clarification pomme...consommateurs pour un jus clair et brillant a fait que le marché du jus de pomme clarifié est devenu plus important que celui du jus de pomme opalescent ou

Monica Araya-Farias

La clarification du jus de pomme par 6lectroflottation

Mémoire présenté

à la Faculté des Études Supérieures de SUniversité Laval

pour l'obtention du grade de maître ès sciences (M-Sc.)

Département de sciences des aliments et de nutrition FAcULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L'ALIMENTATION

UNIVERSITÉ LAVAL

OCTOBRE 1999.

Q Monica Araya-Farias, 1999

National Library cana,

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L'auteur conserve la propriété du droit d'auteur qui protège cette thèse. Ni la thèse ni des extraits substantiels de celle-ci ne doivent être irnphés ou autrement reproduits sans son autorisation.

À Louis . . .con todo mi cora~On

Une technique non-wnventio~elle, l'électroflottation (EF), a été évaluée pour. améliorer

la clarification et la stabilité du jus de pomme. L'EF a été étudiée à I'écheiie de laboratoire

avec une cellule en Plexiglas contenant une anode en graphite et une cathode en acier

inoxydable. Dans un premier temps, le fonctio~ement et la performance de la cellule ont été

évalués sur une sohtion modèle. Dans un deuxième temps, I'EF a été appliquée comme

procédé de clarification du jus de pomme. L'effet de la densité de courant, du temps de

flottation et de la concentration en agent clarifiant (gélatine) a été étudié. L'EF couplée à

l'ultrafiltration (UF) a aussi été évaluée.

L'EF permet une flottation rapide des partiailes présentes dans le jus et peut être utilisée

seule ou en combinaison avec des agents clarifiants. L'EF sans gélatine a réduit les tanins

résiduels du jus de 47% comparativement à 60% pour I'EF avec gélatine et 41% pour la

gélatine seule. Néanmoins, I'EF n'a pas eu d'effet significatif sur la réduction des protéines

du jus. La turbidité des jus clarifiés était en moyenne plus faible que 1 0 NTU mais supérieure

au seuil de 2 NTU requis pour maîtriser la stabilité pendant l'entreposage. La combinaison de

I'EF et de I'UF a été le traitement le plus efficace pour la clmification. Ce traitement a réduit

de 63% les tanins et de 90% les protemes et a permis de produire un jus clair avec une

turbidité de 2 NTU. L'EF pomait être complémentaire aux systèmes traditio~els de

clarification du jus de pomme.

roseph Maiûdouf Directeur de recherche

MOnica kaYaa~ar& Étudiante

l'aimerais exprimer toute ma gratitude aux personnes qui de près ou de loin ont

contribué à la réalisation de ce mémoire. Le Dr. Joseph Makhlouf, mon directeur de

recherche, pour m'avoir accueilli comme étudiante. Sa disponibilité n'a d'égal que sa

compétence et sa rigueur scientifique. Sans ses conseiis toujours pertinents, ce travail n'aurait

jamais vu le jour. Le Dr. François Lamarche, mon CO-directeur. Sa chaleur humaine, sa

grande gentillesse (aussi grande que lui!), son dévouement et son appui m'ont apporte une

aide indispensable. Le Dr. Behzad Mahdavi qui a accepté d'examiner ce mémoire. Les autres

professeurs et membres du département d'ALN, en particulier le Dr. Gaston Picard qui m'a

aidé dans mon intégration à l'université.

Au CRDA M. Ahn Lam Quoc pour son aide technique, sa gentillesse et sa disponibilité

tout au cours de mon travail, ainsi qu'à MM Denis Ippersiel et Laurent Bazinet et toutes les

personnes que j'aie rencontrées pendant mon stage: Kim, Corinne, François (Jr.), Maher,

Saadia, Denis, Claude, Sasisthorn, Joyce, Miguel, Carole, Ondo, François B., Marcel,

Francis, Chantal(s), Christine, Linda, Marie-Josée, J e a q Ali. Au Ministère de l'Éducation du

Québec, et à la compagnie A. Lassonde Inc. pour leur support financier.

À mes amis pour leurs encouragements et leur support moral, à ceux qui sont au Chiii et

ceux que j'ai connu pendant mes études au Québec: Seddii Josée, Sandra, Clemente, Sonia,

Ali, Sergio, Norma, Irrna, Aurelio, Gabriel et tout spécialement Guadalupe. Un merci spécial

aussi à Nicole et Énc Beltrami pour leur accueil toujours chaleureux. A ma famille,

spécialement à mes parents, à la famiile Donoso, en particulier à Karen et ma tante Julia pour

Ieur appui et leur affection.

À tous sincèrement. .. Gracias

Tab

Résumé ..........................m....~..............m......... i

Avant-propos ....................~..m.m......................... ii

.............................................. Liste des tableaux vii

............................................... Listesdesfigures viii

............................................. Introduction gdndrale 1

1 Revue de littérature ............................................. 3 1.1 Lejusdepomme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 La sédimentation dans le jus de pomme après clarification 4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Principaux types de sédimentation 4

. . . . . 1.2.1.1 La sedimentation causée par les complexes protéines-polyphénols 4 . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1.1.1 Interactions entre les protéines et les polyphénols 7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 .2.1 -2 La sédimentation causée par les tanins 10 . . . . . . . . . . . . . . 1 .2.1.3 La sédimentation causée par les hydrates de carbone 10

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 .2.1.4 La sédimentation causée par le fer et le cuivre 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 1 . 5 La sédimentation microbienne 12

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 -3 La clarification du jus de pomme 13

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1 Les agents clarifiants 14

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1.1 La gélatine 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1.2 La bentonite 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1.3 La silica soi 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.2 L'ultrafïitration 17

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Autres agents et procédures de clarification 18

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 L'électroflottation 20

1.4.1 Théorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Table des matitres v

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.1 Extraction du jus de pomme 64

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.2 Clarification du jus de pomme 64

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2.1 Dépectinisation .. 64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.2.2 Traitement d'électroflottation 64

3.2.2.2.1 Effet de la densité du courant électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 65 3 .2.2.2.2 Effet de la concentration de gélatine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.3 Pasteurisation du jus de pomme 66

3 .2.4 Analyses du floc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3 .2.4.1 Teneur en solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3 .2.5 Analyses du jus de pomme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.2.5.1 Teneur en tanins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3 .2.5.2 Teneur en protéines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5.3 Turbidité 69 3.2.5.4 pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2.5.5 Couleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3 .2.5.6 Solides solubles ("Brix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.5.7 Détection de la présence de pectine 70 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .2.5.8 Détection de la présence d'amidon 70

3 .2.6 Analyses Statistiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

3.3 Résultats et discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Effet de la densité du courant électrique 72

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .3.1.1 Teneur en solides du floc séparé par EF 72 3 .3.1.2 Paramètres physico-chimiques du jus de pomme traité par EF . . . . . . . . 75 3 .3.1.3 Paramètres qualitatifs du jus de pomme traité par EF . . . . . . . . . . . . . . 83

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 -2 Effet de la concentration de gélatine 86

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 -3 2 . 1 Teneur en solides du floc séparé par EF 86

3.3.2.2 Paramètres physico-chimiques du jus de pomme traité par EF . . . . . . . . 87 . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2.3 Paramètres qualitatifs du jus de pomme traité par EF 91

3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

.... 4 clarification du jus de pomme par Qectroflottation et ultrafiltration 94 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Matériel et Méthodes 95

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Extraction et dépectinisation du jus de pomme 95

4.2.2 Clarification par electroflottation et par ultrafiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Tableau 1

Tableau 2

Tableau 3

Tableau 4

Tableau 5

Tableau 6

Tableau 7

Tableau 8

Tableau 9

Principaux matériaux employés pour la fabrication de la cathode et de l'anode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Variation de la tension de la solution de K, SO, 0.05 M en fonction de la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . densité du courant électrique 46

Efficacité du courant électrique pendant I'EF de la solution modèle et du jus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . depomrnea25et50°C 57

Tension pendant le traitement d'électroflottation du jus de pomme à 25 et 50°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Teneur en solides dans le floc en fonction de la densité du courant électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pendant le traitement d'électroflottation 74

Turbidité du jus de pomme clarifié par électroflottation après 24 hrs d'entreposage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Couleur, pH et solides solubles du jus de pomme clarifié par électroflottation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . après 24 hrs d'entreposage 84

Teneur en solides dans le floc du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant le traitement d'élatroflottation . . . . . . . . 87

Turbidité du jus de pomme clarifié par électroflottation en fonction de la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . concentration de gélatine 9 1

Tableau 10 Couleur, pH et solides solubles du jus de pomme clarifié par électroflottation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . en fonction de la concentration de gélatine 92

Tableau I 1 Turbidite et paramètres qualitatifs du jus de pomme clarifie par dinerents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . traitements 99

Liste des figures ix

Figure 13

Figure 14

Figure 15

Figure 16

Figure 17

Figure 18

Figure 19

Figure 20

Figure 2 1

Figure 22

Comparaison du volume total de gaz produit pendant l'électroflottation de la solution modèle et du jus de pomme par rapport au volume de gaz déterminé théoriquement à 50°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du courant pendant Télectro flottation de deux solutions de différentes conductivités à25"C . - . . . . . . . . - . . . . . . . - . - - . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du cour i t pendant l'électroflottation du jus de pomme à 25°C et à 50°C .. ......... 60

Traitement du jus de pomme clarifié par electrofiottation . . . . . . . . . . . . . . . 67

Formation du floc pendant l'electroflottation du jus de pomw sans ajout de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . gélatine 73

Effet de la densité du courant électrique sur la teneur en tanins du jus de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pomme 76

Effet de la densité du courant électrique sur la teneur en protéines du jus de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pomme 79

Jus de pomme. A: brut, B: clarifié par eleçtroflottation avec ajout de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . gélatine 85

Effet de la concentration de gélatine sur la teneur en tanins et en protéines du . . . . . . . . . . . . . . . . . jus de pomme traité par électroflottation a 20 &cm2 88

Effet de différents traitements de clarification sur la teneur en tanins et en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . protéines du jus de pomme 98

La production de pommes est une des plus importantes productions fruitières dans le

monde. Eue est évaluée à 40 millions de tonnes par an, dont au moins 20% est destiné a

l'élaboration de jus de pomme (Binning et Possmann, 1992). La préférence des

consommateurs pour un jus clair et brillant a fait que le marché du jus de pomme clarifié est

devenu plus important que celui du jus de pomme opalescent ou non clarifié (Kilara et Van

Buren, 1989). Néanmoins, le jus de pomme est un produit chimiquement et

microbiologiquement instable ce qui a pour conséquence de rendre difficile la production

d'un jus de qualité. La stabilité du jus clarifié est le plus souvent altérée par des problèmes de

sédimentation après clarification et pendant l'entreposage (Beveridge et Tait, 1993).

La sédimentation dans le jus est ditncile à prédire et sa formation crée des problèmes

économiques pour le fabricant de jus reliés à des pertes de produits. La formation de

sédiments peut être causée par la présence en excès de tanins, de protemes et d'hydrates de

carbone (Heatherbell, 1984; Van Buren, 1992). Ces précurseurs de la sédimentation peuvent

provenir du h i t , ou être introduits au cours du procédé de production du jus (ex.: l'addition

en excès de gélatine à l'étape de clarification) (Van Buren, 1989). Les complexes protéines-

polyphénols sont la cause la plus fréquente de turbidité et de sédimentation dans les jus de

fhits, le vin et la bière (Siebert, 1999; Siebert et L m , 1997). Il semble que les liaisons

hydrogène et/ou hydrophobiques seraient impliquées dans ce processus (Asano et al., 1982).

Cependant, la sédimentation est un phénomène dont les mécanismes ne sont pas encore bien

compris. Ii est d'un grand intérêt d'améliorer notre compréhension du processus de

sédimentation et de développer des méthodes pour améliorer la stabilité des jus clarifiés.

Introduction gbnkrale 2

Traditionnellement la clarification du jus de pomme implique une dépectinisation suivie

d'un collage a la gélatine et à la bentonite et d'une filuation sur terre diatomée (Van Buren,

1984; Heatherbell, 1984). Ce procédé cause de plus en plus de problèmes au niveau

enviro~emental et n'assure pas une stabilité constante du jus clarifié. De plus, ce procédé

comporte des étapes discontinues et complexes. Pour palier a ces problèmes, les industries se

sont tournées vers l'ultrafïitration 0 ou les systèmes de clarification basés sur h flottation

des pa r t ides (Ferrarini et al.. 1997). Bien que ces procédés rendent continues et et moins

laborieuses les opérations de clarification classique, iis demeurent inefficaces pour résoudre le

problème relié à la formation de sédiments dans le jus clarXé.

La technique d'électroflottation (EF) est une alternative très versatile et compétitive aux

systèmes traditiomels de clarification du jus de pomme. Elle est basée sur la génération

d'hydrogène et d'oxygène pendant l'électrolyse de l'eau par l'application d'un courant

électrique à la solution traitée. Les builes de gaz se formant à la surface des électrodes

remontent à la surface du liquide, entraînant avec elles les particules en suspension (Bums et

al., 1997). L'EF a l'avantage de générer des bulles plus fines et plus nombreuses que la

flottation par air dissous, ce qui améliore l'efficacité du procédé (Gardais, 1990; Hosny,

1992). L'EF est une méthode de flottation qui a été utilisée dans l'industrie minière pour la

séparation de fuies particules dans une solution (Ahmed et Jarneson, 1985; Ketkar et aL,

199 1). Dans le domaine de l'industrie alimentaire, peu d'applications ont été mises en place

jusqu'à présent. Parmi celles-ci, l'épuration des eaux usées de l'industrie des conserveries

(Anon., 1979; Ramirez et al., 1976) et des effluents des industries laitière et de poisson

(Pasternak et Piotrowski, 1982; Haba et Szoplik, 1992) ont été les principales applications.

Le but de ce projet est d'évaluer le potentiel de l'électroflottation comme nouvelle

technique pour améliorer la clarification et la stabilité du jus de pomme. Cette recherche est

réalisée en coIiaboration avec A Lassonde Inc. (Rougemont, Québec), le Centre de

Recherche et Développement sur les Aliments (CRDA) (St-Hyacinthe, Québec) et

l'Université Laval (Ste-Foy, Québec).

Revue de littérature

1.1 Le jus de pomme

La consommation et la production de jus de pomme ont connu une croissance continue

depuis 20 ans. De nombreux produits sont disponibles sur le marché selon le procédé et la

matière première utilisés. On retrouve le jus clarifie qui est transparent et dans lequel on ne

retrouve aucune particule en suspension, le jus dit opalescent ou non clarifié, la pulpe de jus

et le mélange de jus de pomme avec des extraits d'autres jus (Kaushal et Sharrna, 1995).

