OA21766A - Adjuvant de filtration à base de gomme de cajou et son procédé de fabrication. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un adjuvant de filtration et un procédé de préparation et d'utilisation d'adjuvant de filtration. Il s'agit d'une poudre fine purifiée de gomme de cajou, obtenue à partir d'exsudat de l'écorce de la tige de l'anacardier (Anacardium occidentale). Le procédé comprend les opérations unitaires de prétraitement, de solubilisation, de précipitation et de séparation. L'adjuvant est destiné à la clarification du jus brut de pomme de cajou et autres jus. La clarification est réalisée en ajoutant 50 mL/L à 75 mL/L de jus brut, de solution d'adjuvant, à une concentration de 8% à 12%. Le mélange obtenu est fortement agité, décanté et enfin filtré pour donner un jus clair.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Adjuvant de filtration à base de gomme de cajou et son procédé de fabrication

L’invention concerne le domaine de la transformation des produits agricoles et particulièrement l’opération de clarification des jus de fruits. Il s’agit d’un produit issu de l’exsudât de l'anacardier (Anacardium occidentale) destiné à clarifier et améliorer le goût du jus de pomme de cajou et autres jus, en les débarrassant de leurs impuretés.

L’invention concerne également le procédé de préparation et d’utilisation de l’adjuvant de filtration conforme à l’invention.

L'anacardier (Anacardium occidentale) ou pommier-cajou est une espèce de petits arbres de la famille des Anacardiaceae cultivés en zone tropicale aussi bien pour sa noix qui renferme une amande comestible que pour sa pomme (Touré, 2017). Depuis 2014, la noix de cajou est devenue la deuxième culture commerciale principale en Côte d’ivoire en termes de valeur à l'exportation derrière le cacao et devant le coton. En 2015, le pays occupait le premier rang mondial des producteurs de noix de cajou avec une production d’environ 702 510 tonnes, correspondant à 288 millions de F CFA distribués aux producteurs (Rabany et al., 2015).

En plus de son fruit, l’anacardier donne également un exsudât pouvant conduire à une gomme qui possède des propriétés physico-chimiques et rhéologiques similaires à la gomme arabique obtenue à partir de l'acacia du Sénégal ou Senegalia senegal, couramment utilisé comme stabilisant pour les jus de fruits dans l’industrie alimentaire.

Dans l’industrie agroalimentaire, le processus de préparation des jus de fruits fait intervenir après l’extraction, entre autres, une étape importante de clarification le plus souvent par une opération de filtration.

La filtration est une opération de séparation mécanique basé uniquement sur un processus physique qui consiste à retenir à l’aide d’un réseau poreux, d’une substance filtrante ou d’un filtre, des particules solides en suspension dans un liquide ou un gaz en vue de l’épurer. Le liquide épuré obtenu est appelé filtrat. En matière de filtration, on distingue deux principes de base ; la filtration de surface (Le diamètre des particules est supérieur au diamètre des pores) et la filtration en profondeur (Le diamètre des particules est inférieur au diamètre des pores, mais les particules pénètrent par les pores et sont retenues en profondeur ou dans le milieu filtrant), et une combinaison de ces deux principes : la filtration sur support (Un gâteau se forme sur une couche

[2] filtrante et contribue à la séparation des particules ou représente la couche filtrante proprement dite). On note en outre les méthodes de filtration particulières telles que la filtration sur membrane, assurant une filtration clarifiante ou stérilisante, dans laquelle la membrane filtrante est constituée en grande partie de matériaux polymères ou de membranes céramiques ou métalliques. Ces méthodes font intervenir différents processus membranaires, tels que la microfiltration (MF), l'ultrafiltration (UF), la nanofiltration (NF) et l'osmose inverse (RO). En fonction de la substance filtrante utilisée, le filtre utilisé peut être rigide (verre fritté, suspension de kaolin calcinée dans l'eau, masse poreuse de silice) ou non rigide (Plaque et disque de papier, fibre de coton, tissu de coton, plaque et disque de papier filtrant, esters de cellulose).

Les filtres qu’ils soient rigides ou non peuvent être surmontés d’une couche poreuse de poudre appelée adjuvant de filtration qui permet de faciliter le dépôt des impuretés, d’éviter le colmatage des filtres et de retenir par adsorption des impuretés diverses. Les adjuvants de filtration couramment utilisés sont la poudre de charbon, le kaolin, les fibres de verre, le silicate d’aluminium.

