ETUDE SOCIO – ECONOMIQUE DE L’UNITE DE LA PRODUCTION

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GENERALITES SUR LA VINASSE DE CANNE A SUCRE

Généralité sur la canne à sucre :

La canne à sucre « Saccharum officinarum » est une plante de la famille des Poacées (graminées). Toutes les espèces du genre « Saccharum » sont des graminées vivaces de grande longévité dont l’aspect rappelle celui du roseau. Il existe plusieurs variétés qui possèdent des caractéristiques diverses s’adaptant ainsi aux différentes régions de culture : robustesse, résistance aux maladies, teneur en sucre plus ou moins élevée, etc.
La plante possède des racines denses qui peuvent s’enfoncer profondément dans le sol, mais la plupart d’entre elles s’étalent à environ 50 cm de la surface dans un périmètre pouvant atteindre fréquemment 2 à 5 m autour de la souche. Elles sont pourvues de nombreux poils absorbants qui aspirent l’eau et les sels minéraux du sol. D’autres racines plus profondes assurent le maintien et la stabilité de la plante. Les tiges peuvent atteindre entre 2,5 et 4 m de hauteur et 1,5 à 6 cm de diamètre, selon les variétés utilisées. Leur écorce épaisse et lisse va du jaune au violet selon les variétés. Les tiges sont structurées en tronçons de 10 à 20 cm (les entre-nœuds), séparés par des nœuds où les feuilles prennent naissance. Les feuilles sont réparties en deux files opposées et ont un limbe de 1 m de longueur sur 2 à 10 cm de largeur. Elles sont au nombre de 10 sur les plantes en pleine croissance. En période de floraison, la tige se termine par une panicule, inflorescence argentée qui portera les graines. Cette panicule, fragile et soyeuse, mesure de 50 cm à 1 m de longueur. [8]
L’apparition de la floraison marque la fin de la croissance de la plante et le début d’une augmentation sensible de formation de saccharose qui se déclenche sous l’action de la sécheresse et de la fraîcheur nocturne. Cependant, la floraison des plantes cultivées n’est pas désirable du fait qu’elle soutire une partie de l’énergie nécessaire à la croissance végétative de la plante et à la production du saccharose. Pendant la période qui précède la récolte, la plante fabrique peu à peu son sucre (saccharose) dans les feuilles grâce à l’action conjuguée du soleil, de l’eau et de l’air (photosynthèse). Le saccharose s’accumule dans la tige comme réserve énergétique, mais sa répartition n’est pas égale et le sommet de la plante est d’une moindre teneur en sucre.
Contribution à l’étude de la stabilisation biotechnologique de la latérite : activation par la vinasse de canne à sucre
Les principaux constituants de la canne à sucre sont le sucre et les fibres. Selon l’état de maturité de la plante, la teneur en fibre peut varier de 10 à 18 %, la quantité d’eau de 72 à 77% et le saccharose de 12 à 16 %.
Après extraction, une tonne de canne produit environ 250 à 300 kg de débris, soit entre 25 et 30 % de la matière première. [8][9]
La récolte de la canne à sucre intervient après onze à dix-huit mois de culture, avant la floraison. Elle débute avec le début de la saison sèche et se poursuit après les premières pluies. Les cannes sont coupées au ras du sol, soit manuellement à la machette, soit de façon mécanisée au moyen de moissonneuses spécialisées. Ces machines découpent, tronçonnent et chargent dans des véhicules les morceaux de canne. Dû au faible contenu en sucre la partie supérieure de la plante, ainsi que les feuilles, sont abandonnées dans les champs. [9]

Vinasse

Définition

La vinasse est le résidu de la distillation des liquides alcooliques, ou encore appelée «les eaux usées des distilleries ». La vinasse est aussi le déchet ultime de la filière canne à sucre – sucre – rhum [9]. La vinasse de canne est le résidu de la distillation du jus de canne fermenté.
La vinasse de canne est un résidu liquide riche en matière organique issu de la distillation du jus de canne fermenté. [10].
Contribution à l’étude de la stabilisation biotechnologique de la latérite : activation par la vinasse de canne à sucre

Source ou origine de la vinasse :

Pour obtenir l’alcool et la vinasse on procède par 3 étapes :
– Extraction du jus de canne :
– Fermentation du jus de canne ;
– Distillation du jus de canne fermenté [11]

EXTRACTION DU JUS

Dans les distilleries d’abord, les cannes sont déchargées, défibrées et pressées par des moulins horizontaux. Les modalités de stockage dans la cour à cannes et de broyage varient selon les distilleries. Par imbibition composée, le jus est extrait au niveau des moulins. Comme en sucrerie, la bagasse est utilisée pour l’alimentation énergétique de chaque distillerie. [11]

