Deux types de procédés sont utilisés pour l’extraction de l’huile brute végétale :
- Le procédé d’extraction de l’huile par pression et
- le procédé d’extraction de l’huile par solvant.
Le premier procédé utilise des extracteurs mécaniques, alors que le deuxième procédé est basé sur la dissolution des lipides dans un solvant.
Table of Contents
Introduction
L’huile brute désigne l’huile non raffinée, elle peut être obtenue selon 2 procédés :
- Physique : Par l’application d’une pression pour l’extraction de l’huile brute contenue dans la matière première.
- Chimique : Par extraction au solvant de l’huile brute contenue dans la matière première.
Extraction de l’huile brute par pression
Il existe deux types de procédés d’extraction de l’huile brute végétale par pression : Le procédé discontinu et le procédé continu. Le premier procédé utilise des presses hydrauliques de type Marseillaises, Anglo-américaines ou à cages. Le deuxième procédé utilise des presses mécaniques composées généralement de deux vis sans fin ; la première vis conduit les graines vers un cylindre perforé et la deuxième permet l’extraction de l’huile par pression.
L’huile obtenue par pression est dite de première pression. Le tourteau rejeté contient encore une partie plus au moins importante de l’huile résiduelle. Cette dernière peut être extraite par solvant ou par pression après chauffage du tourteau ; cette huile est communément appelée huile de seconde pression.
Procédés discontinus par presses hydrauliques
Les presses hydrauliques ne sont plus guère utilisées que dans certains cas particuliers et pour des productions pratiquement artisanales. Parmi ces presses, on distingue plusieurs types.
- Presses Marseillaises :
Les graines sont enfermées dans des sacs appelés « scourtins ». Ces sacs sont empilés les uns sur les autres et séparés entre eux par des plaques de tôle. Sous la pression, qui peut atteindre 250-300 kg/cm2, l’huile filtre à travers les scourtins et s’écoule sur le plateau inférieur puis dans un récipient. On obtient ainsi une huile dite de première pression.
L’opération terminée, les scourtins sont enlevés, les tourteaux sont concassés et broyés et, après chauffage, sont remis en scourtins et soumis à une 2ème pression.
b) Presses Anglo-américaines :
Tout comme les presses marseillaises, ces presses sont ouvertes; elles présentent toutefois l’avantage d’utiliser de simples surfaces filtrantes repliées sur le produit à traiter et qui sont d’un entretien plus facile que les scourtins.
c) Presses à cages :
Ces presses sont de type fermé et elles permettent d’atteindre des pressions de l’ordre de 500 kg/cm2. La matière y est reçue dans de grands récipients métalliques cylindriques (cages), dont le fond est fermé par le plateau inférieur de la presse hydraulique et dont les parois sont constituées par des barreaux métalliques verticaux juxtaposés et très rapprochés, ou par une enveloppe continue également métallique perforée d’une multitude de petits trous.
Procédés continus
Les procédés continus (Figure 4) sont maintenant à peu près les seuls utilisés en huileries industrielles. A cet effet, on emploie des presses à cages métalliques filtrantes. La graine broyée y est introduite et y est comprimée par une combinaison de vis sans fin à pas dégressif nommé « arrangement » tournant à vitesse généralement lente.
Un cône, dont on peut régler la position, délimite à l’extrémité de la cage un espace annulaire plus ou moins rétréci et par lequel sort le tourteau. Le réglage du cône, le choix de l’arrangement, la vitesse de rotation sont des facteurs déterminants du degré d’épuisement du tourteau.
Une cage de presse moderne est divisée en sections. Les barreaux sont séparés les uns des autres par des petites cales calibrées en acier. L’espacement entre les barreaux n’est par le même pour les diverses sections de la cage. Il varie en outre suivant la nature de la graine triturée et la façon dont on fait travailler la presse.
De la disposition de ces divers éléments entre eux, et aussi du choix du pas de vis et de la vitesse de rotation de l’arbre, dépendent le rendement de la presse et son utilisation.
