analyses physicochimiques de l ˇhuile de soja...
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHESCIENTIFIQUE
UNIVERSITE LARBI BEN M’HIDI OUM EL BOUAGHI FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
DÉPARTEMENT DE GENIE DES PROCEDES
MEMOIRE
En vue de l'obtention
DU DIPLOME DE MASTER EN
GENIE CHIMIQUE
Présenté par : Encadreur :
KEBAILI Mourad Dr ZERMANE Ahmed
Promotion 2012/2013
ANALYSES PHYSICOCHIMIQUES DE L’HUILE DE SOJA AU COURS DU
RAFFINAGE AU NIVEAU DE COMPLEXE PROLIPOS DE AIN M’LILA
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DEDICACE
Je dédie mon mémoire de fin d'étude à ma mère.
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Remerciements
Avant tout, je dois remercier le bon Dieu qui m’a donné le courage pour mener à terme
ce modeste travail.
En premier lieu je tiens à remercier mon encadreur Dr. ZERMANE Ahmed pour : sa
disponibilité et ses conseils avisés.
Je remercie également le Chef du Département Génie Procéder Chimique Prof.
GHERRAF Noureddine, et tous mes enseignants pour l'encadrement et les encouragements
dont ils n'ont jamais cessé de faire montrer à mon égard.
J’exprime mes sincères remerciements à tous les membres du laboratoire de la
raffinerie des huiles PROLIPOS Ain Mlila, particulièrement TAYEB, ALI, HEMZA, pour leur
aide précieuse.
Enfin, qu’il me soit permis de remercier mes parents, pour leur soutien inconditionnels
tout au long de mes années d’études.
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Liste des abréviations
A AG D20 Eq J I II IP V20 IS M m0 m1 m2 N nd20 P PEHD PEBD PET ppm R TS V V
: Acidité : Acide gras : Densité à 20°C : Equivalent gramme d’oléate de sodium =304g : Jaune : La teneur en impuretés en pourcentage : Indice d’iode : Indice de peroxyde : Viscosité à 20°C : Indice de saponification : La masse molaire d’acide adapté pour l’expression utilisée (M=282g/mol pour l’acide oléique) : Masse de la prise d’essai en g : Masse initiale du creuset filtrant en g : Masse du creuset contenant le résidu sec en g : La normalité de NaOH : Indice de réfraction à 20°C : Poids de la prise d’essai : Le polyéthylène haute densité : Le polyéthylène basse densité : Le polyéthylène téréphtalate : Partie par million : Rouge : traces de savon : Volume de NaOH nécessaire pour la neutralisation. : Volume de HCl acétonique à la chute de la burette
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 2.1 : Noms chimiques et rôles physiologiques des vitamines liposolubles
Tableau 2.2 : Point de fusion et point d’ébullition de quelques acides gras
Tableau 2.3 : Principales altérations subies par les corps gras
Tableau 3.1 : Variation des composants de la graine de soja entière
Tableau 3.2 : La composition en acide gras de l’huile de soja
Tableau 3.3 : Composition en insaponifiable de l’huile de soja
Tableau 3.4: Constantes physiques et chimiques de l’huile de soja
Tableau 4.1 : Les opérations élémentaires du raffinage et leurs effets sur les constituants
mineurs et les contaminants
Tableau 4.2 : Composition moyenne de l'huile de soja brute et celle raffinée
Tableau 5.1 : La nature et les dates des prélèvements
Tableau 5.2 : Résultats d’analyses de l’huile Brute
Tableau 5.3 : Résultats d’analyses de l’huile démucilaginée (neutralisée)
Tableau 5.4. : Résultats d’analyses de l’huile décolorée
Tableau 5.5. : Résultats d’analyse de l’huile désodorisée
Tableau 5.6. : Résultats d’analyse de l’huile conditionnée
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Tableau 5.7. : La nature et les dates des prélèvements
Tableau 5.8. : Résultats d’analyses de L’huile de soja neutralisée sec E1
Tableau 5.9. : Résultats d’analyses de L’huile de soja neutralisée sec E2
Tableau 5.10. : Résultats d’analyses de L’huile de soja neutralisée sec E3
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Liste des figures
Figure 1.1 : L'organigramme de l'unité
Figure 2.1 : Structure générale d’un acide phosphatide
Figure 2.2 : Structure générale de phosphatidyl-choline
Figure 2.3 : Structure générale de Phosphatidyl-éthanolamine
Figure 2.4 : Structure générale de phosphatidyl-sérine
Figure 2.5 : Structure de noyau stéran et de cholestérol
Figure 3.1 : Etapes de l'extraction de l'huile de soja brute
Figure 4.1 : Raffinage de l’huile
Figure 4.2 : Etage de conditionnement des mucilages
Figure 4.3 : Neutralisation continue à la soude
Figure 4. 4 : lavage continu
Figure 4. 5 : Séchage
Figure 5.1 : Organigramme de méthodologie de travail
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SOMMAIRE
Introduction
Chapitre I : Présentation de l'unité
IV.1. Historique
I.2. Production de l’unité
I.3. Présentation du laboratoire
I.4.Organigramme de PROLIPOS
Chapitre II : Généralités sur les corps gras
II.1.Définition
II.2.Origine
II.3.Composition des corps gras
II.3.1.Les triacylglycérols
II.3.2.Les glycérophospholipides
II.3.2.1. Les phosphatides proprement dits (non azotés)
II.3.2.2. Les phosphoglycérides (azotés)
II.3.2.2.1. Phosphatidyl-choline (Lécithine)
II.3.2.2.2. Céphalines
II.3.2.2.2.1. phosphatidyl-éthanolamine
II.3.2.2.2.2. Phosphatidyl-sérine
II.3.3.Les insaponifiables(constituants non glycéridique)
II.3.3.1.Les cires
II.3.3.2.Les stérols
II.3.3.3.Les vitamines liposolubles
II.4.Propriétés des corps gras
II.4.1.Les propriétés physiques
II4.1.1. Densité
I.4.1.2. Solubilité
II.4.1.3.Point de fusion
I.4.1.4. Point d’ébullition
II.4.2.Les propriétés chimiques
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II.4.2.1. Propriétés dues à la présence de COOH
II.4.2.2. Propriétés dues à la présence de doubles liaisons
II.4.2.2.1. fixation des halogènes
II.4.2.2.2. Oxydation
II.4.3. Propriétés nutritionnelles
II.4.3.1.Intérêt énergétique
II.4.3.2.Les acides gras essentiels et leurs rôles biologiques
II.4.3.3.Les tocophérols et leurs rôles biologiques
II.5.Alterations des corps gras
II.5.1. L’hydrolyse
II.5.2. L’oxydation
Chapitre III : Etude de la matière première
III .1. Définition
III .2. Composition de la graine
III .3. Composition de l’huile
III .3.1. En acide gras
III 3-2. En insaponifiables
III .3.3. Les phosphatides
III .4. Obtention de l'huile brute de soja
III.4.1 .Nettoyage
III.4.2. Séchage des graines
III.4.3. Le décorticage
III.4.4. Aplatissage
III.4.5. Extraction
III.4.6. Séchage de l’huile
Chapitre IV : Raffinage des huiles.
IV.1. But de raffinage
IV.1.1. Démucilagination ou dégommage
IV.1.2. Neutralisation
IV.1.3. Lavage
IV.1.4. Séchage
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IV.1.5. Décoloration (blanchiment)
IV.1.6. Wintérisation ou décirage
IV.1.7. Désodorisation
IV.1.8. Conditionnement
IV.2.Effets de raffinage sur les huiles
IV.3 Comparaison entre l'huile brute et raffinée
Chapitre V : Partie expérimentale
V.1. Méthodologie de travail
V.2. Méthodes d’analyses
V.2.1. Echantillonnage
V.3. Les analyses effectuées sur l’huile
V.3.1. Analyses physiques
V.3.1.1. Détermination de l’humidité et des matières volatiles
V.3.1.2. Détermination de la couleur
V.3.1.3. Détermination des impuretés insolubles
V.3.2. Analyses chimiques
V.3.2.1. L’acidité
V.3.2.2. Indice d’iode
V.3.2.3. Indice de peroxyde
V.3.2.4. Traces de savon
V.3.2.5. Dosage du phosphore
V. 4. Résultats et discussions
V. 4.1. L’huile brute
V. 4.2. L’huile neutralisée
V. 4. 3. Huile décolorée
V. 4. 4. Huile désodorisée
V.4.5. Huile conditionnée
V.4.6.Etude comparative d’adsorbants (Terre décolorante et charbon actif)
V.4.6.1. Echantillonnage
V. 4.6.2. Résultats et discussions de l’étude comparative d’adsorbants
V. 4.6.2.1 L’huile de soja neutralisée sec E1 et E2
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Conclusion
Références bibliographiques
Annexe
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Introduction.