FERMENTATION

DEFINITION

Le jus d’extraction, appelé « vesou », est isolé. Après filtration et dilution, il est mis à fermenter dans des cuves, avec comme additifs des levures de type Saccharomyces (ensemencement par le procédé de la cuve mère ou du coupage), de l’acide sulfurique (pour la protection contre les bactéries) et du sulfate d’ammonium (servant de nutriments à la flore microbienne). La fermentation dure entre 24 à 48 heures, au bout desquelles le jus se transforme en « grappe » ou vin. Celui-ci titre alors 4 à 6% d’alcool en volume. [11]

FERMENTATION ALCOOLIQUE

Il existe plusieurs types de fermentation mais la fermentation du jus de canne est du type alcoolique.
Les fermentations résultent de l’action d’enzymes microbiennes sur un substrat organique. Ces réactions biologiques qui dégradent le substrat sont des réactions d’oxydo-réduction se produisant à l’abri de l’air (anaérobiose) et qui dégagent peu d’énergie [12].
La fermentation alcoolique est définie comme un processus biochimique par lequel des sucres (glucides, principalement le glucose) sont transformés en alcool (éthanol) dans Contribution à l’étude de la stabilisation biotechnologique de la latérite : activation par la vinasse de canne à sucre
un milieu liquide, privé d’air. La réaction libère de l’énergie. La plupart des ferments microorganiques (microbes: levures) qui ont la capacité de fermentation alcoolique utilisent cette réaction pour gagner temporairement de l’énergie quand l’oxygène nécessaire à la respiration cellulaire manque. [13]
• L’agent de fermentation: LA LEVURE
Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont employées pour la fabrication du vin, de la bière, des alcools industriels, des pâtes levées et d’antibiotiques. Lors de la fermentation des jus de cannes on a utilisé la levure nommé : Saccharomyces cerevisiae.
Les levures sont des aérobies facultatifs. Quand l’oxygène est disponible, le glucose est métabolisé par voie aérobie. En l’absence de l’air, les levures doivent par contre faire la fermentation alcoolique. Comme celle-ci produit bien moins d’énergie que la respiration aérobie, le besoin en glucose augmente considérablement. Ce phénomène est nommé effet Pasteur. En raison de la production d’énergie limitée, les levures se multiplient en l’absence d’air bien moins vite qu’en sa présence. [13]
• Intérêt de l’utilisation de saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae est la principale levure pour la production vinicole (forte capacité de fermentation, tolérance au faible pH et aux hauts niveaux d’alcool)
La levure Saccharomyces cerevisiae a un large spectre de types environnementaux :
– Gamme de tolérance de température: de 0 à 55°C
– Température de prolifération: de 12 à 40°C
– Tolérance au pH: croissance possible de pH 2.8 – 8.
– Tolérance presque complète vis à vis de la dessiccation (levure sèches)
– Tolérance vis à vis de la pression osmotique: les levures peu poussées et fermentées
jusqu’à des concentrations en sucre de l’ordre de 3 M.
– Tolérance alcoolique: jusqu’à 20% d’alcool. [14]
• Classification et Caractéristiques de Saccharomyces cerevisiae :
Saccharomyces cerevisiae prend la forme d’une cellule ronde ou ovale de 5 à 10 micromètres de diamètre. Elle possède un génome à ADN double brin linéaire, de 13 millions de paires de bases partagées en 16 chromosomes (qui sont entièrement séquencés). Elle se réplique assez rapidement à 30 °C, environ toutes les deux heures. Elle peut vivre dans deux milieux différents :
– en milieu aérobie, en présence d’oxygène, où elle se reproduit rapidement grâce au processus de respiration ;
– en milieu anaérobie, où elle fermente, c’est-à-dire qu’elle convertit le sucre en alcool. C’est une levure communément utilisée en cuisine (pour faire monter la pâte) et pour la fabrication d’alcool. [15]
• Reproduction de Saccharomyces cerevisiae :
Saccharomyces cerevisiae a la particularité, comme certains champignons, d’alterner entre reproduction sexuée et asexuée. Dans ce premier cas, elle se multiplie par l’intermédiaire de mitoses successives. Quand l’environnement devient moins hospitalier, la levure peut choisir d’échanger son patrimoine génétique avec une autre afin d’engendrer une descendance disposant éventuellement d’un patrimoine génétique lui permettant de mieux s’adapter aux conditions de vie. Contribution à l’étude de la stabilisation biotechnologique de la latérite : activation par la vinasse de canne à sucre

Les rections lors de la fermentation alcoolique :

Chez la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae), la voie suivie est celle de Embden-Meyerhof-Parnas [13]
La fermentation débute dans le cytoplasme par la glycolyse: [16]
Dans le cas de la fermentation alcoolique, l’acide pyruvique est d’abord décarboxylé (perte de CO2), le métabolite qui en résulte (l’éthanal) est ensuite réduit en éthanol avec régénération du transporteur:
Ces réactions d’oxydo-réduction ne libèrent pas une quantité suffisante d’énergie pour permettre la synthèse d’ATP. Donc seule la glycolyse produit de l’ATP lors des fermentations.