Bien qu'il y ait eu une forte augmentation dans la consommation de jus opalescents et de

nectars depuis quelques années, les jus clarifiés représentent encore 26% du marché et leur

proportion continue d'augmenter.

La production d'un jus de pomme clair nécessite l'enlèvement des matières en

suspensions et la prévention du développement de la séâimentation après l'embouteillage.

Cela implique souvent un traitement avec des enzymes pectolytiques, l'ajout d'agents

clarifiants et une étape de filtration (Lea, 1995). Ces traitements visent à retirer les matières

solubles (pro téines, polyphénols, amidon, pectine) qui peuvent potentiellement former des

sédiments après l'embouteillage du jus (Krlara et Van Buren, 1989). Les méthodes de

clarification sont détaillées dans la section 1.3. La production d'un jus de pomme clair et

stable n'est pas toujours assurée par les méthodes actuelles de clarification. La sédimentation

Chapitre 1 Revue de littérature 4

après clarification qui suMent dans le jus embouteillé est un problème très coûteux pour

l'industrie, rendu encore plus compliqué par son côté imprévisible. Les principales

caractéristiques et causes de cette sédimentation sont décrites dans la section suivante.

1.2 La sedimentation dans le jus de pomme après clarification

En Amérique du Nord le jus clarifié est dominant sur le marché et l'apparition de

sédimentation est perçue par le consommateur comme un signe de qualité inférieure ou de

contamination. La sédimentation apparaît de quelques jours à quelques semaines après la

clarification, sans aucune cause évidente (Van Buren, 1992; Beveridge et Tait, 1993). Les

sédiments sont souvent classifiés selon leur nature biologique ou chimique. La sédimentation

biologique est Liée à la croissance de micro-organismes alors que la sédimentation chimique

est liée à des associations, ou des formations complexes impliquant généralement des

composants macromoléculaires comme l'amidon, les polyphénols, les protéines, la pectine et

potentieilement des constituants inorganiques tels que le cuivre ou Le fer (Van Buren, 1992;

Bevendge, 1997).

1.2.1 Principaux types de sedimentation

1.2.1.1 La sddimentation causée par les complexes proteines-polyph6nols

Les complexes protéines-polyphénols sont la cause la plus fréquente de turbidité et de

sédimentation dans les jus de £nuts, le vin et la bière (Heatherbeii, 1976 a,b; Van Buren,

1984, 1989; Wakayama et Lee, 1987; Siebert, 1993; Siebert et Lynn, 1997; Beveridge, 1997;

Siebert, 1999). Une observation au microscope des complexes protéines-polyphénols nous

montre une agrégation amorphe de petites particules de couieur brune foncée (Beveridge,

1997).

La plupart des connaissances sur les mécanismes de sédimentation provie~ent des

études dans le secteur des bières. Bien que la bière est fabriquée à partir de céréales et non de

tiuits, il y aurait de très fortes similitudes entre la sédimentation dans la bière et celle des jus


de b i t s . II est reconnu que la sédimentation dans la bière comme dans le jus, est

principalement causée par des réactions entre des composés phénoliques et des protéines.

Les recherches dans des systèmes modèles ont démontré que les phénols simples et la

plupart des monomères de polyphénols ne causent pas de sédimentation lorsqu'ils sont

combinés avec les protéines de la bière responsables de la sédimentation (Eastmond et

Gardner, 1974). Une petite quantité de sédiments est produite avec l'épicatéchine et la

catéchine lors du chauffage. Les polyphénols qui se retrouvent naturellement dans la bière et

qui causent la sédimentation appartiennent au groupe des proanthocyanidines. Ce sont des

monomères, des dimères, des trimeres ou des polymères de catéchine, épicathecine et gaiio-

catéchine dont le potentiel de sédimentation augmente avec le degré de polymérisation

(Siebert, 1993; Siebert, 1999).

La composition en phénols du jus de pomme a été étudié par Spanos et Wrolstad (1992).

En général, le jus de pomme contient des acides ci~amiques (chlorogénique et ses isomères:

caféique et coumarique), des catéchines et des procyanidines ou tanins condensés

(catéchines, épicatéchines, dimère 83 des flavonoïdes (glucoside quercitine) et des

dihydrochalcones (phlondzine). Le proanthocyanidine prédominant dans le jus de pomme est

le pro cy anidine B2 (épicathécine-épicathecine) .

L'analyse de la composition des sédiments du jus de pomme montre la présence de 3% à

60% @/p) de polyphénols (Johnson et al., 1968; Heatherbell, l976a). Tout particulièrement,

les catéchines et les polymères de procyanidines sont soupçomés d'être les précurseurs de la

sédimentation. L'oxydation (enzymatique ou non) augmente les réactions de polymérisation

de ces molécules, ce qui donne des particdes suffisamment grosses pour causer la turbidité et

la formation de précipités, souvent en combinaison avec des protéines (Johnson et al., 1968;

Johnson et al., 1969). Les procyanidines (tanins) polymérisés se lient aux protéines, par des

interactions hydrophobiques ou des Liaisons hydrogène, pour produire des complexes


protéines-tanins qui entraînent la formation de sédiments (Beveridge et Tait, 1993; Hagerman

et Butler, 198 1 ; Oh et al., 1980; Wali et al., l996a).

En ce qui concerne les protéines qui causent la sédimentation dans la bière, il a été

démontré qu'une classe particulière de protéines de l'orge appelées hordéines est impliquée

dans la formation de sédiments. Les hordëmes sont des protéines solubles dam l'alcool qui

ont une composition en acides aminés inhabituelle, environ 20% proline et 30% acide

glutamique. Ii a été démontré dans des systèmes modèles que le contenu en p rohe d'un

polypeptide est directement relié à la formation de sédiments, ce qui n'est pas le cas en

l'absence de cet acide aminé (Asano et al., 1982; Siebert et al., 1996). Bien que l'origine et

la nature des protéines qui causent la sédimentation dans la bière soient bien connues, il en

est autrement pour les jus de nuit. Cela est entre autre dû au fait que le contenu en protéines

dans le jus est plus bas et donc plus dac i l e à mesurer. Cependant, dans les sédiments

récoltés à partir de jus de pomme, la probe représentait 5 à 16% des acides aminés (Johnson

et al., 1968). Ce qui semble indiquer que, les protéines du jus de pomme, comme celles de la

bière, sont très riches en probe.

Toutefois, une fraction seulement des protéines semble participer au processus de

sédimentation. Plusieurs recherches ont démontré que les protéines causant la sédimentation

se trouvent dans un intervalle spécifique de poids moléculaire et de point isoélectrique (PI)

(Beveridge et Tait, 1993; Waters et al., 1991). Dans le vin, la bière et certains jus, cette

fraction des protéines a un poids moléculaire compris entre 10 et 24 kDa (Heatherbell,

1984). La stabilisation du jus de raisin et du vin nécessite l'élimination des protéines d'un

poids moléculaire variant entre 12.6 et 30 kDa et d'un pI entre 4.1 et 5.8, dont au moins une

partie sont des glycoprotéines (Hsu et HeatherbeN, 1987). Hsu et al. (1989) ont déterminé

que pour les pommes de type Granny Smith, les protéines de poids moléculaire entre 2 1 et 3 1

kDa sont responsables de la formation de sédiments après une période d'entreposage de 3

mois.


1.2.1.1.1 Interactions entre les proteines et les polyphénols

Les interactions protéines-polyphénols ont été principalement attribuées à des

combinaisons de liens d'hydrogène et aussi à des liens hydrophobiques (Asano et al., 1982;

Hageman et Butler, 198 1). Les liaisons hydrogène se forment entre le groupe hydroxyl d'un

phénol et le groupe peptide d'une protéine tel qu'illustré à la Figure 1. Mais des découvertes

récentes ont démontré l'importance du rapport de concentration protéindpolyphénol sur la

quantité de sédiments formés (Siebert et ai., 1996). Cela a permis une meilleure

compréhension des méthodes analytiques de meswe des substances causant la sédimentation

et des mécanismes de stabilisation.

Siebert et ai. (1996) ont démontré d'après des études réalisées dans des systèmes

modèles, que la quantité de sédiments formés dépend des concentrations de protéines e t de

polyphénols et du rapport entre les deux (Figure 2). Quand le nombre total de terminaisons

de polyphénols CS (Causant-Sédimentation) est à peu près égal au nombre de points de

liaisons des protéines CS (probablement des résidus de praline), un vaste réseau de grosses

particules colloïdales se formera, causant un maximum de turbidité dans la solution. Lorsque

les protéines CS sont en plus grand nombre, il n'y a pas suffisamment de molécules de

polyphénols pour lier ces dimères. Cela résulte en de plus petites particules et moins de

turbidité. Lorsque ce sont les polyphénols qui sont en excès, tous les points de liaison sur les

protéines étant occupés, il est difficile de réunir plusieurs protéines ensemble pour former le

réseau. Encore une fois cela donne de plus petites particules et moins de turbidité (Siebert et

al., 1996; Siebert et L ~ M , 1997; Siebert, 1999).

Chapitre 1 Revue de littérature g

Figure 1 Liaisons d'hydrogène entre les protéines et les polyphCnols (Van Buren. 1989).


Figure 2 Modèle d'interaction entre les prothes et ks polyphdnols (Siebert et al., 1996).


1.2.1.2 La sédimentation causée par les tanins

Les tanins sont responsables de la couleur, de l'astringente et dans une grande part de la

formation de sédiments dans le jus (Van Buren, 1977). Le contenu en tanins du jus de

pomme est environ de 150 à 400 mg/l. Néanmoins, la quantité de tanins dépend des

conditions du procédé. Le degré d'oxydation pendant la production du jus influence

grandement la quantité de composés phénoliques qui demeure dans le jus après l'étape de

claritication (Van Buren, 1992).

Une sédimentation composée principalement de tanias (ou polyphénols) peut se former

dans des jus avec une concentration faible ou nuile en protéines et en amidon. Ces sédiments

de tanins se développent lentement. Cette formation est accélérée à un pH bas et à haute

température d'entreposage (Van Buren et Way, 1978). Une augmentation de la vitesse de

formation des liaisons covalentes entre les molécules de tanins se produit à bas pH.

Les polymères de catéchine et de procyanidines (tanins) sont particulièrement considérés

comme étant les précurseurs de la formation de turbidité phénolique (Johnson et al., 1968).

L'oxydation de ces précurseurs résulte en des polymères de très haut poids moléculaire et

une disparition quasi complète des formes monomères de procyanidines avec un

développement concomitant de la couleur jaune du jus de pomme conventiomel (Johnson et

al., 1969; Waii et al., 1996b). Durant l'entreposage, la poursuite de l'oxydation

(enzymatique ou non) entraîne une polymérisation supplémentaire de ces molécdes ce qui

forme des particules suffisamment grosses pour causer de la turbidité et éventuellement un

précipité (Beveridge et Tait, 1993).

1.2.1.3 La sbdimentaüon causbe par les hydrates de carbone

Les hydrates de carbone sont fréquemment cités dans la littérature comme une source

potentielle de sédimentation (Van Buren, 1989), mais peu d'études ont été publiées a ce sujet

Chapitre 1 Revue de littérature 1 1

(Heatherbell, 1 976 a, b). L'amidon est l'hydrate de carbone le plus fiéquemment impliqué

dans la formation de sédiments.

L'amidon est un constituant normal des pommes. Les pommes mûres contiennent

environ 1% d'amidon et ce pourcentage diminue avec le temps d'entreposage et le

mûrissement. La présence en excès d'amidon peut donc être due à l'utilisation de pommes

non mûres. L'amidon est présent sous forme de petites granules insolubles de 1 à 13 pm de

diamètre, avec une température de gélatinisation entre 55 et 60°C. Si l'amidon est chauffé

jusqu'à ïOO°C (ex: étape de pasteurisation) il peut devenir partieliement ou même

complètement soluble (Van Buren, 1989).

La sédimentation est produite par la rétrogradation des molécules d'amidon en solution

La rétrogradation a pour effet de rendre l'amidon insoluble ce qui conduit à la formation de

sédiments, même par la présence de petites quantités d'amidon soluble (environ 20 ugh)

(Van Buren, 1989). Les dextrines produites de façon naturelle pendant l'entreposage des

pommes ou par des enzymes amylases ajoutées pendant le traitement du jus peuvent aussi

rétrograder et causer la sédimentation. La rétrogradation est accélérée par les basses

températures et la présence de tanins et de protéines (Heatherbeil, 1976b). On peut

diagnostiquer une sédimentation due à l'amidon lorsque les sédiments sont principalement

composés de polymères de glucose (Heatherbell, 1976a).

La sédimentation peut aussi être due i la présence de gommes, ce type de sédimentation

est cependant peu fiéquent (Van Buren, 1989). Les sédiments dus aux gommes sont

habituellement d'une couleur pâie. Ils se forment plus rapidement dans le jus fioid qu'à

température ambiante. L'identification de ce type de sédimentation est difficile car eile

nécessite une hydrolyse des sédiments et la détermination de la présence des sucres

(composants des gommes), comme l'arabinose, le galactose et le xylose.


1.2.1.4 La sédimentation causde par le fer et le cuivre

Des niveaux excessifs de certains métaux peuvent entraker de la sédimentation,

principalement sous forme de phosphates de métaux et de complexes avec des composants

organiques. Une telle sédimentation inorganique laissent d'important résidus lorsque les

sédiments sont réduits en cendres. Les sédiments de protéines et de tanins contiennent

fréquemment de 1 à 2% de fer et de cuivre (poids sec). D'autres ions tels que Ca, Mg et K

ont été rapportés dans les sédiments de jus de pomme. Le fer et te cuivre sont des

composants normaux du jus de pomme et ils sont rarement présents en quantité suffisante

pour causer des problèmes de sédimentation. Les pommes contiennent en moyenne 18 mgkg

de fer et 4 mgkg de cuivre, alors que le jus a en moyenne 3.7 mgkg de fer et 0.2 mg/kg de

cuivre. Des concentrations 5 fois supérieures sont nécessaires pour produire des problèmes

de sédimentation dans le jus (Van Buren, 1989; Lea, 1995). Le fer et le cuivre peuvent agir

comme catalyseurs de l'oxydation des composés phénoiiques du jus et entraîner une

précipitation sous forme de polymères phénoliques oxydés (Kieser et al., 1957; Churrns et

al., 1983). La source habitueiie de ces ions est une contamination par la tuyauterie, les

réservoirs et les diverses installations en fer ou en cuivre.

