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Principales espèces et utilisations
Les espèces oléagineuses appartiennent généralement à la famille botanique des Légumineuses. Elles peuvent être une culture annuelle ou pérenne. Nous donnons ci-après quelques exemples importants à Madagascar:
Cultures oléagineuses annuelles : l’arachide Arachis hypogaea, le cotonnier (graine) Gossypium L., le soja4 Glycine max.
Cultures oléagineuses pérennes : le cocotier Cocos nucifera, le palmier à huile Elaeis guineensis.
· L’intérêt des oléagineux est multiple :
Le produit brut peut souvent être consommé directement sans ou avec un minimum de transformation (arachide pistache ou beurre, lait de soja, noix de coco…).
Etant une légumineuse, leur culture améliore le sol (fixation de l’azote de l’air) et leur produit est
source de protéine végétale ;
Les sous produits de l’huilerie sont utilisés dans plusieurs domaines : élevage (tourteaux5), savonnerie…
Principaux domaines d’utilisation des graines d’oléagineux : huiles, provenderie (tourteau), aliments de rattrapage protidique (soja), savonnerie, textile pour le coton…
Certains produits sont exportés : arachide de bouche6, graines de coton, coco (coprah) 7, palmier (huile de palme et palmiste8, plants horticoles).
Caractérisation des huiles végétales
Pour caractériser les huiles, on utilise deux types de critères, à savoir :
Les critères distinctifs ;
Les critères de qualité
Etude et conception de presse manuelle pour des graines oléagineuses (Jatropha…)*
Les critères distinctifs
En premier lieu, ils renseignent sur la composition des constituants des huiles.
Deuxièmement, ce sont entre autres la densité ou la masse volumique (d ; ), la viscosité , l’indice d’iode I12 , l’indice de saponification Isap, l’insaponifiable et la composition en acide gras. densité ou la masse volumique (d ; ) :
Renseigne sur l’insaturation, l’état d’oxydation ou la polymérisation
la viscosité :
La viscosité est la propriété de l’huile, résultant de la résistance qu’opposent ses molécules à une force tendant à les déplacer par glissement. Elle varie avec la température.
l’indice de réfraction :
C’est une caractéristique du groupe auquel appartient l’huile et elle permet d’identifier celle de composition inconnue.
l’indice d’iode I12 :
il renseigne sur le degré d’insaturation.
l’indice de saponification Isap :
C’est la quantité de NaOH nécessaire pour saponifier la totalité des acides gras libres ou estérifiés. Il permet donc d’évaluer la quantité d’acide non engagée dans la liaison glycéridique.
l’insaponifiable :
C’est l’ensemble des substances qui ne réagissent pas avec les alcalis pour donner du savon et qui ne sont pas volatiles à plus de 100°C.
Les critères de qualités
Ils concernent soit l’état d’altération plus ou moins important de l’huile, soit le classement en
différentes catégories (brute, vierge ou raffinée).
Nous pouvons citer parmi ceux-ci :
l’indice de peroxyde :
Il mesure le degré de rancidité. C’est la quantité en milligrammes de dioxygène par gramme d’huile. Il permet d’apprécier l’état de dégradation par oxydation.
l’indice d’acidité Ia :
Il est en fonction de la quantité d’acides gras libres et caractérise l’état d’altération de l’huile par hydrolyse. C’est la quantité en milligrammes de KOH par gramme d’huile.
Etude et conception de presse manuelle pour des graines oléagineuses (Jatropha…)
Document de RAKOTONDRABE Zarasoa Mathieu Auguste 9
L’indice d’acidité
L’indice d’acidité d’un corps gras se détermine en neutralisant son acidité libre par une quantité de
potasse nécessaire.
On pèse en mg la quantité d’hydroxyde de potassium (KOH) nécessaire pour neutraliser un gramme d’huile.
On l’appelle aussi le degré d’acidité.
