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Un nouveau procédé de fractionnement par voie sèche des tourteaux d’oléagineux

En combinant des opérations de broyage ultrafin avec un tri électrostatique, les chercheurs ont obtenu d’une part des fractions enrichies en protéines et appauvries en lignine et  d’autre part des fractions enrichies en lignines. Ce procédé breveté offre des perspectives intéressantes en alimentation animale et en chimie du végétal.

raffinage par voie sèche oléagnineux. © Inra, A. Barakat
Mis à jour le 19/09/2016
Publié le 24/06/2016

Tourteaux d’oléagineux français : une valorisation encore insuffisante

On appelle tourteaux d’oléagineux, les résidus solides obtenus après l'extraction de l'huile de graines ou de fruits de plantes oléagineuses (tournesol, colza, soja…). Ces résidus sont généralement utilisés en alimentation animale comme principale source de protéines. Cependant, les tourteaux français  principalement extraits du colza et du tournesol renferment moins de protéines (35 % en moyenne) que le soja (45-50 %) ce qui fait qu’ils restent moins intéressants à employer. Les tourteaux contiennent des fibres - dont la lignine –  inhibiteur de la digestion chez les animaux de rente non ruminants ce qui  freine leur utilisation dans les rations alimentaires.  

 
Outre leur valorisation en alimentation animale, les tourteaux pourraient être utilisés par d’autres secteurs industriels  pour la production d’énergie, de molécules pour la chimie verte ou bien de matériaux. La principale difficulté pour ce type de valorisation réside dans la séparation des différents constituants tout en évitant d’altérer leurs structures et leurs propriétés fonctionnelles.

Un procédé d’enrichissement alternatif durable testé à petite échelle

L’équipe de l’UMR IATE a expérimenté une nouvelle approche sur des tourteaux pailleux de tournesol (voir encadré). Ces tourteaux sont broyés en plusieurs étapes pour obtenir des particules ultrafines de diamètre médian inférieur à 500 μm. Ces particules sont soumises à une étape de séparation électrostatique ce qui permet d’obtenir deux fractions. Ces deux fractions sont de nouveau séparées individuellement permettant de générer quatre fractions. Parmi ces fractions, deux d’entre elles sont particulièrement intéressantes : l’une a été enrichie en protéines (55%) et appauvrie en lignine (1%), l’autre enrichie en lignine (42 %).

Ce procédé présente différents avantages. Aucun apport massique extérieur (produit chimique, solvant) n’est ajouté au tourteau pendant le «cracking». Il ne génère pas de co-produit ni d’effluent et préserve l’intégrité fonctionnelle des molécules obtenues.

Le procédé a été validé à une échelle permettant de traiter 1 à 5 Kg de produit/heure. Différentes matières premières ont été testées : des tourteaux d’oléagineux (tournesol, colza, soja) et de la paille. D’une façon très générale, les chercheurs ont observé pour les oléagineux, un enrichissement en protéines qui passe de 30-35 % à 45-55 % et une diminution de la teneur en lignine qui passe de 20-25 % à 5-10 % de la matière sèche. Pour certaines biomasses, les fractions présentent également un enrichissement en cellulose et minéraux.  

Des applications multiples que les chercheurs souhaitent tester avec des partenaires industriels

En alimentation animale : le procédé permet - à partir de tourteaux d’oléagineux - de sélectionner des fractions appauvries en facteurs antinutritionnels. Il valorise les tourteaux français pour l’alimentation des petits mammifères tout en assurant un apport protéique dans des proportions identiques à celles apportées par le tourteau de soja.

En chimie du végétal : le procédé pourrait – dans certains cas – être une alternative à la fabrication de concentrés protéiques par précipitation en phase liquide.
Plus généralement, il ouvre la porte à de nouvelles approches pour le prétraitement de la matière première afin de produire des «entrants»  adaptés aux processus de transformations spécifiques.
Par exemple, des fractions enrichies en lignocellulose et phénols présentent un intérêt pour la production d’énergie et de molécules d’intérêt. A l’opposé, des «entrants»  pauvres en lignine – et riches en protéines - sont avantageusement utilisés pour l’alimentation animale et humaine.
Les scientifiques sont ouverts à toute collaboration avec des industriels que ce soit pour tester le  procédé sur de nouvelles matières premières (valorisation des polyphénols par exemple) aussi bien que pour déployer le procédé vers des échelles plus larges pour des applications en alimentation, santé, cosmétique…

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Abdellatif BARAKAT Unité Mixte de Recherche Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes (UMR 1208 IATE) sous tutelle INRA-CIRAD-Université de Montpelier II-SupAgro. 2 Place Viala – 34060 Montpellier
Chargée de valorisation :
Hélène Genty
Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Montpellier

En savoir plus sur le procédé breveté

Etape de broyage : Les tourteaux renfermant entre 8 et 15% de matière sèche sont directement broyés. Un broyeur à couteau sert à réduire la taille des particules entre 1 et 6 mm puis des broyeurs  à palette et centrifuges équipés de grilles de 0,25 - 0,5 et 0,1 mm servent à obtenir les broyats ultrafins.
Etape de tri électrostatique : Les particules du broyat sont convoyées par un flux d’air sec à travers un tube contre les parois duquel elles vont s’entrechoquer, perdre ou gagner des électrons et ainsi acquérir une charge électrique de surface – c’est l’effet tribo-électrique. Elles sont ensuite dirigées vers une cellule de séparation dans laquelle un champ électrique va dévier la trajectoire des particules en mouvement selon leurs propriétés de surface, en attirant les particules positives vers l’anode et les particules négatives vers la cathode. Ces particules vont ensuite être  décantées dans des cyclones (centrifugation aérodynamique) puis être collectées dans des bocaux de récupération.

Référence : Barakat A., Jérome F., Rouau X. 2015 - A dry platform for separation of proteins from biomass-containing polysaccharides, lignin, and polyphenols. ChemSusChem – vol 8 - issue 7 -p 1161-1166.

Brevet Inra  : WO 2015097290 A1 : Procédé de fractionnement d'un tourteau d'oléagineux et applications de ce procédé.