1.2.1.5 La sédimentation microbienne

Les micro-organismes (cellules vivantes ou mortes) peuvent produire de la sédimentation

dans le jus embouteillé. La présence de micro-organismes (levures, bactéries, moisissures)

peut être détectée par l'examen des sédiments au microscope à l'aide d'une teinture

appropriée qui distingue les cellules vivantes d u cellules mortes. La croissance de micro-

organismes peut altérer les caractéristiques du jus, entre autres, en abaissant le pH et en

produisant des arômes indésirables. La présence de cellules mortes peut être due à

I'utilisation de filtres défectueux ou à la contamination entre les filtres et le point de

pasteurisation. La présence de micro-organismes vivants indique une mauvaise pasteurisation

ou une contamination de micro-organismes ultérieure au traitement de pasteurisation pendant

l'embouteillage ou par l'utilisation de bouteilles mal scellées (Van Buren, 1 989).


1.3 La clarification du jus de pomme

La clarification classique du jus de pomme se fait par des procédés biochimiques et

physico-chimiques. Les procédés biochimiques se font à l'aide d'enzymes comme les

pectinases et les amylases. Les procédés physico-chimiques incluent la décantation, la

floculation (fining) et la filtration L'utilisation judicieuse d'agents clarifiants en conjonction

avec la filtration et un pré-traitement enzymatique est habituellement essentielle pour retirer

les petites particules en suspension et éliminer les agents qui causent la sédimentation.

Après l'étape d'extraction, le jus brut obtenu (jus opalescent) subit une filtration

grossière pour le débarrasser de ses plus grosses partides (pépins, particules de h i t s ) . Puis

viendra un ensemble d'opérations pour le rendre limpide et stable. Nous distinguerons trois

phases principales dans le traitement classique de cianfication:

1. La dépectinisation (déstabilisation)

2. La floculation ( m g )

3. La décantation ou sédimentation du précipité floculant

Dans la première phase, des enzymes pectinases et amylases sont ajoutées au jus dans le

but d'hydrolyser les colloïdes (amidon et pectine), dont la pectine est la principale cause de

I'opalescence du jus (Grassin, 1992). Le jus de pomme pressé contient de 0.1 à 0.2% de

pectines solubles. Après la dépectinisation enzymatique, il y a une importante diminution de

la viscosité du jus par la dépolymérisation de la pectine (Kilara et Van Buren, 1989). La

dépolymérisation de la pectine réduit sa capacité à garder les particules en suspension

entraînant leur précipitation. La réduction de la viscosité et la décantation permettent ensuite

une filtration plus rapide et plus efficace qu'elle ne le serait sans le traitement aux enzymes

(Uara et Van Buren, 1 989).

La seconde phase (floculation) est caractérisée par une agglomération rapide des

molécules tanniques chargées négativement avec les substances protéiques chargées

Chapitre 1 Revue de litterature 14

positivement. Ces agents clarifiants sont ajoutés au jus sous ditférentes formes, dont la plus

répandue est la gélatine (charge positive). L'ensemble formera un floculât qui précipite par

sédimentation naturelie. Dans cette étape, d'autres agents clarinants peuvent être ajoutés,

comme la bentonite, afin d'éliminer des protéines indésirables ou éviter une dose excessive de

gélatine (Heatherbell, 1984; Anon, 1985).

Dans la troisième phase de clarification, la vitesse de sédimentation ou décantation sera

fonction de la différence de densité entre les deux phases du milieu (loi de Stoke), de la taille

du réservoir et des courants perturbant la chute des partides. Les sédiments s'accumulent

au fond du réservoir en formant un précipité de densité variable, pouvant représenter un

volume de 15% a 20% de l'ensemble.

Ces trois phases peuvent se réaliser à froid (inférieure a 20°C) ou à chaud (supérieure à

50°C). Le traitement à chaud présente des avantages certains en ce qui concerne la rapidité

des réactions. Daas l'ensemble, ces opérations qui surviement une après l'autre (3 phases)

peuvent prendre de 6 à 16 heures et ne peuvent être enectuées en continu (Anon-, 1985).

Le jus clarifié est ensuite filtré à travers de la terre diatomée (Kieselgurh) afin de

prévenir les problèmes de colmatage durant la filtration. Ce procédé a cependant

l'inconvénient d'utiliser de grandes quantités de poudre à filtrer et occasionne des pertes de

jus par absorption (1 à 2%).

1.3.1 Les agents clarifiants

Les agents clarifiants ont pour tâche de clarifier le jus et de retirer les substances qui

peuvent entraîner la sédimentation après embouteillage. En général, la gélatine, la bentonite

et la silica sol sont utiiïsées dans le traitement du jus et du vin.


1.3.1.1 La gélatine

La gélatine est un agent clarifiant traditio~eîiement utilisé dans le jus de pomme. La

gélatine est une protéine obtenue par hydrolyse partieiie du collagène contenu dans la peau

des animaux. Les tanias ont la propriété de s'associer et se lier aux protéines. L'association

avec les protéines ont été attribuées à des liaisons d'hydrogène entre les groupes hydroxyl

des tanins et les groupes carbonyl des protéines (Siebert, 1993). Ce qui n'exclut pas pour

autant la contribution des charges électrostatiques de la protéine. Cette propriété est à la base

de l'utilisation de la gélatine pour éliminer les tanins du jus. Des études ont montré que la

gélatine est efficace pour réduire les tanins de poids moléculaire intermédiaire (entre 500 et

3 000 Da) (Ringland et Eschenbruch, 1983).

On distingue deux types de gélatine selon le procédé de fabrication. Le procédé acide du

coilagène permet d'obtenir la gélatine de type A dont le point isoélectrique @I) est à un pH

entre 7 et 9. La gélatine de type B s'obtient à partir du procédé alcalin du collagène et elle a

un pI à un pH d'environ 5 (Bannach, 1984). Les deux types de gélatine sont disponibles dans

un grand intervalle de poids moléculaire (PM) (15-250 kDa) selon la digestion chimique du

collagène (Van Buren, 1989). La gélatine de type A @1 8-9) est la plus utilisée dans les jus

de fiuit. Comme elle a une charge positive plus prédominante que celle du type B @I 5)' elle

réagit plus rapidement avec les taaias chargés négativement présents dans les jus acides (pH

r 4) (Bannach, 1984; Gortges et Haubrich, 1992).

La gélatine est classée en fonction de la résistance du gel à la pénétration ou degré

Bloom. La gélatine de degré Bloom élevé est principalement constituée de protéines de poids

moléculaire élevé alors que la gélatine de faible degré Bloom est formée de protéines de

faible poids moléculaire. Pour le traitement des boissons, il est recommandé d'utiliser une

gélatine ayant un degré Bloom moyen de 80 a 100 pour assurer une b o ~ e clarification En

effet, ces gélatines ont les avantages suivants: un pouvoir flodant élevé, une plus grande


adsorption des polyphénols, une meilleure solubilité et causent beaucoup moins de dépôts

après clarification (Gortges et Haubrich, 1992; Stocké, 19%).

En plus des tanins, la gélatine ainsi que les complexes tanin-gélatine peuvent fixer les

colloïdes chargés négativement et les autres substrats du jus au cours de la floculation. On

obtient ainsi un jus plus clair après le traitement (Bannach, 1984).

Les quantités de gélatine utilisées varient de 50 à 500gh.i. Néanmoins il est difficile

d'établir une quantité fixe de gélatine pour tous les types de jus car l'excès peut demeurer en

solution et causer une précipitation ultérieure, notamment après l'étape de pasteurisation

(Lea, 1995).

1.3.1 -2 La bentonite

La bentonite est une argile minérale du type montmoriollonite (A1203 4Si0, nH,O).

Dans le domaine du traitement des boissons, des bentonites spécialement choisies et

améliorées sont utilisées pour clarifier et éliminer les protéines. Le principal mécanisme est

l'adsorption en surface qui enlève les protéines, les métaux lourds et les pesticides @ik et

Oùlgen, 1994; Stocké, 1998). On peut distinguer deux groupes de bentonites les bentonites

de sodium avec une capacité de gonflement élevée et les bentonites de calcium avec une

faible capacité de gonflement. Dans chaque groupe il y a des gradations supplémentaires

influencées par la composition minéralogique de la bentonite et le liquide utilisé pour le pré-

gonfiement. En théorie, toutes les bentonites peuvent être utilisées sans pré-gonflement. Par

contre pour exploiter leur plein potentiel il faut les pré-tremper dans l'eau. Une capacité de

gonfiement plus élevée correspond à une meilleure efficacité dans le jus (Stocké, 1998).

Dans le traitement du jus de pomme, la bentonite est combinée avec la gélatine pour

améliorer la floculation et éviter des doses excessives de gélatine (Heatherbeii, 1984; Gortges

et Haubnch, 1992). Les bentonites sont utilisées aussi pour la clarification dans l'industrie du

vin (Van Buren, 1989).


1 .XI .3 La silica sol

La contrepartie de la gélatine chargée positivement est la silica sol chargée négativement.

Pour cette raison, la formation d'une sédimentation due à un ajout excessif de gélatine peut

être réduite par l'ajout d'une quantité suffisante de silica sol. La silica sol est utilisée pour

compléter la floculation de la gélatine, accélérer la clarification et produire une meilleure

décantation du flocdant et une meilleure filtration afin de produire des jus et des concentrés

plus stables (Stocké, 1998; Bannach, 1994).

Deux types de silica sol sont disponibles selon le procédé de fabrication et le choix des

matières premières: les siiica sols alcalines (Kiar-Sol, Klar-Sol speed floc) et les silica sols

acides (Klar-Sol super, Klar-Sol sauer clear). Le pH des siiica sols alcalines est d'environ 9 et

le pH des silica sols acides est d'environ 4. Les silica sols acides sont chimiquement très

pures et leur utilisation dans les boissons résulte généralement en une meilleure clarification,

une précipitation plus rapide et une réduction des problèmes reliés à l'excès de gélatine

(Gortges et Haubrich, 1992).

L'utilisation des siiica sols est très simple puisque qu'eues sont ajoutées directement au

jus. La règle de dosage générale est de une partie de gélatine pour 5 parties de silica sol. La

proportion de silica sol peut être réduite si la teneur en tanins est élevée et vice versa

(Stocké, 1998).

L'ultrafiitration en tant que procédé moderne de séparation par membrane a été introduit

dans l'industrie alimentaire au cours des dernières années pour la clarincation des jus de fniits

et de légumes (Moslang7 1984; Schols et al., 199 1).

Le terme ultrafiltration (UF) est appliqué à un procédé de filtration par membrane utilisé

pour la séparation et/ou la purification de particules dissoutes ou en suspension (Miines et

al., 1986). L'UF est un procédé de séparation mécanique dans lequel des solides en

Chapitre 1 Revue de litterature 1 8

suspension, de par leur taille, sont enrichis en formant un concentré (appelé le rétentat) qui ne

peut traverser la membrane alors que les composants de plus faible poids moléculaire

traversent la membrane dans un effluent appelé le perméat (Berezovsky, 1985).

Il existe une grande variété de membranes dYUF avec des seuils de coupure allant de 1 à

100 kDa (Milnes et ai., 1986). Pour réduire les polyphénols de façon significative on doit

utiliser une membrane avec un seuil de coupure nominal de 5 kDa (Lenggenhager, 1998).

Plusieurs types de membranes sont disponibles, pour la clarification du jus on retrouve: les

feuilles plates (flat sheets), les fibres creuses a les membranes tubulaires. Les conditions

d'opération sont normalement une pression de 25-100 psi et une température jusqu'à 82°C

(Berezovsky, 1 985; Milnes et al., 1 986).

En comparaison avec le procédé traditionnel de clarification, l'ultrafiltration est plus

simple, moins coûteuse et moins laborieuse en raison de l'automatisation (Rao et al. 1987;

Sheu et al., 1987; Urlaub, 1995). Le jus peut être dépectinisé à 50°C avant le traitement

d'ultrafiltration pour réduire sa viscosité et éviter l'obstruction des membranes (Berezovsky,

1985; Lea, 1995). L'ultrafiltration conventiomelle a été uulisée la plupart du temps pour la

clarification de jus pressés et pré-filtrés. Heatherbell et al. (1977) ont utilisé l'ultrafiltration

pour la clarification du jus de pomme et ont obtenu un produit clair et stable. Thomas et ai.

(1987) ont utilisé un système d'ultrafiltraûon à l'aide de membranes métalliques pour

produire un jus de pomme c l d é directement à parUr de la purée de pomme. Le principal

problème dans l'application de cette technique est la diminution graduelle de son efficacité

due à la contamination des membranes. La sélection d'une méthode de nettoyage appropriée

serait une solution à ce problème (Sheu et al., 1987).

1.3.3 Autres agents et procedures de clarification

II y a d'autres agents de clarification qui ont une application complémentaire ou

spécifique dans le traitement du jus. Par contre, la plupart de ces substances ne peuvent

remplacer la gélatine.

Chapitre 1 Revue de littérature lg

Isinglass est une protéine de poisson qui ne montre généralement pas d'avantages

importants par rapport à la gélatine, car elle a besoin d'être dissoute dans une solution

d'acide avant son utilisation. L'application des protéines du lait a été étudiée par Lodge et

Heatherbeil(1976). La plus efficace de toutes les protéines du lait est la caséine (caséinate de

calcium). Elle est cependant moins efficace que la gélatine car elle nécessite le double de

quantité et de temps pour former le coagulum- Le chitosan comme agent de clarification a été

peu étudié dans le domaine du jus. Le chitosan provient de la déacétylation de la chitine qui

se trouve dans la carapace des crustacés. Les études réalisées avec le jus de pomme ont

démontré que le chitosan pourrait être utilisé comme agent de clarification et de décoloration

(Soto-Peralta et al., 1989).

Avec les progrès dans le domaine des résines synthétiques, plusieurs types de résines

ayant une capacité adsorbante sélective pour des substances spécifiques ont été développées.

Pour la clarification du jus de pomme, le polyvinylpolyp~olidone (PVPP) est le plus utilisé

pour adsorber les composants phénoliques (Heatherbeii, 1984).

De nouveaux procédés de clarification ont été développés au cours des années.

L'utilisation du miel comme agent clarifiant a été étudiée. McLeUan et al. (1985) ont

rapporté des différences dans la vitesse de clanfication entre différentes variétés de jus de

pomme. Wakayama et Lee (1987) ont étudié les propriétés des fiactions de tanins de

différents jus de pomme et la formation de complexes avec les protéines du miel. Ils ont

observé que l'activité des taaias avec les protéines du miel varie selon la variété de pomme.