La pomme de cajou est un pseudo-fruit fragile, très juteux, fibreux et charnue, avec une chair filandreuse juteuse et acide, qui résulte de l'évolution du réceptacle floral et non de celui de l'ovaire comme c'est le cas pour les fruits au sens botanique. La pomme se transporte difficilement et devait jadis être consommée localement. Il s’avère que le fruit tout comme le jus qui en est issu ne sont pas appréciés par la majorité des consommateurs en raison de leur goût aigre et astringent et de la texture très fibreuse et vaguement cotonneuse de la pomme qui contribuent également à réduire sa durée de conservation. Ce caractère du jus est dû à sa teneur en tanins (35 %), qui sont des substances huileuses appartenant aux polyphénols (Azevedo et Rodrigues 2000 ; Jayalekshmy et John 2004) et également en acides anacardiques (Attri, 2009).

Cependant, le jus de pomme-cajou possède des caractéristiques nutritives assez importantes. Il est riche en vitamine C et en sucres (Assuncao et Mercandante, 2003) ; il contiendrait 5 fois plus de vitamine C que le jus d'agrumes (Akinwale, 2000 ; Azam Ali et Judge, 2001) et 10 fois plus que le jus d'ananas (Ohler, 1988). En outre, le jus de pomme de cajou contient de la thiamine, de la niacine, de la riboflavine et des précurseurs de la vitamine A. De plus, le jus de pomme-cajou apparaît également être une bonne source de minéraux tels que le cuivre, le zinc, le sodium, le potassium, le calcium, le fer, le phosphore et le magnésium (Lowor et Agyente Badu 2009). Au-delà de ces minéraux, le jus de pomme-cajou contient du soufre, du

[3] silicium, du chlore, de l'aluminium et du brome (Marc et al. 2011 ). Autant de composés qui confère à ce jus des usages médicaux. Par exemple, sa teneur élevée en tanins en fait un remède approprié contre les maux de gorge et la dysenterie chronique à Cuba et au Brésil (Morton, 1987). Aussi, la pomme de cajou ou pomme-cajou est-elle de nos jours utilisée pour produire un jus, et n'est donc plus négligée et laissée pourrir dans les vergers comme par le passé.

Afin d’augmenter l’acceptabilité du jus, sa clarification par l’élimination des tanins et des polyphénols et autres constituants à l’origine de son astringence s’avère une opération unitaire essentielle dans la production du jus de pomme de cajou.

Pour se faire, diverses méthodes ont été essayées pour éliminer ces composés afin d'améliorer le goût et la clarté de ce jus. Des chercheurs ont étudié l'efficacité de la microfiltration, de la tannase et des agents clarifiants (sago, gélatine, polyvinylpyrolidone, amidon et gruau de riz) agissant comme adjuvants de filtration pour éliminer les tanins du jus de pomme de cajou (Cormier, 2008 ; Campos et al., 2002 ; Jayalekshmy et John 2004). Ainsi, Augustin (1982) a standardisé la clarification du jus de pomme de cajou à l'aide de polyvinylpyrolidone (PVP), tandis que Jayalekshmy et John (2004) ont signalé le sagou comme agent de clarification efficace et économique. Cependant l'efficacité de ces procédés varient selon le type d'agent et de méthode utilisés et ne donne pas toujours des résultats satisfaisants. De plus, la méthode de microfiltration est difficile à mettre en œuvre et les produits chimiques, à savoir le PVP et la tannase, sont coûteux et difficilement accessibles.

L’objet de la présente invention est de proposer une substance facilement accessible et moins coûteuse pour épurer les jus, améliorer leur goût et accroître leur durée de conservation en vue de les rendre plus attrayant pour les consommateurs.

Conformément à l’invention, cet objectif est atteint avec un adjuvant de filtration, constitué de gomme de cajou se présentant sous la forme de poudre purifiée, provenant de l'exsudât de l'anacardier (Anacardium occidentale), destiné à clarifier et améliorer le goût du jus de pomme de cajou, ainsi que d’autres jus, en les débarrassant de leurs impuretés, à travers un mécanisme d’adsorption qui retient toutes les impuretés responsables du trouble du jus par un processus de filtration.

