extraction de jus de fruits

Méthodes d’Extraction de Jus de Fruits

Khaled BACH TARZISelima Senda MOKRANISkander MADHIRoumayda GNAOUI

Extraction de Jus de Fruits

Pressage Conventionnel

Compression continue des fruits dans un cylindre perforé.

Avantages : Entretien facile. Bonne productivité Moins de contamination et d’oxydation (moins de

main d’œuvre) Entretien nécessaire de temps à autre

Extracteur à pression continue

Presse à vis sans fin

Presse à tapis

Problème majeur: usure des tapis

Ils sont peu utilisés en industrie car ils

présentent plusieurs inconvénients :

Risque important de contamination et d’oxydation

(mains d’œuvre exigée importante)

Faible productivité

Extracteur à pression discontinue

Pressoirs à vis

Pressoirs à paquets

Bien que l’extraction se déroule généralement à froid, certains fruits comme la tomate exigent une chauffage préalable afin de:

faciliter le détachement de la peau inactiver certaines enzymes responsables des réactions

d’oxydation

Néanmoins, le pressage à chaud induit: la perte des substances volatiles l’extraction des tanins l’apparition du goût de cuit (très indésirable pour un produit

consommable)

Remarque

Extraction de Jus de Fruits

Flash Détente

Principe

Le procédé d’extraction se déroule en 2 étapes:

1. Étuvage:

Chauffage de la matière végétale à 85-90 °C

Destruction de la flore bactérienne

Inhibition de l’activité enzymatique

Principe

Le procédé d’extraction se déroule en 2 étapes:2. Détente:Mise sous vide totale du matériel végétal (30

mbar) Évaporation totale d’une partie de l’eau de

constitution Désintégration du matériel végétal Refroidissement brutal (27-30°c)

Dispositif expérimental

La Flash-Détente est un procédé multi-usages, multi-effets.

Ce procédé permet de récupérer d’une part le matériel végétal et d’autre part les condensats dus à l’évaporation.

Les produits obtenus seront donc traités en deux thèmes: les jus et les purées la récupération des huiles essentielles

Produits

Deux applications de type purée sont présentées: purée de la passion purée de mangue

Ce procédé s'inscrit: en amont de l'étape de raffinage, indispensable

pour l'obtention de purées homogènes en aval des étapes de parage (feuilles et queues

retirées) et de lavage des fruits

Purée

FruitPrétraitement• Feuilles• Pédoncules

Étuvage

Détente sous-videPulpe de fruitsRaffinage de la

purée

Pasteurisation &

embouteillage

Purée

Production de nectar

Anatomie du Maracuya (fruit de la passion)

Épicarpe

Mésocarpe

Aril

Trois zones principales peuvent être présentes: Aril: zone de couleur jaune traditionnellement

utilisée pour l'obtention d'un jus Mésocarpe: zone spongieuse blanchâtre à forte

teneur en parois cellulaires, en pectines solubles, présentant une faible acidité et une forte teneur en composés volatils. La face externe du mésocarpe présente cependant une couleur rouge-pourpre riche en anthocyanes

Épicarpe: zone hautement lignifiée intimement liée au mésocarpe

Tableau I: Principales caractéristiques de la purée de fruit de la passion flash-détente en comparaison avec un jus de référence

Jus de référence Purée flash détente

Rendement d’extraction en pourcentage 26 49

ph / acidité titrable (mg d’acide citrique/100ml) 3.2 / 44.3 3.8 / 31.5

Indice de couleur rouge a 5.2 16.5

Teneur en anthocyanes (mg/L) 3.9 45.7

Teneur en poids cellulaires (g/100g) 0.6 3.9

Teneur en pectines solubles à pH 4, 20 °C (g/100g) 0.1 0.9

1. Purée de fruit de la passion:

Résultats

Couleur des purées de la passion avant et après flash détente

Jus natifPurée flash-détente

+ colorée+ visqueuse

Les dégradations engendrées par le procédé (création de micro-canaux intercellulaires) au niveau du mésocarpe du fruit vont permettre d'incorporer cette zone à l'aril.

En effet, le mésocarpe, est désagrégé suite à l'effet de détente, puis incorporé au jus de la passion (aril) de couleur jaune.

Interprétation

Il résulte de ce traitement l'obtention d'une purée de couleur pourpre intense à forte teneur anthocyanidique.

L'explosion d'une partie du matériel cellulaire permet de libérer les composés aromatiques, principalement contenus dans la vacuole, et donc d'obtenir un produit aromatiquement plus puissant.