Dernièrement des chercheurs se sont intéressés à des systèmes de clarification basés sur

la flottation des particdes. Ferrarini et aL(1997) ont utiiisé un système de flottation par un

gaz dissous suivie d'une filtration par flux croisés pour la clarification du jus de pomme. Au

Canada, le système Clarinuit a été développé pour l'élimination des particules en suspension

dans le jus de pomme. Le système est basé sur la floculation-flottation. Après une étape de

floculation avec des agents clarifiants (gélatine, bentonite ou silica sol), le jus est clarifié avec


un jet sursaturé d'azote. L'ensemble en se détendant forme dans le jus coagulé des micro-

bulles qui entraînent les particules de floc regroupées en surface (Lea, 1995; Anon., 1985).

Un système similaire basé sur le même principe a aussi été développé en Italie (le Flottafiux)

pour la séparation des solides et le moût du jus de raisin.

1.4 L'électroflottation

La production d'un jus clair et stable est une préoccupation constante de l'industrie de

fabrication de jus. Depuis les premières tentatives pour transformer le fis naturellement

trouble en un produit parfaitement clair, les recherches continuent afin d'optimiser la

clarification et la stabilité du jus. L'électroflottation est une technique non conventionnelie de

séparation basée sur l'électrolyse de l'eau et la suspension des particules. Cette technique,

qui a été appliquée dans l'industrie agro-alimentaire au cours des dernières années, constitue

un procédé alternatif ou complémentaire pour la clarification du jus de pomme.

L'électroflottation (EF) est une technique de séparation solide/liquide basée sur la

suspension des particules par les bulles générées lors de l'électrolyse de l'eau. Dans un d i e u

liquide le courant permet l'électrolyse de l'eau et donc la génération de micro-builes de gaz

(hydrogène et oxygène). L'hydrogène et l'oxygène formés aux électrodes progressent vers la

surface du liquide sous forme de bulles qui se fixent aux particules solides, entraînant celles-

ci vers le haut. Ces particules peuvent ainsi former une nappe à la surface (floc), soutenue par

les bulles de gaz, sous laquelle reste le liquide clair (Krofta et Wang, 1985). Plus de 90% des

combinaisons entre les micro-bulles et les particules en suspension se produisent pendant les

premières minutes dans la cellule d'électroflottation.

Les réactions chimiques qui sont produites à la surface des électrodes pour générer les

builes de gaz sont les suivantes:

Chapitre 1 Revue de littérature 2 1

Réaction à l'anode: Oxy&tion 2 H 2 0 4 W + 0 2 + 4 e '

Réaction à la cathode: Réduction 4eS+4H2O 2 H 2 + 4 0 K

Réaction totale: 2 H,O 2 H,T +O,?

A partir de ces réactions, on peut constater que pour 4 électrons de courant-qui passent

entre les électrodes, une molécule d'oxygène et deux molécules d'hydrogène sont formées.

Le processus physique d'évolution des gaz peut être divisé en trois étapes: la nucléaîion,

la croissance et le détachement. Les bulies se forment à la surface des électrodes à partir des

solutions hautement sursaturées en gaz. Elles croissent ensuite par df is ion des gaz dissous

vers la surface des bulles ou par coalescence à l'électrode avec d'autres builes. Elles se

détachent de l'électrode lorsque les forces de flottation dépassent ceiles les liants à

l'électrode (Khosla et al., 1991). LI a été proposé que l'interaction électrostatique entre les

builes et les doubles couches de l'électrode contrôle le diamètre de détachement des builes

(Brandon et al., 1985). La dimension des bulles formées à la surface des électrodes varie

entre 22 et 50 pm de diamètre selon les conditions expérimentales (Ketkar et al., 199 1).

L'efficience de la technique d'EF dépend du flux et de la dimension des micro-bulles qui sont

générées pendant l'électrolyse de L'eau. Plusieurs paramètres qui gouvernent la génération

électrolytique et la dimension des bulles de gaz seront décrits dans les sections qui suivent.

1.4.2 Parametres influençant le procddd dYlectroflottation

La flottation est un procédé physico-chimique extrêmement complexe par le nombre

important de paramètres qui peuvent ihencer sa performance. Ces paramètres peuvent être

classifiés de façon grossière selon leur nature physique ou chimique. Les bulles jouent un rôle

crucial dans la séparation des solides de la phase liquide. il apparaît évident que la taille des

bulles est intimement liée au processus de séparation (Ahmed et Jarneson, 1985). Cette taille

est donc un des principaux paramètres physique influençant l'efficacité de la flottation.


Plusieurs facteurs peuvent iduencer la taille des builes générées par I'EF tel que la

densité de courant, la température, le degré de rugosité de la swface de l'électrode, le

matériau de l'électrode et le pH du milieu (Hosny, 1996). Okun et Matov (1984) ont établi

que l'efficacité du procédé d'EF dépend des paramètres Nivants de la cathode: le diamètre

du fl de la cathode, le pas de la grille et le degré de rugosité de la nuface de l'électrode.

BU^ et al. (1997) ont étudié les paramètres affectant la taille des bulles produites dans

les processus d'électroflottation, de flottation par air dissous et de vaporisation

électrostatique de l'air. Daas L'é1ectroflottation, l'effet de la tension, du courant et de la force

ionique sur la dimension des bulles de gaz produites a été étudié. Les résultats ont montré

que le flux de gaz produit augmente en fonction de la tension et du courant. Le flux

augmente aussi avec la force ionique du milieu aqueux. Cependant, aucun lien évident n'a pu

être établi entre ces paramètres et la taille des bulles. Les résultats expérimentaux obtenus

n'indiquent pas de tendances claires du diamètre des bulles en fonction de la densité de

courant pour des valeurs faibles (4-2 1 mA/cmZ).

Fukui et Yuu (1980) ont étudié la coliection de particules microscopiques par

électroflottation. Leurs résultats ont montré que le taux de flottation dépend fortement de la

charge des particules et des bulles. Cependant, mesurer la charge de petites bulies de gaz est

techniquement difficile et seuls quelques chercheurs ont mesuré le potentiel zeta des bulles

(Collins et al., 1977). Les résultats indiquent que le taux maximum de flottation est atteint

quand le potentiel zeta des bulles et des particules est de signe opposé.

D'autres auteurs ont établi la présence de bulies d'hydrogène et d'oxygène de plus

grande dimension dans les pH acides et dans les pH alcalins respectivement. Brandon et

Kelsall(1985) ont démontré que la taille de détachement des bulles d'hydrogène est élevée à

bas pH et faible à haut pH, à l'opposé des builes d'oxygène. Ils ont aussi démontré que les

bulles sont chargées même dans des conditions sans surfactants, avec un point de charge

neutre à un pH de 2-3. C'est à dire qu'elles sont chargées négativement à un pH supérieur à

Chapitre 1 Revue de litt6rature 23

3 et positivement à un pH inférieur à 2.

Khosla et ai- (1 99 1) ont étudié l'effet de l'utilisation d'un courant pulsé sur la génération

des bulles de gaz par I'électrolyse. Ils ont démontré que I'électrolyse à courant pulsé peut

être utilisée pour ajuster la taille des bulies indépendamment de la densité de courant

moyenne.

De plus, le mowement des bulles à l'intérieur de la cellule d'électroffottation est

important pour le procédé. Leur trajectoire est affectée par l'hydrodynamique et la position

des électrodes dans la cellule. Le succès de la flottation dépend de la présence d'un volume

suffisant de bulles de gaz par rapport aux particules en suspension. Cependant, un trop grand

nombre de bulles peut amener a leur coalescence ou agrégation plutôt qu'a l'attachement aux

particules (Hosny, 1996).

1.4.3 Technologie

Une unité de traitement par électroflottation occupe une d a c e de l'ordre de 0.15 à

0.25 m2 par mVh de la solution traitée. La surface exacte de la cellule dépend de la nature de

I'efnuent à traiter ou plus précisément, de la vitesse ascensionneile des particules à récupérer

pour un débit donné. Par exemple, si l'expérimentation indique une vitesse ascensionnelle de

6 m/h pour un débit de 6 &/h, le traitement par électrofiottation exigera une cellule de 1 m2

(Gardais, 1990). Le temps de résidence dans la cellule d'EF dépend du niveau de

contamination du Liquide traité et de l'utilisation ou non d'agents clarifiants. L'énergie

requise dépend de la concentration de l'effiuent en matières en suspension et de la densité de

charge du contaminant (Ramirez et al., 1976). La consommation d'électricité se situe

généralement entre 50 et 400 Wh par m3 traité. Quand la quantité de matières en suspension

dépasse 2 g/l, la consommation d'électricité est de l'ordre de 10 Wh par kg de matières en

suspension extraites.

Chapitre 1 Revue de litterature 24

1.4.3.1 Les 6lectrodes

Les électrodes doivent assurer une b o ~ e circulation de I'eQuent ou liquide à traiter a

travers leur structure et donner une distribution hannonieuse du flux de bulies. La quantité de

gaz produite (en générai plusieurs millions de bulles par seconde et par dm2) est

proportionnelle à l'intensité du courant, qui se situe habitueliement à lOOA par m2 de surface

d'électrodes (Gardais, 1990). Les deux types de structures d'électrodes les plus fréquentes

sont:

des griUages en métal déployé (pourcentage de vide de l'ordre de 75%),

des plaques verticales parallèles disposées en peigne, quand on recherche une grande

rigidité mécanique.

En ce qui concerne les matériaux pour la réalisation des cathodes et des anodes ils sont

montrées dans le Tableau 1.


Tableau 1 Principaux matériaux employés pour la fabrication de la cathode et de l'anode. - -

Cathode

Hg, Pb, Cu, Ni

Graphite ou autre forme de carbone traités

avec des produits organiques pour modifier

la porosité, la densité et la résistance à la

corrosion

Aciers

Revêtements d'acier par Ni, NidAl, NiZn

Anode

Pt, PtlTi., M i .

Graphite ou autres formes de carbone

(traités comme pour les cathodes)

Pb en milieu d'acide suifùrique

Revêtement de P b 4 sur Ti ou Nb

Nickel en milieu alcalin

Revêtement du R u 4 sur Ti, IrO, sur Ti

Magnétite FqO,

D'après Gardais (1 990).

Le principal objectif recherché dam la conception des électrodes est d'obtenir la plus

grande surface d'échange possible dans le plus petit volume possible. D'autres paramètres

peuvent intervenir tels que la tenue mécanique des électrodes dans les installations de grade

dimension ou leur aptitude à subir un traitement mécanique de décoimatage ou de

décarbonatation. Les performances opérationnelles d'une installation dépendent

essentiellement de la durée de vie et de l'entretien des électrodes. La nécessité de changer ou

de démonter trop frequernment les électrodes constitue donc 12 principale limitation à

l'emploi d'une technique électrolytique. La faible durée de vie des électrodes est en effet le

principal handicap de l'électroflottation: eue ne dépasse pas quelques centaines d'heures dans

certaines applications. Les anodes sont très sensibles à la corrosion due essentiellement aux


polluants présents dans l'effluent. Les cathodes subissent un entartrage par des dépôts de

carbonates qui réduisent progressivement leur efficacité (Gardais, 1990).

Le second élément du choix économique est la consommation d'énergie, qui est

également liée à l'architecture et à la constitution des électrodes. À part l'énergie électrique

cunsommée~ le coût du changement et du nettoyage périodique des électrodes .est en effet

l'élément principal du prix de revient d'une électrolyse.

L'énergie mise en jeu dans une électrolyse pour obtenir une réaction donnée avec une

électrode déterminée est toujours supérieure à celle que donne le simple calcul

thermodynamique. La tension aux bornes d'une cellule d'électrolyse est en effet la somme de

trois termes:

La tension théorique réversible de la reaction d'oxydoréduction: correspondant à

l'énergie de liaison des éléments du corps à décomposer, cette tension constitue un

seuil absolu au-dessous duquel rien ne peut se produire.

La chute ohmique dans l'électrolyte directement liée à sa conductivité: cette chute peut

être diminuée en rapprochant les électrodes.

La surtension de transfert (ou d'activation), qui exprime les limitations cinétiques d'une

réaction à l'électrode: elle représente le travail nécessaire pour extraire les électrons de

la sufiace de I'électrode; pour un électrolyte déterminé, elle dépend de la nature de

l'électrode et de son état de surface.

Le dernier terme est un facteur déterminant dans l'appréciation des performances d'une

électrode. L'efficacité d'un procédé électrolytique dépend principalement de ce facteur.

justifie I'irnportance accordée aux recherches entreprises pour réaliser, de la façon la plus

économique possible, des électrodes plus performantes. Ces recherches portent à la fois sur

l'architecture des électrodes et sur leur constitution (Gardais, 1990).


1.4.4 Avantages

En générai, I'EF a trois avantages principaux qui la différencient des autres techniques de

flottation:

Des bulles très fines et dispersées avec un diamètre moyen de 20 pm. Cela augmente la

surface de contact entre les particules en suspension et les bulles. De plus, les bulles

formées sont donnes.

En variant la densité de courant, il est possible de créer n'importe queue concentration

de bulles dans le milieu de flottation, augmentant ainsi la probabilité de collision entre

tes bulles et les particules.

Le choix de conditions de solution et d'une sucface d'électrode appropriée permet

d'obtenir des résultats de séparation optimaux (Khosla et al., 199 1 ; Hosny, 1992).

Les autres avantages de I'EF inclus des coûts de démarrage et d'opération compétitifs, la

capacité d'adaptation à des variations de débits, un faible temps de résidence, simplicité de

I'instdlation et moindre encombrement, technique autorisant une automatisation poussée, un

haut taux d'élimination de la DBO (Demande Biochimique d'Oxygène) due à l'oxydation des

molécules organiques à l'anode et aussi à l'élimination des graisses et huiles. De plus, la

montée des flocs à la surface d o ~ e une écume contenant de 9 à 12% de solides (Beck et al.,

1 974; Gardais, 1 990).

1.4.5 Domaines d'application

L'EF s'intègre facilement dans les ensembles de traitements électrolytiques notamment

avec des techniques telles que l'électrocoagulation, elle permet en particulier de récupérer les

métaux lourds présents dans les enluents de rinçage de pièces qui ont subi des traitements

électrochimiques. L'EF a été utilisée notamment dans l'industrie des transports (automobile,

véhicules industriels, aéronautique et chemins de fer) ou elle est employée pour traiter les


efnuents des ateliers d'assemblage et des unités de réparation/mainteaaace (Gardais, 1990).

L'EF est une méthode de flottation qui a aussi été uuiisée dans l'industrie minière pour la

séparation de fines partides dans une solution (Ahmed et Jarneson., 1985; Ketkar et al.,

199 1).

Le traitement des eaux usées et la récupération des huiles et des protéines-ont été les

principales applications de l'électroflottation dans l'industrie alimentaire. Haba et Szoplik

(1992) ont appliqué l'électroflottation pour le traitement des effluents de l'industrie de

transformation du poisson Iis ont établi que pour une electroflottation efficace, les effiuents

devaient être préalablement coagulés avec du sulfate d'aiuminium et un polyacroamide

modifié (Rokrysol WF-2). Les deux procédés, coagulation et électroflottation des efliuents,

sont grandement influencés par l'ajustement du pH. L'électroflottation a aussi été utilisée

pour l'épuration des effluents de l'industrie laitière (Pasternak et Piotrowski, 1982).