[4]

Dans un mode de réalisation, la poudre purifiée conforme à l'invention est extraite de l’exsudât de l’écorce de l'anacardier (Anacardium occidentale) selon un processus qui comprend les opérations unitaires suivantes, comportant elles-mêmes des sous-opérations :

Prétraitement : l’exsudât recueilli du tronc de l’arbre de cajou est d’abord trié pour le débarrasser des impuretés. Il est ensuite séché, puis broyé. Le broyât obtenu est tamisé pour donner une poudre fine ;

- Solubilisation de la gomme : la poudre d’exsudat obtenue est dissoute dans une quantité d’eau distillée équivalent à deux fois sa masse et le mélange est agité en continue pendant 24 heures. Il se forme alors un mucilage qui est filtré pour éliminer les particules insolubles et les autres impuretés pour donner un filtrat clair ;

- Précipitation de la gomme : la gomme en solution dans le filtrat clair est précipitée à une température comprise entre 25 et 30°C, en ajoutant audit filtrat une solution d’éthanol 96%, ayant un volume équivalent à trois fois la masse d’exsudat. Il se forme alors un précipité ou un culot ;

Séparation de la gomme : le précipité ou culot obtenu est isolé par filtration et lavé avec de l'éthanol, puis séché à 50°C pendant 8 heures. Le culot pur obtenu est séché, broyé et tamisé pour donner une poudre qui est la gomme de cajou purifiée représentant la poudre servant d’adjuvant de filtration pour la clarification du jus de pomme et des autres jus.

Dans un mode de réalisation, l’utilisation de l’adjuvant de filtration pour la clarification d’un jus est réalisée comme suit :

- Préparation de l’adjuvant de filtration : une solution de poudre d’adjuvant de concentration comprise entre 8% et 12% est préparée avec de l’eau tiède à une température allant de 55 à 65°C. Le mélange est ensuite stocké pendant environ une heure pour être stabilisé jusqu’à la température ambiante ;

- Clarification du jus : la solution de poudre d’adjuvant est ajoutée au jus brut de fruit à clarifier à un taux compris entre 50 mL/L et 75 mL/L de jus. Le mélange obtenu est fortement agité pendant une durée de 4 à 6 min. Il est ensuite laissé au repos pour être décanté pendant une heure et enfin filtré pour donner un jus clair, avec un meilleur goût et débarrassé de son trouble.

L’opération de clarification avec l’adjuvant gomme de cajou selon l’invention réduit les tanins du jus de 45 à 50%. De plus, il améliore la clarté du jus brut d’au moins 1600%.

[SI

La poudre de gomme de cajou, adjuvant de filtration selon l’invention, possède de nombreux avantages :

- elle permet de valoriser les sous-produits de l’anacardier et d’accroître les revenus des producteurs ;

- le produit est accessible et moins coûteux ;

- c’est un produit végétal, naturel et ne présente pas de risque de contamination pour le jus clarifié.

Les autres avantages et caractéristiques de l’invention seront bien perçus dans la présentation du mode de réalisation illustré per les figures 1 et 2.

Le mode de réalisation présente la préparation de la gomme de cajou et son utilisation pour la clarification du jus de pomme de cajou.

La figure 1 représente le diagramme de préparation de la gomme de cajou en poudre, adjuvant de filtration conforme à l’invention.

La figure 2 représente le diagramme d’utilisation de la gomme de cajou en poudre, adjuvant de filtration pour la clarification du jus de pomme de cajou.

Dans un mode de réalisation, la préparation de la gomme de cajou purifiée comprend deux opérations unitaires de base que sont le prétraitement et l’extraction qui elle, comprend la solubilisation, la précipitation et la séparation.

- Prétraitement : la gomme brute d'anacardier constituée d'exsudats naturels de l'écorce de tige d'Anacardium occidentale L est recueillie et nettoyée en enlevant l'écorce et les autres matières étrangères à la main. La gomme propre est séchée dans un four à air chaud à 50°C pendant environ 8 h ou jusqu'à ce qu'elle devienne suffisamment cassante. Dans un mode de réalisation préféré, le tri est fait manuellement en catégories de couleur claire et de couleur foncée. La couleur claire est sélectionnée. L’exsudât trié est ensuite séché, puis broyé et le broyât obtenu est tamisé pour donner une poudre fine ;

- Solubilisation de la gomme : 100 g de poudre fine est dissout dans 200 mL d'eau distillée. Le mélange est laissé au repos pendant 24 h, sous agitation intermittente. Le mucilage obtenu est filtré pour éliminer les particules insolubles ou impuretés. Dans un mode de réalisation, le mucilage de gomme est filtré avec du calicot pour éliminer tous débris ou impuretés insolubles. On obtient alors un filtrat clair ;

[6]

- Précipitation de la gomme : la gomme en solution dans le filtrat est précipitée à la température ambiante. Dans un mode de réalisation préféré, à une température qui voisine 28°C, 350 mL d'éthanol 96 % est ajouté au filtrat obtenu. Il se forme un précipité qui est isolé par filtration. Ledit précipité est lavé avec de l'éthanol, puis séché dans une étuve (MEMMERT, Germany) à 50°C pendant 8 heures.

