'acides
gras contient entre 50 et 65 % en poids d'alcool. L'élimination de l'alcool de
cette
phase solide peut être réalisée mécaniquement, notamment par pressage ou
essorage,
puis thermiquement, par entraînement à la vapeur d'eau, jusqu'à obtenir un
taux
résiduel en eau inférieur à 500 ppm par rapport à la matière sèche totale.
Le tourteau final obtenu à l'étape 2) peut être ensuite conditionné sous forme
de
poudre ou bien extrudé.
L'alcool éliminé peut être récupéré puis déshydraté, pour être réutilisé dans
le
procédé de préparation d'esters d'acides gras.
La présente invention et ses avantages sont illustrés par les exemples
suivants.
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Les abréviations utilisées dans les exemples sont explicitées dans le tableau
suivant
Paramètres Unité Signifcation Méthode de mesure
Thermobalance
% massique Teneur en humidité THR 95 : déterminée à 95 C
THR
résiduelle THR 105 : déterminée à 105
C
Indice d'acide
la mg KOH/g (mesure de la teneur NF EN 14 104 (T60-702)
en acides gras
libres)
Indice de peroxyde
(mesure de la teneur
Ip méq 02/kg en peroxyde - NF T 60-220
matières grasses
oxydées)
Teneur en matières
TMG % Matière grasses (extraction V 03-908
Sèche en soxlhet par
hexane)
Teneur en Eau et en
TMV % Matières Volatiles NF V 03-909
(103 C)
MG % Matiére Teneur en matiéres Même méthode que TMG
extractives Séche grasses sauf une seule extraction
à 1'hexane
5
1) PREPARATION DES GRAINES AVANT L'APLATISSAGE
L'objectif de cette première série d'essais est de mettre en évidence
l'importance de
l'étape de préchauffage de la graine non séchée avant son aplatissage.
Pour cela, des graines entières de colza non séchées ont été obtenues auprès
de fermes
agricoles dans des sacs en plastique, et ont été traitées en faisant varier la
température
de préchauffage des graines à l'étuve entre 25, 35, 50 et 75 C (température T)
suivies
des étapes classiques d'aplatissage et de séchage (90 C pendant 12 heures).
Les graines
aplaties et séchées sont enfin mises en contact avec de l'alcool anhydre,
lequel traverse
le lit de graines pour être récupéré en aval du lit fixe, et ce par
percolation plus ou moins
rapide en fonction des conditions initiales de prétraitement des graines
(préchauffage et
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aplatissage). Au cours de ces essais, la quantité de matière grasse extraite
ainsi que le
débit de percolation ont été mesurés.
Plus précisément, le mode opératoire comprend les étapes suivantes :
(1) préchauffage des graines de colza entières non séchées dans une étuve
thermorégulée à T C variable (25, 35, 50 et 75 C) pendant 60 minutes ;
(2) aplatissage des graines entières préchauffées ;
(3) les graines aplaties sont introduites dans un réacteur à lit fixe
thermorégulé à 25 C;
(4) de l'éthanol maintenu à 25 C est alors ajouté selon un rapport massique
alcooUgraine de 1,9/1 ;
(5) l'éthanol passant à travers le lit de graine est alors récupéré en aval du
lit fixe dans
une recette en verre. La quantité de matière grasse extraite et le temps de
percolation
sont alors mesurés.
Les résultats de ces essais sont rassemblés dans le tableau 1.
Tableau 1 : influence de la température de préchauffage sur la quantité de
matière grasse
extraite des graines aplaties et la vitesse de percolation.
Température de préchauffage, c 25 35 50 75
Durée de préchauffage, min 60 60 60 60
% matière grasse extraite après percolation 32 31 31 30
Débit de percolation, m3/h x m~ 12,7 14,6 17,5 16,5
Température d'imprégnation alcoolique : 25 C, 15 minutes (rapport massique
alcooUflocon = 1,9/1)
Il apparaît clairement au vu des résultats du tableau 1 que le meilleur
compromis entre
le débit de percolation et le pourcentage de matière grasse extraite est
obtenu à une
température de préchauffage des graines de 50 C. En effet, à 50 C, toutes les
autres
conditions étant égales par ailleurs, l'éthanol diffuse plus vite dans le
flocon avec un
rendement d'extraction de l'huile équivalent aux autres conditions de
préchauffage de la
graine. Ceci permet, sur un plan industriel, d'atteindre des vitesses élevées
de
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transformation puisque la matière grasse extraite sera rapidement transformée
en esters
en présence d'un catalyseur. Sur la base de ces résultats, le gain de
productivité sur cette
étape, obtenu par comparaison à une graine non préchauffée (25 C) peut être
estimé par
calcul à + 38%. Un préchauffage de la graine à 70 C avant aplatissage, ne
permet pas
d'améliorer la productivité du procédé puisque à rendement quasi équivalent
d'extraction (environ 30%), le débit de percolation est très légèrement
diminué (versus
un préchauffage des graines à 50 C).