En général, pour le traitement des eaux usées la combinaison de l'électrocoagulation et

de l'électroflottation a été la principale application. L'une des techniques commerciales de

traitement des eaux usées qui combine ces deux processus et qui a connu le plus de succès

est le système Lectro Clear qui provient d'études sur une usine pilote effectuées par Swift

Environmental Systems Co. Cette technique qui permet de récupérer les huiles et les gras a

été perfectionnée par Dravo Corp. lonqu'ils ont fait l'acquisition de la technologie de Swift

en 1978 (Beszedits et Netzer, 1982).

La viabilité du procédé Lectro Clear (LC) a été très clairement démontrée en plusieurs

endroits. Par exemple des essais à l'abattoir de bœuf de Swift's Grand Islaad au Nebraska

ont montré que l'électrocoagulation-flottation peut donner un traitement primaire satisfaisant

pour les abattoirs qui dépilent le cuir (Anon., 1979; Ramirez et al., 1976). Les effluents de

dépilation ont une très forte DBO (Demande Biochimique en Oxygène) et contiennent des

niveaux élevés de solides en suspension (SS), de Jurfactant et des niveaux sigaincatXs de sels

dissous. Lorsque des eaux usées contenant des résidus de dépilation sont soumis au


traitement, la DBO est réduite de 2100 mg/i à 205 mgll et les SS de 1100 mg/l à 96 mg. De

plus, approximativement 50% de l'azote de l'ammoniac est retiré et concentré dans le floc

obtenu. Le coagulant employé est du sulfate femque et il est ajoute à des concentrations

variant de 700 à 750 mgA. En 1980, la conserverie de viande de la Swift Canadian Company

Ltd. (Lethbridge, Alberta) s'est dotée d'une unité LC. L'étude a montré que l'unité LC a

permis de réduire de 55 à 65% la DBO et la teneur en SS dans les eaux résiduelles de

salaisons. En plus d'assurer un traitement acceptable, L'mité permettait de récupérer certains

sous-produits des matières flottantes (Anon., 1982).

Hosny (1992, 1996) a étudié la séparation de i'huile d'émulsions huile-eau par

électroflottation L'effet des paramètres opérationnels comme le courant, la concentration

initiale d'huile, le temps de flottation, l'effet de synergie du NaCl et les concentrations

d'agents floculants sur Ia performance de la cellule d'électroflottation a été étudié. Les

électrodes sont une anode de plomb et une grille en acier inoxydable comme cathode. Le

taux de séparation a atteint 65% dans des conditions optimales (1.2 A), et 75% en présence

de NaCl (3.5% de la solution en poids) et 92% en présence de NaCl avec une concentration

optimale d'agents floculants ( 1 6 m@) (Hosny, 1 996).

Dans le domaine de fiuits et de légumes, peu d'applications ont été mises en place

jusqu'à présent. Parmi celles-ci on peut mentionner: le traitement des effluents de l'industrie

du vin (Bakhchivanzhi et Safronov, 1978)' l'extraction de protéines du jus de luzerne (Okun

et Matov, 1984) et la clarification du jus de pomme (Kubritskaya et al., 1988). La plupart

des recherches et applications de cette technique ont été réaiisées dans les pays de l'ancien

bloc soviétique et peu d'informations sont disponibles dans la littérature sur l'application de

cette technologie pour la clarification du jus de pomme.


1 .S Hypothese de la Recherche

La clarification du jus de pomme est rendue possible par l'utilisation d'agents chimiques

comme la gélatine, la bentonite ou la silica sol et de certains traitements comme la filtration et

l'ultrafïitration. Cependant, ces méthodes ne sont pas efficaces pour résoudre le problème de

sédimentation dans le jus de pomme clarifié pendant l'entreposage. L'application de

techniques alternatives non-conventionnelles pourrait être envisagée pour améliorer la

clarification et la stabilité du jus de pomme.

La clarification du jus de pomme a l'aide de la technique d'électroflottation utilisée

individuellement ou en combinaison avec des agents clarinants (gélatine) ou avec

l'ultrafiitration permettra d'obtenir un jus clair et stable.

1.5.2 Objectifs

Les objectifs suivants seront poursuivis dans le cadre de ce projet:

Concevoir et évaluer le fonctionnement et la performance d'un prototype d'une cellule

d'électroflottation;

Étudier l'effet des paramètres électrochimiques (densité de courant et temps de

flottation) sur le pouvoir clarifiant de l'électroflottation et sur la stabilité du jus de

pomme;

Étudier l'effet combiné d'agents de clarification (gélatine) et 1' électro flottation sur la

clarification et la stabilité du jus de pomme;

Comparer l'efficacité de l'électroflottation couplée à I'ultrafiltration sur la clarification

et la stabilité du jus de pomme.

Conception et étude de performance

de la cellule d'électroflottation

2.1 Introduction

La production d'un jus de pomme clair et stable est un sujet qui préoccupe constamment

l'industrie de fabrication du jus. De plus en plus les indusuies sont à la recherche de

nouvelles technologies de clarification, alternatives ou complémentaires aux technologies

actuelles, qui minimisent l'usage des additifs chimiques et assurent une meilleure stabilité au

jus de pomme.

De petites builes de gaz sont utilisées dans de nombreux procédés enviromementaux et

industriels pour séparer des solides d'une phase liquide ou pour faciliter le transfert de

chaleur et de masse entre les deux phases (Bum et al., 1997). La flottation est un procédé

de séparation solide/iiquide ou liquide aqueux/liquide huileux qui consiste à rassembler en

surface les matières dont la densité est inférieure, égale, ou très légèrement supérieure à celle

du Liquide de base (en général de l'eau) (Gardais, 1990). Dans cette méthode on utilise de

petites bulles de gaz générées au fond de la cuve du liquide à traiter. La flottation est connue

sous plusieurs noms selon la méthode utilisée pour générer les bulles, incluant

I'électroflottatioq la flottation par air dissous et la flottation par air dispersé.

L'électroflottation constitue une alternative très compétitive pour la clarification du jus

de pomme face aux autres techniques de flottation mentionnées ci-dessus. En enet, les

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledroflottation 32

appareils d'électroflottation sont petits et compacts, nécessitant moins d'entretien et de fiais

d'opération que les appareils servant aux autres types de flottation (Hosny, 1992,1996).

Dans cette méthode, l'eau est séparée en ces composants moléculaires par l'application d'un

courant électrique à la solution traitée. Des bulles de H, sont produites à la cathode et des

bulles de O, sont produites à l'anode. Les bulies ont un diamètre de 22 à 50 pn (Gardais,

1 990; Burns et ai., 1997; Ketkar et ai-, 199 1). Ainsi, les bulles de gaz formées sont très fines

et homogènes ce qui donne une efficacité supérieure pour des particules très 6nes en

suspension. De plus, il est possible de créer n'importe quelle concentration de bulles dans le

milieu de flottation en variant la densité de courant, augmentant ainsi la probabilité de

collision entre les bulles et les particules.

L'électroflottation a été appliquée dans l'industrie minière pour la séparation de fines

particules de solutions (Ahmed et Jarneson, 2985; Ketkar et al-, 1991). La littérature montre

de bons résultats obtenus pour séparer l'huile d'émulsions eauhuile (Hosny, 1992, 1996).

Peu d'études ont été réalisées dans le domaine des fivits et légumes. Okun et Matov (1984)

ont appliqué cette technique pour l'extraction de protéines de jus de luzerne. Pour la plupart

de ces études, une anode de plomb, platine ou graphite combinée avec une cathode d'acier

inoxydable sont utilisées. Un agent flocdant est aussi ajouté pou améliorer la flottation.

Cette étude préliminaire vise à évaluer le fonctiomement et la performance d'un

prototype d'une celiule d'électroflottation équipée de deux types d'électrodes, soit des tiges

de graphite comme anode et une gnlle d'acier inoxydable comme cathode. Dans cette

première approche, nous avons étudié l'effet de la densité du courant électrique, du temps de

traitement et de la distance entre les électrodes sur les variations du pH, de la conductivité et

de la température d'une solution de sulfate de potassium. Nous avons aussi mesuré le flux de

gaz généré pendant le traitement d'éiectroflottation avec une solution modèle semblable au

jus de pomme et aussi avec le jus de pomme.


2.2 Materiels et Méthodes

Pour cette expérience préliminaire, deux études sont réalisées séparément. Dans un

premier temps, nous avons étudié les paramètres électrochimiques de l'électroflottation. Dans

un deuxième temps, nous avons vérifié l'effet de la densité du courant électrique sur le flux

de gaz généré pendant l'électroflottation.

2.2.1 La cellule d'6lectroflottation

Nous avons construit un prototype d'une ceilule d'électroflottation en Plexiglas (16 x 17

cm x 25 cm de hauteur) üiustré à la Figure 3. Les électrodes constituent un bloc indépendant

qui peut être retiré de la cellule pour faciliter le nettoyage. La cathode est une griile d'acier

inoxydable avec un fil de 1.5 mm de diamètre (16 fils de 14.5 cm x 17 fils d e 14 cm de

longueur) tandis que l'anode est formée de six tiges de graphite de 6 mm de diamètre et de

13.5 cm de longueur. L'anode est fixée à 1.0 cm du fond de la cellule tandis que la cathode

est placée horizontalement au-dessus de l'anode. La cathode peut être fixée à différentes

distances (de 9 à 40 mm) par rapport à l'anode grâce à une série de rainures (Figure 3d). Les

aires de la cathode et de l'anode sont de 221 cm2 et de 153 cm2 respectivement. La densité

de courant est calculée à partir de l'aire de l'anode. Des fils électriques sont attachés aux

électrodes à l'aide de résine conductrice et branchés à un générateur de puissance (Modèle

6024 A, Hewlett-Packard, Vancouver, Canada) qui produit le courant électrique. Un robinet

d'échantillonnage est fixé à 9 cm du fond de la cellule.


-

Figure 3 Cellule dTélectroflottationl

chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'6ledroflottation 35

2.2.2 Ddtemination des parambtres 6lectrochimiques

2.2.2.1 Preparation de la solution

Les essais sont effectués avec une solution de K,SO, de concentration O.OSM. Le pH et

la conductivité de la solution sont de 6.3 t 0.0 et de 9.2 f 0.2 mmho/cm respectivement.

Pour chaque traitement, 4 litres de solution sont utilisés.

2.2.2.2 Le traitement d161ectmflottation (EF)

Dans une première étape, le traitement d'EF est effectué à une densité de courant variant

de 10 à 40 mAlcm2 pendant 30 min. La distance entre les électrodes est fixée à 9 mm.

Chaque expérience est réalisée séparément à une température de 25 f 1°C. Pendant

l'électroflottation, nous avons SUM l'évolution des paramètres électrochimiques comme le

pH, la conductivité, la température ainsi que la tension à des intervalles de 5 minutes jusqu'à

la fin du traitement.

Dans une seconde étape, à la lumière des résultats obtenus, la distance entre les

électrodes est variée de 9 à 40 mm. Le traitement d'EF est effectué à une densité de courant

constante de 10 mA/cm2 pendant 30 miautes. L'évolution des paramètres électrochimiques

pendant le traitement est suivie de la même façon décrite auparavant.

2.2.2.3 Analyses

Le pH moyen de la solution est mesuré à l'aide d'un pH-mètre (Modèle pHi II ,

Becban, California, États-unis). Les mesures du pH sont effectuées près de la zone de la

cathode. La solution n'est pas agitée pendant la mesure. Nous avons aussi utilisé une solution

tournesol (pHydrioq Fisher Scientific Ltd, Ontario, Canada), pour vérifier les changements

du pH dans la solution. Au début de chaque traitement, 10 gouttedi de la solution tournesol

sont ajoutées à la solution de sulfate de potassium. La tension est contrôlée à l'aide d'un

multimètre Techmaster (Modèle DM-8600, k W . Sperry, Taiwan). La conductivité est

Chapitre 2 Conception et etude de performance de la cellule d'éledroflottation 36

mesurée avec un conductirnètre YS1 (Modèle 35, Yeliow Springs Instruments Co Inc., Ohio,

États-unis). Les mesures de conductivité sont effectuées près de la zone de la cathode. La

température est mesurée avec un thermomètre numérique.

2.2.3 Détermination du flux de gaz

La cellule de flottation décrite ci-dessus est installée verticalement pour permettre la

montée des gaz vers la d a c e du liquide. Le haut de la d u l e est fenné par un couvert de

Plexiglas et connecté à un debitmètre numérique (Modèle Intelligent Digital Flowmeter,

Varian Analytical Instruments, États-unis) qui mesure le tlux de gaz (dmin). Dans un

premier temps, une solution modèle de composition semblable au jus de pomme est utilisée

pour la détermination du flux de gaz afin d'évaluer l'efficacité de la méthode. Ensuite des

essais sont réalisés sur le jus de pomme.

2.2.3.1 Prdparation de la solution rnodèie et du jus de pomme

La solution modèle est initialement préparée à partir d'un mélange d'acide malique (5.5

a), de saccharose (1 12.0 g/l) et de KOH (1.6 g/l) (Lam Quoc, 1998). Le jus de pomme est

préparé sans ajout de gélatine tel que décrit à la section 3.2.1 du chapitre 3. Le pH et la

conductivité de la solution modèle sont de 3.2 + 0.1 et de 2.1 + 0.1 mmho/cm tandis que le

pH et la conductivité du jus de pomme sont de 3.3 I 0.0 et de 2.2 f 0.3 mmhokm

respectivement. Pour le traitement d'électroflottation, 4 litres de la solution modèle ou de jus

de pomme sont utilisés.

2.2.3.2 Le traitement d'EF

Pour évaluer le flwc de gaz, nous avons choisi trois niveaux de courant: bas, moyen et

haut, soit à des densités de courant électrique de 10,20 et 40 mAkm2. La distance entre Les

électrodes est fixée à 9 mm. Au cours de I'électroflottation, des lectures du flux de gaz

( d m i n ) sont obtenues à l'aide d'un débitmètre pour une période de 30 min a des intervalles

de temps de 1 minute jusqu'à la fui du traitement. Chaque expérience est réalisée séparément

Chapitre 2 Conception et étude de perfomance de la cellule d'éledrof ottation 37

à 25" et à 50°C t 1°C. Les conditions pour le jus de pomme sont les mêmes que pour la

solution modèle.