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Introduction
Les corps gras alimentaires comprennent les huiles et les graisses d’origine animale ou
végétale [1]. Ces corps gras ont un rôle sur le plan énergétique et métabolique mais beaucoup
d’entre eux sont intéressants par leur apport en acides gras essentiels et fournissent à
l’organisme d’importantes vitamines liposolubles (A, D, E et K) [2].
La production mondiale des huiles végétales a atteint plus de 100 millions de tonnes dont près
de 80% sont utilisées pour l’alimentation humaine comme les huiles de cuisine, les
margarines et les produits dérivés. Ces huiles sont majoritairement extraites de 4 plantes :
soja, tournesol, colza, palme, le reste provenant de coton, des noix et des olives.
En Algérie, la consommation de l’huile est assurée pour une part importante par les huiles
importées de l’étranger, qui doivent être traitées avant l’utilisation. Elles subissent un
traitement de purification et de raffinage, la qualité des produits obtenus dépend de la qualité
des matières premières, du procédé de fabrication, de la qualité de l’emballage et enfin des
conditions de stockage.
L’huile de soja est l'une des matières grasses la plus consommée au monde, elle a une saveur
douce et une odeur légère et agréable, sa couleur est entre le jaune pâle et le jaune orangé.
Le laboratoire joue un rôle important dans l’évaluation de la qualité de l’huile, cette dernière
est assurée en analysant des échantillons chaque jour, à chaque stade de raffinage.
L’objectif de mon stage est de contribuer à l’étude physico-chimique de l’huile de soja à l’état
brut et au cours du raffinage au niveau de PROLIPOS de Ain M’lila.
Dans cette optique le mémoire est construit comme suit : nous allons présenter en premier lieu
l’unité PROLIPOS de Ain M’lila après cette introduction, les chapitres deux, trois et quatre
sont consacrée à une synthèse bibliographique sur les corps gras, l’huile de soja comme
matière première et enfin au raffinage de cette dernière, dans le chapitre cinq on présenter la
partie expérimentale qui comporte les différentes méthodes d’analyses et la discussion des
résultats obtenus, finalement le mémoire est terminer par une conclusion et un annexe.
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Chapitre I Présentation de l'unité
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Chapitre I Présentation de l'unité
I.1. Historique
Le complexe des corps gras de Ain m’lila (PROLIPOS), est situé dans la zone industrielle de
la ville de Ain m’lila (route Oum El Bouaghi). Il occupe une superficie de 54000 m2 dont
38000 m2 sont couvertes. En matière d’emploi, le complexe opère avec un effectif de 206
personnes, selon les données de 02/09/2009 ; réparties dans les différents services, le régime
de travail est 24 heurs effectués par trois équipes qui se relèvent toutes les huit heures.
Ce complexe à pour but de promouvoir le développement des industries alimentaires et de
satisfaire les besoins locaux en huile, savon de ménage, savon de toilette,…..etc.
I.2. Production de l’unité
Le complexe est conçu pour produire les quantités suivantes:
Ø La raffinerie d’huile alimentaire PROLI 01 : 150 Tonnes/Jour ;
Ø La raffinerie d’huile alimentaire PROLI 02 : 350 Tonnes/Jour ;
Ø La fabrication de savon : 100 Tonnes/Jour ;
Ø La distillation des acides gras : 10 Tonnes/Jour ;
Ø Le conditionnement des huiles alimentaires : 350 Tonnes/Jour ;
Ø 150 Tonnes/Jour pour les huiles de 5 Litres ;
Ø 100 Tonnes /Jour pour les huiles de 2 Litres ;
Ø 100 Tonnes /Jour pour les huiles de 1 Litres ;
Ø Le traitement des eaux en production 24/24 H.
I.3. Présentation du laboratoire
Le service laboratoire a pour objectif d’améliorer la qualité des produits fabriqués au sein de
cette unité. A cet effet, des analyses sont effectuées sur les matières premières et auxiliaires,
sur les produits au cours de fabrication ainsi que sur les produits finis.
Les principales analyses qui s’effectuent dans ce laboratoire sont les suivantes :
Ø Analyse d’huile brute ;
Ø Analyse d’huile au cours de raffinage ;
Ø Analyse d’acides gras libres bruts ;
Ø Analyse d’acides gras distillés.
Ø Analyse de l’eau brute ;
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Chapitre I Présentation de l'unité
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Ø Analyse de l’eau chaudière ;
Ø Analyse de l’eau procédée ;
Ø Analyse des eaux usées ;
I.4.Organigramme de PROLIPOS
L'organigramme de l'unité est schématisé dans la figure .4.1.
Figure 1.1 : L'organigramme de l'unité
DIRECTION Secrétaire
Service contrôle de gestion budget
Service informatique
Laboratoire
Hygiène et sécurité
Département ressources humaines
Département comptabilité et fiscalité
Service comptabilité générale
Service finance
Département Commerciale
Service approvisionnement
Service gestion des stocks
Service transport
Département production
Service raffinerie et dérivé
Service fabrication plastique et CDH
Service utilité
Service vente
Département maintenance
Service électricité
Service entretien
Service de fabrication
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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Chapitre II Généralités sur les corps gras
II.1. Définition
Les lipides sont les dérivés naturels des acides gras condensés avec les alcools ou les amines.
Ce sont des composés énergétiques puisque l’oxydation d’un gramme de lipide libère 38 kcal
[3]. Ils possèdent des propriétés physiques analogues : insolubilité dans l’eau, solubilité dans
les solvants organiques (éther, chloroforme) [4].
II.2. Origine
Les lipides sont d’origine végétale et animale, parmi les lipides d’origine végétale :
Les huiles fluides, liquides à température de 15 °C (soja, tournesol, colza…) ;
Les huiles concrètes, solides à température de 15°C (Palme, Coprah) [5].
Les lipides ou graisses animales sont soit d’origine laitière (Lait, crème, beurre,…) soit
apportés (viandes et poissons) ou extraites des animaux terrestres (suifs de boeuf, mouton) ou
marins (huile hareng, sardine) [5].
II.3. Composition des corps gras
Un corps gras, brut, est constitué essentiellement de trois groupes de produits [6].
II.3.1. Les triacylglycérols
Les triacylglycérols ou triglycérides sont les constituants majeurs des corps gras alimentaires
[7]. Ils sont obtenus par condensation de trois acides gras avec une molécule de glycérol
selon la réaction suivante :
CH2 - OH R1 - COOH CH2OCO - R1
CH - OH + R2 - COOH CH2OCO - R2 + 3H2O
CH2 - OH R3 - COOH CH2OCO - R1
Glycérol Acides gras Triglycéride Eau
Les acides gras (R1, R2 et R3) peuvent être identiques ou différents [8].
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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II.3.2. Les glycérophospholipides
Les glycérophospholipides ou phosphatides représentent la principale famille de
phospholipides naturels [9]. Ils constituent plusieurs classes de composés où entrent les acides
gras, le glycérol, l’acide phosphorique et, dans certains cas, les bases alcooliques azotées ou
les acides aminés [6].
II.3.2.1. Les phosphatides proprement dits (non azotés)
Ce sont les esters mixtes d’acide gras et d’acide phosphorique, la forme générale d’un acide
phosphatidique est représentée sur la Figure 2.1.
CH2 – O – CO - R1 R2- CO – O - CH OH CH2 - O - P = O OH
Figure 2.1 : Structure générale d’un acide phosphatide [6].
II.3.2.2. Les phosphoglycérides (azotés)
Ce sont des phosphatides dans lesquels un hydrogène libre de l’acide phosphorique est
remplacé par un groupe amino–alcool [10]. Parmi lesquels:
II.3.2.2.1. Phosphatidyl-choline (Lécithine)
La phosphatidyl-choline est un ester d'acide phosphatidique et d’un alcool azoté, la choline
(Figure 2.2), ce qui conduit à:
CH2 – O – CO – R1 R2 – CO – O – CH O CH3 CH2 – O – P – O – CH2 – CH2 – N+ - CH3 O- CH3 Acide L-α- glycérophosphatidique Choline
Figure 2.2 : Structure générale de phosphatidyl-choline [4].