A une température plus élevée que 70 C, la graine risquerait de sécher avant
l'aplatissage, ce qui aurait pour conséquence de la rendre plus dure, ce qui
induirait la
production de matières fines au moment de l'aplatissage.
2) PREPARATION DES GRAINES APLATIES SECHEES
La préparation des graines aplaties et séchées est une étape très importante
du procédé
objet de la présente invention. Elle consiste à:
- Aplatir les graines, pour faciliter leur séchage, et l'extraction et
la conversion de la matière grasse en ester,
- Sécher les graines aplaties, pour éliminer l'eau des graines.
Trois séries de graines de colza ont été préparées et examinées
- Graines préparées selon la méthode 1,
- Graines préparées selon la méthode 2,
- Graines préparées selon la méthode 3.
2.1) Graines aplaties de colza préparées selon la méthode 1
Selon la méthode 1, l'aplatissage des graines de colza est réalisé dans les
conditions
suivantes :
- à l'aide de types de rouleaux : soit des rouleaux lisses, soit des rouleaux
cannelés ;
- soit sur des graines fraîches, soit sur des graines séchées.
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Lorsque les graines sont aplaties sous forme fraîche, elles sont séchées 48h
après
l'aplatissage.
Les graines aplaties ont été caractérisées par la mesure des paramètres
suivants
- teneur en matière grasse accessible par extraction à l'hexane (soxlhet)
- THR 105 - Teneur en Humidité Résiduelle à 105 C
- la, Indice d'acide en mg de KOH/g (NF T 60-204)
- THR (Teneur en Humidité Résiduelle à 105 C ) après séchage à 80 C
- Densité apparente, kg/L
- Débit de percolation, m3/h/rri
Le résultat de ces mesures ainsi que les conditions opératoires sont
rassemblés dans les
tableaux 2 a et 2 b.
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Conclusions :
- les graines sèches supportent mal l'aplatissage et la percolation de
l'éthanol est
plus faible avec ces graines à cause des fines,
- le séchage des graines empêche la dégradation de la matière grasse. En
effet,
l'indice d'acide de la matière grasse des graines sèches est beaucoup plus
faible que
ce lui des graines fraîches,
- les rouleaux cannelés provoquent plus de fines que les rouleaux lisses,
- l'écartement souhaité des rouleaux est de 0,1 mm maximum.
2.2) Graines de colza préparées selon la méthode 2
L'aplatissage est réalisé dans les conditions suivantes
- Aplatisseur : aplatisseur de la marque DAMMAN-CROES,
- Rouleaux : lisses, 14 cm de diamètre, 24 cm de longueur,
- Ecartement des rouleaux : 0,lmm,
- Vitesse de rotation : 60 tr/min
La teneur en huile totale de la graine est de 50%. Le calcul du défaut de
broyage est
Défaut = 50-Matière extractive
50+ (50-Matiére extractive)
Tableau 3 Caractéristiques des graines de colza
Références 1 2 3 4
Ecartement des rouleaux 0,05 0,1 0,2 0,3
Conditionnement Sac Sac Sac Sac
plastique plastique plastique plastique
Durée de stockage après 2 mois 2 mois 2 mois 2 mois
applatissage
TMV, % 6,59 6,34 6,73 6,67
Matière grasse extractive à 49,37 49,82 48,87 46,96
l'hexane, %MS
Défaut de broyage, %MS 1,24 0,36 2,21 5,73
Acidité, mg KOH / g 3,33 2,98 2,80 2,30
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Conclusions :
Les graines aplaties non séchées se conservent mal. L'indice d'acide de la
matière
grasse augmente très significativement après 6 semaines de stockage (de 1 à
3,3 mg de
KOH/g). Plus les graines sont aplaties finement, plus la matière grasse est
dégradée. La
teneur en matières grasses extractives (à l'hexane) ne change pas avec
l'écartement des
rouleaux de 0,05 mm à 0,1 mm. Elle diminue à partir de 0,2 mm et surtout à 0,3
mm
d' écartement.
Il faut donc impérativement sécher les graines après l'aplatissage.
L'écartement des
rouleaux peut être compris entre 0,05 mm et 0,1 mm. De plus, il apparaît que
si le
tourteau final doit avoir une teneur en matière grasse inférieure à 2%,
l'épaisseur de la
graine aplatie doit être inférieure à 0,2mm.