DEUXIEME ETAPE DANS LA MATRICE DES MITOCHONDRIES

La dégradation des métabolites amorcée dans le cytoplasme, se poursuit dans les mitochondries: l’acide pyruvique est totalement dégradé sous l’action d’enzymes (décarboxylases et déshydrogénases): du dioxyde de carbone est libéré, les transporteurs de protons et d’électrons sont réduits (R’H2) et de l’ATP est produit.

TROISIEME ETAPE DANS LES CRETES MITOCHONDRIALES :

Au niveau de la membrane interne (crêtes) les molécules de transporteurs réduits (R’H2) sont régénérées (R’) grâce à des molécules spécialisées qui constituent la chaîne respiratoire et assurent une série de réactions d’oxydo-réduction.
Le dioxygène constitue l’accepteur final de protons et d’électrons: lui-même réduit, il permet la formation de molécules d’eau. Ainsi, les échanges gazeux respiratoires, d’une part en assurant une série de déshydrogénations et de décarboxylations et d’autre part en ne libérant pas d’emblée, d’un seul coup leur énergie, mais par fractions, permettent-ils une suite d’oxydo-réductions cellules productrices d’ATP
En effet le recyclage des transporteurs est couplé à la synthèse de 16 à 18 molécules d’acide adénosine tri-phosphate par mole d’acide pyruvique, grâce à des ATP-synthétases fixées sur la membrane interne des mitochondries.
Si l’on prend en compte la glycolyse, la respiration cellulaire produit ainsi 36 moles d’ATP par mole de glucose oxydé.
Nous pouvons écrire l’équation-bilan de la fermentation alcoolique de la sorte:
C6H12O6 ——> 2 CH3 – CH2OH +2 C

Distillation

Définition:

La distillation est un procédé de séparation de substances liquides totalement miscibles. Ce procédé repose sur la différence de volatilité des substances, en d’autres termes, sur le fait qu’elles présentent des températures de vaporisation différentes. [17]
La distillation est une opération de transfert de matière ayant pour but de séparer les constituants d’un mélange liquide, homogène ou hétérogène. Elle consiste en l’ébullition d’un mélange liquide suivie de la condensation des vapeurs obtenues, en un liquide « pur » ou en fractions liquides plus ou moins riches en constituants du mélange vaporisé. Elle se base sur la différence de volatilité entre ces constituants. [18].
La distillation est un procédé de séparation de mélange de substances liquides dont les températures d’ébullition sont différentes. Elle permet de séparer les constituants d’un mélange homogène. Sous l’effet de la chaleur ou d’une faible pression (loi des gaz parfaits), les substances se vaporisent successivement, et la vapeur obtenue est liquéfiée pour donner le distillat. [19]
Le distillat en question étant l’alcool et le résidu est la vinasse

MODE OPERATOIRE :

Le vin soutiré de la cuve après fermentation est préchauffé (chauffe vin), puis distillé dans des colonnes en cuivre à distillation continue. Les colonnes sont composées de plateaux à niveau constant et barbotage à vapeur, empilés les uns sur les autres. Elles sont chauffées à leur base par la vapeur d’eau provenant de la chaudière. Progressivement, le vin épuisé de son alcool est évacué sous forme de vinasse par la partie basse de la colonne, alors que les vapeurs d’alcool se condensent dans un réfrigérant (condenseur) et s’écoulent sous forme de rhum à haut degré. Le rhum est ensuite stocké en cuve inox pendant un minimum de temps pour permettre son aération et sa bonification. Il peut être conservé en cuve inox jusqu’à sa réduction et sa mise en bouteille (rhum blanc) ou être mis en vieillissement.

PRINCIPE DE LA DISTILLATION

Le liquide le plus volatile, ici l’éthanol car c’est le liquide qui a la température d’ébullition la plus faible (78°C contre 100°C pour l’eau), se condense sur les piques de la colonne de Vigreux.
Puis les gouttes se vaporisent à nouveau avant de retourner dans le tube réfrigérant, les vapeurs sont plus concentrées en éthanol. Une fois dans le réfrigérant à eau les vapeurs reprennent une forme liquide puis tombent dans l’éprouvette graduée, le processus est plutôt lent.
Un mout, une bière, un vin contiennent bien d’autres éléments à part l’alcool, notamment de l’eau, divers alcools autres que l’éthanol, des acides et des sels minéraux.
Chacun de ces composants, a une température d’ébullition qui lui est propre. En distillant, on sépare en fait tous ces produits en contrôlant la température de l’alambic. Notre but est bien sûr de collecter l’éthanol (l’alcool buvable) et de récupérer la vinasse pour nos expérimentations.