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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II.3.2.2.2. Céphalines
Les Céphalines contiennent de l’éthanol-amine ou de sérine au lieu de la choline, c’est la
seule différence qui soit entre une lécithine et une céphaline [11].
II.3.2.2.2.1. phosphatidyl-éthanolamine
Le phosphatidyl-éthanolamine est un ester d'acide phosphatidique et de l'éthanolamine.
Sa structure générale est illustrée dans la Figure 2.3.
CH2 – O – CO – R1 R2 – CO – O – CH O CH2 – O – P – O – CH2 – CH2 – NH3+ O-
Figure 2.3. Structure générale de Phosphatidyl-éthanolamine [10].
II.3.2.2.2.2. Phosphatidyl-sérine
La phosphatidyl-sérine est caractérisée par la présence d’un acide aminé, la sérine, au lieu de
l’éthanolamine (Figure 2.4).
CH2 – O – CO – R1 R2 – CO – O – CH O CH3 CH2 – O – P – O – CH2 – CH O- CH3
Figure 2.4. Structure générale de phosphatidyl-sérine [11].
Les phosphatidyl-sérine se rencontrent associes au phosphatidyl-choline et au phosphatidyl,-
éthanolamine dans la plus part des tissus végétaux [12].
II.3.3. Les insaponifiables [constituants non glycéridiques]
Cette fraction d’un corps gras qui présente en général 0,2 à 2% d’un lipide non raffiné,
comprend l’ensemble des constituants qui ne réagissent pas avec une base (NaOH , KOH)
pour donner des savons, et qui, après saponification restent solubles dans les solvants de
matières grasses (éther, chloroforme).
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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Les insaponifiables contiennent des alcools divers (stérols, alcool gras, cires) des colorants
(caroténoïdes, chlorophylles) des vitamines liposolubles, cétones et aldéhydes [1]. Parmi les
insaponifiables:
II.3.3.1. Les cires
Ce sont des esters d'acide gras et d’un alcool à longue chaîne aliphatique [13].
II.3.3.2. Les stérols
C’est un groupe très important de lipide [14]. Les stérols sont des molécules complexes
comprenant une fonction alcool, ils se trouvent à l’état libre ou estérifié, l’exemple le plus
connu est le cholestérol (Figure 2.5), qui est un alcool polycylique dérivé du noyau stéran
(Figure 2.5) ou cyclopentano perhydrophenanthrène [5].
CH3 CH3
CH3 HO H3C CH3
Figure 2.5. Structure de noyau stéran et de cholestérol [15].
II.3.3.3. Les vitamines liposolubles
Les vitamines A, D, E et K sont des vitamines liposolubles, elles sont apparentées aux lipides
par leurs insolubilité en milieu aqueux, par définition les vitamines sont des molécules
organiques sans valeurs énergétique, ce sont indispensables au fonctionnement de l’organisme
[16]. Les noms chimiques et rôles physiologiques de ces vitamines sont illustrés dans le
Tableau 2.1
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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Tableau 2.1 : Noms chimiques et rôles physiologiques des vitamines liposolubles [17].
Vitamines
Noms chimiques
Rôles physiologiques
Vitamine A
Rétinol
Béta-caroténe
(provitamine)
Vision
Différenciations
cellulaires
Vitamine D
Ergocalciférol (D2)
Cholécalciférol (D3)
Métabolisme
phosphocalcique
Vitamine E
Tocophérols
Antioxydation
Vitamine K
Phyllquinone (K1)
Ménoquinone (K2)
Coagulation
II.4. Propriétés des corps gras
L’étude des lipides commence par la description de leur partie constante, l’acide gras [18].
Les acides gras sont des acides carboxyliques (- COOH) à longue chaîne aliphatique (-R).
• Ils sont rarement à l’état libre (sauf les acides gras plasmitiques).
• Le plus souvent, ils sont esterifiés à des alcools (glycérol, cholestérol) pour
former d’autres lipides [19].
La chaîne aliphatique hydrocarbonée peut être saturée ou présente une ou plusieurs doubles
liaisons, rarement une triple liaison [20]. L’acide gras est symbolisé par :
Cn : X où n : nombre d’atomes de carbone et X : nombre de double liaison.
• Acides gras saturés
Les acides gras saturés sont constitués d’une chaîne hydrocarbonée ne comportant pas de
doubles liaisons carbone-carbone, leur formule générale est : CH3 - (CH2)n – COOH, le plus
souvent la chaîne possède un nombre pair de carbone.
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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Les plus fréquent rencontrés sont :
Ø L’acide palmitique C16 : 0 ; CH3 – (CH2)14 – COOH.
Ø L’acide stéarique C18 : 0 ; CH3 – (CH2)16 – COOH.
• Acides gras insaturés
Ce sont des acides gras qui comportent une ou plusieurs doubles liaisons dans la chaîne
carbonée. Les principaux acides gras insaturés sont :
- Acide oléique C18: 1; CH3 – (CH2)7 – CH=CH – (CH2)7 – COOH ;
- Acide linoléique C18: 2; CH3 – (CH2)4 – CH=CH – CH2 – CH=CH– (CH2)7– COOH;
- Acide linolénique C18: 3; CH3 – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – CH2 – CH=CH – (CH2)7
– COOH [9].
II.4.1. Propriétés physiques
II.4.1.1. Densité
Les acides gras ont une densité inférieure à celle de l’eau (densité de référence), ce qui
explique pourquoi l’huile remonte à la surface de l’eau ou du vinaigre quand l’émulsion n’est
pas stabilisée [16].
II.4.1.2. Solubilité
Les acides gras sont très peu solubles dans l’eau. Plus la chaîne est longue plus la solubilité
est faible. De même, la solubilité est d’autant plus faible que le nombre des doubles liaisons
est élevé [18].
II.4.1.3.Point de fusion
Le point de fusion des acides gras est d’autant plus élevé que la chaîne aliphatique est longue.
La présence de doubles liaisons abaisse le point de fusion pour un même nombre de carbone
[20].
II.4.1.4. Point d’ébullition
Le point d’ébullition augmente avec l'augmentation de la longueur de la chaîne carbonée, les
doubles liaisons influencent peu [3]. Le point de fusion et le point d’ébullition de quelques
acides gras sont donnés dans le Tableau 2.2.
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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Tableau 2.2 : Point de fusion et point d’ébullition de quelques acides gras [3].
Symbole
Nom
Point de fusion
Point d’ébullition
C14 : 0
Acide myristique
+ 53,9 °C
127 °C
C16 : 0
Acide palmitique
+ 63,1 °C
148 °C
C18 : 0
Acide stéarique
+ 69,6 °C
166 °C
C18 : 1
Acide oléique
+13,4 °C
165 °C
C18 : 2
Acide linoléique
- 5,0 °C
164 °C
C18 : 3
Acide linolénique
- 11,0 °C
163 °C
II.4.2. Propriétés chimiques
II.4.2.1. Propriétés dues à la présence de COOH
La fonction carboxylique a par définition un comportement acide c’est-à-dire qu’elle est
capable de céder un proton, comme cette dissociation est partielle, on parle alors d’acide
faible.
R – COOH R – COO- + H+ [16]
La fonction carboxylique se caractérise également par son implication dans la réaction
d’estérification. Il s’agit d’une condensation avec une fonction alcool.
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
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O O R C + OH – R\ R – C + H2O OH O – R\ Acide Alcool Ester Eau
“ Réaction d’estérification ” [16]
II.4.2.2. Propriétés dues à la présence de doubles liaisons
II.4.2.2.1. fixation des halogènes
Les acides gras sont chimiquement inertes sauf ceux qui sont insaturés. D’ailleurs,
l’hydrogène peut se fixer sur la double liaison des acides gras insaturés pour donner un acide
gras saturé ; ils peuvent aussi fixer des halogènes comme l’iode, selon les réactions suivantes :
- CH = CH - + 2H - CH2 = CH2 -
- CH = CH - + 2I - CH I = CH I - [21]
II.4.2.2.2. Oxydation
Les doubles liaisons des acides gras sont facilement oxydables. Si l’oxydation est très
énergétique, la chaîne carbonée peut être rompue au niveau de la double liaison avec
formation de deux fragments acides comme le montre la réaction suivante :
R – CH = CH – (CH2) n – COOH + 2O2 R - COOH + HOOC – (CH2) n – COOH
Cette réaction permet de connaître la place de la double liaison dans la molécule [10].
