Étude de l’extraction des huiles végétales en milieu aqueux assistée par des tensioactifs

Study of vegetable oil extraction by an aqueous medium assited by surfactants

• Auteur / Autrice : Yancie Gagnon
• Direction : Elisabeth Van Hecke, Houcine Mhemdi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable / TIMR

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équation de Washburn

Mouillants

Mouillage (chimie des surfaces)

Mouillabilité

Microémulsions

Solutions aqueuses (chimie)

Interfaces solide-liquide

Tension superficielle

Surfactants

Extraction (chimie)

Huiles végétales

Graines oléagineuses

Oléagineux

Mots clés libres

Tensioactifs

Tension interfaciale ultra-faible

Oilseeds

Vegetable oil

Extraction

Surfactants

Ultra-low interfacial tension

Microemulsion

Wettability

Washburn's equation

Interfaces solide-liquide

Résumé

L’une des préoccupations actuelles majeures des acteurs de la trituration repose sur l’identification d’une alternative au procédé utilisant l’hexane en raison de son impact sur l’environnement, la qualité des produits et la santé humaine. L’utilisation de l’eau comme solvant de substitution présente plusieurs avantages, mais cette piste a été longtemps écartée en raison de la non miscibilité de l’eau et des huiles. La solution proposée suggère d’utiliser une solution aqueuse de tensioactifs permettant la réduction de la tension interfaciale entre l’eau et l’huile sous les 10-2 mN/m (i.e. la formation de microémulsion). Cette thèse vise donc à étudier l’extraction des huiles végétales à partir de graines oléagineuses en milieux aqueux en présence de tensioactifs. L’objectif principal est d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu et notamment des interactions physicochimiques entre les différents composés du système. Différentes questions ont été abordées dans cette thèse de façon à prendre en considération pas à pas le rôle et l’impact de chaque constituant du système. D’abord, la caractérisation physicochimique de différents types de tensioactifs, en particulier les tensioactifs dits rallongés et les tensioactifs biosourcés largement moins étudiés dans la littérature, a permis de sélectionner ceux capables de solubiliser un maximum d’huile végétale dans l’eau. Ensuite, les systèmes étudiés se complexifient par la prise en compte des graines oléagineuses, et donc de l’interface solide-liquide jamais étudiée dans la littérature. Des hypothèses quant aux mécanismes d’action des tensioactifs sur la modification de la mouillabilité des surfaces oléagineuses ont pu être proposées. Finalement, l’étude du procédé d’extraction a été abordée. L’influence des paramètres opératoires sur les rendements d’extraction a été appréhendée. Les résultats obtenus offrent des perspectives de poursuite, dans le but d’envisager l’émergence de cette technologie à l’échelle industrielle.

One of the major current concerns in the crushing industry is to identify an alternative to the processthat uses hexane because of its impact on the environment, product quality, and human health. Theuse of water as a substitute solvent has several advantages, but this path has long been set apart dueto the immiscibility of water and oils. The proposed solution suggests using an aqueous solution ofsurfactants allowing the reduction of the interfacial tension between water and oil below 10-2 mN/m(i.e., the formation of microemulsion). This thesis, therefore, aims to study the extraction of vegetable oils from oilseeds in aqueous media in the presence of surfactants. The main objective is to acquire a better understanding of the mechanisms involved, in particular, the physicochemical interactions between the different compounds of the system. Different questions have been addressed in this thesis to consider step by step the role and the impact of each constituent of the system. First, the physicochemical characterization of different types of surfactants, in particular, the so-called extended surfactants and bio-based surfactants that are largely less studied in the literature, which made it possible to select those capable of solubilizing a maximum of vegetable oil in water. Then, the studied systems become more complex by considering the oilseeds, therefore the solid-liquid interface, which has never been studied inthe literature. Hypotheses as to the mechanisms of action of surfactants on the wettabilitymodification of oleaginous surfaces have been proposed. Finally, the study of the extractionprocess was approached. The influence of the operating parameters on the extraction yields hasbeen apprehended. The results obtained offer prospects for further action to consider the emergenceof this technology on an industrial scale.