2.3) Graines de colza préparées selon la méthode 3
2.3.1) Objectif
La matière grasse des graines humides aplaties peut se dégrader par hydrolyse
enzymatique avec le temps de stockage. Son indice d'acide augmente. Les
travaux
réalisés dans cette partie ont pour objectif de déterminer les conditions
appropriées pour
la conservation des graines de colza aplaties.
Les graines de colza ont été aplaties puis traitées aussitôt sur place.
2.3.2) Protocole d'essais
2.3.2.1) Aplatissage
Les graines de colza (à 6-7 % en eau) ont été aplaties dans les conditions
suivantes, sans
préchauffe :
- Aplatisseur : aplatisseur de la marque Henry,
- Puissance : 2 CV,
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- Rouleaux : lisses, 14 cm de diamètre, 24 cm de longueur,
- Ecartement des rouleaux : 0,lmm,
- Vitesse de rotation : 60 tr/min,
- Quantité de graines traitée par essai : 20 kg,
- Débit des graines : 25kg/h
2.3.2.2) Séchage
Les graines aplaties sont ensuite séchées dans un séchoir Turbétuve soit à 80
C, soit à
90 C pour obtenir une teneur résiduelle en eau entre 1 et 2 %. Les conditions
de
séchage sont :
- Appareil : Turbétuve de la marque CERCO SEMIP type TE 75 Tl 04,
- Puissance : 6,35 kW,
- Paniers de séchage : 4 quartiers à fond perforé,
- Quantité de flocons : 4 X 5 kg,
- Hauteur du lit 30 cm,
- Débit d'air : Chaleur tournante
Les graines sèches sont conditionnées dans des sacs en plastiques hermétiques
et
stockées à température ambiante. La qualité des graines a été suivie par les
mesures de :
- teneur en Matières Volatiles (%),
- teneur en matière grasse accessible (% MS), rendement - extraction par
soxlhet
à l'hexane pendant 10 h,
- indice d'acide de la matière grasse d'extraction (mg de KOH/g) - NF T 60-
204,
- indice de peroxyde,
- percolation.
2.3.3) Résultats de conservation
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La reprise en eau des flocons est très lente au cours du stockage. Les autres
paramètres
de la qualité de la matière grasse ne changent pratiquement pas au bout de 35
jours de
stockage.
La graine aplatie non séchée voit l'acidité de son huile monter très
rapidement : ainsi,
au bout d'une semaine, l'acidité peut atteindre une valeur de 17 mg KOH / g.
Cette
acidité équivaut à 10% de l'huile hydrolysée en acides gras libres. Les acides
gras libres
ainsi fabriqués auront un impact négatif sur la réaction en milieu basique,
ils seront
saponifiés (consommation de catalyseur NaOH). Ainsi le rendement en ester sera
d'autant plus faible que l'hydrolyse sera importante. En revanche, les graines
séchées
immédiatement après leur fabrication ont une acidité de l'huile stable dans le
temps.
Nous concluons que les graines de colza aplaties et séchées peuvent être
stockées au
moins 35 jours dans un sac plastique hermétique.
Au vu des expériences réalisées, il est préférable de procéder aux opérations
de
préparation des graines dans l'ordre suivant
- Nettoyage des impuretés,
- Préchauffage pour augmenter la plasticité (< 60 C), un ajout de la vapeur
d'eau
peut être bénéfique,
- Aplatissage avec des rouleaux lisses en un seul passage,
- Séchage à une température allant de 70 à 90 C aussitôt après l'aplatissage.
3) CONDITIONS DE REACTION ET TRAITEMENT DES PRODUITS
3.1) Influence de la température d'imprégnation alcoolique de la graine
conditionnée
L'objectif de cette série d'essais est de mettre en évidence l'importance de
l'étape
d'imprégnation alcoolique des graines préalablement aplaties et séchées et en
particulier, son incidence sur le pouvoir extractif et réactif de l'éthanol
vis-à-vis de la
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matière grasse oléagineuse. Pour cela, nous avons fait varier la température
d'imprégnation alcoolique entre 25 ; 50 et 75 C (température T).