II.4.3. Propriétés nutritionnelles
II.4.3.1. Intérêt énergétique
Les lipides sont présents dans la plupart des aliments naturels ou transformés, ils jouent un
rôle important dans les qualités organoleptiques de ces aliments, ils ont un intérêt nutritionnel
évident aussi bien au point de vue quantitatif que qualitatif.
Ce sont eux qui ont le plus fort rendement calorique (en moyenne 1g de graisse produit 9cal)
[4].
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Chapitre I I Généralités sur les corps gras
12
II.4.3.2. Les acides gras essentiels et leurs rôles biologiques
Il y’a trois acides gras poly-non saturés dont l’organisme a un besoin fondamental pour sa
croissance.
L’acide linoléique, acide linolénique et l’acide arachidonique, ils jouent un rôle important
dans le transport et le métabolisme du corps gras, ainsi que dans le maintien de la fonction et
de l’intégrité des membranes cellulaires [22].
II.4.3.3. Les tocophérols et leurs rôles biologiques
Les tocophérols sont au nombre de 4 (α, β, γ et δ-tocophérols). Ils jouent le rôle
d’antioxydants naturels ce qui explique pourquoi les huiles végétales résistent bien au
phénomène de rancissement.
Parmi les tocophérols, l’α- tocophérol ou vitamine E est doté de l’effet antioxydant le plus
puissant [5].
II.5. Altérations des corps gras
Les principales réactions d’ordre chimiques susceptibles d’affecter les corps gras lors de leur
production (obtention de l’huile brute, raffinage) ou de leurs utilisation, sont : l’hydrolyse et
l’oxydation (Tableau 2.3) [23].
II.5.1. L’hydrolyse
L’hydrolyse des corps gras conduit à l’apparition d’acides gras libres et de glycérides partiels,
diglycérides et monoglycéride, glycérol.
La mesure de l’acidité d’un corps gras est un des bons moyens pour déterminer son altération
par hydrolyse [23].
II.5.2. L’oxydation
Les réactions d’oxydation des lipides entraînent la formation de composés volatils d’odeur
désagréable. Ces réactions peuvent se produire même dans des aliments contenant moins de
1% de lipides, les principaux substrats de l’oxydation sont : les acides gras non saturés ; ils
s’oxydent plus vite à l’état libre que lorsqu’ils font partie de molécule de triacylglycérols ou
de phospholipides.
D’autres substrats non saturés peuvent subir des réactions d’oxydation comme la vitamine A,
les pigments caroténoïdes et certains hydrocarbures présentes dans les huiles [24].
-
Chapitre I I Généralités sur les corps gras
13
Les facteurs favorisant l’oxydation ou le rancissement sont :
La chaleur, l’air, la lumière, la présence de certains métaux et les facteurs microbiologiques
[5].
Les réactions d’oxydation donnent naissance à de nombreux composés.
En premier lieu, il convient de citer les aldéhydes et les cétones de faible masse moléculaire
qui sont responsable de l’odeur de rance.
L’oxydation des lipides entraîne également les pertes d’activité vitaminique et de couleur, de
même que l’oxydation des acides gras essentiels provoque une diminution de la valeur
nutritionnelle [24].
Tableau 2.3 : Principales altérations subies par les corps gras [23].
Altération
Cause
Produits résultants
Hydrolytique
Humidité
Acides gras libres, di-glycérides,
monoglycérides, glycérol
Oxydative
Air
(Oxygène)
Produits volatils : hydrocarbures, cétones,
aldéhydes, alcools, acides…
Produits non volatils : oxymonomères,
oxypolymères
-
Chapitre III Etude de la matière première
14
Chapitre III Etude de la matière première « l’huile de Soja »
III.1. Définition
Le soja, Glycine max (L) Merr, est une plante de la famille des légumineuses, sous famille des
papilonoideae, tribu des phaseoleae, largement cultivée pour ces graines oléagineuses qui
fournissent la principale huile alimentaire consommée dans le monde. [25].
III.2. Composition de la graine
Les graines de soja constituent une excellente source de protéines de haute valeur nutritive et
d’acide aminés. De plus le soja contient presque 20% en masse de lipides avec l’huile de soja,
le Tableau 3.1 montre les valeurs extrêmes des constituants de la graine de soja. [26].
Tableau 3.1 : Variation des composants de la graine de soja entière : [27]
Composants
Valeurs extrêmes
Huile (%MS)
Protéines (Nx6.25) (%MS)
Cellulose brute (%MS)
17 – 27
34 - 52
5 – 7
III.3. Composition de l’huile
III.3.1. En acide gras
La teneur en acide gras insaturés de l’huile de soja étant très élevée, les molécules de
triglycérides contiennent au moins deux acides gras insaturés. [28], comme il est montrer sur
le tableau 3.2 suivant :
-
Chapitre III Etude de la matière première
15
Tableau 3.2 : La composition en acide gras de l’huile de soja ; [29].
Acide gras
Quantité par 100g
Saturé : total
C12 : 0
C14 : 0
C16 : 0
C18 : 0
14.4
-
0.1
10.3
3.8
Monoinsaturé : total
C16 : 1
C18 : 1
C20 : 1
23.3
0.2
22.8
0.2
Polyinsaturé : total
C18 : 3
C20 : 3
57.9
51.0
6.8
III.3.2. En insaponifiables
La partie insaponifiable de l’huile de soja présente 1.6% dans l’huile brute et de 0.6 à 0.7%
dans l’huile raffinée. Elle se compose essentiellement de stérols et de tocophérols comme le
montre le Tableau 3.3.
-
Chapitre III Etude de la matière première
16
Tableau 3.3 : Composition en insaponifiable de l’huile de soja en mg/100g d’huile) ; [25].
Insaponifiable 0.5 – 1.6%
Stérols (en mg/100g) Composition des stérols (en % des stérols totaux)
Cholestérol
Brassicastérol
Compastérol
Stigmastérol
β Sitostérol
Δ5 Avinastérol
Δ7 Stigmastérol
Δ7 Avinastérol
Ergostérol
250-418
-
Chapitre III Etude de la matière première
17
Tableau 3.4 : Constantes physiques et chimiques de l’huile de soja : [25].
D20 : Densité à 20°C ;
V20 : Viscosité à 20°C ;
nd20 : Indice de réfraction à 20°C ;
II : Indice d’iode ;
IS : Indice de saponification.
III.4. Obtention de l'huile brute de soja
Par trituration (pilage), les graines sont transformées en huile de soja et en tourteaux pour
l'alimentation du bétail. Le traitement des graines de soja qui sont dites pauvres en huile (15 -
20 %), est constitué de : Nettoyage, séchage des graine, maturation, décorticage, aplatis sage,
extraction et séchage de l’huile (Figure 3.1) [30].
Propriété
Valeur
D20
0.921-0.924
V20
935 – 1033 m Pa s-1
nd20
1.473-1.477
II
125-128 (mg d’I2/100g d’huile )
IS
188-195 (mg KOH/g d’huile)
-
Chapitre III Etude de la matière première
18
Figure 3.1 : Etapes de l'extraction de l'huile de soja brute [31].
III.4.1 .Nettoyage
Les graines sont soit stockées par l'agriculteur à la ferme, soit transportées aux silos de l'usine,
la tâche la plus dure consiste à transporter la récolte d'un lieu de stockage à un autre sans trop
nuire à l'état de la graine. Les graines doivent être bien nettoyées, elles subissent d'abord un
dépoussiérage par un courant d'air. Puis le nettoyage se poursuit par un tamisage et un passage
sur des électroaimants [32].
III.4.2. Séchage des graines
Il est indispensable que la partie non grasse ne comporte pas une humidité atteignant 15 %.
Un séchage est aussi nécessaire pour le décorticage. Pour le soja, on sèche à niveau de 10 %
puis la graine séchée est stockée dans un silo où elle séjourne 1 à 3 jours. Sans cette
maturation qui permet l'équilibrage de l'humidité, les coques se séparent mal au décorticage
[30].
