Soutenance mémoire
Techniques de dosage des sucres dans la mélasse
Généralités sur la levure
La levure est un champignon ascomycète unicellulaire microscopique et eucaryote, apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales, la levure la plus connue porte le nom de Saccharomyces Cereviseae : Saccharo pour sucre et Myces pour champignon
Mode de reproduction:
Les modes de reproduction varient en fonction des espèces de levures. Principalement elles se reproduisent par voie asexuée :
Scissiparité : Fission d’une cellule de levure en deux cellules filles identiques à la cellule mère.
Bourgeonnement : La plupart des levures se reproduisent par bourgeonnement, une petite hernie apparait en un point de la surface d’une cellule mère, grossit et s’étrangle. Le bourgeon (cellule fille) se détache, grossit et bourgeonne à son tour.
Conditions de croissance:
Pour favoriser la croissance de la levure, il faut vérifier les paramètres suivants :
Matières premières :
La croissance et la multiplication de la levure impliquent un milieu composé de :
Source de carbone : urée CO(NH2)2, mélasse (saccharides),
Source d’azote : urée, sels d’ammonium,
Source de phosphore : phosphate, acide phosphorique,
Sels minéraux, vitamines et oligoéléments.
Température :
La température optimale de culture des levures se situe en général entre 25°C et 30°C, mais comme les autres micro-organismes, les levures peuvent être classées en levures psychrophiles, mésophiles et thermophiles. Généralement, les levures ne sont pas thermorésistantes. La destruction cellulaire commence dès 52°C.
Activité de l’eau aw :
La plupart des souches ne peuvent se développer pour un aw ≤0,90 ; mais certaines tolèrent des pressions osmotiques plus élevées, correspondant à une aw≃0.60.
Oxygène :
Toutes les levures sont capables de se développer en présence d’oxygène : il n’y a pas de levure anaérobie stricte.
pH :
Les enveloppes cellulaires sont imperméables aux ions H3O+et HO-. Les levures tolèrent donc des gammes de pH très larges, théoriquement de 2,4 à 8,6. Les conditions défavorables peuvent impliquer la sporulation (émission des spores).
Etapes de production de la levure
Etape 1 : Laboratoire :
La souche pure contenue dans deux types de tubes nommés L13 (34 tubes pour la levure fraiche) et L20 (15 ou 16 tubes pour la levure sèche), est d’abord ensemencée en tubes contenant les éléments nutritifs. On prend un tube par jour puis on ensemence un ballon de 250 ml contenant le milieu de culture et on incube pendant 8 heures, la culture obtenue est ensemencée dans un ballon de 7 litres pendant 18 heures puis ensemencée en une cuve de 800 litres.
Etape 2 : La Préfermentation :
À partir du contenu de la cuve de 800 litres, on ensemence une autre cuve qui s’appelle « Préfermentation ». Cette dernière se fermente en mode discontinu.
Etape 3 : La fermentation :
A la fin de la Préfermentation, le contenu est refoulé vers un fermenteur qui contient déjà une précouche contenant de la mélasse et les sels nutritifs. Ensuite, la fermentation se déroule en mode discontinu.
Etape 4 : La filtration :
La déshydratation de la crème de levure s’effectue à travers des filtres rotatifs et une solution salée de NaCl (Phénomène d’osmose).
Etape 5 : Conditionnement :
La levure fraiche est vendue sous forme de blocs de pains de 500g emballée de papier paraffiné.
Etape 6 : Stockage :
Les palettes sont envoyées vers une chambre froide à une température équivalente à 3 °C (inhibition du métabolisme cellulaire de la levure). La distribution de la levure est assurée par des camions frigorifiques.
La Mélasse
La production de la levure dépend fortement de la mélasse, coproduit de la production de sucre, pour assurer la croissance de ce micro-organisme, donc une fermentation rentable. « Il faut une tonne de mélasse pour produire environ une tonne de levure ! »
La mélasse est un coproduit de sucre obtenu à partir de la betterave sucrière ou de la canne à sucre, sous forme d’un sirop très épais et visqueux, moins calorifique que le saccharose, contenant de la vitamine B et des minéraux (calcium, potassium, fer, cuivre…), contrairement au sucre blanc cristallisé.
Les types de la mélasse : on distingue
Mélasse de betterave :
Coproduit constitué par le résidu sirupeux recueilli lors de la fabrication ou du raffinage du sucre provenant de betteraves sucrières.
Mélasse de canne :
Coproduit constitué par le résidu sirupeux recueilli lors de la fabrication ou du raffinage du sucre provenant des cannes à sucre Saccharum Officcinarum 1.
Mélasse de raffinerie :
Elle provient du raffinage des sucres roux de canne. Sa teneur en sucre particulièrement élevée (50 à 60 %) et ses caractéristiques organoleptiques la rendent susceptible d’être utilisée dans la fabrication de produits alimentaires (confiserie, biscuiterie, etc.…).
Composants de la mélasse nuisibles pour la levure:
Il existe un grand nombre de composants présents dans la mélasse qui peuvent être des inhibiteurs de croissance selon leurs concentrations. On distingue :
Ammoniums quaternaires, sulfites, fongicides, des minéraux en excès comme le sodium provenant des techniques agricoles ou sucrières.
Des acides gras à chaines courtes, les cires et les graisses.
Une concentration de [6.8-9.2] mg/l de SO2 a un effet défavorable sur l’activité fermentative des levures.
Les nitrites et les nitrates
Les acides organiques volatils comme l’acide acétique, formique et butyrique qui ne doivent pas dépasser 0.1-0.3% en volume utile dans le fermenteur.