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I: GENERALITES SUR LES LATERITES
I.1. Définitions
I.2. Formation
1.2.1 Le phénomène de latérisation
1.2.2. Les principaux facteurs
I.3. Intensité de latérisation
I.4. Classification des latérites
I.4.1 Classification de LACROIX
I.4.2. Classification pédologique
I.4.3.Classification de MARTIN et DOYEN
I.5. Composition
I.5.2. RESULTATS DES ANALYSES MINERALOGIQUES DES ETUDE ANTERIEURS
I.6. Utilisations
I.6.1. Matériaux
I.6.2. Agriculture
I.6.3. Métallurgie
I.7. DETERMINATION DES PROPRIETES GEOTECHNIQUES
I.7.1. La granulométrie
I.7.2. La cohésion
I.7.3.La compressibilité
I.7.4. La plasticité
I.7.5. L’induration
I.7.6.Les limites d’ATTERBERG
I.7.7. Essai PROCTOR
I.8. LES LATERITES DE MADAGASCAR
CHAPITRE II : GENERALITES SUR LA VINASSE DE CANNE A SUCRE
II.1. Généralité sur la canne à sucre
II.2. Vinasse
II.2.1. Définition
II.2.2. Source ou origine de la vinasse
Chapitre III : LA STABILISATION
III.1. DEFINITION
III.1.1. But
III.1.2. Paramètre de stabilisation
III.1.3. Types de stabilisation
III.1.4. Mécanisme de la stabilisation de la latérite
III.2. Les stabilisants
III.2.1. Les stabilisants minéraux
III.2.2. Les stabilisants organiques
CHAPITRE IV : Caractérisation et préparation des matières premières
IV.1. SCHEMA METHODOLOGIQUE
IV.2. LATERITE
IV.3. ANALYSE CHIMIQUE
IV.4. ANALYSES GRANULOMETRIQUES
IV.5. CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES
IV.5.1. Interprétations
CHAPITRE V: PREPARATION DE LA VINASSE AU LABORATOIRE
V.1. PROCESSUS D’OBTENTION DE LA VINASSE
V.1.1. Extraction du jus de canne
V.1.2. FERMENTATION DU JUS DE CANNE
V.1.3. DISTILLATION
CHAPITRE VI : ESSAI DE STABILISATION DES LATERITES
VI.1. Processus de stabilisation
VI.2. Les différentes étapes du processus de stabilisation
VI.2.1.Extraction et préparation des latérites
V.2.2. Dosage terre- stabilisant
CHAPITRE VII : CONFECTION ET ESSAIS MECANIQUES
VII.1. LA CONFECTION DES EPROUVETTES
VII.1.1. Le moulage – démoulage
VII.2. Séchage naturel à 28 jours
VII.3. Détermination de la résistance à la compression et la porosité
VII.3.1. La résistance à la compression
VII.3.2. Résistance à la traction
VII.3.3. Résistance au cisaillement
VII.3.4. Calcul de la porosité
VII.3.5. RESULTATS DES ESSAIS
Chapitre VIII : ETUDE SOCIO – ECONOMIQUE DE L’UNITE DE LA PRODUCTION
VIII.1. PRESENTATION DU PROJET
VIII.2. PRODUCTION
VIII.2.1. DETERMINATION DU BESOIN EN BRIQUE D’ANTANANARIVO
VIII.2.2. CARACTERISTIQUES DE L’UNITE ET DE LA PRODUCTION
VIII.3. L’USINE DE PRODUCTION
VIII.3.1. Matériels et équipements de production
VIII.3.2. Le matériel de transport
VIII.3.3. Les matériels de bureau :
VIII.3.4 Infrastructure et le terrain d’exploitation
VIII.4. Produit
VIII.5. Matériels de production lors des 5 premières années
VIII.6.ETUDE FINANCIERE DU PROJET
VIII.6.1. Coût des matériels de fabrication de la première année :
VIII.6.2. Coût d’investissement nécessaire
CONCLUSION PARTIELLE
Chapitre IX : ENJEUX ENVIRONNEMENTALES DU PROJET
IX.1. DÉFINITIONS
IX.1.1Environnement
IX.1.2 Enjeux environnementaux d’un projet
IX.1.3. Impact environnemental
IX.2. LES PRINCIPAUX ENJEUX ENVIRONEMENTALES DU PROJET
IX.2. 1. Enjeux socio-économique
IX.2.2. Enjeux du projet par rapport aux briques en terre cuites
IX.2. 3. Enjeux du projet par rapport à la brique stabilisée au ciment
IX.2. 4. Enjeux du projet par rapport à la vinasse de canne à sucre
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
ANNEXES

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