Cours ( partie III).doc
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7/24/2019 Cours ( partie III).doc
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Troisime partie : Transformations des matires grasses
1. Hydrognation
1.1. Introduction
Il arrive frquemment que deux atomes de carbone voisins dans lacide gras, soient chacun
dpourvus de leurs atomes dhydrogne habituels et quils soient relis lun lautre par une
double liaison telle que :
- !"# ! =! - !"-
$arce quil lui manque son effectif complet datomes dhydrogne, la cha%ne est dite non
sature& 'es acides gras qui contiennent deux ou plusieurs doubles liaisons sont qualifis
dacides gras poly-insaturs (A!I".
#es acides gras insaturs sont associs $ la p%ase li&uide ou au plus 'as point de fusion $
une solu'ilit et une racti)it c%imi&ue plus grande& (u contraire, les acides gras saturs(A*" correspondent $ la p%ase solide ou $ plus %auts point de fusion.
)uand des liaisons simples et doubles alternent dans la cha%ne, on dit quil y a con*ugaison&
est une structure asse+ fortement ractive et dans une certaine mesure instable& )uand deux
doubles liaisons sont spares par un groupe # !", larrangement qui en rsulte appel
configuration maloni&ueest trs aussi ractif chimiquement&
- !"# ! ! # ! !- !"- : doubles liaison con*ugues
- !"# ! ! - !"# ! !-!"- : configuration malonique
1.+. ,rigines de l%ydrognation
ers les annes ./00, l1urope tait pauvre en graisses dune texture suffisamment ferme
pour la fabrication des margarine& 2es recherches ont donc t ralises et ont abouti en ./03
la mise en service de la premire installation industrielle dhydrognation des huiles liquides
en vue de la production de graisses&
'industrie dhydrognation des huiles sest donc dveloppe rapidement pour devenir en
quelques annes la principale mthode de transformation chimique des huiles et graisses qui
permet de remplacer une huile par un autre, lorsque cette solution est conomiquement
souhaitable&
1.. !rincipe d%ydrognation
'hydrognation consiste incorporer de lhydrogne des acides gras non saturs, avec
laide dun mtal finement divis comme le 4ic5el, agissant comme le catalyseur& (ussi bien,
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lorsque les doubles liaisons se saturent, il se forme une substance point de fusion plus lev,
autrement dit, lhuile est transforme en graisse&
2autres effets secondaires se produisent galement qui apportent un avantage
supplmentaire :
- 'odeurcaractristique des huiles brutes dispara/t.
- 1tant donn que les dou'les liaisonsconstituent les points de dpart des ractionschimiques, la rduction des doubles liaisons rende la graisse moins su0ette $ une
oydation ultrieure. #a dure de conser)ation augmente considra'lement.
- #es carotnes la c%lorop%ile et les autres pigments qui donnent lhuile brute sa
coloration *aun6tre ou rouge6tre, sont transforms au cours de lhydrognation aupoint&uils disparaissent entirement ou que l%uile conser)e un coloration 0aune
p2le.
1.. Tec%nologie d%ydrognation
1..1. *ystmes discontinus
$uisque le durcissement deffectue la surface du catalyseur par de lhydrogne en solution
dans lhuile, la premire chose faire est dassurer un dispersion effective de lhydrogne
dans lhuile& 7ne bonne interface ga+-liquide est constamment ncessaire : une pression plus
leve favorise la dissolution de lhydrogne et augmente la vitesse de raction *usquau
maximum compatible avec la surface libre de catalyseur disponible&
'absorption de lhydrogne dans lhuile dpend :
- de la temprature 8 environ .90;
- de la diffusion intime de lhydrogne dans la masse par une agitation intense
- de la pression 8environ < 5g=cm";
- de la quantit de catalyseur 80&. 0&;
- de lactivit du catalyseur&
'a quantit minimale de nic5el semble ?tre de 0&0 par rapport lhuile& $our
lhydrognation dhuiles comestibles, la proportion de nic5el frais ne dpasse solvant pas
0&.0>& @i le catalyseur est continuellement utilis, la concentration peut ?tre de < 3 fois
suprieure& #es autres catalyseurs utilisa'les : 3i*+ 4u-4r 3i-Ag
5
- - - - A H
!
!
!
!! !
!
!
- - - -
! 4i 4i
!! !
!
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- - - -
! ! !
!! !