Les substances colorantes comme le caramel, les melanoïdines et les phénols de fer ne doivent pas dépasser 0.6% en volume utile pour limiter leurs effets sur la coloration du produit fini.
Les colloïdes et les matières en suspension faites de composés d’adsorption comme la pectine et le sucre, les substances gommeuses et la mucine.
Métaux lourds (Plomb, Cuivre, Mercure, Argent) provenant des boues.
Traitement de la mélasse
Pour réussir un bon traitement de la mélasse, le service de la préparation de la mélasse
respecte les étapes suivantes :
Etape 1 : Stockage :
Il y a des tests quotidiens effectués sur la mélasse brute (Brix et pH qui donnent une idée sur la qualité de la mélasse), et d’autres hebdomadaires (sucres réducteurs, sucres totaux, et matière sèche, analyses microbiologiques.).
Avant d’arriver à la station de traitement, la mélasse est stockée dans 7 tanks (quatre pour la mélasse issue de betterave et les trois autres pour celle de la canne). Une homogénéisation assurée par des pompes est essentielle.
Etape 2 : Dilution :
Cette étape consiste à ajuster la concentration en sucre pour éviter son excès et réduire la viscosité de la mélasse. Cela se fait comme suit : dans une cuve de dilution, la mélasse brute (60% de mélasse provenant de la betterave, 20% provenant de la canne à sucre et 20% provenant des sucres raffinés) provient des tanks de stockage et se mélange avec de l’eau chaude et de la vapeur d’eau pour réaliser une dilution d’environ 50% ce qui favorise la diminution de sa viscosité.
Etape 3 : Clarification et Débourbage :
La mélasse diluée passe ensuite dans un clarificateur où elle est centrifugée. Cette étape consiste à éliminer les colloïdes et les boues ce qui permet d’éviter le colmatage des échangeurs utilisés pendant la stérilisation.
Le débourbage représente l’évacuation des déchets accumulés dans la base du clarificateur, la période du débourbage est bien précise, toutes les dix minutes, pas moins pour ne pas perdre l’énergie ni plus pour ne pas ralentir le processus.
En effet le débourbage est effectué par le pompage d’un courant d’eau très fort dans la base du clarificateur.
Ensuite, cette eau chargée d’impuretés est évacuée pour rejoindre les eaux usées.
Après clarification de la mélasse, elle sera mélangée avec un débit de 12 m3/h avec du sucre en granule diluée à 30% de saccharose avec un débit de 3 m3/h. On obtiendra un mélange contenant 75% de la MDC et 25% des sucres en granule diluée.
Etape 4 : Stérilisation
Cette étape consiste à éliminer les formes végétatives des contaminants microbiens. Pour parfaire l’innocuité de la mélasse diluée clarifiée (MDC), elle doit être stérilisée au moyen d’un appareil à pression de vapeur d’eau appelé « stériliseur », par injection de vapeur sous pression de 3,5 bars, et température entre 120°C et 130°C (selon le débit de la mélasse), ce qui provoque la dénaturation des protéines et la mort des microorganismes.
Ensuite, elle passe par un échangeur à plaque « MDC » – « MDCS » afin d’être refroidie. Enfin, le stockage de la MDCS se fait à une température de 90°C
Etape 5 : Refroidissement
La MDCS est refroidie par un échangeur à plaques mélasse-eau afin d’abaisser sa température à 36 °C adéquate pour la fermentation et produire de l’eau chaude.
Choix du volume des réactifs de Carrez
On a remarqué que la coloration de la mélasse agisse sur le volume des réactifs de Carrez ajoutés: La raison pour laquelle on a procédé à des différentes dilutions pour avoir différentes colorations (vu que les mélasses brutes reçus par LESAFFRE MAROC n’ont pas la même colorations). Pour chaque dilution nous avons mesuré l’absorbance à une longueur d’onde λ= 420 nm dans le spectrophotomètre et également nous avons noté le volume adéquat des réactifs de Carrez (à chaque dilution) qui a permis d’afficher la valeur du pouvoir rotatoire du filtrat dans le polarimètre après inversion du saccharose car en cas de volume inférieur, le polarimètre clignote signifiant l’insuffisance du volume pour le dosage .
Sur ce, nous avons cherché à établir un modèle linéaire Absorbance = f (Concentration). Pour cela nous allons effectuer les opérations suivantes :
Chercher l’équation sous forme y = a0 + a1 Concentration + εi (εi : les résidus)
Etablir la table d’ANOVA de Régression
Tester la significativité de la pente et de l’ordonnée à l’origine
Examen des Résidus.
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Table des matières
Introduction générale
1 Présentation de l’entreprise et Généralités sur la levure
1.1 Présentation de l’entreprise
Historique de l’entreprise
Organigramme de la société
Description du laboratoire d’analyses
1.2 Généralités sur la levure
Levure
Etapes de production de la levure
La Mélasse.
Traitement de la mélasse
1.3 Techniques de dosage des sucres dans la mélasse
Aperçu sur l’appareillage
Dosage du Saccharose
Dosage des Sucres réducteurs
Dosage des Sucres invertis (méthode classique)
2 Partie Pratique : Substitution de l’hydroxyacétate de plomb par les réactifs de Carrez
2.1 Mode Opératoire
2.2 Résultats de la mélasse brute
Vérification de normalité des Données
Comparaison entre les deux méthodes analytiques
2.3 Résultats des mélasses diluées
2.4 Choix du volume des réactifs de Carrez
2.5 Conclusion
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