Comme il a été expliqué dans l'article précédent, des essais préalables sont le plus souvent nécessaires à la mise au point des procédés et au dimensionnement optimal des appareils industriels d'application. La plate-forme ERICA est à la disposition des industriels dans ce but. Elle a été créée en 1986 à l'initiative de partenaires publics (ADEME, EDF, GDF, ministères de l'Industrie et de la Recherche, région Rhône-Alpes) et de deux centres techniques, le CETIAT (Centre technique des industries aérauliques et thermiques) et l'ITF (Institut français du textile et de l'habillement). Consacrée entièrement aux énergies radiantes, elle réalise des études de faisabilité, aide à la rédaction des cahiers des charges, reproduit en laboratoire, mais à l'échelle industrielle, des procédés de fabrication. Totalement indépendante des constructeurs d'équipements, ERICA propose ses compétences thermiques et permet de comparer entre elles les caractéristiques des différentes techniques. Dans tous les cas, elle fournit des réponses que les industriels utilisateurs pourront valoriser directement avec les constructeurs.
EXTRACTION ASSISTEE PAR MICRO-ONDES
(Benoît LEMAIRE & Jean-Yves ANIZON, Archimex)
Le gradient thermique inversé ("chauffage à coeur"), caractéristique du chauffage par MO, présente un intérêt particulier pour l'extraction en accélérant la diffusion du soluté. Dans certains cas, la sélectivité du solvant est modifiée. On peut également, par MO, provoquer l'éclatement des structures cellulaires par surpression interne. Cependant, la faible profondeur de pénétration des MO et la difficulté d'obtenir leur couplage efficace et homogène avec la charge rendent délicate la transposition de l'échelle du laboratoire à l'échelle pilote puis industrielle. C'est pourquoi Archimex a été conduit à adapter des procédés existants pour développer d'un côté le procédé VMHD (Vacuum Microwave HydroDistillation), basé sur l'entraînement azéotropique par la vapeur d'eau, de l'autre le procédé ESAM (Extraction par solvant assistée par micro-ondes) d'extraction solide/liquide par un solvant transparent ou partiellement transparent aux MO.
- Le procédé VMHD
Les procédés traditionnels d'extraction des huiles essentielles, l'hydrodistillation et la distillation à la vapeur, sont relativement simples mais présentent plusieurs inconvénients : durées opératoires longues, consommations énergétiques importantes, résidus gorgés d'eau difficiles à retraiter. Surtout, les risques de dégradation thermique et d'hydrolyse des molécules aromatiques peuvent donner à l'huile essentielle une odeur différente de celle de la matière première. De plus, ces procédés ne sont pas polyvalents : l'hydrodistillation est généralement réservée aux produits secs (graines, racines,...), la distillation à la vapeur aux produits frais (feuilles, fleurs,...).
Le procédé VMHD, basé sur l'utilisation conjointe des micro-ondes et d'un vide pulsé, permet d'accélérer la vitesse d'extraction tout en contrôlant la température de la matière première par l'application du vide. Une installation VMHD est constituée d'une enceinte à double enveloppe reliée à une pompe à vide et équipée d'un agitateur, d'un générateur de MO, d'un condenseur, d'un réfrigérant et d'un système de régulation de la pression à l'intérieur de l'enceinte et de la température de la double enveloppe (voir schéma de principe en fichier attaché en bas de cet article). Pendant toute la durée de l'extraction, la puissance MO est maintenue constante. Sous l'effet des MO et de la double enveloppe, la température de la charge augmente jusqu'à la température de consigne, généralement comprise entre 65 et 80°C. On applique alors pendant une durée t1 une pression réduite inférieure à la tension de vapeur d'eau à cette température. Sous l'effet de l'évaporation, la température baisse. Après le temps t1, on revient à la pression atmosphérique et la température se remet à augmenter pendant le temps t2 jusqu'à atteindre la température de consigne. Par définition, un cycle est défini comme la somme t1 + t2. En quelques cycles, la quasi-totalité de l'huile essentielle est extraite et récupérée sous forme d'eaux blanches aromatiques.
En réalisant l'extraction 5 à 10 fois plus vite et à une température plus basse que les méthodes traditionnelles, le procédé VMHD réduit les risques de dégradation thermique. Les huiles essentielles extraites présentent un profil très proche des essences contenues dans la matière première et conservent la note "fraîche" du végétal d'origine. Autre avantage, l'extraction ne fait appel qu'à l'eau de constitution de la matière première. Elle consomme donc moins d'énergie car il n'est pas nécessaire soit de chauffer l'eau recouvrant le végétal (hydrodistillation), soit de disposer d'un générateur de vapeur (distillation à la vapeur). Le volume de condensats est également réduit. La matière première épuisée se présente sous la forme d'un résidu semi-sec, plus facile à valoriser qu'un résidu gorgé d'eau. Enfin, le procédé est polyvalent : il suffit de réhydrater les produits secs avant de les traiter.
Pour certaines matières premières, les huiles essentielles extraites par le procédé VMHD sont des produits nouveaux car leur composition chimique et leurs caractéristiques olfactives sont différentes des huiles traditionnelles. Parmi les cas les plus intéressants, on peut citer les plantes à huiles essentielles "fragiles", contenant des composés thermosensibles ou facilement hydrolysables, et les plantes à durée d'extraction particulièrement longues. Un autre cas intéressant est celui des plantes à faible teneur en huile essentielle, dont le procédé VMHD permet d'extraire une eau aromatique constituée uniquement par l'eau de constitution du végétal et qui est, à ce titre, une eau végétale "authentique".
Déposé par Archimex en 1993, le brevet a été accordé dans 27 pays et il est en cours d'examen dans 10 autres. Développé sur une Turbosphère de 10 litres de la société Pierre Guérin, le procédé a été testé sur plus de 40 matières premières et les huiles essentielles et eaux aromatiques extraites ont été très bien accueillies par les aromaticiens. Des outils pilotes de démonstration de 50 et 100 litres ont été construits par Pierre Guérin pour faire connaître la technologie. Un outil de taille laboratoire est en développement pour satisfaire aux besoins des laboratoires de recherche et de contrôle. La démarche commerciale s'est en outre internationalisée car la production d'huiles essentielles s'est déplacée vers des pays comme l'Inde, la Chine, les Etats-Unis, le Brésil, l'Egypte et le Maroc. Comme on le voit, le développement d'un tel procédé est un processus long et coûteux…
Lire la suite dans le supplément technique d'Energie Plus n°288 du 15 juin 2002
Consultez le Sommaire du supplément technique et son dossier Spécial Biogaz
Vous pouvez vous procurer ce numéro d'ENERGIE PLUS n° 288
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ou fax 01 49 85 06 27, ou par mail
Prix du numéro 15€ TTC (tarif dégressif à partir du 3ème numéro)
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