Soja en provenance du stock
Nettoyage Concassage et
décorticage
Conditionnement flaconnage ( et
expandée)
Extraction par solvant
Désolvontisation toastage et séchage et refroidissement
Montone ou pelletiention
Huile de soja brute
Coques de soja
Tourteaux de soja 48%
Tourteaux de soja 44%
Tapotage et momier
-
Chapitre III Etude de la matière première
19
III.4.3. Le décorticage
L'intérêt du décorticage est d'éliminer les matières sans valeur pour l'alimentation animale,
mais surtout de faciliter les traitements ultérieurs. Le décorticage sera réalisé en fonction de la
matière protéique et de l'huile contenue dans la graine pour arriver à avoir un tourteau à 44, 48
ou 50 % de matières PROFAT (Protein Fat, Protéines + matières grasses). Pour le soja, la
coque se sépare facilement, l'amande et la coque constituent des mélanges qu'il faut dissocier
avec des tamis. Le concassage grossier se fait sur des concasseurs à 4 cylindres cannelés [30].
III.4.4. Aplatissage
Le concassage est suivi d'un aplatissage sur cylindres lisses. Une température de 65°c est
nécessaire pour avoir l'état thermoplastique indispensable pour fournir des flocons qui ne
s'effritent pas. Cette température servira d'ailleurs de source de chaleur pour l'extracteur qui,
doit travailler à plus de 52°c pour des raisons de sécurité mais aussi parce que l'extraction est
meilleure à chaud qu'à froid [30].
III.4.5. Extraction
L'exaction de l'huile est effectuée d'abord par pression et ensuite au moyen de solvants. La
matière première est pressée dans des presses à vis, en continu, et l'on obtient d'une part
l'huile brute et d'autre part un résidu solide ou tourteau qui contient encore 10 à 20 % d'huile.
Le tourteau subit ensuite une extraction au moyen d'un solvant; l'hexane. Le tourteau
préalablement broyé, et le solvant circulent à contre courant dans l'extracteur. Le mélange
solvant-huile ainsi obtenu est débarrassé du solvant par distillation. Le tourteau déshuilé, qui
ne contient plus que 1 % d'huile est imprégné aussi de solvant qui sera éliminé par chauffage.
Le solvant est récupéré pour de nouvelles utilisations et les tourteaux sont utilisés pour
l'alimentation animale [32].
III.4.6. Séchage de l’huile
Il est souhaitable de sécher l'huile pour avoir moins de 0,1 % d'humidité, il se fait toujours par
pulvérisation de l'huile chauffée à 80 - 90°c dans une enceinte sous un vide de l'ordre de
50mm de mercure [30].Les moyens employés pour le séchage et le stockage des graines, ainsi
que les procédés de trituration sont susceptibles d'introduire dans les corps gras bruts des
substances contaminants qu'ils faut éliminer pour livrer à la consommation humaine un
aliment parfaitement conforme à la réglementation relative aux produits alimentaires [34].
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
20
Chapitre IV Raffinage de l'huile de soja
IV.1.But de raffinage
Le but de raffinage est de purifier les huiles brutes végétales; en effet elles présentent une
certaine acidité libre (provoquée par une légère hydrolyse des triglycérides), une couleur peu
agréable à l’œil , donc peu commerciales et elles contiennent des produits secondaires qui
sont extraits au même temps que les huiles (lécithine, stérols…etc.). Enfin elles peuvent
contenir certains métaux lourds (Fe, Cu).
Le raffinage a pour but d’éliminer tout ou une partie de ces composés plus ou moins
indésirables afin d’obtenir des huiles commerciales ayant de bonnes qualités organoleptiques
[34].
C’est une suite d’opérations qui comprend essentiellement les étapes schématisées dans la
figure 4.1 :
H3PO4 + H2O Elimination des mucilages NaOH Elimination des acides gras libre Terre décolorante Elimination des composés colorant Vapeur Elimination des composes odorants
Figure 4.1 : Raffinage de l’huile [35].
Huile brute
Démucilagination
Désacidification
Décoloration
Désodorisation
Huile pure
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
21
IV.1.1.Démucilagination ou dégommage
Cette opération consiste à éliminer une faible quantité de produit dont l’ensemble désigne
sous le nom « mucilage » et comprend surtout des phospholipides (phosphatides) [6]. L’huile
brute est portée à une température de 80°C avec de l’eau (2 à 3%) additionnée de l’acide
phosphorique (0,1 à 0,3%) (Figure 4.2).
Les deux phases ainsi obtenues sont séparées par centrifugation
• La présence de phospholipides dans l’huile provoque certains inconvénients et qui ont
une action nuisible, tant au cours du raffinage que pour la conservation de l'huile ou
son utilisation.
• Il est prouvé qu’une huile mal dégommée s’acidifiée, s’oxyde et prend rapidement une
saveur forte et amère [6].
• L’élimination incomplète de composés phosphorés provoque toute une série de
difficultés tout au long de tout le processus de raffinage :
Ø Emulsion avec des pertes de l’huile dans le lavage;
Ø Formation des mousses au séchage;
Ø Colmatage rapide des filtres;
Ø Désactivation de la terre décolorante [33].
En général, toutes les huiles contiennent à la fois des phosphatides hydratables et non
hydratables, la proportion de ces derniers est plus élevée dans le cas de soja (5 à 10%) que
dans le cas de tournesol.
Dans le cas de soja, il est préférable de procéder à une première démucilagination pour
récupérer la lécithine qui constitue un sous produit [6].
Les phospholipides présents dans l’huile brute, sont des substances naturelles provenant des
graines végétales, qu’il est important d’enlever totalement de l’huile pour qu’elle reste
limpide. De l’eau additionnée d’acide phosphorique est ajoutée à l’huile brute provoquant la
précipitation des phospholipides avec formation de mucilages (substances présentes chez de
nombreux végétaux qui gonflent au contact de l’eau donnant une solution visqueuse plus
lourde que l’huile), c’est la démucilagination, ensuit, ces mucilages sont éliminés par
centrifugation [36].
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
22
6
2
3 5
1 4
1- Pompe d’alimentation (entrer huile brute) 2- Echangeur huile/vapeur 3- Débitmètre à acide phosphorique (H3PO4) 4- Pompe doseuse à acide phosphorique 5- Mélangeur rapide 6- Contacteurs
Figure 4.2 : Etage de conditionnement des mucilages
IV.1.2.Neutralisation
C’est l’étape la plus importante et la plus délicate où s’effectue l’élimination des acides gras
libres, qui risquent de donner à l’huile un goût désagréable.
La neutralisation s’effectue le plus souvent par addition de soude qui transforme les acides
gras libres en savon que l’on sépare ensuit par centrifugation en même temps que les autres
impuretés [39]. La soude joue également un rôle de décoloration partielle [33]. L’huile est
portée à 80-90°C puis agitée avec la soude (NaOH).
Les acides gras libres responsables de l’acidité et l’oxydabilité de l’huile, passent dans la
phase aqueuse sous forme de savons, et sont éliminés lors de la centrifugation qui suit.
D’autres impuretés (phospholipides résiduels, une partie des colorants) sont enlevées
également avec la partie aqueuse alcaline.
R-COOH + Na OH RCOO-Na + H2O
AG libre Soude Savon Eau
Huile dégommée
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
23
La solution de la soude est ajoutée avec précaution pour ne pas exercer la saponification des
triglycérides (saponification parasite) [6].
L’huile est ensuite lavée à l’eau pour éliminer les résidus d’alcali et de savon, puis
déshydratée sous vide [37].
6
2
3
1 4 5
1- Pompe d’alimentation en huile dégommée
2- Echangeur huile/vapeur
3- Débitmètre à soude
4- Pompe doseuse à soude
5- Mélangeur statique
6- Séparateur centrifuge
Figure 4.3 : Neutralisation continue à la soude
IV.1.3.Lavage
Le lavage est l’opération qui permet d’éliminer les substances alcalines (savon et soude en
excès) présentes dans l’huile à la sortie du séparateur, ainsi que les dernières traces de métaux,
de phospholipides et autres impuretés [33].
Le lavage est plus efficace lorsqu’il est effectué en deux stades, il est préférable d’utiliser de
l’eau décalcifiée et la plus chaude possible à 90°C pour éviter l’encrassement des bols par
dépôt de savon et phosphate de calcium [33].
Sortie huile neutralisée
Sortie soapostock
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
24
4 6 12
1 5 11
7
2 8 10
3 9
1- Alimentation en huile neutre 7- sortie de l’eau de lavée résiduaire
2- Débitmètre à eau 8- Débitmètre à eau
3- Pompe doseuse 9- Pompe doseuse
4- Contacteur 10- Mélangeur statique
5- Séparateur centrifuge 1 11- Séparateur centrifuge 2
6- Sortie d’huile de première lave 12- Sortie d’huile lavée
13- sortie d’eau résiduaire
Figure 4. 4 : lavage continu
IV.1.4.Séchage
L’humidité présente dans l’huile lavée est éliminée avant l’opération de décoloration car elle
peut provoquer le colmatage rapide des filtres.