Traitement des fruits à pulpe
Les principaux fruits oléagineux que l’on traite couramment sont les fruits du palmier et d’olivier.
a) Extraction de l’huile de palme :
En premier lieu, il convient de signaler la fragilité de ce produit et sa conservation difficile. Les régimes de palme doivent être stérilisés dans le plus bref délai afin d’éviter toute hydrolyse enzymatique de l’huile qu’ils contiennent. Cette opération se fait dans les autoclaves chauffés à la vapeur à un barème de 100°C pendant 30 minutes.
Après cette cuisson-stérilisation, les régimes peuvent être stockés sans subir d’altération pendant 12 heures environ. Puis ils passent sur un égrappeur qui sépare les fruits des rafles résiduaires. On procède ensuite à l’extraction de l’huile.
Deux cas peuvent se présenter :
- Si la coque du noyau est suffisamment épaisse, on procède à l’extraction de l’huile au moyen d’une presse hydraulique ou d’une presse continue. On obtient alors une émulsion d’huile et d’eau et une masse constituée de fibres et de débris cellulosiques de laquelle seront séparés les noyaux.
- Si la coque du noyau est mince et risque de se casser on peut extraire l’huile par centrifugation. L’huile obtenue est mieux débarrassée des particules solides que dans les cas précédents. Ce mode de traitement convient parfaitement pour les petites et moyennes productions.
Il reste à signaler qu’il existe un procédé qui consiste à extraire l’huile de palme par
dilacération de la pulpe et entraînement de l’huile par lavage à l’eau chaude. Les fruits sont introduits dans un malaxeur chauffé à la vapeur à 100°C. La pulpe est déchirée et l’huile s’en échappe. On introduit ensuite de l’eau chaude qui lave la fibre résiduelle.
b) Extraction de l’huile d’olive :
Il existe différentes variétés d’olives : les olives de table et les olives destinées à l’huilerie. La teneur en huile de ces dernières varie de 15 à 25 % avec une teneur en eau de 40 à 50 %.
La qualité du produit obtenu dépend avant tout de la rapidité du traitement. Il est donc nécessaire de stocker très peu de temps les fruits après la récolte. Il faut éviter aussi de choquer ou de blesser les fruits au cours du ramassage, manutention et des manipulations. Tout choc ou blessure est susceptible d’affecter négativement la qualité de l’huile renfermée.
En général le schéma classique de la production est le suivant :
- triage et lavage des fruits ;
- broyage ;
- malaxage ;
- extraction de l’huile puis
- séparation des phases.
Extraction de l’huile brute par solvant
L’extraction de l’huile brute végétale par solvants est essentiellement réalisée industriellement en mettant en contact la matière oléagineuse à traiter avec un solvant approprié. On obtient ainsi une solution d’huile dans le solvant ou miscella dont la concentration varie suivant la qualité du solvant et la richesse en huile de l’oléagineux traité.
Ce miscella, après filtration et concentration, est soumis à l’action de la chaleur dans un évaporateur puis dans une colonne finisseuse sous vide comportant une injection de vapeur pour l’élimination totale des dernières traces de solvant. Les vapeurs ainsi produites sont condensées dans des appareils classiques et l’huile obtenue est refroidie et stockée en attendant le raffinage.
Le solvant condensé est recueilli dans un séparateur où il est débarrassé de l’eau provenant de la vapeur injectée et de l’humidité des produits traités.
Les farines d’extraction retiennent toujours une quantité de solvant assez importante, que l’on récupère dans des appareils sécheurs. Là aussi, les dernières traces de solvant sont chassées à l’aide de vapeur vive ou sous vide plus ou moins poussé.
Les solvants
Parmi les solvants utilisables pour l’extraction de l’huile brute, nous pouvons citer plusieurs types : les dérivés du pétrole, les solvants chlorés et les alcools. Cependant, l’utilisation de l’un ou l’autre peut être autorisée ou interdite par la réglementation de certains pays. En Europe, L’utilisation des solvants comme auxiliaires technologiques régie par la directive 88/344/CEE, du 13 juin 1988 relative au rapprochement des législations des États membres concernant les solvants d’extraction utilisés dans la fabrication des denrées alimentaires et de leurs ingrédients
a) Les dérivés du pétrole :
Le solvant le plus utilisé est l’hexane, molécule apolaire. Cette extraction repose sur le principe suivant : les composés apolaires comme les corps gras sont insolubles dans les composés polaires comme l’eau, mais solubles dans les solvants apolaires tels que l’hexane.
