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PROCEDE D'EXTRACTION D'HUILE DE PALME. o (Inventeur :Kehren).
L'invention consiste à utiliser les propriétés particulières des matières¯pectiques du ciment intercellulaire et de l'enveloppe-,cellulaire des cellules oléiques du fruit de l'Elaeis, pour réaliser un mode d'extraction ra- tionnel de l'huile.
De nombreux procédés d'extraction sont déjà connus utilisant divers modes d'extraction :
Les-procédés par pression ou essorage permettent d'obtenir une ex- traction atteignant 80 à 90 % d'huile,.mais ne peuvent, quelle que soit là pres- sion appliquée, dépasser ces taux d'extraction, car les substances molles (ma- tières pectiques, sucres, etc..) qui représentent en poids 50% de la pulpe sè- che délipidée, agglomèrent dans les conditions d'extraction les substances so- lides (cellulose, etc...) et gênent l'écoulement de l'huile résiduelle qui est incorporée par pression aux substances solides.
Les procédés d'extraction à l'eau, ont le grave inconvénient de ne permettre que des rendements très inférieurs, de l'ordre de 50 à 80 % de l'huile totale. En effet, ces procédés, comme les'précédents, comportent un malaxage préalable très poussé de façon à transformer les fruits en pâte et à déchirer au maximum les cellules oléïques. Le malaxage à chaud ne peut en aucun cas déchirer toutes les cellules oléiques dont une forte proportion se disperse dans la pâte. Si la pression écrase et vide ces cellules, en impré- gnant d'ailleurs les fibres d'huile, l'eau de lavage les entraîne intactes (ainsi que l'observation au microscope le.démontre).
L'ébullition ultérieure utilisée pour agglomérer les gouttelettes'd'huile libérées et accélérer la dé- cantation, reste sans effet sur les cellules oléiques intactes qui sont par leur petitesse (66 mu x 16 mu) et leur extrême dispersion dans l'eau, prati- quement irrécupérables.
Les procédés par solvants, d'un rendement excellent, n'ont reçu aucune extension pour le fruit de l'Elaeis étant donné les conditions parti-
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culières des exploitations. Le procédé russe Skipin n'a pas été appliqué au traitement des fruits de palme. Il permettrait d'obtenir l'écoulement spon- tané de 50 % à 60% de l'huile contenue dans les graines oléagineuses..Celles- ci sont préalablement séchées et broyées, et on leur communique la teneur en humidité cherchée par vaporisation d'eau en case clos. A une température et à un taux d'humidité caractéristiques, l'huile s'écoulerait spontanément par un phénomène de mouillabilité sélective des parois des graines séchées pour l'eau.
Ce procédé n'est pas utilisable pour l'extraction de l'huile de palme parce que la pulpe est d'une constitution différente de celle des graines.
Par une vaporisation d'eau sur la pulpe séchée, on provoque la formation d'un milieu pâteux, et l'on ne constate aucune écoulement d'huile spontané apprécia- ble, quelles que soient la quantité d'eau et la température utilisées.
L'observation microscopique ne permet pas de distinguer la présen- ce d'une émulsion dans le fruit mûr, mais une phase huileuse qui remplit uni- formément les cellules oléiques. La pulpe, qui forme le péricarpe du fruit, est formée de cellules.oléiques unies entre elles et aux fibres cellulosiques par un ciment intercellulaire du type pectique.
La cellule oléique est formée d'une phase huileuse enveloppée par une membrane du type cellulo-pectique principalement composée de pectose. Les fibres cellulosiques jouent le rôle darmature et donnent au péricarpe du fruit d'Elaeis sa structure particulière. Le tout est protégé par l'épiderme qui est étanche à toute pénétration de liquide de l'extérieur vers l'intérieur.
Le ciment intercellulaire est composé de substances colloïdales diverses : sucres, tanins, hémicellulose et surtout de composés pectiques.
Dans le fruit non mûr, ce ciment est insoluble dans l'eau chaude (pectose) mais devient soluble à la maturité (pectine). Une hydrolyse thermique provo- que le même phénomène que la maturité et transforme la pectose en pectine.
Ce ciment (pectine) est un "hydrogel" et a un pouvoir tensio-ac- tif supérieur à celui de l'eau et de l'huile.Ce ciment est optiquement vide à l'ultramicroscope. L'analyse électro-capillaire confirme qu'il est doué de la propriété d'abaisser très fortement la tension superficielle. Il est très avide d'eau,' se gélifie après-avoir absorbé 15% de son poids - un excès d'eau le solubilise (pseudo-solution).