D'un point de vue expérimental, le mode opératoire comprend les étapes clés
suivantes
(1) aplatissage des graines de colza entières avec préchauffage à 50 C pendant
60
minutes ;
(2) séchage de la graine aplatie à 90 C pendant 12 heures (humidité résiduelle
du
flocon : 2%) ;
(3) imprégnation des graines dans un réacteur fermé thermorégulé, équipé d'une
agitation mécanique et d'un réfrigérant, en présence d'éthanol anhydre, à la
température
T pendant 15 minutes avec un rapport massique éthanoUflocon de 1,9/1. A ce
stade, on
mesure la teneur en matière grasse extraite après 15 minutes. Cette teneur
traduit la
capacité extractive de l'alcool dans les conditions de l'essai et par voie de
conséquence
sa réactivité ultérieure en présence d'un catalyseur dans la réaction de
transestérification
de l'huile extraite ;
En effet, dans ce type de procédé in planta , le milieu étant constitué
d'une phase
liquide et d'une phase solide, la réaction est avant tout régie par la
diffusion de l'alcool
dans la graine. L'alcool joue en effet le double rôle de solvant de la matière
grasse et de
réactif. Par conséquent, plus le rendement en matiére grasse extraite est
favorisé, plus le
rendement en esters cibles sera élevé. Aussi, dans les conditions
réactionnelles en
présence d'un catalyseur, la matière grasse extraite est rapidement
transformée en
esters. De fait, l'extraction de la matière grasse de la graine par l'alcool
est un facteur
essentiel du procédé. Les résultats des essais sont présentés dans le tableau
5.
Tableau 5 : influence de la température d'imprégnation alcoolique de la graine
conditionnée
Température d'imprégnation alcoolique, C 25 50 75
Durée imprégnation, min 15 15 15
% matière grasse extraite après 15 minutes 33 41 59
Conditions : rapport Flocon/Alcool imprégnation : 1/1,9
Flocon : préchauffage 50 C, aplatissage 0,05mm, séchage 2% d'humidité
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Il apparaît clairement au vu des résultats du tableau 5 que plus la
température
d'imprégnation alcoolique est élevée, meilleur est le rendement d'extraction
de la
matière grasse, donc sa transformation ultérieure en esters cibles.
Cette étape pourra être utilisée dans le procédé discontinu afin d'améliorer
l'extraction
de la matière grasse et la pureté de l'ester ainsi converti.
En revanche, dans le procédé continu, cette étape n'est pas souhaitable car il
a été
observé un précipité qui se retrouve en tête de lit lorsque le catalyseur est
ajouté après
une imprégnation de 30 min et même sur une imprégnation de 5 min. Ce précipité
provoque alors une diminution très rapide et très importante de la
percolation. Hors,
industriellement, il n'est pas envisageable de travailler avec des
percolations faibles, au
risque de boucher l'extracteur.
Tableau 5bis : Influence de la préimprégnation sur la percolation et la
conversion
en régime continu
Essais 1 2 3
Durée imprégnation, min 5 30 0
Débit percolation à l'imprégnation, m3/hm~ 10 10 -
Durée réaction, min 30 30 30
Débit percolation à la réaction, m3/hm~ 5 1 13
Rendement d'extraction, % 90 92 85
Pureté de l'ester, % ester 100 100 100
Conditions : Graine aplatie épaisseur 0,35 mm séché à 80 C, Température 50 C
Ratio
NaOH/EtOH/graine : 1,5%/2/1
La préimprégnation a un avantage positif sur l'extraction (90-92%) en
revanche, les
débits de percolations sont largement diminués lors de l'ajout du catalyseur.
Ainsi le
débit chute de 10 à 5 voire 1 m3/hm~ suivant la durée de préimprégnation.
Plus la préimprégnation est longue, plus la diminution de débit est
importante. Ce
phénomène s'explique suivant la théorie suivante. En milieu alcoolique neutre,
les
sucres sont solubles. Plus l'extraction est longue plus la quantité de sucre
soluble
augmente. Les sucres ne sont plus solubles en milieu basique du fait d'une
réaction
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d'aldolisation. Il se forme alors un précipité qui se concentre en tête de lit
et c'est ce
précipité qui vient perturber la percolation.
En régime discontinu, cette réaction est également possible, à la différence
que le
précipité ainsi formé est dilué dans la totalité de la graine, il n'a alors
que peu d'impact
sur la filtration.
3.2) Réaction avec EtONa comme catalyseur
Cette série d'essais a pour objectif de valider le mode de conditionnement des
graines
aplaties et séchées avant la réaction. Nous avons utilisé le EtONa comme
catalyseur.
Les graines ont été préparées selon la méthode 2 décrite précédemment
- séchage à 60 C,
- aplatissage avec deux écartements des rouleaux,
- stockage dans l'éthanol anhydre.
Nous avons passé en revu les opérations principales du procédé.