+ A 3i
-
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'e principe gnral est de disperser lhydrogne laide dun pulvrisateur ga+ dispos prs
de la base de lautoclave, puis
- dutiliser une source dnergie pour disperser le ga+ par des turbines pales plates de
telle manire que la trs petite quantit qui schappe dans lespace libre la partie
suprieure de lautoclave soit facilement raspire vers le bas par le tourbillon quiagite la surface
- de disperser le ga+ par des agitateurs mais utilisant une nergie maximale pour
provoquer une agitation en surface de manire que le ga+ de la partie haute soit
vigoureusement mlang lhuile&
'a temprature normale de travaille se situe entre .90 et "00, mais lhydrogne est
introduit au dpart environ .B0& $our viter la formation disomres transde faCon
obtenir une courbe de dilatation relativement plate, la temprature ne pourra pas dpasser
.D0 et m?me beaucoup moins&
6n prsence dA!I on pr)iendra la formation des composs cycli&ues &uilspourraient fa)oriser en limitant la premire partie du durcissement $ 15784 au
maimum& 'a marche de durcissement peut ?tre suivie en mesurant labaissement de lindice
de rfraction dune srie dchantillons, chaque mesure exigeant environ D minutes& Il existe
des rfractomtre fonctionnant en continu& 'e point final est contrEl normalement par
lindice diode ou par une mesure du point de ramollissement
A la fin il faut sparer le catalyseur de l%uile $ laide de filtres-presses & 'e catalyseur
filtr est soit vers dans lhuile traiter pour ?tre rutiliser rapidement, soit *ete sil est
puis&
1..+. *ystme continu
2ans le systme dhydrognation continue, la suspension de catalyseurs dans lhuile circulant
travers une srie de rcipients de ractions distincts agitation, dans lequel le mlange ga+-
liquide seffectue laide dagitateurs ou de pompes&
'hydrognation peut provoquer la formation disomres de position 8dplacement de la
double liaison;, on obtient ainsi un produit trs diffrent du produit de dpart pouvant parfois
?tre toxique& @elon que lon utilise le 4i .00, le 4i .90 ou e 4i
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2ans ce cas, on peut avoir plus dune forme et moins dune autre&
'interestrification peut se faire au sein dune m?me molcule : Fn a donc deux types
dinterestrification : intermolculaire et intramolculaire&
+.+. Interestrification dirig
Fn cherche sparer le liquide du solide en favorisant la formation dun certain type de
glycrides dans un mlange&
1xemple,
( partir du mlange, on sarrange pour extraire la tristarine au fur et mesure quil se forme& Il
y a donc dplacement de lquilibre et la formation continue& ( la limite, partir du mlange,
on obtient que des @@@ et des FFF& e procd fonctionne asse+ mal cause de
lintersolubilit des matires grasses& Fn peut avoir des mlanges qui prcipitent avec la
starine pure&
'interestrification se fait dans des racteurs $ temprature 'asse (+7-784"en prsence de
catalyseurs (t%ylates ou mt%ylates de sodium".'e produit doit ?tre parfaitement sch car
leau arr?te la raction&
'es produits traits ont tou*ours la m?me composition globale en acide gras, mais leur
rpartition est diffrente& Fn obtient des produits de consistance diffrente tout fait
diffrente&
. ractionnement
ette technique est utilise pour sparer la partie liquide de la partie solide dune matire
grasse p6teuse& 1lle a lieu en prsence ou non de solvant par cristallisation contrEle des
glycrides& 1lle prsente lavantage d?tre de nature physique et donc de ne pas modifierchimiquement la matire grasse& ette technique pourrait remplacer les prcdentes&
.1. ractionnement $ sec
1xemple : lhuile de palme contient deux phases 8fraction liquide doline et la fraction solide
de starine;& 'a sparation peut se faire selon diffrentes procds
- centrifugation
- filtres bandes
;
**
*
,,
,A
,,
,
**
*
,*
,
*
,
*
,
,
*
*
*
,
-
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'e facteur limitant souvent t la filtration, car les graisses sont des produits difficiles
filtrer& Fn a constat par exemple que si on met de la matire grasse dans un fGt, il y avait
dcantation des cristaux dans le fond& Il suffit alors de pomper le surnageant& Fn a alors
essay de reproduire cette cristallisation naturelle lchelle industrielle&
1. Procd en T
'huile est fondue, puis refroidi au moyen dun circuit deau, en sarrangeant pour que lcart
de temprature entre lhuile et leau soit constant& Fn arrive ainsi obtenir un fractionnement
proche du fractionnement naturel& e procd dure environ "0 heures pour passer de H0
"0& Il y a intr?t ce que la cristallisation soit lente pour quil se forme de gros cristaux
homognes&
Mise au point dun systme de filtration
'e mlange liquide-solide est vers sur une tEle mtallique perfore et le liquide passe dans
un tambour dans lequel on fait un vide& 'a gomtrie des pores est importante pour permettreun bon gouttage des cristaux tant en vident de colmater le systme&
$our que ce systme fonctionne bien, il faut ncessairement avoir de beaux cristaux, fermes,
de diamtre le plus homogne possible& $our lhuile de palme, on cherche avoir des
cristaux :
- de 0&. mm de diamtre
- rsistant au tassement
- de forme & $our cela, lhuile doit ?tre entirement fondue 8au moins H0; puis
refroidie rapidement dans la premire phase et lentement dans la seconde& 'e
refroidissement rapide se fait sous agitation rapide et intense de faCons obtenir descristaux asse+ gros&
Fn peut travailler en plusieurs phases : on prlve le solide une temprature donne, puis on
reprend le liquide, on le rchauffe et on le recristallise& ( partir dun seul produit de dpart, on
obtient ainsi une gamme de produits&
2. Procd De Smet
Fn ralise une cristallisation rapide par palier& e procd donne de petits cristaux, mais de
dimensions homognes&
Tam'our perfor
ormation de g2teau de cristau
>ide#i&uide
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'a filtration se fait sur des filtres presses membranes, car, sur un filtre tambour, Ca
marcherait pas cause de la petite dimension des cristaux& $ar ailleurs, si les cristaux ne sont
pas homognes, il y a des problmes de filtration&
3. Filtration sur tambour
'e fractionnement nest pas limit lhuile de palme& 'e procd se dveloppe par dautres
matires grasses telles que le beurre, les graisses hydrognes&
'es diffrents traitements de diversification permettent dlargir les proprits des matiresgrasses disponibles sur le march, afin dlargir les applications& 'a tendance actuelle est de
faire moins d%ydrognation, mais plus de mlanges& Fn offre ainsi au consommateur un
produit soi-disant plus naturel&
?
1H
1H
1H
1H
emps
emprature
v
v
p
Jlange liquide-cristaux
K6teau de cristaux
outeau racleur
In*ection air comprim pour
nettoyer le tambour
'iquide