Ces recherches ont été confirmées par une étude systématique des matières pectiques extraites à l'eau bouillante de la pulpe délipidée. Ces matières pectiques représentent à l'état sec 9,4% du poids de la matière sè- che du péricarpe délipidé. (A savoir, pectine 5,5%, pectate 2,8%, pectose 1,1%) Ces pectines durcissent à la dessiccation et à la chaleur sèche et de- viennent imperméables à l'huile, mais conservent leur état:naturel plastique en atmosphère de vapeur saturée, par exemple entre 101 et 105 . Ces phénomè- nes sont d'ailleurs réversibles. Nos travaux ont montré qu'aime température comprise entre 101 et 1050 l'huile atteint une pression superficielle suffi- sante pour déplacer le gel et s'écouler librement.
Le ciment intercellulaire est essentiellement composé de pectine qui se dissout dans l'eau chaude, tandis que la membrane de la cellule oléi- que est essentiellement composée de cellulose mêlée de pectose insoluble ou très peu soluble tant qu'il n'y a pas eu hydrolyse thermique prolongée. Ces conditions expliquent pourquoi l'extraction à l'eau chaude de la pulpe non hy- drolysée combinée à une forte agitation provoque une libération des cellules oléiques qui se dispersent dans l'eau formant des boues flottantes de récupé- ration pratiquement impossible.
L'invention c onsiste, d'une part, à dilacérer mécaniquement a fai- ble température les fruits sans libérer les cellules oléiques, par un trai- tement approprié qui conserve aux matières pectiques leur rôle naturel de liant, puis ensuite, statiquement, à provoquer la diffusion à chaud de l'huile en de- hors des cellules oléiques sans solubiliser la pectine, mais en la ramollissant par une humidité appropriée.
Pour faire.sortir l'huile de la cellule oléique, ce procédé uti- lise les processus suivants 1 ,
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a) Déchirement à froid, ou à une température faible, de l'ordre de 60 à 80 de l'épiderme et du péricarpe sans malaxage.
Ce traitement préliminaire de quelques minutes, n'a pour but que d'ouvrir les fruits frais ou stérilisés et de faciliter la pénétration ulté- rieure de la vapeur d'eau. Contrairement au malaxage classique (qui se fait à 100 , pendant 20 à 30 minutes) on n'obtient pas une pâte dilacérée et suin- tante d'huile, mais seulement.des péricarpes ouverts et non huileux. b) Diffusion de l'huile en dehors des cellules oléiques.
Ce deuxième traitement, absolument statique, se fait en vase clos, en soumettant la masse des fruits déchiquetés placés dans un panier dans une atmosphère de vapeur .saturée comprise entre 101 et 105 de température. La saturation ambiante ramollit le ciment pectique, Hydrolyse la pectose de la membrane cellulaire qui devient plastique et laisse l'huile chauffée s'écouler librement hors des cellules dans la masse fibreuse. L'huile ne pénètre pas dans les fibres car il n'y a pas de pressage. Une fraction importante de l'huile totale (environ 60%) est recueillie au fond du vase et en dessous du panier en une demi-heure. Cette huile est d'une pureté remarquable. Le reste de l'hui- le se trouve à l'état libre dans la masse fibreuse.
La proportion de l'huile totale qui s'écoule ainsi statiquement et spontanément dépend étroitement de l'épaisseur de la couche des fruits déchiquetés. L'épaisseur la plus favora- ble est comprise entre 20 et 40 cm. En effet, il faut une épaisseur suffisante pour que les,*fines gouttelettes d'huile extraites puissent s'agglomérer et s'é- couler. Par contre, l'épaisseur de pulpe est limitée par son poids propre qui, pour des couches supérieures à 40 cm, tend à provoquer le colmatage. c) Récupération de l'huile résiduelle.
De nombreux procédés permettent de récupérer cette huile libre ré- siduelle dans la masse fibreuse. Le plus simple consiste à faire un lavage avec brassage, ce mode étant rendu efficace par la diffusion préalable de l'hui- le en dehors des cellules oléiqués. Un essorage léger, avec ou sans lavage, peut également être utilisé mais Rest avantageux d'éviter toute pression im- portante, du moins au stade initial de la récupération, car cela provoquerait une perte en huile par imprégnation des fibres et des coques.
Accessoirement si l'on désire obtenir, comme sous-produit des fi- bres deshuilées (à moins de 0,5%) et très propres, pour la fabrication de pan- neaux isolants par exemple, il est avantageux d'écarter toute pression et de s'en tenir à un simple lavage brassage.