Tableau 6 Influence de l'écartement des rouleaux
Références ET7 ET8
Pré-imprégnation 24 h à Tamb 72 h à Tamb
Réaction
T, C 50 50
Durée, h 2 2
Ethanol, g 1400 1400
Teneur en eau, ppm 450 450
Catalyseur
EtONa à 99 %, g 23,7 23,7
Ethanol, g 89,3 89,3
Graines aplaties de colza, g 1000 1000
Ecartement des rouleaux, mm 0,05 ,10
Eau, % ,12 ,12
Teneur en matière grasse', % MS 6,1 6,1
Ia de la matière grasse, mg de 0,9 ,9
KOH/g
Méthode de préparation des Méthode 2 Méthode 2
graines . Aplatisseur : DAMMAN- . Aplatisseur :
Graines séchés par un séchoir CROES DAMMAN-CROES
coopérative à 90 - 100 C avant . Types de rouleaux : lisses . Types de
rouleaux :
aplatissage . Ecartement : 0,05 mm lisses
T 2ème séchage : 60 C . Ecartement : 0,10 mm
Durée séchage : 1 h . T 2e séchage : 60 C
Durée séchage : 1 h
Ethanol/Flocon, m/m 1,5 1,5
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Traitement après cuisson Filtration sous azote à 0,5 Filtration sous azote à
bar 0,5 bar
3 extractions du tourteau par 3 extractions du
éthanol absolu tourteau par éthanol
(Ethanol/Solide = 1/1) absolu (EthanoFSolide
= 1/1)
MG du tourteau final après 4,1 8,1
réaction, % MS dont 55,3 25,4
Esters éthyliques (EE), % 0,33 0,9
Monoglycérides (MG), % 1,86 1,9
Diglycérides (DG), % 42,07 70,8
Triglycérides (TG), %
Traitement de la phase liquide Evaporation d'éthano180 Evaporation d'éthanol
C, vide max 100 mbars 80 C, vide max 100
(R5) mbars (R5)
Décantation (15 min à 80 Décantation (15 min à
C) 80 C)
4 Lavages des esters (80 C) 4 Lavages des esters
Séchage (90 C, 20 mbars, (80 C)
min) Séchage (90 C, 20
mbars, 30 min)
Glycérine brute, g 74 68,2
Esters finaux, g 424 392
Esters éthyliques (EE), % 98,8 98,0
Monoglycérides (MG), % 0,47 0,78
Diglycérides (DG), % 0,2 0,31
Triglycérides (TG), % 0 0
Déterminée selon la norme V03-908
Les esters finaux représentent 40 % environ des graines de départ. Ils ont une
très bonne
5 pureté.
Un écartement de rouleaux à 0,05 mm permet de produire une quantité plus
importante
d'esters qu'un écartement de 0,1 mm. Le rendement de la réaction de
transestérification
est donc meilleur avec un écartement de 0,05 mm qu'avec un écartement de 0,1
mm.
10 3.3) Optimisation des conditions réactionnelles avec NaOH comme catalyseur
En tant que catalyseur, le EtONa est plus performant que la soude (NaOH). Par
contre,
la soude est beaucoup moins chère que le EtONa. Cette série d'essais a donc
pour
objectif de définir les conditions réactionnelles optimales avec NaOH comme
catalyseur
15 (la plus faible consommation de catalyseur et de l'éthanol) pour la
conversion des
triglycérides en esters éthyliques.
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Les principaux paramètres étudiés sont :
- rapport massique Catalyseur/graines et effet de la pré-imprégnation,
- rapport massique EthanoUgraines ,
- teneur en eau de l' éthano 1,
- épaisseur des flocons.
Mode opératoire :
La réaction a été est réalisée dans un réacteur à double enveloppe avec une
agitation
douce. Le mode opératoire est le suivant :
- introduire la totalité de l'éthanol dans le réacteur à température ambiante
sous
azote,
- introduire la totalité du catalyseur dans le réacteur sous une agitation
modérée,
- élever la température du réacteur à 50 C,
- au bout de 30 min, introduire la totalité de graines aplaties dans le
réacteur sous
une agitation modérée et en maintenant la température à 50 C,
- prélever 1 échantillon du mélange réactionnel et le filtrer pour obtenir une
phase
liquide (LO) et une phase solide (SO).
- effectuer une extraction à l'hexane de LO (liquide-liquide), laver, sécher
et
analyser la matière grasse obtenue en HPLC.
- effectuer une extraction à l'hexane de SO (10 h en soxlhet) ; sécher le
tourteau
maigre dans un cristallisoir sous la hotte ; laver, sécher et analyser la
matière
grasse obtenue en HPLC.
3.3.1) Influence du rapport massique Catalyseur/graines et de la pré-
imprégnation sur la réaction en régime discontinu.