L’huile neutralisée sortant du lavage à une température de 90°C est séchée sous vide par
pulvérisation dans une tour verticale [33].
13
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
25
2
3
4
1
6 5
1- Arrivée de l’huile lavée
2- Collectage au système de vide
3- Chicanes
4- Gicleurs
5- Sortie de l’huile séchée
6- Système de prise d’échantillon sous vide
Figure 4. 5 : Séchage
IV.1.5.Décoloration (blanchiment) Cette opération vise à éliminer les pigments et autres matières colorantes dissous dans l’huile
et préjudiciable à sa bonne conservation. Cette opération se fait à l’aide de terres décolorantes
ou de charbons actifs [39].
Les huiles démucilaginées, neutralisées ont également acquis une teinte plus ou moins foncée
due à la présence de pigments colorés qui peuvent accentuer cette teinte au cours de stockage
ultérieur [6].
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
26
La décoloration vise à éliminer ces pigments que la neutralisation n’a que très partiellement
détruit, elle fait intervenir un phénomène physique d’adsorption sur la terre décolorante ou sur
le charbon actif [39].
La terre est additionnée à l’huile, le mélange est chauffé à 90°C sous pression réduite après
contact de quelques minutes, le mélange est séparé par filtration est réalisée par des filtres
automatiques de type NIAGARA [34].
C’est la séparation de la phase de l’huile de celle de la terre décolorante chargée de pigments.
Elle est réalisée par des filtres ayant des pores qui empêchent le passage des matières solides
en permettant l’écoulement du liquide seulement [37].
IV.1.6.Wintérisation ou décirage
Opération appliquée à certaines huiles végétales (de mais, de tournesol) qui consiste à un
refroidissement lent suivi d’une filtration à basses températures [34], pour retirer les cires ;
qui rendront les huiles troubles pendant le stockage réfrigéré [1].
Sur le plan commercial, les huiles wintérisées présentent l’avantage de ne pas figer en hiver
[34].
IV.1.7.Désodorisation
La désodorisation se fait par un entraînement à la vapeur d’eau des flaveurs indésirables, à
200-250°C à l’abri de l’air sous vide poussé.
La désodorisation permet donc d’éliminer les traces de produits volatils qui donneraient à
l’huile un fruité désagréable ou un goût de rance [36].
Elle est destinée à éliminer les produits odorants présents dans les huiles brutes [41].
La désodorisation consiste à envoyer un courant de vapeur sèche au travers de l'huile portée à
environ 200°C et maintenue sous vide afin que les produits volatils comme les aldéhydes et
les cétones responsables du goût et d’odeurs désagréables de l’huile soient entraînés par la
vapeur, après désodorisation l’huile doit être refroidie [32].
A la fin de cette opération, on ajoute un anti-oxydant tel que l’acide citrique qui a le rôle de
complexant des traces de métaux [37].
IV.1.8.Conditionnement
C’est la mise sous emballage des huiles pour assurer leur conservation et leur transfert depuis
l’usine de fabrication jusqu’aux consommateurs [42].
Le conditionnement doit permettre une excellente conservation jusqu’au moment de l’emploi.
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
27
De plus, il doit être d’une inertie totale vis-à-vis de l’aliment [41].
Le complexe des corps gras de PROLIPOS conditionne les huiles dans des bouteilles en
plastique de 1L et 2L et 5L. Les emballages plastiques les plus employés sont :
• Le polyéthylène haute densité (PEHD) ;
• Le polyéthylène basse densité (PEBD) ;
• Le polyéthylène téréphtalate (PET) [43].
Ces matières plastiques réunissent les qualités suivantes :
• Etanchéité et imperméabilité ;
• Bonne résistance mécanique ;
• Non toxicité ;
• Non miscibilité des constituants de ces matières avec le produit (corps gras) à
conserver [6].
IV.2.Effets de raffinage sur les huiles
Le raffinage permet d’éliminer les constituants gênants et les impuretés (tableau 4.1) et
conduit aux huiles commerciales ayant de bonnes qualités organoleptiques [34]. Une
destruction partielle de l’α-tocophérol au cours du raffinage surtout à la désodorisation [39].
Une perte de l’huile par entraînement dans les pâtes de neutralisation dans les eaux de lavage
et dans les terres décolorantes [6].
Saturation d’une partie des acides gras insaturés, qui deviennent inactifs sur le plan biologique
[44]. Finalement une inversion de configuration spatiale de la molécule autour de la double
liaison (forme cis et trans), la majorité des acides gras insaturés naturels sont de configuration
« cis », les études épidémiologiques font suspecter les graisses « trans » de favoriser certains
cancers [44].
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
28
Tableau 4.1 : Les opérations élémentaires du raffinage et leurs effets sur les constituants mineurs et
les contaminants [42].
Opération
Condition
Constituants éliminés
Démucilagination ou
dégommage
Traitement par l’eau à
70-80°C + H3PO4 centrifugation.
« Mucilages », phospholipides,
glycolipides, fraction protidique.
Neutralisation
Voie chimique : addition de
la soude (NaOH). Voie physique :
entraînement à la vapeur
Acides gras libres,
phospholipides résiduels, composés de dégradation
oxydatives, gossypol, pesticides, pigments
(partiellement), composés métalliques.
Décoloration
Adsorption des pigments sur des terres
décolorantes, du charbon actif, des silices spéciales ou des combinaisons de
ses substances.
Pigments caroténoïdes et chlorophylliens, savons, hydrocarbures, composés
métalliques.
Décirage
Décirage par filtration ou
centrifugation, cristallisation fractionnée.
Cires et substances insolubles à basses
températures.
Désodorisation
L’injection de vapeur sèche
dans l’huile maintenue sous vide à haute
température (200-230 °C) pendants 90-180 mn ou
(240-250 °C) pendant 30 mn.
Acides gras libres, composés volatils
responsables de l’odeur et du goût, peroxydes et
produits de dégradations, stérols, tocophérols réduits,
résidus de pesticides.
-
Chapitre IV Raffinage de l’huile de soja
29
IV.3 Comparaison entre l'huile brute et raffinée
La composition de l'huile de soja brute et raffinée n'est pas la même par rapport à plusieurs
constituants, le Tableau 4.2 suivant le confirme.
Tableau 4.2 : Composition moyenne de l'huile de soja brute et celle raffinée [45]..
Composés
Huile brute
Huile raffinée
Triglycérides (%)
95 - 97
99
Phosphatides (%)
1,5 - 2.5
0,003 - 0,045
Substances insaponifiables (%)
1,6
0,3
Stérols(%)
0,33
0,13
Tocophérols (%)
0,15-0,21
0,11 -0,18
Hydrocarbures (squalène) (%)
0,014
0,010
Acides gras (%)
0,3 - 0,7
-
Chapitre V Partie expérimentale
30
Chapitre V. Partie expérimentale Dans ce chapitre on va présenter les méthodes de prélèvements et les analyses réalisées ainsi
que les résultats obtenues et leurs discussions. La partie expérimentale est résume sur
l’organigramme (figure 5.1) suivant qui présenter :
- Echantillonnage (méthodologie des prélèvements)
- Les analyses effectuées.
Ensuite on résume sur le tableau 5.1 la nature et les dates des prélèvements. En fin on
présenter les résultats obtenus lors de chaque manipulation, suivie de discussions et
interprétations de ces résultats.
V.1. Méthodologie de travail
- Acidité - Humidité - Impuretés - Phosphores - Traces de savon - Acidité - Couleur - Acidité - Phosphores - Traces de savon - Acidité - Couleur - Indice de peroxyde - Indice d’iode
Figure 5.1 : Organigramme de méthodologie de travail
Huile brute
Discussion
Huile Neutralisée
Discussion
Huile Décolorée
Discussion
Huile Désodorisée
Discussion
INTERPRETATIONS
ME T H OD L O G I E DE PRELEVEMENTS
-
Chapitre V Partie expérimentale
31
V.2. Méthodes d’analyses
V.2.1. Echantillonnage
Les échantillons utilisés dans ce travail sont constitués de l’huile de soja. Le prélèvement des
échantillons a été effectué à partir des bacs de stockages pour l’huile brute, par contre pour
l’étude des différentes paramètres, le prélèvement des échantillons a été effectué au niveau
des différents séparateurs à savoir : la neutralisation, la décoloration et la désodorisation de
l’atelier raffinage du complexe (PROLIPOS). Donc, les prélèvements s’effectuent sur :
Ø L’huile brute de soja dans le bac de stockage ;
Ø L’huile neutralisée;
Ø L’huile décolorée;
Ø L’huile désodorisée.