L'huile récupérée est composée d'un mélange de boues et d'eau.
Une ébullition à 1000 pendant 30 minutes groupe les gouttelettes d'huile en flasques.. Une décantation statique de deux heures suffit ensuite pour récu- pérer presque complètement l'huile des boues et de l'eau. Les boues résiduel- les retiennent 1% de l'huile totale.
5 à 8% d'huile totale restent en émulsion dans l'eau. Cette hui- le n'est pas perdue-car eette eau décantée est réutilisable pour les lavages des charges ultérieures.
Exemples :
1) 50 kg. de fruits de palme frais contenant 22,1 % d'huile tota- le par rapport au poids des fruits et 32,9 % d'eau dans la pulpe sont dilacé- rés pendant 5 minutes, à une température de 80 dans un malaxeur de modèle courant, mais fermé. Il ne s'écoule pas d'huile, Les fruits ouverts sont immé- diatement placés dans une nacelle percée de trous et portant à son extrémité inférieure une gouttière destinée à recevoir l'huile. Cette nacelle est sus- pendue à mi-hauteur dans un'autoclave de Om90 x Om55, dans lequel on a versé 20 litres d'eau. On ferme hermétiquement l'autoclave, que l'on chauffe à feu direct réglable. A l'aide d'un manomètre, on contrôle le chauffage pour ob- tenir pendant 30 minutes une pression vapeur de 1 atmosphère 232.
On .ouvre ensuite le récipient et on recueille un poids brut de 6 kg 240 d'huile ayant coulé spontanément. Après déshydratation totale de cette huile, on a un poids net de 6 kg,040 d'une huile très pure, soit 54% de l'huile totale. On arrose
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les fruits ainsi traités avec 40 litres d'eau chaude à 90 environ, en bras- sant lentement la masse. Le liquide qui s'écoule est soumis à une ébullition de 30 minutes. Après quatre heures de repos, on recueille à sa surface un poids brut de 4 kg, 580 d'huile, qui après déshydratation donne un poids net de 3 kg,580 d'huile, soit 33% de l'huile totale.
Rendement soit (6kg,040 + 3 kg,580) x 2 = 19,24% d'huile par rapport au poids des fruits. soit 19.24 x 100 = 87 % d'huile par rapport au poids de l'huile
22, 1 totale.
2) On utilise ici un malaxeur extracteur simplifié adapté à ce procédé. C'est un récipient cylindrique de Om28 x 0m80 de haut, divisé en deux parties égales. La partie supérieure est isolée du fond et porte à sa base un conduit d'écoulement pour évacuer l'huile ou le liquide d'épuisement.
Elle est traversée par un axe mobile muni de pales, formant ainsi un malaxeur très simple. La partie inférieure constitue un réservoir. Deux gros conduits à vannes permettent de-mettre en communication les deux parties du récipient au moment voulu. Un conduit à vanne communiquant avec l'eau du fond, permet d'obtenir la montée d'eau sous pression, qui est distribuée par une couronne d'arrosage, pour le lavage final.
On place 5 kg. de fruits de palme stérilisés, contenant 18,88 % d'huile totale par rapport au poids des fruits, et 18% d'eau daifs la pulpe, dans la partie supérieure du récipient. On verse 10 litres d'eau dans la par- tie inférieure et on ferme hermétiquement le récipient. En chauffant le fond du récipient, on atteint une température de 80 dans la partie formant déchi- queteur et on dilacère alors les fruits pendant 5 minutes. Il ne s'écoule pas d'huile,.On arrête le déchiquetage et on met en communication les deux parties du récipient, en maintenant une température de vapeur de 105 , soit une pres- sion de 1 atmosphère, 232; pendant 35 minutes, à l'intérieur du récipient.
Il s'écoule 0 kg. 520 d'huile, qui après déshydratation, donne un poids net de Okg;480 d'huile très pure, soit 50,8% de l'huile totale. On arrose ensuite la masse des fruits avec 8 litres d'eau en ouvrant le conduit à eau et en fer- mant la communication de vapeur tout en brassant à l'aide de l'axe à pales.
Le liquide qui s'écoule est soumis à 30 minutes d'ébullition et à 2 heures de repos. On recueille à sa surface un poids brut de Okg,480 d'huile, qui après déshydratation, donne un poids net de Okg, 390 d'huile soit 41,3 % de l'huile totale.
Rendement ::soit (Okg,480 + Okg,390) x 20 = 17,4 % d'huile par rapport au poids des fruits, soit 17,4 x 100 = 92,1 % d'huile par rapport au poids de l'huile
18,88 totale.