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Tableau 7b : Influence du rapport Catalyseur/Graines et de la pré-
imprégnation sur la conversion des triglycérides en régime discontinu (suite)
Paramètres F7 F8 F9
Pré-imprégnation Oui Oui Oui
T, C 50 50 50
Durée, min 30 30 30
Réaction
T, C 50 60 60
Durée,h 2 à4 2 à4 2 à4
Ethanol, g 1350 1350 1350
Teneur en eau, ppm 440 400 - 450 400 - 450
Catalyseur
NaOH à 99 %, g 17,5 17,5 17,5
Ethanol, g 150 150 150
Flocon de colza, g 1000 1000 1000
Eau, % 0,91 0,91 4,46
Teneur en matière 48,9 48,9 48,9
grasse', % MS 0,9 0,9 0,9
Ia de la matière grasse,
mg de KOH/g
Méthode de préparation Méthode 3 Méthode 3 Méthode 1
des graines . Aplatisseur : . Aplatisseur : . Aplatisseur
HENRY HENRY STOLZ
. Types de rouleaux : Types de rouleaux . Types de rouleaux :
lisses : lisses lisses
. Ecartement : 0,05 . Ecartement : 0,05 . Ecartement : 0,1
mm mm mm
TSéchage : 80 C . TSéchage : 80 C . TSéchage : 80 C
Durée séchage : 5h15 . Durée séchage :. Durée séchage
5h15 5h15
Concentration de MG
après réaction' LO, % 23,0
(m/m) 23,9 20,7 19,0
2h 23,3 19,0
4h
Triglycérides de LO,
(% MG)
2h 0 0 0,2
4h 0 0 0,2
Triglycérides de SO,
(% MG)
2h 4,63 6,1 12,66
4h 3,54 3,95 9,54
Triglycéride/Ester
théorique, %
2h 2,25 2,95 4,6
4h 1,48 1,65 3,51
Déterminée selon la norme V03-908
En régime discontinu, la pré-imprégnation est préférable pour une bonne
extraction et
conversion de la matière grasse. La durée de 30 min d'imprégnation peut être
diminuée
pour augmenter la productivité des installations. En régime discontinu, le
rapport
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Catalyseur/éthanoUgraines peut être fixé à 17,5g/1500g/1000g . Nous
remarquons que la qualité des graines aplaties a une influence importante sur
l'extraction de la matière grasse. Les conditions des essais F4, F5, F6 sont
les
meilleures.
5
3.3.2) Influence du rapport massique Ethanol/Graines en régime discontinu
Tableau 8a : Influence du rapport massique Ethanol/Graines
Paramètres F10 Fll F12 F13
Pré- Oui Oui Oui Oui
imprégnation
Réaction
T C 50 50 50 50
Durée,h 2 à4 2 à4 2 à4 2 à4
Ethanol, g 1350 1350 1350 1350
Teneur en eau, 441 418 443 451
ppm
Catalyseur
NaOH à 99 %, g 17,5 17,5 17,5 17,5
Ethanol, g 150 150 150 150
Flocon de 1000 1000 1000 1000
colza, g
Eau, % 1,77 1,64 1,95 1,23
Teneur en 48,9 48,9 48,9 48,9
matière grassei,
% MS
la de la matière 0,9 0,9 0,9 0,9
grasse,
mg de KOH/g
Méthode de Méthode 3 Méthode 3 Méthode 3 Méthode 3b (Deux
préparation des . Aplatisseur : . Aplatisseur : . Aplatisseur : aplatissages)
graines HENRY HENRY HENRY . Aplatisseur :
Types de rouleaux . Types de rouleaux . Types de rouleaux HENRY
lisses : lisses : lisses . Types de rouleaux :
Ecartement : 0,1 . Ecartement : 0,15 . Ecartement : 0,05 lisses
mm mm mm . Ecartement leT
TSéchage : 80 C . TSéchage : 80 C . TSéchage : 80 C aplatissage : 0,5 mm
Durée séchage : . Durée séchage : . Durée séchage : . Ecartement 2ème
5h15 5h15 5h15 aplatissage : 0,05 mm
TSéchage : 80 C
Durée séchage
5h15
Ethanol/flocons 1,5 1,5 1,5 1,5
de colza
Concentration
de MG après
réaction' de
LO, % (m/m)
2h 17 15,2 18,4 21,5
4h 19 18,1 20,4 25,1
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Triglycérides
de LO, /u MG
2h 0 0 0 0
4h 0,04 0,06 0,08 0
Triglycérides
de SO, /u MG
2h 36,17 65,1 33,8 1,1
4h 25,2 65,0 21,9 0,8
TG/Ester Théo
2h 13,5 30,0 14,7 0,42
4h 6,5 28,4 8,18 0,28
Déterminée selon la norme V03-908
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Le rapport EthanoUGraines peut être compris entre 1,3/1 dans le régime
agité et
discontinu de la réaction. Pour un régime continu et lit fixe, il faut ajuster
ce rapport.