Tableau 5.1 : La nature et les dates des prélèvements
Nature de Prélèvement
DATE DE PRELEVEMENT
Huile de Soja
- Huile brute - Huile neutralisée - Huile Décolorée - Huile Désodorisée
Le 24/03/2013
Huile de Soja
- Huile brute - Huile neutralisée - Huile Décolorée - Huile Désodorisée
Le 26/03/2013
Huile de Soja
- Huile brute - Huile neutralisée - Huile Décolorée - Huile Désodorisée
Le 28/03/2013
-
Chapitre V Partie expérimentale
32
V.3. Les analyses effectuées sur l’huile
V.3.1. Analyses physiques
V.3.1.1. Détermination de l’humidité et des matières volatiles
Principe
L’eau et les matières volatiles sont déterminées par la perte de poids de l’échantillon chauffé à
103°C environ, pendant un temps suffisamment court pour éviter l’oxydation, mais
suffisamment long pour permettre l’élimination de l’eau et des matières volatiles.
Mode opératoire
On pèse 20g d’huile dans un bêcher préalablement séché à l’étuve, refroidi dans un
dessiccateur et taré. Introduire le bêcher contenant l’huile dans l’étuve réglée à 103±2°C l’y
maintenir pendant une heure et demie à deux heures, peser après refroidissement jusqu’à
poids constant.
Calcul
Eau et matières volatiles % = (Perte de poids x 100) / Poids de la prise d’essai
V.3.1.2. Détermination de la couleur :
Principe
La détermination de la couleur est effectuée par un colorimètre Lovibond constitué de deux
séries de verres colorées : jaune et rouge, la couleur de l’huile est comparée à une couleur
obtenue grâce à la superposition de ces verres colorés.
Mode opératoire
On verse l’huile à analyser dans une cellule en verre de cinq pouces que nous plaçons dans le
colorimètre, la couleur de l’échantillon est déterminée par une meilleure comparaison possible
avec les lames de couleurs standards.
V.3.1.3. Détermination des impuretés insolubles
Principe
Traitement du produit par excès de solvant, filtration de la solution, lavage du résidu avec le
même solvant et séchage à 103± 2°C jusqu’à masse constante.
Mode opératoire :
On pèse 20g d’huile dans une fiole et lui ajouter 200ml d’hexane, l’agiter puis la laisser au
repos pendant 4heures à 20°C. Filtrer la solution sur un creuset filtrant, le laver par l’hexane
jusqu’à ce qu’il soit exempt de matière grasse, laisser sécher et évaporer dans une étuve à
103±2°C, peser le creuset filtrant une fois refroidi dans un dessiccateur.
-
Chapitre V Partie expérimentale
33
Expression des résultats
La teneur en impuretés insolubles en % masse du produit est égale à :
I = [(m2 – m1) / m0] . 100
m0 : Masse de la prise d’essai en g.
m1 : Masse initiale du creuset filtrant en g.
m2 : Masse du creuset contenant le résidu sec en g.
I : La teneur en impuretés en pourcentage.
V.3.2. Analyses chimiques
V.3.2.1. Détermination de l’acidité
Définition
C’est le pourcentage d’acides gras libres exprimés conventionnellement selon la matière du
corps gras : en acide oléique, acide palmitique et en acide uréique.
Principe
Neutraliser les acides gras libres présents dans l’huile par une solution de soude en présence
d’un indicateur coloré phénolphtaléine selon la réaction suivante :
R-COOH + NaOH R-COONa + H2O
Acide gras soude savon eau
Mode opératoire
Introduire 75ml d’alcool éthylique neutralisé en présence de phénolphtaléine, puis on pèse
10g d’huile, chauffer et agiter le mélange pendant une minute jusqu’à dissolution de l’huile,
titrer par une solution de NaOH à 0.1N jusqu’à une coloration rose permanente.
Expression des résultats
A (%) = (V.N.M) / (10.m)
M : La masse molaire d’acide adapté pour l’expression utilisée
(M=282g/mol pour l’acide oléique).
N : La normalité de NaOH.
V : Volume de NaOH nécessaire pour la neutralisation.
m : La masse de la prise d’essai
-
Chapitre V Partie expérimentale
34
IV.3.2.2. Détermination de l’indice d’iode
Définition
L’indice d’iode est le nombre de grammes d’iode fixés par 100g de corps gras.
Mode opératoire
Prendre une prise d’essai qui varie selon la nature de la matière grasse, ajouter 15ml de
tétrachlorure de carbone (CCl4) et 25ml de réactif de wijs (mono chlore d’iode), boucher,
agiter et placer le flacon à l’abri de la lumière pendant une heure. Au bout de ce temps ajouter
20ml de la solution d’iodure de potassium à 10% (KI) et environ 150ml d’eau. Agiter et titrer
l’iode libéré avec le thiosulfate de sodium 0.1N en présence d’empois d’amidon comme
indicateur ; à la fin du titrage, il faut agiter vivement.
Faire un essai à blanc dans les mêmes conditions que l’essai.
Soient V et V0 les volumes en millilitres de liqueur de thiosulfate 0.1N versés dans l’essai
avec l’huile et dans l’essai à blanc, P le poids en grammes de l’huile en expérience
Expression des résultats
II = [(V0-V). N/P]. 12, 69
V.3.2.3. Détermination de l’indice de peroxyde
Définition
C’est la quantité de produit présent dans l’échantillon, exprimée en milliéquivalents
d’oxygène actif par kilogramme, oxydant l’iodure de potassium dans les conditions
opératoires décrites.
Principe
Traitement d’une prise d’essai en solution dans de l’acide acétique et du chloroforme par une
solution d’iodure de potassium, titrage de l’iode libéré par une solution titrée de thiosulfate de
sodium.
Mode opératoire
Peser 5g de la matière grasse dans un ballon, ajouter 12ml de chloroforme et 18ml d’acide
acétique puis 1ml de la solution d’iodure de potassium (1ml d’eau distillée + 0.5g d’iodure de
potassium). Boucher aussitôt le flacon, l’agiter durant 1mn et le laisser à l’abri de la lumière, à
une température comprise entre 15 et 25°C.
Ajouter 75ml d’eau distillée. En agitant vigoureusement et en présence de quelques gouttes
d’empois d’amidon comme indicateur, titrer l’iode libéré avec la solution de thiosulfate de
sodium 0.01N.
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Chapitre V Partie expérimentale
35
Parallèlement à la détermination, effectuer un essai à blanc.
Expression des résultats
L’indice de peroxyde, exprimé en milliéquivalents d’oxygènes actif par kilogramme
d’échantillon, est égale à :
IP = [[N (V1 – V0)] / m]. 1000
V0 : Le volume en ml de la solution de thiosulfate de sodium utilisée pour l’essai à blanc.
V1 : Le volume en ml de la solution de thiosulfate de sodium utilisée pour la détermination.
N : La normalité de la solution de thiosulfate de sodium utilisée.
m : est la masse de la prise d’essai.
IV.3.2.4. Détermination des traces de savon
Définition
C’est la teneur en oléate de sodium présente dans l’huile exprimée en partie par million
(ppm).
Principe
L’alcalinité du savon est libérée dans l’acétone en présence du bleu de bromophénol comme
indicateur coloré, elle est ensuit titrée par HCl acétonique à 0.01N.
Mode opératoire
Dans une éprouvette on met 48.5ml d’acétone ajustée à 50ml avec de l’eau distillée, on lui
ajoute quelques gouttes du bleu de bromophénol. La solution obtenue doit être de couleur
jaune, dans le cas où elle est bleue ou verte on titre avec HCl acétonique à 0.01N jusqu’à
coloration jaune.
On pèse 10g d’huile à analyser dans cette solution, agiter puis laisser décanter dans une
ampoule à décantation pendant quelques secondes jusqu’à ce que l’émulsion se sépare en
deux couches.
On récupère la couche supérieure qui sera colorée en bleu en présence de savon. On titre avec
HCl acétonique 0.01N jusqu’à virage de couleur jaune.