Le point d’évaporation de l’hexane étant inférieur à celui des matières grasses à extraire, il est donc très facile de séparer ces deux composés en chauffant leur mélange.
b) Les solvants chlorés :
Les hydrocarbures présentent malheureusement l’inconvénient d’être inflammables et de donner, avec l’air, des mélanges explosifs. On a donc recherché pour le traitement, de certaines graines ou tourteaux, divers solvants chlorés ininflammables, parmi ces derniers, le trichloréthylène bouillant à 87°C sous la pression normale, a été employé.
L’efficacité du trichloréthylène comme solvant d’extraction s’est révélée supérieure à celle de l’hexane pour des températures de l’ordre de 55 °C. En contrepartie de cet avantage, il convient de signaler que le trichloréthylène dissout non seulement les matières grasses mais encore de très grosses quantités de gommes, mucilages, phosphatides et pigments colorés, contenus dans les graines oléagineuses. Son point d’ébullition est, en outre, nettement plus élevé que celui de l’hexane, ce qui oblige à chauffer davantage au cours de la distillation des miscellas.
Il en résulte que les huiles extraites à l’aide de ce solvant sont généralement plus foncées que celles obtenues par l’hexane. Elles se révèlent très souvent difficiles à les décolorer et les pertes au raffinage sont, par conséquent, plus élevées.
D’autre part, la plupart des solvants chlorés, comme le trichloréthylène, doivent être stabilisés avant l’emploi car les vapeurs présentent des dangers de corrosion auxquels n’échappe pas le matériel même construit en acier inoxydable.
c) Les alcools :
L’alcool éthylique a été utilisé industriellement surtout pour l’extraction de l’huile de soja mais malgré les avantages considérables présentés par ce solvant, il demeure peu employé à cause des contraintes administratives et fiscales.
L’isopropanol peut également être utilisé mais son prix relativement élevé par rapport aux autres solvants comme l’hexane limite leur demande.
Extraction discontinue
a) Extracteurs fixes :
Ces extracteurs fixes se composent d’une cuve cylindrique verticale étanche comportant un plancher filtrant à la partie inférieure, un orifice de chargement à la partie supérieure et un tampon de décharge situé latéralement juste au niveau du plancher filtrant. Une injection de vapeur sous le plancher filtrant au travers de la masse de produit épuisé permet la récupération du solvant et le séchage de la farine.
Certains de ces appareils sont encore en fonctionnement mais ne sont plus guère utilisés que pour des petites productions. Ils présentent l’inconvénient de donner des taux d’épuisement irréguliers par suite de la création de passages préférentiels du solvant dans la masse en traitement, et nécessitent, en outre une manutention pénible pour leur déchargement.
b) Extracteurs rotatifs :
Ces appareils sont constitués par une cuve cylindrique horizontale reposant sur des galets de roulement permettant ainsi la mise en rotation de l’appareil et de son contenu.
A l’intérieur, des éléments filtrants, composés de tubes recouverts d’une toile filtrante. La mise en relation de l’appareil évite les inconvénients des extracteurs fixes, ainsi que le colmatage trop rapide des surfaces filtrantes.
Un chauffage par double enveloppe et par tubes chauffants intérieurs assure le séchage de la farine après extraction.
Extraction continue
Le principe de l’extraction continue consiste à assurer, dans un appareil, le déplacement de la matière traitée et celui du solvant, de telle sorte que cette matière s’appauvrisse régulièrement en huile, tandis que le solvant se transforme en miscella de plus en plus concentré. Ce résultat est atteint par une marche à contre courant.
a) Appareils à immersion :
Parmi les appareils à immersion, on peut signaler tout d’abord l’appareil « Hildebrandt » qui fut pratiquement l’un des tous premiers extracteurs continus (Figure 5).