Il s’exprime par les paramètres de la formule suivants : Ia= X[%] (1)
Où N= normalité de la solution de KOH utilisé,
M= masse molaire de l’acide oléique (282,47g/mol),
m= masse en g de l’échantillon d’huile,
Ia= indice d’acidité de l’huile
NB : en effet l’acidité s’exprime en pourcentage d’acide majoritaire qui est l’acide oléique dans le cas de l’huile de jatropha.
D’ailleurs c’est le cas le plus fréquent.
Cependant elle s’exprime dans des cas très rares en pourcentage des autres acides notamment l’acide palmique, linoléique etc.
Le point éclair
Le liquide considéré laisse apparaître des vapeurs, à une certaine température ces vapeurs combinées avec un comburant (l’oxygène par exemple) produit une déflagration.
Cette température critique est appelée le « point éclair ».
Une définition beaucoup plus simple serait la température la plus basse où un liquide peut former un mélange inflammable à sa surface.
Il existe plusieurs appareils qui ont été mis au point par les industriels du pétrole pour mesurer le « point éclair ».
Le principe est long et nécessite d’avoir la nomenclature de l’appareil ce que nous n’allons pas détailler ici mais toutefois après avoir déterminé cette température avec l’appareil, elle doit être corrigée à l’aide de la relation suivante : Tc = Te = (2)
Avec Tc : valeur corrigée de la température,
Te : valeur de la température mesurée avec l’appareil,
P [mm d’Hg] : pression atmosphérique à laquelle s’effectue les essais.
Selon la littérature, le point éclair de l’huile de jatropha est compris entre 290°C et 325°C.
Ces valeurs élevées du point éclair de l’huile de jatropha montrent qu’elle possède de bonnes caractéristiques de stockage et que l’on peut envisager son transport en toute sécurité ainsi que sa manipulation comparativement au gazole.
L’indice de saponification
La réaction de saponification consiste à faire l’hydrolyse d’un ester.
Dans le cas des huiles végétales cette réaction donne la formation du savon comme résultat. L’indice de saponification est le nombre en milligramme de potasse caustique (KOH) nécessaire pour transformer en savon les acides gras et les triglycérides d’un gramme de corps gras.
Principe :
On prend un excès d’acide de potassium dans un alcool, et on le chauffe avec un échantillon d’huile de masse connue jusqu’à la saponification complète.
L’excès d’alcalin est ensuite titré avec une solution d’acide.
Il ne faut pas oublier que l’indice de saponification s’obtient également à la suite d’une série d’expériences cependant compte tenu des contraintes de temps, on s’est restreint à une seule expérience.
Solution de HCL de normalité N=0,5
VO=24,40 ml,
V=10,5 ml,
P= 2g,
On trouve Is= 194,947
Analogiquement au cas de l’acidité, ceci montre également par hypothèse qu’il faut 194,947 mg de
KOH pour saponifier 1000 mg d’huile.
Indice d’iode
L’indice d’iode permet de calculer le nombre de double liaisons de l’acide gras présents dans un triglycéride autrement dit son taux d’insaturation.
Principe
On utilise un excès d’iode pendant un temps de contact suffisamment long ou en présence de catalyseur et de titrer ensuite l’excès de réactif (iode non fixé) par un réducteur (par exemple le thiosulfate). On détermine ainsi la quantité d’iode fixé par le corps gras.
2NaS2O3+I2 2Nal+NaS2O6
L’indice d’iode est donné par la formule suivante :
Ii= (4)
V : volume en ml de thiosulfate de sodium consommé pour le titrage du blanc ?
V’ : volume en ml de thiosulfate de sodium consommé pour le titrage de l’échantillon ?
N : normalité du thiosulfate de sodium en g (prise d’essai) ?
Ii : indice d’iode (g d’iode 100g de matières grasse).
NOTION SUR LE JATROPHA
Introduction
Originaire d’Amérique centrale et Sud, aujourd’hui répandu dans le monde entier après avoir été introduit par les marins portugais via les îles du Cap Vert dans différent pays d’Afrique et d’Asie, le jatropha curcas est une plante de la famille des Euphorbiacées.
