Cours ( partie III).doc

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

!! !

!

!

- - - -

! ! !

!! !

+ 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

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