Interprétation

Tableau II: Caractéristiques colorimétriques et rhéologiques des purées

de mangue de référence et flash-détente

Purée de référence Purée flash détente

Indice de couleur L / a / b 50.2 / 2.1 / 29.6 52.2 / 2.0 / 35

Viscosité apparente en Pa.s 0.4 1..1

2. Purée de mangue:

Résultats

Couleur des purées de mangue avant et après flash détente

Purée de référence

Purée flash-détente

Seul le mésocarpe de ce fruit, constitué essentiellement de cellules parenchymateuses, subit des bouleversements cellulaires propres à ce procédé.

L'épicarpe très rigide, particulièrement riche en lignine, n'est pas dégradé par ce procédé.

Interprétation

La perte de l'organisation cellulaire des cellules parenchymateuses et l'explosion d'une partie des cellules provoquent par contre des changements d'ordre rhéologique : les produits obtenus ont une consistance et une viscosité nettement plus élevées

Le traitement par le vide permet de réduire considérablement la teneur en oxygène du produit et donc de limiter au maximum les phénomènes de brunissement oxydatif.

La purée de mangue obtenue par Flash-Détente a ainsi une couleur plus claire et plus jaune, corrélée à l'augmentation des indices L et b du chromamètre

Interprétation

3. Huiles essentielles:Les HE obtenues à partir d'écorces d'agrumes

traitées en Flash-Détente sont qualitativement proches de celles obtenues par pressage à froid.

Les rendements d'extraction: 44% à partir d'écorces de citron 29% à partir d’écorces d’orange 33% à partir d’écorces de mandarine 27% à partir d’écorces de pamelo

Résultats

3. Huiles essentielles:

Ce procédé permet donc de: valoriser les écorces d'agrumes qui n'ont

actuellement qu'un intérêt économique faible

vaporiser les huiles essentielles par le vide

Résultats

Conclusion

La flash-détente est une méthode physique d'extraction globale.

Elle donne: des rendements supérieurs par apport aux

méthodes classiques des nectars plus stables des produits plus claires des purées à plus haute viscosité

Extraction de Jus de Fruits

Micro-ondes (MO)

Introduction

Ce procédé est basé sur l’hydrodiffusion de composés biologiques contenus dans le fruit, par irradiation micro-onde.

L’extraction par micro-ondes est validée pour les matrices alimentaires, les plantes et les graines.

Son application dans l’agroalimentaire dépend des propriétés intrinsèques des aliments.

Micro-ondes

Ondes électromagnétiques de longueur d’onde (1m-1mm) intermédiaire entre l’infrarouge et les ondes de radiodiffusion.

Utilisées comme vecteur d’informations (mobiles, GPS…) ou d’énergie (séchage, décongélation…).

Provoquent une agitation et des chocs moléculaires par la migration des ions.

Principe

Le procédé d’extraction se déroule en 4 étapes:1. Chauffage de l’eau du fruit jusqu’à 100 °C: la

pression interne augmente jusqu’à l’éclatement des cellules du végétal;

2. Entraînement des molécules fonctionnelles vers l’extérieur, par la vapeur d’eau et sous l’effet de la gravité

Micro-onde d’extraction DryDist: chauffage des fruits par irradiation micro-onde.

Logiciel Easy-Wave: contrôle du temps, de la température, de la pression et de la puissance.

Fibre optique de température: mesure de la température d’extraction à l’intérieur du fruit.

Logiciel Neoptix: lecture et enregistrement des températures.

Dispositif expérimental

Procédé expérimental et principe d’extraction de jus par micro-onde

Prototype du dispositif d’extraction par micro-onde

Ce procédé a été testé sur des prunes (Prunus domestica L.) du cultivar Président.Récoltées à maturité du fruit, elles ont lavées puis conservées à frais (4 °C).

Matériel végétal

La méthode d’extraction:

Extraction par micro-onde

Extraction sous-presse

Paramètre

Chauffage des fruit

s

Extraction du jus

Recueil du jus

Enzymation des pulp

es

Pressurage des fruits

Recueil du jus

Résultats

1. Paramètres d’extraction pour deux procédés: le pressage et la micro-onde

En cas d’utilisation d’un condenseur pour limiter les pertes d’eau, le rendement pourrait augmenter de 40%.

Procédé Rdt* (g.kg-1) Temps d’obtention (min) Besoin énergétique (Kj.kg-1)

Pressage (jus trouble) 690 180 741

Pressage (jus clarifié) 590 300 998

Micro-onde 344 à 461 16 à 63 1554

Tableau III: Paramètres d’extraction des jus de prunes par pressage et par micro-onde

*Rendement: volume collecté en fonction de la masse initiale de fruits utilisés

Résultats

2. Composition des jus de prune pour deux procédés: le pressage et la micro-onde

Remarque: le jus micro-onde a la concentration la plus élevée en procyanidines et un rendement très élevé en pectines.

