Extraction et purification de substances naturelles : comparaison de l’extraction au CO2-supercritique et des techniques conventionnelles

Extraction and purification of natural substances : comparison of supercritical CO2 extraction and conventional techniques

• Auteur / Autrice : Nejia Herzi
• Direction : Jean-Stéphane Condoret, Mehrez Romdhane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et environnement
• Date : Soutenance le 21/03/2013
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Gabès (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés libres

CO2 supercritique

Eau sub-critique

Hydrodistillation

Antioxydants

Tetraclinis articulata

Extraction

Supercritical CO2

Subcritical water

Hydrodistillation

Antioxidant

Tetraclinis articulata

Résumé

Ce travail concerne l'extraction de substances naturelles d'origine végétale en utilisant des procédés « verts » tels que l'extraction au CO2 supercritique (CO2-SC, de 90 à 1000 bar) et l'extraction à l'eau sub-critique (SWE). Ces procédés sont une alternative à l'hydrodistillation (HD) et l'extraction par solvant (SE) traditionnellement utilisés dans l'industrie des produits naturels. La majorité du travail a été réalisée sur l'espèce Tetraclinis articulata où les performances des procédés, CO2-SC , HD, SWE et SE, ont été optimisées puis comparées en termes de rendement, composition chimique, durée…, et en particulier activité antioxydante des extraits (évaluée par les tests ABTS+ and DPPH). La plus forte activité antioxydente a été mise en évidence pour les extraits CO2-SC, ceci étant très probablement dû à une moindre dégradation thermique, comme l'a indiqué la comparaison des compositions chimiques. La CO2-SC basse pression (90 bar) a permis d'obtenir un extrait de bonne qualité et, pour ce cas, une modélisation a été proposée pour comprendre et identifier le mécanisme limitant qui s'est avéré être l'équilibre solide-fluide. La modélisation de l'hydrodistillation a également été proposée, basée sur le modèle de Sovová . Ensuite, l'approche a été étendue à d'autres plantes : Eucalyptus cinerea, Eucalyptus Camaldulensis, Cypres sempervirens et callitris.

This work has dealt with extraction of natural substances from plants using « green » processes such as supercritical CO2 extraction (CO2-SC from 90 to 1000 bar) and extraction with subcritical water (SWE). These processes are an alternative to hydrodistillation (HD) and solvent extraction (SE) traditionally used in the natural products industry. Main part of the work was done on the species Tetraclinis articulata, and performance of the different processes, CO2-SC, HD,SWE and SE, were optimized and compared in terms of yield, chemical composition, duration ... and especially antioxidant activity of extracts (assessed by the ABTS+ and DPPH tests). CO2-SC extracts exhibited the strongest antioxidant activity and comparison of chemical compositions of the different extracts indicated that this is very probably due to lower thermal degradation of active molecules. For low pressure CO2-SC (90 bar), a model was proposed to understand and identify the limiting mechanism that proved to be solid-fluid equilibrium. For hydrodistillation, modelling, based on the Sovová 's model was also proposed. Then, the approach was extended to other plants: Eucalyptus cinerea and Eucalyptus camaldulensis, Cypres sempervirens and Callitris.