Intensification de l'extraction des polyphénols par électrotechnologies pour la valorisation des marcs de champagne

Intensification of the extraction of polyphenols by electrotechnologies for the valorization of champagne grape pomace

• Auteur / Autrice : Nadia Boussetta
• Direction : Jean-Louis Lanoisellé, 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

Extraction (chimie)

Lyophilisation

Ultrasons

Vin de Champagne

Raisin

Décharges électriques

Polyphénols

Mots clés libres

Extraction solide liquide

Champs électriques pulsés

Décharges électriques de haute-tension

Marc de raisin

Diffusion

Solvant hydro-alcoolique

Electrotechnologies

Résumé

Cette étude porte sur l’amélioration de l’extraction des polyphénols à partir des marcs de raisin par des électrotechnologies : les décharges électriques de haute-tension (DEHT) et les champs électriques pulsés (CEP). Ces techniques permettent d’endommager les membranes et/ou parois cellulaires facilitant ainsi la libération du contenu intracellulaire vers le milieu extérieur. Le procédé global d’extraction développé se compose d’une diffusion aqueuse ou hydro-alcoolique assistée par un prétraitement électrique (CEP ou DEHT), suivie d’une étape de purification par extraction sur phase solide, et d’un séchage par lyophilisation. L’étude de l’effet des paramètres opératoires pour chacune de ces étapes a permis d’optimiser le procédé afin d’obtenir des poudres riches en polyphénols antioxydants. L’utilisation d’un prétraitement électrique a ainsi permis d’extraire jusqu’à 10 fois plus de polyphénols. Des essais réalisés à l’échelle semi-pilote ont confirmé l’efficacité des DEHT sur l’amélioration de l’extraction des polyphénols. La méthode d’extraction étudiée a aussi été appliquée sur chaque constituant du marc de raisin (pellicules, rafles et pépins). Ces travaux ont également mis en évidence l’impact de l’onde de choc produite lors des DEHT sur la fragmentation du produit et donc sur l’extraction des composés. Enfin, les cinétiques d’extraction des polyphénols ont pu être modélisées par le modèle empirique de Peleg et le modèle théorique de Fick afin d’estimer les rendements d’extraction au cours du temps.

This study is about the intensification of the polyphenols extraction from grape pomace by electrotechnologies: high voltage electrical discharges (HVED) and pulsed electric fields (PEF). These techniques can damage cell membranes and/or cell wall thus enhancing the release of intracellular compounds. The developed extraction process is divided into three steps: an electrically assisted aqueous or hydro-ethanolic diffusion, a purification process by solid phase extraction, and a drying process (by freeze-drying). The optimization study of the main operating parameters for each process resulted in the production of a powder rich in antioxydant polyphenols. The application of an electrical pretreatment allowed increasing up to 10 times the extraction yields of polyphenols. Experiments performed at the semi-pilot scale have confirmed the positive effect of HVED on polyphenols extraction improvement. It was possible to apply this extraction method on each grape pomace component (skins, seeds and stems). Results have also shown the effect of the high pressure wave produced during HVED on the product fragmentation that increases the extraction of interest compounds. Finally, the kinetics of polyphenols have been described by the empirical Peleg’s model and the theoretical Fick’s model in order to estimate the polyphenols yields at a desired time.