À partir des lectures du flux de gaz nous avons établi un flux de gaz moyen à chaque

niveau de courant. Ensuite, nous avons déterminé le volume total de gaz pendant 30 min de

traitement. Ce volume de gaz est comparé au volume de gaz théorique détexminé selon la loi

de Faraday et l'équation des gaz parfaits. Pour les calculs, les hypothèses suivantes sont

posées.

2.2.3.2.1 Électrolyse: hypotMses fondamentales

L'électrolyse est la conversion de l'énergie électrique en énergie chimique dans le but de

convertir des substances par oxydation ou réduction afin que les produits soient formés

comme des éléments ou des composés appropriés (Brett et Oliveira Brett, 1993). Michael

Faraday a été le premier, en 1832, à déterminer la reIation entre la charge traversant le

système et la quantité de substance oxydée ou réduite à une électrode. Ses idées sont

résumées par 2 théorèmes sur le procédé d'électrolyse (Crow, 1988; Pauling, 1963):

1. Le poids d'une substance fonnée par une réaction cathodique ou anodique d m

i'électroiyse est directement p r o p r î i o d à la quantité d'électricité qui a traversé la

cellule.

2. Le poids des diverses substances prochrites pm la même quantité d'électricité sonî

proportionnels ou* poids équivalenis de ces substances.

Ces deux principes sont résumés dans l'équation suivante:

Chapitre 2 Conception et etude de performance de la cellule d'4ledroflottation 38

Oii, m = masse de la substance (g)

M = poids moledaire (PM) ou poids atomique (PA) de la substance@)

i = courant (A)

t = temps (s)

n = représente k nombre de moles d'électrons traversant les électrodes.

F = Constante de Faraday (96500 Coulombs)

La grandeur de la charge d'une mole d'électrons est égale à 96500 coulombs

d'électricité (1 coulomb = 1 ampère x 1 seconde). On appelle cette quantité 1 Faraday

(Pauling, 1963). L'étude quantitative des réactions électrochimiques se fait de la même façon

que les calculs pondéraux dans les réactions chimiques ordinaires, en utilisant le faraday pour

représenter 1 mole d'électrons.

Les bulles de gaz formées pendant le traitement d'électroflottation sont générées par

l'électrolyse de l'eau, due aux réactions d'oxydo-réduction suivantes qui se produisent aux

électrodes:

Anode (+): Oxydafion: 2 H,O 4 H+ + 0, + 4e- (2)

Cathode (-): Réduction: 4e' + 4 H20 2H2 + 4 OH'

Donc, à l'anode 4 moles d'électrons traversant la cellule produiront 1 mole d'oxygène

moléculaire 0, soit 32g d'oxygène. À la cathode 2 moles de H, seront produites soit 4g

d'hydrogène. Par conséquent, à partir de l'équation 1 des deux réactions d'oxydo-réduction

(Eq. 2) mentionnées auparavant et en considérant aussi nos conditions expérimentales

(courant), nous obtenons la masse (g) d'hydrogène et d'oxygène générée pendant le

traitement d'électroflottation. Ces masses sont t rdormées ensuite en moles (g /PM) de la

substance correspondante afin d'obtenir le volume de gaz en utilisant l'équation des gaz

parfaits.

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'électroflottation 39

2.2.3.2.2 Équation des gaz parfaits

Le volume de gaz généré pendant le traitement d'électroflottation est déterminé à partir

de l'équation des gaz parfaits (Himnielblau, 1982):

Où, p = pression (atm)

V = volume (l)

n = mol

R = constante universelle des gaz (0.0820562 i atm/mol°K)

T =OK

A partir de cette équation le volume de chaque gaz est déterminé séparément soit

l'hydrogène et l'oxygène. L'ensemble des deux nous donne le flux total de gaz généré

pendant le traitement. Ii est important de remarquer que pour ces calculs, nous avons

supposé une pression standard équivalente a une 1 atm ou 760 mmHg.

2.2.3.3 Efficacit6 du courant Blectrique

À partir des hypothèses précédentes nous avons aussi estimé l'efficacité du processus

(E) qui peut être définie comme l'efficacité du courant:

Où, V, est le volume de gaz expérimental et V, est le volume de gaz théorique.

Chapitre 2 Conception et Btude de perfomance de la cellule d'éledroflottation 40

2.2.4 Consommation d'dnergie dectrique pendant I'EF

En considérant les deux expériences précédentes nous avons déterminé l'influence de la

conductivité et de la température de la solution sur la consommation d'énergie électrique

pendant le traitement d'électrofiottatioa Pour évaluer l'effet de la conductivité, nous avons

choisi la solution de sulfate de potassium et la solution modèle traitées par EF à une

température de 25 f 1°C. Pour évaluer l'effet de la température du traitement, nous avons

choisi le jus de pomme traité par EF à 25 et 50 + 1°C. Pour les calculs, nous avons considéré

les conditions de courant et de tension obtenues pendant le traitement d'EF a 20 mA/cm2

pendant 30 minutes. L'énergie électrique est calculée à partir des équations suivantes:

OU, E = énergie électrique (Joule)

P = puissance électrique (W)

V = tension 0

i = courant (A)

z = temps (s)


2.3 Résultats et discussion

2.3.1 Évolution des parambtres Blectrochimiques

L'évolution du pH de la solution de sulfate de potassium pendant le traitement

d'électroflottation est illustré à la Figure 4'. Le pH moyen de la solution initialement à 6.3

augmente à des valeurs supérieures à 9 dans les 2 premières minutes et diminue par la suite

jusqu'à la fin du traitement- Lorsqu'on applique une différence de potentiel aux électrodes,

les deux réactions d'oxydo-réduction (Eq.2 section 2.2.3.2.1) commencent à se produire.

Très rapidement, cependant, ii apparaît au voisinage de la cathode une forte concentration en

ions hydroxyde et au voisinage de l'anode une forte concentration en ions hydrogène

sufisantes pour former une force contre-électro-motrice qui a tendance à neutraliser les

réactions (Pauling, 1963). Ceci est confinné aussi avec la solution indicatrice du pH dont la

couleur est devenue bleue au-dessus de la cathode (indication d'un pH alcalin) en début du

traitement. Par contre, au-dessous de la cathode, près de l'anode, la couleur est orangée

(indication d'un pH acide). Cet effet explique l'augmentation du pH dans les premières

minutes en considérant que l'électrode du pH est fixée plus près de la cathode.

Après 10 min de traitement iI se produit une baisse significative du pH jusqu'à des

valeurs inférieures à 6. Cet effet est intensifié avec la densité du courant surtout à des valeurs

plus élevées. Cela suggère que pendant le traitement d' électroflottation d'autres substances

ou réactions sont produites a fh tan t l'équilibre ionique. II est probable que le CO2 soluble ou

formé par la réaction de l'oxygène sur l'anode en graphite peut réagir avec les cations H+ en

formant des acides qui contribuent à la baisse du pH: CO, + H' + 2e- = HCOOH ou 2C02 +

2H+ + 2 e' = H m , . Ii faut noter que nos essais sont effectués avec une solution légèrement

acide non tampomée. Cependant, d'autres essais, effectués avec une solution tampomée

n'ont pas montré une variation du pH.

' Les données relatives aux figures de la section 2.3.1 se trouvent A l'Annexe A.


La conductivité moyenne de la solution initialement à 9.2 k 0.2 mmho/cm diminue

pendant les 5 premières minutes suivit d'une légère augmentation à tendaace oscillatoire

jusqu'à la fin du traitement d'électroflottation comme cela est illustré à la Figue 5. Ce

comportement se manifeste quelque soit le niveau de courant utilisé mais il est plus prononcé

à 40 mA/cmZ. À mesure que la densité du courant augmente, la quantité et le mouvement des

bulles et des ions à l'intérieur de la cellule augmentent ce qui explique, d'une certaine façon,

la tendance oscillatoire de la conductivité- La variation de la conductivité observée coïncide

avec la variation opposée du pH. Cet effet s'explique par une variation de la concentration

des protons Libres dans le milieu; l'effet étant plus prononcé à un niveau de 40 mAlcm2

comme le démontre la courbe du pH.

En générai, nous observons peu de changement de la température lors du traitement

d'EF a des niveaux de courant électrique inférieurs à 25 mAlcm2, tandis qu'une légère

augmentation est observée à 30 et 40 d c m f après les premières 10 minutes de traitement

(Figure 6).

L'augmentation du courant électrique entraîne aussi une augmentation de la tension

(Tableau 2). Néanmoins, nous n'avons pas observé de dinérences de tension en fonction de

la durée de chaque traitement.

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'6ledrofiottation 43

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 4 Évolution du pH autour de la cathode pendant l'électroflottation d'une solution de

K,SO, 0.05 M. Distance entre les électrodes 9 mm. Les barres verticales

représentent les écarts types des moyennes (n=2).

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledmflottation qq

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 5 Évolution de la conductMte autour de la cathode pendant l'électrofiottation d'une

solution de K2S0, 0.05 M. Distance entre les électrodes 9 mm. Les barres

verticales représentent les écarts types des moyennes (n=2).

Chapitre 2 Conception et étude de perfomance de la cellule d'éledrofiottation 45

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 6 Évolution de la température autour de la cathode pendant Iaé1ectroflottation

d'une solution de &SO, 0.05 M. Distance entre les électrodes 9 mm. Les barres


Chapitre 2 Conception et étude de peffomance de la cellule d'éledroflottation 46

Tableau 2 Variation de la tension de la solution de K, SO, 0.05 M en fonction de la densité

du courant électrique. '

Densité du courant (mA/cm2)

Courant électrique (A)

Tension (V)

40.0 6.1 12.0 + 0.0 Les valeurs représentent les moyennes * écarts types (n=2). Distance entre les électrodes 9 mm.

L'effet de la distance entre les électrodes sur l'évolution du pH et de la conductivité est

illustré aux Figures 7 et 8 respectivement. Le pH augmente dans les premières minutes et

diminue par la suite comme nous l'avons mentionné auparavant. Cependant, plus la distance

entre les électrodes augmente plus le pH tend à demeurer plus alcalin plus longtemps. En

effet, à une distance de 40 mm le pH baisse à 6 après 20 minutes de traitement. Dans ce laps

de temps nous observons deux couleurs dans la solution: une couleur bleue (pH alcalin) sur

la cathode et une couleur orangée (pH acide) entre les deux électrodes, tel qu'illustré à la

Figure 9. Le mouvement des bulles à l'intérieur de la cellule d'électroflottation est important

pour le procédé. Leur trajectoire est affectée par l'hydrodynamique et la position des

électrodes dans la celiuie (Hosny, 1996). Il faut noter que les essais sont effectués sans agiter

la solution et que l'électrode du pH est près de la cathode. Nous pensons qu'une explication

de ce phénomène pourrait être qu'une distance élevée entre les électrodes ne favorise pas un

bon mouvement des bulies et des ions dans la solution ce qui implique que le pH demeure

alcalin plus longtemps autour de la cathode. Néanmoins, l'évolution de la conductivité en

fonction de la distance entre les électrodes ne montre pas une tendance claire. La

conductivité maaifeste un comportement variable pendant tout le traitement dû probablement

Chapitre 2 Conception et btude de performance de la cellule d'éledroflottation 47

aux variations du pH du milieu (Figure 8). Nous n'observons pas de ciifFerences de

température en fonction de la durée du traitement.

Finalement, la tension augmente à mesure que l'on augmente la distance entre les

électrodes (Figure 10). Cependant, la tension ne change pas en fonction de la durée du

traitement. Le courant électrique est un facteur important dans la performance du processus

d'électroflottation et il est préférable de diminuer le voltage de la cellule plutôt que de

diminuer le courant (Loi d'ohm). Donc, d'après nos résultats il serait préférable de travailfer

avec une distance de 9 mm car la tension est plus faible.

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledrofiottation 48

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 7 Évolution du pH pendant I'eleectroflottation d'une solution de K,SO, O.05M selon

la distance entre les électrodes. Densité de courant 10 mNcm2. Les barres


Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'6ledroflottation 49

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 8 Évolution de la conductivité pendant l'electroflottation d'une solution de K,SO,

0.05 M selon la distance entre les électrodes. Densité du courant 10 mAlcm2. Les

barres verticales représentent les écarts types des moyennes (n=2).

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledroffottation 50

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledrofiottation 5 1

O 5 10 15 20 25 30 35

Temps (min)

Figure 10 Évolution de la tension pendant l'électroflottation d'une solution de K$O,

0.05M selon la distance entre Les électrodes. Densité du courant 10 mA/cm2. Les

barres verticales représentent les écarts types des moyennes (n=2).


2.3.2 Le flux de gaz et I'efîicacitb du courant électrique

Le succès de la flottation dépend de la présence d'un volume suffisant de bulles de gaz

par rapport aux particules en suspension.

Dans le traitement d'électroflottation, le flux de gaz mesuré correspond au flux total

provenant de la cathode et de l'anode. Le débit de gaz ( d m i n ) pour la solution modèle et

pour le jus de pomme en fonction de la deasité du courant électrique e n illustré à la Figure

1 12. Le flux de gaz augmente en fonction de la densité du courant électrique. Une

augmentation du courant du système augmente la quantité totale de gaz générée par les

réactions d'électrolyse. Des études montrent que le flux de gaz produit pendant

l'électroflottation augmente en fonction de la tension, du courant ainsi que de la force

ionique du milieu aqueux (Burns et al., 1997). Le flux de gaz obtenu pour le jus de pomme

est similaire à celui obtenu avec la solution modèle. Ceci est principalement dû au fait que le

jus de pomme et la solution modèle ont une force ionique similaire lorsque soumis aux

conditions de courant électrique.

Étant donné que la quantité de gaz générée pendant lYEF dépend seulement du courant

électrique appliqué, il est normal que le flux de gaz obtenu avec la solution modèle ou avec le

jus de pomme soit similaire a une température de 25°C et de 50°C. Cependant, nous avons

observé a 40 mAkm2 une augmentation de la température du traitement de 25 à 3W20C et

de 50 à 57B°C avec un relargage de particules de carbone en suspension.

La dinérence entre le volume de gaz déterminé expérimentalement, à 25" et à 50°C

pendant I'EF d'une solution modèle et du jus de pomme, par rapport à celui obtenu

théoriquement selon la loi de Faraday et l'équation des gaz parfaits est illustrée aux Figure 12

et 13 respectivement. Cette différence représente l'efficience du processus (Tableau 3). À

une densité de courant de 10 et de 20 &cm2 et à une température de 2S°C seulement 63 à

Les données relatives aux figures de la sedion 2.3.2 se trouvent B l'Annexe B.

