Optimisation de procédés innovants pour l'obtention de phycocolloïdes
| Autre(s) titre(s) | Optimization of innovative processes for obtaining phycocolloids | ||||||||
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| Type | Thèse | ||||||||
| Date | 2007-10-26 | ||||||||
| Langue(s) | Français | ||||||||
| Auteur(s) | Vauchel Peggy1, 2 | ||||||||
| Affiliation(s) | 1 : Ifremer, france 2 : Univ Nantes, france |
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| Université | Université de Nantes | ||||||||
| Discipline | Mécanique, thermique et génie civil, génie des procédés | ||||||||
| Directeur de thèse | Abdellah Arhaliass | ||||||||
| Co-directeur | Baron Régis | ||||||||
| Mot-Clé(s) | alginate, extraction, Laminaria digitata, extrusion réactive, optimisation, modélisation, distribution des temps de séjour, cinétique, rendement, propriétés rhéologiques | ||||||||
| Résumé | Les alginates sont des polysaccharides naturellement présents dans les parois cellulaires des algues brunes et sont extraits pour leur propriétés rhéologiques. L’industrie des alginates utilise un protocole d’extraction dont l’étape centrale, la carbonatation, est réalisée en batch. Elle requiert une grande quantité de réactif et d’eau, et peut nécessiter plusieurs heures. L’objectif global de cette thèse est d’optimiser le procédé d’extraction des alginates. L’étude du procédé existant, centrée sur l’étape de carbonatation, a permis de mettre en évidence les points susceptibles d’être améliorés dans l’optique d’optimiser le rendement et la qualité des alginates extraits. L’intensité d’agitation et la taille des morceaux d’algue ont été identifiés comme des facteurs influents sur la cinétique de la réaction de carbonatation. Un travail sur les tissus médullaire et cortical de Laminaria digitata a mis en évidence des cinétiques d’extraction spécifiques à chacun. Ces éléments ont été pris en compte dans la construction d’un modèle cinétique de la réaction de carbonatation. La possibilité de réaliser l’étape de carbonatation par extrusion réactive a ensuite été étudiée. L’étude expérimentale a permis d’optimiser le procédé et de mettre en avant les gains apportés par rapport au procédé batch existant : procédé continu, gains en temps, en rendement et amélioration des propriétés rhéologiques. La qualité (pureté, blancheur, propriétés rhéologiques) de l’alginate extrait est constante quelles que soient les conditions d’extrusion. Seul le rendement est dépendant, de manière non linéaire, de certains paramètres opératoires : la concentration en réactif et le ratio des débits d’algue et de solution réactive. Un modèle pour le procédé de carbonatation par extrusion réactive est ensuite proposé. Il consiste en l’association d’un modèle de distribution des temps de séjour prenant en compte les paramètres du procédé et géométriques, et du modèle cinétique de la réaction de carbonatation. |
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| Keyword(s) | alginate, extraction, Laminaria digitata, reactive extrusion, optimization, modeling, residence time distribution, kinetics, extraction yield, rheological properties | ||||||||
| Résumé en anglais | Alginates are polysaccharides which are naturally present in the cell wall of brown algae and extracted because of their rheological properties. The alginate industry uses an extraction protocol, which central step, the carbonatation, is conducted in batch reactors. It is a high water, reagent and time demanding process. The main objective of this thesis is to optimize the alginate extraction process. A study of the existing process, focused on carbonatation step, enabled to highlight points which could be enhanced to optimize the extraction yield and the quality of extracted alginates. Stirring intensity and algae pieces size have been identified as parameters having an influence on the carbonatation reaction kinetics. A specific analysis on medullar and cortical tissues of Laminaria digitata highlighted specific extraction kinetics for each cell zone. These elements have been taken into account while building a model for carbonatation reaction kinetics. The opportunity of conducting the carbonatation step thanks to reactive extrusion process has been investigated. An experimental study enabled to optimize the process and to highlight its advantages compared to the existing batch process : continuous process, gain in time and in extraction yield, enhancement of rheological properties. Extracted alginates quality (purity, whiteness and rheological properties) was constant whatever extrusion conditions were. Only extraction yield showed a non linear dependence with regards to some process parameters : reagent concentration and ratio of algae and reactive solution feed rates. A carbonatation by reactive extrusion model for this process has been proposed. It combines a residence time distribution model, taking into account process and geometrical parameters, and the carbonatation reaction kinetics model. |
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| Texte intégral |
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