Elle peut atteindre jusqu’à 8m de hauteur dans certains régions et une durée de vie de plus de 50ans.
Son principal avantage agronomique est qu’elle résiste à la sècheresse, aux climats semi-arides et peut pousser sur des sols relativement pauvres.
Son irrigation ne pose pas de problème car c’est une espèce peu exigeante en eau, en fertilisant et en entretien.
Le jatropha peut pousser partout à Madagascar, même sur les sols sont gravillionaires, sableux ou
salés contrairement à d’autres cultures dont l’irrigation nécessite des barrages.
Facile à multiplier par semence ou par bouturage ou en laboratoire par culture in vitro, le jatropha fournit des graines dès la deuxième saison ou troisième saison suivant sa mise en terre.
Elle a également la particularité de ne pas être brouter par des animaux à cause de sa toxicité. Selon les espèces et les milieux de culture, la production d’huile de jatropha varie entre 2 tonnes à 5 tonnes par hectare seulement durant les premières années car elles peuvent atteindre 15 tonnes à la cinquième année.
Les graines ont un rendement en huile environ égal à 37% de leur poids avec les extracteurs d’huile artisanaux.
Avec un extracteur d’huile mécanique, on peut avoir un taux d’extraction avoisinant les 80%.
En plus de servir de source biodiesel, l’huile de jatropha est aussi utilisée comme produit en médecine traditionnelle à cause de ses propriétés médicinal et cosmétiques.
Les différents types et caractéristiques de jatropha
Le Jatropha est un genre de plantes dicotylédones de la famille des Euphorbiaceae. On dénombre environ 160 espèces appartenant au genre Jatropha, espèces originaires d’Amérique centrale ou du Sud.
Comme pour la plupart des Euphorbiaceae, les baies et la sève sont toxiques (y compris pour les poulets, les poissons, les ruminants et même les chèvres dans ce cas, quelle que soit la dose testée).
Les jatrophas les plus connus pour leurs usages sont :
Jatropha curcas (également appelée fougère, pignon d’Inde ou médicinier). C’est un arbuste traditionnellement utilisé en haie vive pour protéger des cultures ou des habitations des animaux (ses graines aux propriétés médicinales sont toxiques pour les humains et les animaux), originaire d’Amérique centrale. Il est aujourd’hui répandu dans le monde entier.
Intérêt médicinal : Divers Jatropha ont un usage médicinal traditionnel et pourraient en trouver d’autres : Par exemple, Jatropha curcas présente des vertus désinfectante, antifongique et antiparasitaire, susceptible d’être utilisée contre la Malaria. Jatropha cilliata contient des flavonoides qui sont un anxiolytique atténuant les conflits entre souris de laboratoire
L’huile de jatropha extraite de son fruit peut être utilisée pour produire du savon ou des bougies.
Plus récemment, cette huile a été proposée comme source d’agrocarburant, mais avant que les besoins de l’espèce soient bien connus et avec des résultats controversés.
Jatropha gossypiifolia dont l’huile est purgative et la racine utilisée contre la lèpre ;
Jatropha integerrima, épicar, à la floraison rouge décorative ;
Jatropha multifida, l’arbre corail dont les feuilles sont consommées au Mexique ;
Jatropha podagrica, plante ornementale très prisée ;
Jatropha phyllacantha, plante du Brésil aussi appelée favela qui donna son nom aux quartiers déshérités de la plupart des villes du pays.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES HUILES VEGETALES
INTRODUCTION
I-1 La filière oléagineuse à Madagascar
I-1-1. Description de la filière
I-1-2 Production
I-1-3 Transformation
I-2 Caractérisation des huiles végétales
I-2-2-2 Le point éclair
I-2-2-3 L’indice de saponification
I-2-2-4 Indice d’iode
CHAPITRE II : NOTION SUR LE JATROPHA
II-1 Introduction
II-2- Les différents types et caractéristiques de jatropha
I-3 Le Jatropha curcas
II.3.1 Description botanique
II.3.2 Production
II.3.2.1 La multiplication générative (graines)
II .3.2.2 La multiplication végétative (boutures)
I-4 Composition chimique
I-5 Différents usages du jatropha
I-5-1 Utilisation dans l’agriculture
I-5-2 Utilisation de l’huile
CHAPITRE III : PRODUCTION DE BIODIESEL A PARTIR DE L’HUILE DE JATROPHA
III-1 Historique
III-2 Définitions
III-3 Les esters d’huiles végétales et de graisses
III-4 Historique sur la réaction de transesterification relatif aux huiles végétales
III-5 But de la réaction de transesterification
III-6 La réaction proprement dite
III-7 Caractéristiques des biocarburants
III-8 Pourquoi raffiner les huiles végétales ?