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'éledmflottation 53

65% du courant électrique est transformé en gaz comparé à une efficience de 55 à 59%

obtenue à une température de SO°C. A un niveau de 40 d c m 2 l'efficience augmente à 71-

78%. Cela peut s'expliquer par l'augmentation de la température qui crée une expansion des

gaz et diminue leur solubilité. Cela suggère qu'au moins 22% à 44% du courant électrique a

servi à faire d'autres types de réactions électrochimiques directes ou indirectes (ex: oxydation

ou réduction directe des composés organiques ou inorganiques) générant moins de gaz ou

pas de gaz du tout- U est aussi probable que les gaz générés participent à des réactions

chimiques.

Chapitre 2 Conception et 6tude de performance de la cellule d'éledroflottation 54

- + solution modèle 25°C

+ solution modèle 50°C + jus de pomme 25°C -

jus de pomme 50°C

-

-

d

-

Densité du courant électrique (mA/cmz)

Figure 11 Effet de la densité du courant électrique sur le flux total de gaz pendant

I'électroflottation de la solution modèle et du jus de pomme. Distance entre les

électrodes 9 mm. Les barres verticales représentent les écarts types des moyennes

(n=2).

Chapitre 2 Conception et 6tude de performance de la cellule d86ledroflot!ation jj

O 10 20 30 40 50

Densité du courant électrique (mA/cm2)

Figure 12 Comparaison du volume totai de gaz produit pendant 1'éIectroflottation de la solution

modèle et du jus de pomme par rapport au volume de gaz déterminé théoriquement

à 25°C. Distance entre les électrodes 9 mm. Temps de flottation 30 min. Les barres



O 10 20 30 40 50


Figure 13 Comparaison du volume total de gaz produit pendant l'électroflottation de la solution

modèle et du jus de pomme par rapport au volume de gaz déterminé théoriquement

à 50°C. Distance entre les électrodes 9 mm. Temps de flottation 30 min. Les barres

verticaies représentent les écarts types des moyennes (n=2).


Tableau 3 Efficacité du courant électrique pendant I'EF de la solution modèle et du jus de

pomme à 25 et 50°C. '

Densité diz Efficience (%) Efficience (Yo)

courant Solution modèle Jus de pomme

(mA/cm2) 25°C 50°C 25" 50°C

0.0 0.0 I0.0 0.0 t 0.0 0.0 f 0.0 0.0 + 0.0 10.0 65.6 f 2.0 56.6 f 2.0 65.4 I 2.1 55.6 + 2.5

40.0 78.6 + 2.1 78.6 k 3-6 77.8 f 1.4 71.0 t 1.8

a Les valeurs représentent les moyennes k écarts types (n=2).

2.3.3 Influence de la conductivita et de la temp6rature de la solution sur la

consommation d'énergie blectrique pendant I'EF

Le courant électrique étant un facteur important dans la performance du processus

d'électroflottation il est préférable de diminuer le voltage de la cellule plutôt que de diminuer

le courant pour minimiser l'énergie consommée (Loi d'Ohm). La conductivité de la solution

affecte le voltage de la cellule, tel que le démontre la Figure 14 pour la solution de d a t e de

potassium et la solution modèle à une température de 25°C.

La consommation d'énergie électrique pendant le processus d'électrofiottation est plus

faible pour le sulfate de potassium que pour la solution modèle. Cet effet s'explique par k fait

qu'initialement la solution de sulfate de potassium avait une conductivité (9.2 k 0.2

mmhokm) plus élevée par rapport à la solution modèle (2.1 k 0.1 mmhokm) à cause de la

concentration plus élevée des ions potassium (8.7 g/l vs 1.6 gA) dans la solution. Même si les

deux solutions sont -rentes, dans les deux cas la conductivité dépend des ions potassium

et de leur concentration dans la solution Ces résultats suggèrent que l'augmentation de la

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule dgélectroflottation 58

conductivité d'une solution pourrait permettre de diminuer les coûts d'opération du processus

d' EF.

Hosny (1996) a démontré que l'ajout de NaCl a une émulsion huile/eau diminue la

consommation d'énergie pendant le processus d'électroflottation par une augmentation de la

conductivité de l'émulsion.

La température du processus d'EF aécte la consommation d'énergie électrique. Cet

effet est montre avec le jus de pomme à une température de 25' et 50 OC (Figure 15). La

consommation d'énergie pendant le traitement d'EF du jus de pomme est plus Faible à une

température de 50°C qu'à une température de 2S°C. Ii est probable que cet effet est dû à une

variation de la conductivité du jus de pomme avec la température et aussi à une diminution de

la tension de la cellule avec une augmentation de la température du traitement (Tableau 4).

Tableau 4 Tension pendant le traitement d'électroflottation du jus de pomme à 25 et 50°C. '

Densité du courant électrique Tension (V)

(mA/çm2) 25°C 50°C

40.0 28.0 + 0.0 21.0 k 3.5

' Les valeurs représentent les moyennes * écarts types (n=2).

Chapitre 2 Conception et étude de performance de la cellule d'dledmflottation 59

O IO 20 30 40 50


Figure 14 Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du courant pendant

l'électroflottation de deux solutions de différentes conductivités à 25OC. Temps du

traitement 30 min. Les barres verticales représentent les écarts types des moyennes

(n=2).


O 10 20 30 40 50

Densité du courant électrique (rnA/cm2)

Figure 15 Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du courant pendant

I'électroflottation du jus de pomme à 2S°C et à 50°C. Temps du traitement 30

min. Les barres verticales représentent les écarts types des moyennes (n=2).


2.4 Conclusion

L'unité d'électroflottation que nous avons conçue est petite, compacte, facile à fabriquer

et à opérer. Cependant, l'électroflottation est un procédé complexe d'un point de vue

physico-chimique, dont la performance est influencée par dif5érents paramètres

électrochimiques. L1 y a entre autres, la densité du courant, la distance entre les électrodes, et

la conductivité du milieu.

Pendant le traitement d'EF de la solution de sulfate de potassium, le pH tend à être plus

alcalin sur la cathode et plus acide sur l'anode. Cet effet est plus prononcé dans les premières

minutes du traitement. Cependant, nous avons observé une diminution du pH de la solution

dû probablement a la formation des acides pendant le traitement d'EF. La diminution du pH

est accompagnée par une légère augmentation de la conductivité de la solution. Cet effet est

intensifié avec la densité du courant surtout à un niveau de 40 mA/cm2. La tension0 de la

cellule augmente avec une augmentation de la densité du courant et une augmentation de la

séparation des électrodes. Une distance de 9 mm serait la plus adéquate pour le traitement

d'EF car la tension est la plus faible. La température du traitement tend à être constante à des

valeurs de densité du courant infërieures à 25 mA/cm2. Une légère augmentation de la

température du traitement est produite à des valeurs de densité du courant plus élevées.

La densité du courant joue un rôle important dans la production de gaz pendant I'EF. En

effet, le flux de gaz augmente en fonction de la densité du courant. Le flux maximum est

obtenu à 40 mA/cm2.

La consommation d'énergie électrique pendant le processus d'EF dépend en partie de la

conductivité de la solution qui elle-même dépend de la température de la solution.

Les résultats de cette étude nous ont permis d'établir qy'une distance entre les électrodes

de 9 mm, une densité de courant variant de 10 à 40 mAlcm2 et une température de 50°C

seraient les conditions d'opérations à considérer pour la clarification de jus de pomme.

Chap

Clarification du jus de pomme

par electroflottation

3.1 Introduction

Le jus de pomme clarifié est une boisson très populaire en Amérîque du Nord et dans la

plupart des marchés du monde. Cependant, la stabilité du jus de pomme est souvent altérée

par des problèmes de sédimentation après embouteillage causée par les interactions entre les

protéines et les polyphénols (Siebert, 1999).

Traditiomefiement la clarification du jus de pomme implique une dépectinisation suivie

d'une étape de floculation avec des agents clarifiants (gélatine, bentonite ou silica sol) et

d'une étape de filtration sur terre diatomée (Anon., 1985). Cependant, cette méthode cause

de plus en plus de problèmes au niveau environnemental et n'assure pas une stabilité

constante du jus clarifie pendant l'entreposage. Elle présente aussi d'autres inconvénients

comme la lenteur, la complexité et la discontinuité des opérations.

Ana d'éviter ces problèmes, les industries se sont tournées vers l'utilisation de

I'ultrafiitration (UF) (Moslang, 1984). Le principal problème dans l'application de cette

technique est la diminution graduelle de son efficacité par la contamination des membranes.

Ces dernières années, les systèmes de clarification basés sur la flottation des particules

ont gagné en popdarité dans l'industrie alimentaire. Au Canada, le système Clarifnut a été

développé pour la production de jus de pomme clarifie (Anon., 1985). Le système est basé

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledroflottation 63

sur la flottation avec un jet sursaturé d'azote (ka, 1995; Anon, 1985). Ferrarini et aL (1997)

ont utilisé un système de flottation par un gaz dissous suivi d'une filtration par flux croisés

pour la clarification du jus de pomme. Le p ~ c i p a l inconvénient de ces systèmes est qu'ils

doivent être précédés par une étape de floculation pour améliorer la flottation. Malgré les

progrès technologiques réalises dans le domaine de la clarification des jus de fîuits, les

industries sont constamment à la recherche de nouvelles technologies de clarification,

alternatives ou complémentaires aux technologies actuelles, qui minimisent l'usage des

additifs chimiques et assurent une meilleure stabilité du jus de pomme.

L'électroflottation (EF) représente une alternative en ce sens. En effet, cette technique

peut être utilisée seule ou en combinaison avec des agents floculants. L'EF est une technique

de séparation solide/liquide basée sur la suspension des particules par les buiies générées lors

de l'électrolyse de l'eau. Dans un milieu liquide le courant permet l'électrolyse de l'eau et

donc la formation de micro-bulies de gaz (hydrogène et oxygène) qui entraînent les particules

en suspension vers la surface du liquide (Bum et al., 1997; Krofta et Wang, 1985). Par

rapport aux autres techniques de flottation, I'EF a l'avantage de générer des bulles de gaz très

fines et homogènes, ce qui donne une efficacité supérieure pour des particules très fines en

suspension. De plus, il est possible de modifier la concentration de buiies dans le milieu de

flottation en variant la densité de courant, augmentant ainsi la probabilité de collision entre les

bulles et les particules (Gardais, 1990; Hosny, 1992). L'application de l'électroflottation pour

clarifier le jus de pomme a été peu éîudiée (Kubntskaya et al., 1988) et peu d'informations

sont disponibles dans la Littérature.

Cette étude vise à évaluer I'électroflottation séparément ou en combinaison avec la

gélatine pour la clarification du jus de pomme. L'effet de ces traitements sur les paramètres

physico-chimiques (teneur en protéines, teneur en tanins et turbidité) et sur les paramètres

qualitatifs (couleur, pH et degré brix) du jus de pomme est mesure.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledroflottation 6q

3.2.1 Extraction du jus de pomme

Le jus est extrait à partir de pommes de la variété Mc Intosh provenant d'un entrepôt

commercial sous atmosphère contrôlée (Verger Idéai, Rougemont, Québec). Les pommes

utilisées sont entreposées à 4°C pour une période mairimale de 4 semaines. Les pommes sont

broyées et pressées dans un broyeur-presse (Modèle EG-2600x6 Goodnature Roducts Inc.,

Buffalo, USA). Vingt litres de jus de pomme brut sont obtenus à partir de 30 kilogrammes de

pomme. Pour chaque traitement, 4 Litres de jus sont utilisés. Le jus restant est entreposé à une

température près de 0°C avant son utilisation.

3.2.2 Clarification du jus de pomme

3.2.2.1 Dépectinisation

Immédiatement après l'extraction, le jus de pomme est traité avec des pectinases et des

amylases. Des pectinases commerciales (Pectinex 100 (45 mgll), Pectinex Uitra (10 mgn)) et

des amylases ( M G 300 L (18 mg/l)) (Novo Nordisk Biochem, Denmark) sont ajoutées au

jus à 50 * 1 OC pendant 50 min. Ensuitte, le jus est traité par I'EF.

3.2.2.2 Traitement d'électroflottation

Pour ce traitement, deux études sont réalisees séparément. Dans un premier temps, nous

avons étudié l'effet de la densité du courant électrique sans et avec l'ajout de gélatine. Ces

essais nous ont permis d'évaluer l'efficacité du traitement d'EF à chaque niveau de courant

appliqué. Ensuite, nous avons vérifié l'effet de différentes concentrations de gélatine à une

densité de courant électrique constante.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledrofiottation 65

3.2.2.2.1 Effet de la densite du courant 6lectdque

Les traitements d'électroflottation sont réalisés avec et sans l'ajout de gélatine. De la

gélatine à 175 OBloom (Cangel Inc., Ontario, Canada) est utilisée pour le traitement. Avant le

traitement dYEF, une solution mère de gélatine à 5% @/v) est préparée dans I'eau à 50°C. La

gélatine est hydratée pendant une heure avant son utitisation. Pour chaque traitement, 200 mg

de gélatine sont ajoutés par litre de jus de pomme. Après une agitation de 5 minutes, le jus est

transféré à la ceUuIe d'EF décrite à la section 2.2.1.

Les traitements sont réalisés a 3 niveaux de densité de courant: 10, 20 et 40 mA/cm2. La

densité du courant électrique est calculée en considérant une surface effective de l'anode de

153 cm2. Les traitements sont effectués pour une période de 30 min et à une température

variant de 48 à 50°C. Après chaque traitement dYEF, le floc obtenu est séparé à l'aide d'une

épuisette et le jus clarifie est centrifùgé pendant 10 min à 3000 rpm avant l'étape de

pasteurisation. La centrifùgation permet d'éliminer les particules de graphite provenant de

l'anode durant le traitement.

Parallèlement, nous avons préparé un jus clarifié à la gélatine sans EF. Les flocs obtenus

avec le jus traité à la gélatine sans EF sont separés par centrifiigation à 3000 rpm pendant 30

min. Chaque traitement est effectué comme une expérience séparée et comparé à un jus brut

non clarifié et à un jus dépectioisé et centrifugé pendant 10 min à 3000 rpm.

3.2.2.2.2 Effet de la concentration de gdatine

De la gélatine à 175 OBloom (Cangel lm., Ontario, Canada) est ajoutée au jus à des

concentrations de 0, 50, 100 et 200 m@l de jus de pomme. La gélatine est préparée de la

même façon que décrite auparavant. Le traitement d'EF est effectué à une valeur de densité

de courant constante de 20 mA/cm2 pendant 30 minutes. Les autres étapes du procédé de

clarification sont les mêmes que celles décrites à la section 3.2.2.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledrofiottation 66

3.2.3 Pasteurisation du jus de pomme

Après les traitements, les jus clarifiés sont mis dans des bouteilles de verre (200 ml) et

pasteurisés dans l'eau a 9S°C durant 7 min. Après la pasteurisation, les jus sont refroidis et

entreposés à température ambiante (= 24'C) pour environ 24 heures. Après l'entreposage

différentes analyses physico-chimiques et qualitatives dont les teneurs en tapins et en

protéines, le pH, la couleur, le degré b r k et la turbidité du jus sont réalisées.

