Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 1/76 D ép artem ent d ’I ngénierie,

Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 1/76 D ép artem ent d ’I ngénierie, T ran sform ation Table de matière 1. Introduction.............................................................................................. 2 1.1. Le contexte............................................................................................................2 1.2. Revue bibliographique...........................................................................................3 1.2.1. L’igname..................................................................................................................3 1.2.2. L’amidon..................................................................................................................6 1.2.3. Extraction d’amidon ............................................................................................... 11 1.2.4. Caractérisation d’amidon ....................................................................................... 18 2. Matériel et Méthodes ............................................................................. 22 2.1. Produits ...............................................................................................................22 2.1.1. Produits alimentaires ............................................................................................. 22 2.1.2. Produits chimiques................................................................................................. 23 2.2. Matériel et appareils ............................................................................................23 2.2.1. Extraction d’amidon ............................................................................................... 23 2.2.2. Caractérisation d’amidon ....................................................................................... 24 2.3. Méthodes.............................................................................................................25 2.3.1. Production de la farine........................................................................................... 25 2.3.2. Extraction d’amidon à l’échelle laboratoire............................................................. 25 2.3.3. Extraction d’amidon à l’échelle pilote ..................................................................... 26 2.3.4. Caractérisation d’amidon ....................................................................................... 28 3. Résultats ............................................................................................... 33 3.1. Caractérisation des tubercules ............................................................................35 3.2. Extraction d’amidon à l’échelle laboratoire ..........................................................37 3.3. Extraction d’amidon à l’échelle pilote...................................................................39 3.4. Caractérisation d’amidon.....................................................................................41 4. Discussion............................................................................................. 51 4.1. Caractérisation des tubercules ............................................................................51 4.2. Extraction d’amidon à l’échelle laboratoire ..........................................................53 4.3. Extraction d’amidon à l’échelle pilote...................................................................55 4.4. Caractérisation d’amidon.....................................................................................62 4.5. Etude de conception d’une unité d’extraction d’amidon d’igname .......................66 5. Conclusion et Perspectives ................................................................... 72 6. Bibliographie.......................................................................................... 74 7. Annexe .................................................................................................. 76 Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 2/76 D ép artem ent d ’I ngénierie, T ran sform ation 1. Introduction 1.1. Le contexte Les ignames (Dioscorea) sont des plantes grimpantes annuelles cultivées dans toutes les régions tropicales du monde. Elles possèdent un tubercule souterrain comestible constituant un des aliments de base (riche en énergie) préférés en Afrique de l’Ouest. Ce tubercule présente une teneur élevée en amidon, de 20 à 30 % par rapport à la matière fraîche. La production d’amidon d’igname n’est cependant pas encore bien connue. L’objectif final de ce travail réside dans la conception d’une unité d’extraction d’amidon d’igname en Côte d’Ivoire. Ce travail est proposé par le Prof. Georges Amani de l’Université d’Abo-Adjamé à Abidjan. Les objectifs spécifiques de ce travail, selon le cahier des charges (voir échéancier), sont résumés dans les points suivants: Premièrement, une revue bibliographique doit être rédigée en comparant les procédés artisanaux et industriels d’extraction d’amidon existants pour des produits plus courants comme: la pomme de terre, le manioc, le maïs et le blé. Ceci va permettre d’établir des liens entre les différents produits de base et l’igname, qui doit ainsi être décrite. Deuxièmement, des essais d’extraction d’amidon d’igname doivent être réalisés, dans un premier temps à l’échelle laboratoire, et ensuite à l’échelle pilote. Le procédé est à optimiser par rapport au rendement, à la pureté et à la dépense des coûts (temps, eau, électricité, etc.) afin d’effectuer une étude complète d’extraction d’amidon d’igname. Troisièmement, quelques méthodes analytiques simples doivent être sélectionnées et testées afin de caractériser les amidons d’igname extraits et de les comparer aux amidons commerciaux pour mieux cibler ses utilisations potentielles dans le domaine alimentaire. La motivation personnelle de ce travail est d’effectuer un travail de réflexion et utile. En été 2006, j’étais au Nigeria pour analyser la situation actuelle d’un de ces pays tropicaux. Le Nigeria est le producteur principal d’igname, mais possède également d’autres produits alimentaires cultivés. Idéalement, la valorisation de l’igname pourrait être réalisée par les indigènes grâce à une optimalisation des procédés de transformation de ce produit, par exemple l’extraction de son amidon. Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 3/76 D ép artem ent d ’I ngénierie, T ran sform ation 1.2. Revue bibliographique L’objectif de la revue bibliographique est de comparer les procédés industriels d’extraction d’amidon de diverses origines. Cette recherche est menée à partir des nombreux procédés d’extraction existants. Les revues scientifiques donnent en effet une meilleure connaissance de la diversité des amidons et des différents principes de base utilisés pour leur extraction. Les réponses aux questions suivantes ont été recherchées: Quelle est la structure de l’amidon? Quelles sont les différentes origines de l’amidon? Comment extraire l’amidon? Quelles sont les conditions et spécificités de chaque extraction? Les capacités maximales? Les dépenses des coûts? La qualité du produit obtenu et ses applications alimentaires? Dans un premier temps, le tubercule d’igname est présenté. 1.2.1. L’igname Taxonomie et zones de production Les ignames sont représentées par un ensemble d'espèces du genre Dioscorea, qui font partie de la famille Dioscoreaceae. Il existe plus de 600 espèces, mais les plus cultivées sont les D. rotundata (blanc), D. cayenensis (jaune) et D. alata (ailée) qui représentent 95 % de la production mondiale, évaluée actuellement à 35 millions de tonnes. Elles sont cultivées dans plus de 40 pays, et les principaux pays producteurs sont situés en Afrique de l’Ouest, comme le Nigeria (67%), le Ghana (9%), le Bénin (7%) et la Côte d’Ivoire (7%) (selon FAOSTAT 2004). C’est en Côte d’Ivoire que l’espèce D. alata est la plus cultivée. En terme de rentabilité pour les paysans, l’igname (9 tonnes/ha) se situe au deuxième rang après la pomme de terre (30 tonnes/ha). [1] [2] [3] Figure 1: Moitié d’un tubercule d’igname (igname blanche) [4] Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 4/76 D ép artem ent d ’I ngénierie, T ran sform ation La figure 1 présente un tubercule d’igname; la partie externe est brune tandis que la chair est blanche. La chair peut également être de couleur jaune, rosée ou grise selon l’espèce. Morphologie et exigences L’igname est une plante grimpante annuelle avec en partie aérienne des feuilles, et en partie souterraine un tubercule comestible. Ce tubercule constitue un des aliments de base préférés en Afrique de l’Ouest et joue un rôle socioculturel pour ce peuple. La plus grande partie de la production d’igname est destinée à la consommation locale car elle représente une source importante d’hydrates de carbone. [4] Les exigences climatiques de l’igname sont des zones tropicales avec une température de 25 à 30 °C et une pluviométrie d’environ 1500 mm. La culture de l’igname nécessite beaucoup de soleil et un sol bien drainé. Il est également préférable de cultiver l’igname dans des sols profonds, relativement légers, et en zones humides ou subhumides. La période de culture dure entre 6 et 9 mois pour chaque tubercule. Celui-ci peut atteindre une longueur maximale de 2 m et un poids maximal de 50 kg. En général, il a une longueur de 30 à 50 cm et pèse 3 à 5 kg. En Afrique de l’Ouest, environ 20 espèces différentes co-existent dont la D. cayenensis-rotundata complexe, qui est l’espèce la plus cultivée de nos jours. [4] [5] Certains paysans plantent des tubercules d’igname sauvages, qui se transforment en quelques années en ignames cultivées. Lors de ce processus de domestication, les changements suivants se produisent: augmentation de la taille de tubercule, augmentation de la teneur en amidon et diminution de la teneur en fibre. Après la récolte, les tubercules sont conservés en butte afin de protéger la récolte contre les ravageurs, d’éviter la contamination par des spores et ainsi de limiter les pertes physiologiques. [4] Utilisation alimentaire Les tubercules d’igname se consomment traditionnellement en Afrique, cuits à l’eau ou frits. En Côte d’Ivoire, l’igname cuite est soit pilée pour en obtenir une pâte dénommée « foutou », soit séchée pour en produire des cossettes. Selon les espèces, la préparation et le goût sont très différents. Il peut être tendre et sucré ou dans certains cas un peu amer (D. rotundata). [6] [7] Travail de diplôme Oggier Rainer 02.03.2007 5/76 D ép artem ent d ’I ngénierie, T ran sform ation Composition chimique et nutritionnelle La composition de l’igname est similaire à celle des pommes de terre: 50 à 80 % d’eau et principalement des glucides (~90 % de la matière sèche) dont l’amidon est le constituant principal. L’igname possède une teneur plus élevée en amidon, de 20 à 30 % (par rapport à la matière fraîche) comparée à une valeur de 15 à 20 % pour les pommes de terre, alors que la racine de manioc peut renfermer jusqu’à environ 35 % d’amidon. L’igname contient cependant davantage de protéines que le manioc. [6] La composition nutritionnelle des principaux r&t (racines et tubercules) cultivés en Afrique, comparée à la référence de la FAO concernant les besoins journaliers en nutriments, est présentée dans le tableau suivant: Tableau 1: Composition nutritionnelle des r&t (indiquée pour 100 g de produit frais) [4] Manioc Igname Pomme de terre Références FAO Eau (g) 49 à 74 54 à 84 60 à 80 60 à 83 Energie (kcal) 153 104 75 --- Glucides (g) 37 24 17 --- Lipides (g) 0.2 0.2 Traces --- Protéines (g) 0.7 2.0 2.0 50 Fibres (g) 1.0 0.5 0.4 --- Ca (mg) 25 10 10 800 Fe (mg) 1.0 1.2 0.7 14 Vitamine A (U.I.) Traces 0 à 200 Traces 800 Vitamine B1 (mg) 0.07 0.1 0.1 1.4 Vitamine B2 (mg) 0.03 0.03 0.03 1.6 Vitamine C (mg) 30 10 5 à 50 60 Acide nicotique (mg) 0.7 0.4 1.5 0 Les r&t sont riches en amidon (voir glucides), présentent de faibles teneurs en protéines, vitamines et sels minéraux et ne contiennent pratiquement pas de lipides. Pour obtenir un plat équilibré à base de r&t, il faut donc lui ajouter des protéines (poissons, viande), un peu d’huile (huile de palme) et quelques légumes riches en vitamines (tomates, uploads/Finance/ amidon.pdf