3.3.3) Influence de la teneur en eau dans l'éthanol
Tableau 9 Influence de la teneur en eau de l'éthanol
Paramètres F14 F15
Date 27/02/06 28/02/06
Préimprégnation OUI OUI
Réaction
Température, C 50 50
Durée, h 2 à 4 2 à 4
Ethanol,g 1115 1115
Teneur en eau, ppm 438 3397
Catalyseur
NaOH à 99 %, g 17,5 17,5
Ethanol, g 150 150
Flocon de colza, g 1000 1000
Eau, % 1,05 1,17
Teneur en matière grasse, %MS 48,9 48,9
Acidité, mg KOH / g 0,9 0,9
Méthode 3B 3B
Ecartement 0,05mm Ecartement 0,05mm
Séchage 80 C Séchage 80 C
Rapport Ethanol/graine 1,3 1,3
Concentration de MG dans LO, % 27,3 27,2
Triglycéride de LO 0 0
Triglycéride de SO 0,88 1,1
La teneur en eau de l'éthanol peut être d'environ à 3000 ppm pour la réaction.
3.4) Définition des conditions de traitement des produits après réaction
3.4.1) Extraction liquide-solide après réaction
Mode opératoire :
Deux essais ont été réalisés dans les mêmes conditions réactionnelles
- Imprégnation des graines aplaties et séchées par de l'éthanol à 50 C pendant
30
min (Ethanol/Graines = 115/100 massique),
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- Transestérification à 50 C pendant lh avec les rapports massiques
NaOH/EthanoUGraine aplatie et séchée = 1,5/130/100 (régime discontinu -
1 kg de graine aplatie et séchée),
- Filtration du mélange réactionnel sur papier filtre à 11 microns de diamètre
des
5 pores sous 0,5 bars d'N2.
Les tourteaux issus de la première filtration ont subi 4 extractions co-
courant avec
l'éthanol à différentes teneurs en eau.
Tableau 10 : Influence de la teneur en eau de l'éthanol sur l'extraction des
10 tourteaux
Paramètres FET2 FET4
Pré-imprégnation
T, C 50 50
Durée, min 30 30
Réaction
T, C 50 50
Durée, h 1 1
Ethanol pour réaction, g 1150 1150
Teneur en eau, ppm 3464 3550
Catalyseur
NaOHà99%,g 15,2 15,2
Ethanol, g 150 150
Flocon de colza, g 1000 1000
Taille écailles, mm ,04 0,05
Eau, % ,11 1,75
Teneur en matière grassei, 8 48,7
% MS
la de la matière grasse, mg ,9 0,8
de KOH/g
Méthode de préparation Méthode 3b (Deux aplatissages) Méthode 2
des graines . Aplatisseur : HENRY . Aplatisseur : DAMMAN-
Types de rouleaux : lisses CROES
Ecartement 1e7 aplatissage : 0,4 . Types de rouleaux : lisses
mm . Ecartement : 0,05 mm
. Ecartement 2ème aplatissage : 0,04 . TSéchage : 90 C
mm . Durée séchage :(16 à 20h)
TSéchage : 80 C
. Durée séchage : 5h15
Rapport 1,3 1,3
EthanoU raines
Nombre d'extraction du 4 4
tourteau
Durée d'agitation, min 30 30
T, C 50 50
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Pureté de l'éthanol 97 99,7
d'extraction, %
Tourteau fnal
TMV, % 60,0 58,5
Matières grasses après 5,9 4,7
réactioni, %MS
Dont :
Esters éthyliques, % 0,64 94,1
Triglycérides, % 98,7 4,9
Déterminée selon la norme V03-908
Plus la teneur en eau de l'éthanol est faible, meilleure est l'extraction des
tourteaux.
L'éthanol absolu semble être le meilleur solvant pour l'extraction avec les
graines
aplaties.
3.4.2) Définition des conditions de traitement de la phase liquide
Mode opératoire :
Le liquide issu de la transestérification a été préparé dans les conditions
suivantes
- Graine préparée selon la méthode 3a (deux aplatissages : ler écartement à
0,4
mm et 2ème écartement à 0,04 mm,
- Séchage des graines à 80 C pendant 5h15 pour un TMV de 1,3 %,
- Imprégnation des graines aplaties et séchées par de l'éthanol à 50 C pendant
30
min (Ethanol/Graines = 115/100 massique),
- Transestérification à 50 C pendant 2h avec les rapports massiques
NaOH/EthanoUGraine aplatie et séchée = 1,5/130/100 (régime discontinu
pour 4 kg de graines aplaties et séchées),
- Filtration du mélange réactionnel sur papier filtre à 11 microns de diamètre
des
pores sous 0,5 bars d'N2. pour obtenir le liquide mère, ledit LO.