- Séparation de la gomme : le précipité sec ainsi obtenu est broyé, puis tamisé pour donner une poudre qui représente la gomme de cajou purifiée, servant d’adjuvant de filtration. Dans un mode de réalisation préféré, le tamisage est réalisé à l’aide d’un tamis de 80 pm. L'adjuvant de filtration en poudre est conditionné et conservé à la température ambiante à l’abri de l’humidité.

Dans un mode de réalisation préféré, le procédé d’utilisation de la gomme de cajou pur pour la clarification du jus de pomme de cajou comprend les opérations suivantes :

- Préparation de l’adjuvant de filtration : une solution de poudre de gomme de cajou, adjuvant de filtration, de concentration comprise entre 8% et 12% est préparée avec de l'eau tiède à une température variant de 55 à 65°C. Le mélange homogène est ensuite stocké pendant environ une heure pour être stabilisé jusqu’à la température ambiante ;

- Clarification du jus : la solution de poudre de gomme de cajou est ajoutée au jus brut de fruit à clarifier et le mélange est homogénéisé et agité. Dans un mode de réalisation préféré, 15 mL de solution de poudre de gomme de cajou est ajouté à 200 mL de jus brut de pomme de cajou à la température ambiante d’environ 28°C. Le mélange est agité pendant 5 min, suivi d'une décantation statique pendant 1 h. Il est ensuite filtré sur du papier filtre Whatman No 4 (Whatman International Ltd, Kent, Royaume-Unis).

A la fin de toutes ces opérations, on obtient du jus de pomme de cajou clair, débarrassé de son trouble et de son goût astringent.

Les analyses physico-chimiques montrent que la poudre purifiée de gomme de cajou réduit les tanins du jus de 45 à 50% . La clarification fait ainsi passer la clarté du jus brut de pomme de cajou de 4,6±0,12% à 78 ±0,17% de transmittance.

Claims (6)

1- Adjuvant de filtration, caractérisé en ce que ledit adjuvant est une poudre purifiée de gomme de cajou, issue de la transformation de l’exsudât du tronc de l’anacardier (Anacardium occidentale) par les opérations de prétraitement, de solubilisation et de précipitation, et en ce que ledit adjuvant est utilisé pour la clarification du jus de pomme de cajou et des autres jus par un mécanisme d’adsorption qui retient toutes les impuretés responsables du trouble du jus brut, pour améliorer sa clarté d’au moins 1600%.

2- Production d’adjuvant de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que le prétraitement consiste au tri, au séchage, au broyage et au tamisage de l’exsudât de la tige de l’arbre de cajou afin d’obtenir une poudre.

3- Production d’adjuvant de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’extraction consiste à dissoudre la poudre d’exsudat obtenue dans une quantité d'eau distillée équivalent à deux fois sa masse, à agiter le mélange en continue pendant 24 heures et à filtrer le mucilage obtenu.

4- Production d’adjuvant de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que la précipitation consiste à ajouter au filtrat, un volume de solution d’éthanol 96%, équivalent à trois fois la masse dudit filtrat, à une température comprise entre 25 et 30°C, pour obtenir un précipité ou culot ;

5- Production d’adjuvant de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce que la séparation consiste à isoler par filtration le culot, à le laver avec de l'éthanol, à le sécher à 50°C pendant 8 heures et enfin, à le broyer et à le tamiser pour donner une poudre fine purifiée de gomme de cajou.

6- Utilisation de l’adjuvant pour la clarification de jus brut, selon toutes les revendications précédentes, caractérisée en ce que l’opération de clarification comprend :

- la préparation de l’adjuvant : qui consiste à dissoudre la poudre fine de gomme de cajou dans de l’eau tiède à une température de 55 à 65°C pour obtenir une solution de concentration comprise entre 8% et 12% et de la laisser reposer jusqu’à la température ambiante ;

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- la clarification du jus brut : qui consiste à ajouter la solution de poudre fine de gomme au jus brut, à un taux compris entre 50 mL/L et 75 mL/L de jus, à agiter fortement le mélange pendant 4 à 6 min, puis de le décanter pendant 1 heure et enfin le filtrer pour donner un jus clair.