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Méthodes d’Extraction de Jus de Fruits
Khaled BACH TARZISelima Senda MOKRANISkander MADHIRoumayda GNAOUI
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Extraction de Jus de Fruits
Pressage Conventionnel
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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
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Presse à vis sans fin
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Presse à tapis
Problème majeur: usure des tapis
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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
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Pressoirs à vis
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Pressoirs à paquets
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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
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Extraction de Jus de Fruits
Flash Détente
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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
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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)
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Dispositif expérimental
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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
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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
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FruitPrétraitement• Feuilles• Pédoncules
Étuvage
Détente sous-videPulpe de fruitsRaffinage de la
purée
Pasteurisation &
embouteillage
Purée
Production de nectar
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Anatomie du Maracuya (fruit de la passion)
Épicarpe
Mésocarpe
Aril
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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
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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
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Couleur des purées de la passion avant et après flash détente
Jus natifPurée flash-détente
+ colorée+ visqueuse
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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
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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
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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
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Couleur des purées de mangue avant et après flash détente
Purée de référence
Purée flash-détente
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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
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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
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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
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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
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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
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Extraction de Jus de Fruits
Micro-ondes (MO)
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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.
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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.
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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
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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
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Procédé expérimental et principe d’extraction de jus par micro-onde
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Prototype du dispositif d’extraction par micro-onde
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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Extraction de Jus de Fruits
Extraction Ultrasons Assistée par Micro-ondes
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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 .
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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.
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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
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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.
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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
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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