III-9 Application de la réaction de transesterification à l’huile de jatropha
CHAPITRE IV : MODE D’EXTRACTION DE L’HUILE
IV 1 Introduction
IV 2 Historique
IV 3 Les différent type de presse
IV 3 1 La presse à barreaux
IV 3 2 La presse dite « à tube » ou « à vis »
IV 4 Les étapes à suivre pour l’extraction de l’huile
IV 4 1 Préparation et torréfaction des graines
IV 4 2 Pressage
IV 4 3 Purification de l’huile
INTRODUCTION
CHAPITRE V : PRESENTATION DU PROJET
V 1 Objectif du projet
V 2 But du projet
V 3 Description général du projet
CHAPITRE VI : DETERMINATION DES DONNEES NECESSAIRES A LA CONCEPTION DE LA PRESSE
VI 1 Dispositif expérimental pour effectuer les essais
VI 2 Recherche du mode optimal de préparation des graines avant le pressage
VI 3 Recherche de la pression optimale de pressage
CHAPITRE VII PROCESSUS DE DESIGN DE LA PRESSE
VII 1 Caractéristiques des presses
VII 11 Type de presse
VII 1 2 Mode de compression
VII 2 Définition du problème
VII 3 Proposition de solution
VII 4 Etude de praticabilité
VII 5 Choix de la solution finale
CHAPITRE VIII DIMENSIONNEMENT DE LA PRESSE
VIII 1 Calcul de la longueur de course après pressage ou le taux de réduction
VIII 2 Rendement de la presse
VIII 3 Analyses des forces
VIII 4 Calcul de l’épaisseur du plateau de compression
VIII 5 Dimensionnement de la vis mère
CHAPITRE IX : SELECTION DES MATERIAUX
IX-1 Les plateaux de pression
IX-2 Le Bâti ou carter
IX-3 La vis mère
IX-4 Le levier
IX-5 L’entonnoir
IX- 6 Cuvette de réception
IX-7 Les pieds
CHAPITRE X: TRAITEMENT DE L’HUILE APRES PRESSAGE
INTRODUCTION
X 1 Normalisation
X 2 Décantation et filtration
X 3 Stockage et distribution
CHAPITRE XI ETUDE ECONOMIQUE
XI 1 Acteurs principaux de la culture de Jatropha à Madagascar
XI 1 1. Production sur de grandes plantations
XI 1 2. Production sur de petites surfaces
XI 2 Présentation de D1 Oils Madagascar
XI 3 EcoRegional Initiatives (ERI)
XI 4 Plantation à l’échelle des petits exploitants
XI 5 Production à l’échelle industrielle
XI 5 1 Production de l’huile végétale
XI 5 2 Production de biodiesel
XI 6 Analyse de marché et vulgarisation de la presse
CHAPITRE XII ETUDE SUR L’IMPACT ENVIRONNEMANTAL ET SOCIO-ECONOMIQUE
XII.1 Chances
XII 1 1 Situation précédente
XII 1 2 Evolution future
XII.2 Obstacles et difficultés liés aux cultures et à l’utilisation de Jatropha
XII.2.1 Culture
XII.2.2 Droits fonciers
XII.2.3 Financement
XII.2.4 Législation
XII.2.5 Extraction
XII.2.6 Transesterification
XII.2.7 Autres transformations et utilisation
CONCLUSION
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