Vers une amélioration du procédé industriel d'extraction des fractions solubles de pomme à l'aide de technologies électriques

Towards an enhancement of the industrial process for soluble fractions extraction from apples using electrical technologies

• Auteur / Autrice : Mohammad Turk
• Direction : Alain Baron, Eugène Vorobiev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels et développement durable
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse sensorielle

Sucre

Glucose

Oses

Polyphénols

Pommes

Mots clés libres

Cep

Deht

Polyphénoloxydase

Echelle industrielle

Jus de pomme

Fructose

Acide malique

Résumé

L'introduction des champs électriques pulsés à l'échelle industrielle pour la transformation de la pomme en jus repose sur une amélioration de nos connaissances des effets de cette technologie sur la qualité biochimique des jus, les bénéfices quantitatifs et énergétiques. Les essais à l'échelle laboratoire ont permis de mieux décrire l'effet du traitement CEP et du degré de fragmentation sur le rendement d'extraction et la composition des oses simples (fructose, glucose), de l'acide malique et des polyphénols natifs des jus. Nous avons montré que le traitement électrique accentue l'oxydation de ces derniers par la polyphénoloxydase si des mesures de protection n'ont pas été prises pour prévenir les réactions enzymatiques. Nous avons établi une méthodologie d'essai à l'échelle pilote et industrielle de traitement CEP combiné à un pressage continu. Un traitement de faible intensité (E = 650 V/cm) à 4,5 t/h améliore le rendement d'extraction (Y = 5,1 %) du pur jus de pomme par pressage et augmente la matière sèche du marc. La consommation énergétique du traitement électrique (mesurée sur le secteur = 3,5 W. H/kg râpure) est inférieure à l'économie d'énergie réalisée lors du séchage du marc (12,1 W. H/kg râpure). Enfin, l'investissement dans un pilote CEP à l'échelle industrielle est rentable. En effet, le délai de récupération de l'investissement est inférieur à deux ans. Le jus de pomme issu d'un traitement CEP a gardé tous ses attributs qualitatifs. L'analyse sensorielle réalisée par un panel expert a montré une meilleure perception des jus traités électriquement par rapport à un jus non traité. Dans ce travail, nous avons mis au point un nouveau procédé d'extraction par diffusion aqueuse des composés phénoliques de l'épiderme de la pomme par différentes électrotechnologies. Ce procédé a permis un rendement d'extraction en polyphénols natifs supérieur et un temps de diffusion plus court comparé à une extraction classique par solvant hydroalcoolique.

Introducing Pulsed Electric Field (PEF) to an industrial scale for apple juice processing needed to improve our knowledge about the effects of this technology on the biochemical quality of juice, the quantitative and the energetic benefits. At the laboratory scale, tests have allowed to better describe the effect of the electric treatment and the degree of fragmentation on the extraction yield and composition of simple sugars (fructose, glucose), malic acid and native polyphenols in juices. We have shown that the electric treatment enhances the oxidation of the phenolic compounds by the polyphenoloxidase when protective measures are not taken against the enzymatic reactions. We established a testing methodology on a pilot scale and industrial treatment combining continuous PEF treatment and apple expression. Low intensity treatment (E = 650 V / cm) at a flow rate of 4. 5 t / h improved the extraction yield (Y = 5. 1%) of apple juice by pressing and increased the dry matter of the pomace. The energy consumption of electric treatment (3. 5 W. H/kg mash) was lower compared to the unconsumed energy during pomace drying (12. 1 W. H/kg mash). Finally investing in a pilot at industrial scale should be profitable. Indeed, the payback period of investment is estimated at less than two years. Apple juice from a PEF treatment kept all its qualitative attributes. The sensory analysis carried out by an expert panel showed a better perception of electrically treated juices compared to control juices. In this work, we developed a novel method of extraction by aqueous diffusion of phenolic compounds, in the epidermis of the apple, by various electrotechnologies. This method showed a higher extraction yield of native polyphenols and a shorter diffusion time compared to conventional extraction with alcoholic solvent.