Cette machine se compose de deux tours verticales cylindriques équipées intérieurement, chacune, d’une vis transporteuse. Les deux tours sont reliées par la base grâce à une autre vis. Ces vis sont perforées et tournent à une vitesse régulière.
Les graines sont introduites par un distributeur dans la tour la plus basse et sont entraînées lentement vers le bas par l’intermédiaire de la vis. La vis inférieure reprend la matière et la dirige vers le bas.
Le solvant est introduit à la base de la colonne et parcourt cette dernière de bas en haut en s’enrichissant en huile tandis que la matière traitée, amenée au sommet, descend par gravité en s’appauvrissant progressivement.
La base de la colonne est en communication avec un élévateur étanche qui remonte la matière jusqu’à une hauteur située au-dessus du niveau de la tête de la colonne, ce qui lui permet de s’égoutter avant d’être introduite dans les tubes sécheurs.
Le solvant frais est amené, à l’aide d’une pompe, un peu au dessous de la sortie de l’élévateur du solvant. Il achève l’extraction en descendant par gravité à contre courant de la matière avant d’entrer au bas de la colonne.
b) Appareils à percolation :
Ces extracteurs étaient alors construits d’une enveloppe métallique de 15 à 20 m de hauteur à l’intérieur de laquelle se déplacent lentement des paniers perforés de grande dimension.
Dans ces extracteurs, la matière à extraire est amenée successivement dans chaque
panier et soumise, sans sortir de son récipient, à l’action du solvant jusqu’à son déchargement après égouttage.
Les miscellas de concentrations diverses sont recueillis au fond de l’extracteur, divisé en 7 compartiments de section horizontale variable. Leur circulation s’effectue à l’aide de pompes et de rampes d’arrosage, de façon que le miscella d’un compartiment quelconque soit amené à la rampe d’arrosage située au-dessus du compartiment voisin dans le sens opposé à celui du déplacement des cellules. On réalise ainsi une circulation à contre-courant.
c) Le procédé FILTREX
Ce procédé procède par filtration et extraction. L’opération est effectuée en deux temps, tout d’abord dans un mélangeur, puis à contre-courant dans un filtre rotatif horizontal fonctionnant sous vide.
Dans le 1er temps, l’extracteur cylindrique qui comporte intérieurement un dispositif assurant une agitation modérée et un avancement de la matière à traiter, est mis en contact avec un miscella partiel venant du filtre rotatif. Le mélange boueux sortant de cet appareil est déversé en continu sur la surface horizontale du filtre rotatif. Cette surface est constituée par une toile métallique fixée sur un plateau tournant régulièrement à l’intérieur d’une enveloppe étanche et dont la partie inférieure est divisée en plusieurs secteurs.
L’évacuation de la matière épuisée se fait à l’aide d’une vis raclante disposée suivant le rayon de l’appareil. Le drainage de la matière entre chaque lavage et à la fin de l’opération est facilité par l’utilisation d’un vide léger (pression allant de 75 à 460 mm de mercure). Le miscella final, contient en général environ 30% d’huile.
Récupération de l’huile du miscella
Quel que soit le type d’appareillage utilisé, nous nous trouvons, en fin d’opération, en présence, d’une part, d’un miscella plus ou moins riche en huile et, d’autre part, d’une farine d’extraction encore toute imprégnée de solvant qu’il faut récupérer.
Pour ce qui est du miscella on commence par le filtrer, soit grâce à un dispositif propre à l’appareil d’extraction lui-même, soit dans un filtre à miscella spécialement conçu et caractérisé par une étanchéité efficace et un décolmatage automatique.
Le miscella filtré est ensuite distillé dans un appareil à un ou plusieurs effets, l’huile brute obtenue est envoyée dans une colonne finisseuse dans laquelle elle est débarrassée des dernières traces de solvant par l’action conjointe du vide et d’une injection de vapeur d’eau.
Après égouttage, les farines d’extraction sont envoyées dans une série de tubes sécheurs dans lesquels circule à contre-courant soit un gaz inerte soit de la vapeur. A leur sortie de la colonne, les tourteaux sont acheminés vers un appareil tubulaire de séchage complémentaire qui ramène la teneur en eau à la normale.