Jus Brix (°B) Glu (g.L-1) Polyphénols totaux (g.L-1) Anthocyanes (mg.L-1)

Clarifié* 13 22.5 5 117.5

Micro-onde 12.3 19 4 96

Tableau IV: Composition et degré Brix obtenus lors de l’extraction des jus de prune par pressage et par micro-onde

*Le jus clarifié contient de l’acide ascorbique

Interprétation

La déstructuration cellulaire enzymatique, lors

du pressage, favorise le transfert de sucre.

L’acide ascorbique, présent dans le jus clarifié,

protège les polyphénols face à l’oxydation.

Les anthocyanes sont déglycosylées par la

chaleur continue du procédé micro-onde.

Interprétation

Le procédé MO limite par sa rapidité la rétention

des procyandines dans la paroi cellulaire.

La double enzymation et les centrifugations

réduisent la teneur en pectines pour le jus clarifié.

La perte entre le fruit et le jus dépend du procédé

employé et de la rétention des fruits.

Micro-ondes Jus visqueux mais limpide Couleur et odeur naturels Jus moins sucré mais riche

en composés nutritionnels Pas de traitement préalable Mono-étape Pasteurisation in line Temps d’extraction réduits Points critiques et risques

de contamination réduits

Pressage Jus clair Brunissement du jus Jus richement concentré en

sucres et en flavonols Enzymation nécessaire Entre 7 et 10 manipulations Flash pasteurisation Coûts d’extraction élevés

Comparaison

Optimisation

Les rendements peuvent être améliorés par:

Congélation préalable des fruits à -18 °C, pour déstructurer

efficacement la structure cellulaire

Réduction de la puissance du micro-onde

Utilisation d’un réfrigérant qui limite la perte des vapeurs

d’eau

Initiation de l’extraction à T°<100 °C pour limiter la perte

d’eau par vapeur

Perspectives

La technique d’extraction par micro-ondes en est encore au stade expérimental.

Cependant, ce procédé simple et rapide, s’avère concurrentiel au procédé classique, par plusieurs aspects.

L’extraction par micro-onde constitue une sérieuse alternative dans le cas des fruits rouges, qui se prêtent mal au pressurage.

Extraction de Jus de Fruits

Extraction Ultrasons Assistée par Micro-ondes

Ultrasons

L'ultrason est un son , c'est-à-dire une onde mécanique et élastique, diffusée par les gaz, les liquides, les tissus mous (chair, organes) ou les solides dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz.

Les ultrasons de puissance élevée sont connus pour endommager ou perturber les parois des cellules biologiques qui se traduira par la destruction des cellules vivantes : destruction sono-chimique .

Principe

Le mouvement des ultrasons est transmis au liquide par une sonde en titane qui provoque une alternance de compressions et décompressions dans le liquide.

À la fréquence résonante, il y a formation de cavitations c'est-à-dire de bulles microscopiques qui disparaissent rapidement en engendrant des variations locales de pression allant jusqu'à 300 atm.

Il se produit en même temps un (micro)échauffement localisé très important qui peut atteindre 3000 K.

Résultats

Procédé Rendement (g/kg) Temps d’obtention (min)

Pressage 590 300Micro-ondes 344 à 461 16 à 63

Ultrasons assistées par micro-ondes 496 45

Tableau V: Paramètres d’extraction des jus de prunes par pressage, par micro-ondes et par ultrasons assistées par micro-ondes

Inconvénients

Élévation de température de l'échantillon Formation de radicaux libres qui peuvent modifier

chimiquement les membranes Technique difficile à contrôler, mais rapide Il est donc nécessaire de déterminer avec soin

le temps d'application et la puissance de sonication à appliquer pour ne pas trop modifier les constituants et la structure des membranes. Il est indispensable de travailler à basse température.

Conclusion

La technique d’extraction par ultrasons assistée

par micro-ondes agit positivement sur deux

paramètres :

le rendement de l’extraction

la rapidité de l’extraction

Extraction par flash-détente:Application d'un nouveau procédé d'extraction (jus, pulpe, huile

essentielle) : la flash-détente. (6 : 2001 : Montpellier)Journée professionnelle Cirad-flhorParis : Cirad-flhor : 2001Extraction par micro-ondes:CENDRES AurélieProcédé novateur d’extraction de jus de fruits par micro-onde :

viabilité de fabrication et qualité nutritionnelle des jus.Thèse : Biochimie : Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse :

2010 : 0319

Bibliographie