Expression des résultats
Les traces de savon sont données dans la formule suivante :
TS = [(Eq. N. V) / P]. 1000
Eq : Equivalent gramme d’oléate de sodium =304g.
N : Normalité de HCl =0.01N.
V : Volume de HCl acétonique à la chute de la burette.
-
Chapitre V Partie expérimentale
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P : Poids de la prise d’essai.
TS : traces de savon.
V.3.2.5. Dosage du phosphore
Principe
L’huile et les phosphores qu’elle contient sont calcinés en présence de zinc. Le phosphore
organique est transformé en phosphate de zinc qui est ensuite dosé par la technique de la
chimie minérale.
Mode opératoire
On pèse 3 à 3.2g d’huile dans une capsule auquel on ajout 0.5g d’oxyde de zinc. La
préparation est calcinée à 650°C pendant 2h, après refroidissement, on ajoute 5ml de HCl
concentré plus 5ml d’eau distillée, après chauffage jusqu’à ébullition, on laisse refroidir, on
filtre la solution dans une fiole de 100ml la neutralisée par une solution à 50% de KOH, un
précipité va se former, on ajoute quelques ml d’HCl concentré jusqu’à l’obtention d’une
solution limpide et l’amener à 100ml avec de l’eau distillée.
On pipete 10ml de cette solution dans une fiole de 50ml, on lui ajoute 8ml de sulfate
d’hydrazine et 2ml de molybdate de sodium et amener à 50ml avec de l’eau distillée. On le
met dans un bain marie bouillant pendant 15mn, le laisser refroidir puis lire l’absorption à
650nm.
V. 4. Résultats et discussions
V. 4.1. L’huile brute
Tableau 5.2 : Résultats d’analyses de l’huile Brute
Paramètres
Acidité %
Humidité %
Impuretés %
Phosphores
ppm
Résultats
1.81
0.23
0.82
50
Normes
Entreprise
(NE)
2
1
1
200
-
Chapitre V Partie expérimentale
37
D’après les résultats des d’analyses effectuées sur l’huile Brute, les valeurs moyennes
obtenues sur l’acidité, l’humidité, taux de phosphore et les impuretés sont conformes aux
normes.
V. 4.2. L’huile neutralisée
Les résultats de l’analyse de l’huile neutralisée sont résumés dans le tableau suivant.
Tableau 5.3 : Résultats d’analyses de l’huile démucilaginée (neutralisée).
Paramètres
Acidité %
Trace de savon
ppm
Résultats
0.35
58
Normes
Entreprise
(NE)
0.6 ℅
1000
D’après les résultats motionnées dans le tableau 5.3, nous avons noté :
• Une diminution remarquable de l’acidité, cela explique la neutralisation des acides gras libres.
• Formation de traces de savon à partir des acides gras libres qui réagissent avec la
soude caustique (vu que la neutralisation des acides gras par la soude provoque la formation du savon).
V. 4. 3. Huile décolorée Tableau 5.4 : Résultats d’analyses de l’huile décolorée.
Paramètres
Acidité %
Phosphores
ppm
Couleur
J R
Résultats
0.18
-
Chapitre V Partie expérimentale
38
D’après les résultats de l’analyse de l’huile décolorée on voie bien qu’ils sont conformes aux
normes.
• Une grande diminution de la couleur de l’huile, grâce à l’effet d’adsorption de la terre
décolorante.
• Une légère augmentation de l’acidité due à la présence des acides gras libérés par la
terre décolorante.
• Une diminution nette de phosphores causée par l’opération de séchage qui suit le
lavage dans le but de ne pas désactiver la terre décolorante
V. 4. 4. Huile désodorisée
Tableau 5.5 : Résultats d’analyse de l’huile désodorisée.
Paramètres
Acidité %
H %
Trace de
savon
ppm
Indice
d’iode
Indice de
peroxyde
Couleur
J R
Résultats
0.06
00
00
132
191
12 0.8
Normes
Entreprise
(NE)
0.08℅ max
00
00
120-143
188-195
15 1.2
D’après, les résultats du tableau 5.5, nous remarquons :
• Un abaissement de l’acidité suite à la destruction des acides gras libres par une
température élevée (plus de 200°C).
• Absence de l’humidité car l’eau est éliminée par l’effet de la température élevée.
• Diminution de la couleur de l’huile par élimination des substances volatiles
(décoloration chimique).
-
Chapitre V Partie expérimentale
39
V.4.5. Huile conditionnée Tableau 5.6 : Résultats d’analyse de l’huile conditionnée.
Paramètres
A%
H%
TS
Augmentation
IP
II
Aspect
Odeur
Goût
Couleurs
J R
Résultats
0.06
00
00
0.82
132
Limpide
Spécifique
Plat
12 0.8
Normes
0.08℅
max
00
00
5
120-
143
Limpide
Spécifique
Plat
15 1.2
D’après les résultats motionnés dans le tableau 5.6, nous notons :
• Une augmentation légère de l’indice de peroxyde (0.82) qui est due au contacte de
l’huile avec l’oxygène dans les bacs de stockage et les circuits de remplissage, mais
cette valeur reste dans la norme.
• Que les résultats sur l'huile finie, conditionnée sont identiques à ceux obtenus sur
l'huile désodorisée sauf que l’augmentation du taux de peroxyde de ce dernier est nul.
D’une manière générale, les résultats obtenus sur l’huile finie (conditionnée), sont tous au
dessous de la norme, donc conforme à la commercialisation.
-
Chapitre V Partie expérimentale
40
V.4.6.Etude comparative d’adsorbants (Terre décolorante et charbon actif)
V.4.6.1. Echantillonnage
Dans cette étude comparative d’adsorbants les échantillons utilisés sont constitués de l’huile
de soja. Le prélèvement des échantillons a été effectué au niveau de sécheur (Huile neutralisée
sec) de l’atelier raffinage du complexe.
Tableau: 5.7 La nature et les dates des prélèvements
Caractéristique de
prélèvement
Date de prélèvement
E1
Huile de soja
neutralisée sec
Acidité 0.33 %
TDS 55 ppm
Phosphore > 2 ppm
Colore 5.5 3.5
II 148
IP 190
Le 19/04/2013
E2
Huile de soja
neutralisée sec
Acidité 0.29 %
TDS 60
Phosphore > 2 ppm
Colore 5.8 3.3
II 150
IP 186
Le 20/04/2013
E3
Huile de soja
neutralisée sec
Acidité 0.30 %
TDS 58
Phosphore > 2 ppm
Colore 5.6 3.4
II 152
IP 191
Le 22/04/2013
Mode opératoire
Le charbon actif ordinaire est utilisé comme agent d’adsorbant dans les tests réalisés.
Le charbon actif est broyée, ensuite on le fait passer dans un tamis (100 mesh /150 microns).
La même quantité de terre décolorante subit la même procédure que le charbon actif. Après le
séchage dans une étuve réglée à une température de 103±2°C, ensuite on a procédé à réaliser
sept combinaisons d’échantillons tels que :
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Chapitre V Partie expérimentale
41
Numéro de l’échantillon Compositions
Échantillon 1 2g terre pure + 20g huile sèche
Échantillon 2 1.5g terre + 0.5g charbon actif + 20g huile sèche
Échantillon 3 1g terre + 1g charbon actif + 20g huile sèche
Échantillon 4 0.5g terre + 1.5 charbon actif + 20g huile sèche
Échantillon 5 2g charbon actif pure + 20g huile sèche
Échantillon 6 3g charbon actif pure + 20g huile sèche
Échantillon 7 4g charbon actif pure + 20g huile sèche
Les 7 échantillons sont introduits dans un four à 245°C pour 2 min, en suite ils sont fortement
agité pour 1min (cette opération est répétée 3 fois). Puis on les mit dans un dessiccateur
jusqu’à température ambiante avant de les filtrés.
Apre filtrations les échantillons sont placés dans un lovibande pour lire les colores (jaune et
rouge), et aussi les autres analyses pour obtenus leurs propriétés physicochimiques.
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Chapitre V Partie expérimentale
42
V. 4.6.2. Résultats et discussions de l’étude comparative d’adsorbants
V. 4.6.2.1 L’huile de soja neutralisée sec E1 et E2
Tableau 5.8 : Résultats d’analyses de L’huile de soja neutralisée sec E1
E1
échantillon
1
échantillon
2
échantillon
3
échantillon
4
échantillon
5
Acidité
(%)
0.29
0.24
0.16
0.13