La phase liquide (LO) a été neutralisée par une solution d'acide sulfurique à
différentes
concentrations dans de l'éthano197%.
Le tableau 11 montre que les esters obtenus sans neutralisation ont l'indice
d'acide le
plus faible. Par contre, la quantité d'esters récupérée est aussi la plus
faible. La
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neutralisation partielle permet d'obtenir plus d'esters. Nous pouvons
neutraliser la phase
liquide avec une solution d'acide sulfurique à 10 %.
Tableau lla : Conditions de la préparation du liquide LO
Paramètres FET1
Pré-imprégnation
T, C 50
Durée, min 30
Réaction
T, C 50
Durée, h 2
Ethanol pour réaction, g 4600
Teneur en eau, ppm 3345
Catalyseur
NaOHà99%,g 60,8
Ethanol, g 600
Flocon de colza, g 4000
Taille écailles, mm 0,04
Eau, % 1,35
Teneur en matière grasse, % MS 48,9
Indice d'acide de la matière 0,9
grasse, mg de KOH/g
Rapport Ethanol/ raines 1,3
Déterminée selon la norme V03-908
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4) Analyse des esters sur la base des critères européens
Une production d'esters éthyliques d'huile de colza est réalisée à partir de
20 kg de
graines entières. Les conditions de mise en oeuvre du procédé en mode
discontinu
5 (réacteur fermé) sont les suivantes :
- température de préchauffage avant aplatissage : 50 C
- aplatissage sur aplatisseur à cylindres : espace inter-cylindres de 0,2 mm
- température/durée de séchage des graines aplaties : 70 C / 12 heures
- humidité résiduelle des graines aplaties après séchage : 1,9%
10 - rapport massique alcool/graines/catalyseur (NaOH) : 160/100/1,7%
- température et durée de la phase réactionnelle : 50 C/30 minutes
- lavage du tourteau avec de l'éthanol frais : 3 fois 100 g d'éthanol
- Purification des esters éthyliques :
= distillation de l'éthanol sous vide (20 mbar) à 90 C pendant 30 minutes
15 = décantation et séparation de la glycérine
= lavage des esters à l'eau distillée avec 4 fois 1500 g d'eau distillée
= séchage des esters éthyliques sous vide (20 mbar) à 110 C pendant 30 minutes
La masse d'esters éthyliques récupérés est de 7600 g, soit un rendement en
esters
éthyliques de 82%.
Les esters ainsi préparés sont analysés sur la base des principaux critères de
la
norme européenne NF EN 14214 applicable aux esters méthyliques destinés à une
application carburant. Les résultats obtenus démontrent que les esters
éthyliques
produits sont de pureté élevée (> 97%), dépourvus de contaminants et autres
sous-
produits en quantités supérieures aux normes (glycérol total, eau, éthanol,
phosphore,
acides gras libres, mono, di et triglycérides). Ils présentent par ailleurs un
indice de
cétane bien au dessus des spécifications de la norme (>51), l'ensemble de ces
résultats
confirmant que ces esters éthyliques peuvent être utilisés comme carburants.
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Tableau 12 : analyse de la composition des esters obtenus à partir de graines
de
colza selon le procédé de l'invention
Caractéristiques Unité Mini Maxi Méthode Esters
des esters éthyliqu
es
produits
Teneur en esters %(m/m) 96,5 EN 14103 97,7
Teneur en monoglycérides %(m/m) 0,80 EN 14105 0,56
Teneur en diglycérides %(m/m) 0,20 EN 14105 0,09
Teneur en triglycérides %(m/m) 0,20 EN 14105 0,11
Glycérol libre %(m/m) 0,02 EN 14105 < 0,01
EN 14106
Glycérol total %(m/m) 0,25 EN 14105 0,17
Masse volumique à 15 C Kg/m3 860 900 EN ISO 3675 870
EN ISO 12185
Viscosité à 40 C mm2/s 3,50 5,00 EN ISO 3104 4,73
Indice de cétane 51,0 EN ISO 10370 55
Teneur en eau mg/kg - 500 EN ISO 12937 108
Indice d'acide mg KOH/g 0,50 EN 14104 0,21
Indice d'iode g iode/100 g 120 EN 14111 110,1
Teneur en esters méthylique d'acide %(m/m) 12,0 EN 14103 10,2
linolénique Absolue
Teneur en éthanol % (m/m) 0,2 <0,01
Teneur en phosphore mg/kg 10,0 EN 14107 < 10