On décrira ci-après un exemple de traitement sur 200 kg. en réfé- rence au schéma de l'installation du-dessin annexé :
Le traitement comprend 3 opérations distinctes :
1 - un malaxage léger des fruits stérilisés,
2 - un traitement statique à la vapeur saturée,
3 - un épuisement par lavage-malaxage.
10 - Malaxage léger.
Le malaxeur 1 étant ouvert, on y place 200 kg de fruits stérilisés.
Le fond du malaxeur est constitué par une plaque perforée 2. La base du malaxeur est constituée par un réservoir d'eau 3 reposant sur un foyer 4. La quantité d'eau chauffée est de 80 litres environ. La température atteint 80 dans la partie supérieure du malaxeur. On met en marche le moteur 5 dont l'arbre en- traîne la poulie 6 qui fait tourner l'ensemble réducteur 7 entraînant l'arbre 8 du malaxeur. Cet arbre 8 porte à son extrémité supérieure deux montants en croix 9 où sont fixées quatres pales tranchantes 10 dont les pointes 11 sont
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dirigées vers le bas. La plaque perforée 2 porte des pales fixes 12 s'inter- calant avec les pales mobiles 10. Ces pales fixes ont leurs pointes 13 diri- gées vers le haut.
La rotation de l'arbre 8 fait tourner les pales mobiles 10 entre les pales fixes 12 et les fruits sont ainsi rapidement malaxés tan- dis que la pulpe est "effilochée" par la pointe des pales mobiles. De cette façon les fruits ne sont pas trop broyés et un malaxage de quelques minutes est suffisant. Il ne s'écoule pas d'huile pendant ce malaxage superficiel.
2 - Traitement statique à la vapeur humide : écoulement spontané d'huile.
On arrête le malaxage et on ferme hermétiquement le couvercle 14 en vissant les écrous à oreilles 15. On active le chauffage. C'est la vapeur humide qui agit sur la pulpe et provoque le déplacementdel'huile dont les conditions les plus favorables sont une température de vapeur d'environ 105 , soit une pression d'1, 2 atmosphères. On poursuit le traitement pendant 35 à 45 minutes.. Pendant ce traitement, on maintient une légère pression au moyen d'un conduit d'échappement 17 communiquant avec l'atmosphère.
Pendant ce laps de temps, l'huile s'écoule, et après déshydrata- tion représenta environ 54% de l'huile totale du fruit, soit 24 à 25 kgs. Cet- te huile s'écoule à travers la plaque perforée 2 par l'intermédiaire d'une sur- face.d'écoulement 18 dans un réservoir 16 d'où on la recueille par la conduite 19, Cette huile de coulage est de première qualité.
3 .- Epuisement par lavage-malaxage.
On relâche la pression en ouvrant complètement le conduit 17. On remet le malaxeur en marche et on ouvre le robinet 20 qui amène l'eau chaude de la chaudière 21 par l'intermédiaire d'une couronne d'arrosage 22 située sous le couvercle 14. L'eau se déversant sur la pulpe élimine les dernières traces d'huile. On compte qu'il faut environ 1 litre d'eau de lavage pour 1 kg. de fruits.
Les eaux de lavage s'écoulent dans le réservoir 16, par l'inter- médiaire de la plaque perforée 2. On évacue ces eaux dans un récipient par l'intermédiaire du robinet 23 et on les porte à l'ébullition pendant 30 minutes, on les laisse ensuite 2 heures au repos. La décantation de l'huile surnagean- te permet de recueillir 33% environ de l'huile totale, soit, après déshydra- tation 15-16 kgs. d'huile. Le rendement final de l'extraction est de 85-90% environ de l'huile contenue dans les fruits.
La conduite des opérations de l'extraction est simple et se borne essentiellement à la surveillance de la pression et de la température. Ce procédé présente donc un net progrès sur les procédés antérieurs, en évitant les causes de pertes d'huile des procédés par voie humide, et en réduisant les dépenses d'appareillage, et de force motrice nécessitées par les autres procé- dés.
REVENDICATIONS:
1. - Procédé d'extraction de l'huile du fruit de l'Elaeis, stéri- lisé ou non, caractérisé par la combinaison des opérations consistant à déchi- queter le péricarpe sans libération d'huile, puis à provoquer la diffusion de l'huile en dehors des cellules oléiques sous l'action essentielle de la . vapeur -saturée, à recueillir l'huile vierge d'écoulement spontané, à récupé- rer enfin l'huile libre résiduelle retenue par la masse fibreuse par un pro- cédé mécanique quelconque.