Les principales étapes de traitement du jus de pomme clarifié sont illustrées a la Figure

16.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par électroflottation 67


3.2.4 Analyses du floc

3.2.4.1 Teneur en solides

Après chaque traitement, les flocs sont pesés et leur teneur en sobdes est déterminée

après le séchage sous vide à 70 OC jusqu'à un poids constant (environ 24 hrs). Comme les

flocs contiennent du jus et les sucres du jus demeurent après le séchage, nous avoni calculé la

quantité réeile de solides dans les tlocs (sans considéra les sucres) à partir de l'équation

suivante:

Où, y = poids réel du floc sans les sucres du jus de pomme (g)

b = poids du floc sec (g)

z = fiaction de sucres dans le jus (0.2 1)

a = poids du floc humide (g)

Pour en arriver à l'équation précédente nous avons suivi le raisornement suivant: le poids

du floc sec (b) est composé de sucre (x) et du floc réel (y):

Le floc humide (a) est composé du jus et du floc réel. Le jus lui même (a - y) est

composé de l'eau et d'une proportion (2) de sucre.

Où, x: concentration moyenne en sucres (1 1%) dans le jus de pomme (selon OBMr). En

résolvant ces deux équations on obtient l'équation 7.


3.2.5 Analyses du jus de pomme

3.2.5.1 Teneur en tanins

La teneur en tanins est déterminée par la méthode de Broadhurst et Jones (1978). À 3 ml

de vnnilline 4% ( p h ) dans du méthanol on ajoute 0.5 ml de jus et 1.5 ml d'acide

chlorhydrique concentré. Après 20 min d' incubation à température ambiante, 1' abso rbance du

mélange est déterminée à 500 nm avec un spectrophotomètre UV (Modèle DU 640,

Beckman, Ontario, Canada). La teneur en tanina est calculée à partir d'une courbe étalon de

(+) catéchine de 0, 10, 20, 40, 80, 100 et 200 mgIl.

3.2.5.2 Teneur en protdines

La teneur en protéines est déterminée par la méthode de Bradford (1976) (micro-essai).

À 750 ml de rouge de Coomassie on ajoute 3 ml de jus. Après 10 minutes d'incubation à

température ambiante, I'absorbance du mélange est déterminée a 595 nm avec un

spectrophotomètre W (Modèle DU 640, Beckman, Ontario, Canada). La teneur en protéines

du jus est calculée à l'aide d'une courbe étalon de sérum gamma globuline de O, 1,2.5, 5, 7.5,

10 et 20 mg. Une courbe fraîche est préparée pour chaque série d'analyses.

Les mesures de turbidité indiquent la quantité de matière colloïdale en suspension dans le

jus, ce qui donne une mesure de la concentration des substances qui causent la sédimentation.

La turbidité est mesurée à l'aide d'un tuhidimètre Hach (Modèle 2100AN, Hach Company,

Colorado, État s-unis) . Les résultats sont exprimes en unité nep belornétrique de turbidité

O-

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par Alectroflottation 70

Le pH du jus est mesuré à l'aide d'un pH-mètre (Modèle pHi 1 1, Beckman, California,

États-unis). L'appareil est calibré en utilisant des solutions tampon de pH 4.0 et 7.0.

3.2.5.5 Couleur

La couleur du jus est mesurée en % de transmittance à 440 nm, à l'aide d'un

spectrophotomètre üV (Modèie DU 640, Beckman, Ontario, Canada). Pour le jus brut, les

échantillons sont centrifugés à 3000 rpm durant 10 minutes avant la mesure.

3.2.5.6 Solides solubles ("Brix)

Les solides solubles sont déterminés avec un réfiactometre portatif (Fisher Scientific

Ltd., Ontario, Canada), gradué de O a 32 "Brix.

3.2.5.7 Détection de la presence de pectine

Dans un tube à essai, 10 ml d'éthanol acidifié (à 100 ml d'éthanol 96%, 1 ml d'acide

chlorhydrique concentré est ajouté) sont ajoutés à 5 ml de jus. Après 2 agitations renversées

et une incubation minimaie de 15 minutes à température ambiante, un gel apparaît s'il y a

présence de pectine (Novo Nordisk, 1998).

3.2.5.8 Ddtection de la presence d'amidon

Dans un tube à essai, 10 ml de jus sont chauffés à plus de 80°C (ce chauffage n'est pas

nécessaire si le jus est déjà pasteurisé). Ensuite, 1 ml d'une solution d'iode est ajouté sur le

dessus de 10 ml de jus sans mélanger. En présence d'amidon, une coloration bleue, violette

ou noire apparaît à l'interface jus-solution d'iode. Cependant, si la couleur de la solution

d'iode (brun-rougeâtre) change au brun, cela indique que l'amidon n'est pas complètement

dégradé (Novo Nordisk, 1998).

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledroflottation 7 1

3.2.6 Analyses Statistiques

Le plan expérimental est un plan en blocs complets avec 2 répétitions. Les résultats sont

soumis à une anaiyse de variance (ANOVA) en utilisant le logiciel SAS (SAS, 1989) avec un

test de comparaisons multiples (LSD) (test de la plus petite dinérence significative) afin de

séparer les effets des dinërents traitements. Afin d'obtenir plus de détails, une- régression

Linéaire est appliquée pour certains résultats.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par dfedroflottation 72

3.3 Résultats et discussion

3.3.1 Effet de la densite du courant electrique

3.3.1.1 Teneur en solides du floc separ6 par EF

L'électroflottation entraîne une flottation et un tassement très rapide du floc du jus de

pomme même sans l'addition de gélatine comme le démontre la Figure 17. Beck et al. (1974)

ont signalé que les cations (H') formis a la cathode peuvent aider à neutraliser la charge

négative des particules, leur permettant de coaguler et de former un floc. Selon les mêmes

auteurs les bulles de gaz auraient aussi une charge positive, ce qui aide à neutraliser la charge

négative des particules.

Le floc amené à la surface est compacté par son propre poids poussant vers le bas et le

gaz poussant ver le haut. Comme les builes déplacent aussi de l'eau, il en résulte un floc

humide avec un très haut pourcentage de solides. En effet, le pourcentage de solides totaux

des flocs après séchage varie entre 14 et 16% pour les traitements avec ou sans gélatine

(Tableau 5). Ce pourcentage est similaire à celui généralement rapporté dans les flocs pour les

eaux usées traitées par l'électrocoagulation-flottation avec un pourcentage de solides dans le

floc variant de 9 à 12% (Beck et a[. , 1 974). Néanmoins, si l'on considère la teneur en solides

sans les sucres du jus, ceux-ci correspondent à 24-37% de la quantité de solides secs et

représente seulement 3-6% du floc humide. Ces pourcentages représentent des quantités très

faibles de floc soit 2 4 g. Nous n'avons pas observé cependant de différences significatives

entre les poids des flocs en fonction de la densité du courant électrique3.

La quantité de floc obtenu par le traitement d'EF avec la gélatine est de 28 à 3 1% plus

élevée que celle du traitement saos gélatine (Tableau 5). Cette dinérence est principalement

due à une meilleure réduction des composés phénoliques, protéines et autres colloïdes du jus

Les données relatives aux figures et les analyses statistiques de ce chapitre se trouvent à l'Annexe C.



par la gélatine @annach, 1984). Cependant une partie de cette augmentation est aussi due à la

gélatine qui se retrouve dans le floc.

Tableau 5 Teneur en solides daos le floc en fonction de la densité du courant électrique

pendant le traitement d'électrofiottation .'

Traitements Floc humide Floc sec Floc sans sucres 8 8 % b 8 % b

EF sans gélatine

EF avec gélatine

' Les valeurs représentent les moyennes * écarts types (n=2). b Les pourcentages sont calcules par rapport au floc humide.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledrofi ottation 75

3.3.1.2 Paramatres physicothimiques du jus de pomme trait6 par EF

Les résultats de la teneur en tanins du jus de pomme sont illustrés à la Figure 18. La

teneur en tanins du jus de pomme brut est de 275 f 26 mg/l comparativement à 225 f 7 mg/i

pour le jus dépectinisé (sans EF). Après la dépectinisation enzymatique, il y a une importante

diminution de la viscosité du jus par la dépolyménsation de la pectine @ara et Van Buren,

1989). La dépolymérisation de la pectine réduit sa capacité à garder les particules en

suspension entraînant leur précipitation- Cet effet permet d'obtenir un jus plus clair et plus

faible en tanins après la dépectuusation. Cependant, l'application de I'EF diminue d'avantage

les tanins résiduels du jus de pomme. La teneur en tanins diminue à mesure que la densité de

courant augmente tel qu'illustré à la Figure 18. L'EF sans ajout de gélatine entraîne une

réduction de 10 à 35% de la teneur en tanins par rapport au jus dépectinisé, et de 26 à 47%

par rapport au jus bnit (O mA/cm2). Le maximum de réduction est obtenu à 40 mA/cm2.

La diminution des tanins en fonction de la densité du courant serait favorisée par une

accentuation des réactions d'oxydation et de la génération de gaz. L'augmentation de la

densité de courant augmente la production d'hydrogène et d ' oxygène aux électrodes (Hosny,

1992, 1996) (section 2.3.2). Cela entraîne une augmentation du nombre de bulles de gaz daos

la cellule et donc plus de particules en suspension sont amenées à la surface du jus. De plus

l ' o ~ g è n e généré active l'oxydation enzymatique des tanins catalysée par les

polyphenoloxidases (PPO) naturellement présentes dans le jus Mayer et Harel, 1979). En

effet, après l'extniaion et la dépeainisation du jus (SO°C), les PPO responsables de

l'oxydation des composés polyphénofiques demeurent partiellement actives (Dimick et ai.,

195 1 ). De plus, les PPO sont des enzymes très tolérantes aux bas pH, à pH 3 -0 @H du jus)

elles conservent encore 40% de leur activité initiale (Janovitz-Klapp et al., 1989). Lorsque

l'oxydation est importante, les tanins peuvent donner lieu à la formation d'oligomeres ou de

larges polymères. L'oxydation et la polymérisation rendent les tank moins solubles et par

conséquent ils sont facilement éliminés par ies bulles de gaz, en même temps que les autres

particules colloïdales du jus. Le flux de bulles de gaz (autrement dit la densité du courant


- - - - jus brut jus dépectinisé - gélatine sans EF EF avec gélatine

O EF sans gélatine


Figure 18 Effet de la densité du courant électrique sur la teneur en tanins du jus de pomme.

Temps de flottation 30 min. Les barres verticales représentent les écart types des

moyennes (n52)-


électrique) joue donc un rôle important dans le mécanisme d'élimination des tanios oxydés et

des particules en suspension dans le jus.

L'ajout de gélatine (200 ma) pendant le traitement d'EF produit une amélioration

signincative @<0.001) de la réduction des tanins dans le jus (Figure 18). La plupart des

composés phénoliques (incluant les tanins) dans le jus sont chargés négativement ce qui

favorise les Liens avec la gélatine chargée positivement et la formation d'un complexe

protéine-tanin insoluble (Gortges et Haubnch, 1992). Ces complexes sont éliminés par les

bulles de gaz dans le floc entraînant une concentration plus faible de tanios résiduels après le

traitement.

Le test de LSD indique que les traitements d'EF avec ajout de gélatine sont

signincativement différents (p4.05) du traitement à la gélatine sans EF. En effet, une

réduction maximale de 60 % (par rapport au jus brut) est obtenue à la densité de courant la

plus élevée (40 mAlcm2), en comparaison d'une diminution de 41% par la gélatine sans

électroflottation (O mA/cm2). Cette différence suggère une élimination plus efficace des tanins

oxydés par la gélatine en présence du traitement d'EF. Cet effet s'explique par le fait que

l'oxydation due à la présence massive d'oxygène favorise la polycondensation ou

polymérisation des tanins précurseurs (catéchine, épicatéchines) de faible poids moléculaire et

des composés phénoliques simples qui sont trop petits pour former des complexes avec la

gélatine (Metche et Girardin, 1980). Nos résultats corroborent ceux de Cantareiii et

Giovanefi (1990) qui démontrent une efficacité plus grande pour la réduction de composes

phénoliques lorsque le jus de pomme est oxydé enzymatiquement en comparaison à un jus

non traité aux enqmes (Cantarelli et Giovaneih, 1990). h i , la gélatine dans ces conditions,

réduirait plus efficacement les tanins oqdés que les tanins natifs. Ces résultats suggèrent que

I'ovdation des tanins augmente l'efficacité de la gélatine et par conséquent moins de gélatine

serait nécessaire pour eiiminer les tanins oxydés. Cette hypothèse sera vérifiée dans la

prochaine étude (section 3.3 -2).


Une étude récente réalisée sur le jus de pomme a démontré l'importance du gaz de

flottation sur la réduction des composés phénoiiques du jus (Ferrarini et al., 1997). Une

réduction de 16% des polyphénols totaux a été observée lorsque l'azote est utilisé comme gaz

de flottation en comparaison a une réduction de 28% et 34% respectivement lorsque l'air ou

I'ovgène sont utilisés. Une réduction de 52% des catéchines est aussi observée lorsque

l'oxygène est utilisé comme gaz de flottation. Des résultats similaires ont été obtenus pour la

clarification du moût dans la production du vin (Ferrarini et al., 199 1 ; Ferrarini et al., 1992).

La teneur en protéines du jus brut initialement à 208 f 26 mgn diminue significativement

(p<O.OO 1) a 1 19 k 12 mg4 après la dépectinisation. Contrairement aux résultats des tanins, les

protéines du jus de pomme ne sont pas réduites en fonction de la densité du courant

électrique lors du traitement d'EF sans gélatine (Figure 19). En effet, les niveaux de protéines

pour les traitements sans gélatine varient de 113 à 120 mg/i et ne sont pas statistiquement

différents de ceux obtenus pour le jus dépectinisé (O mA/cm2) selon le test de LSD (p4.05).

Cependant, ces résultats corroborent les niveaux de protéines rapportés précédemment de 11

à 180 mg/l pour ie jus de pomme (Van Buren, 1992).

Les plus bas niveaux de protéines dans le jus dépectiaisé et le jus traité par EF sans

gélatine résultent probablement de l'action des pectinases. En effet, les complexes de

protéines et d'hydrates de carbone responsables en grande partie de l'opalescence du jus,

contiennent environ 36% de protéines (Yamasaki et al., 1964). Au pH du jus de pomme

( 4 . 3 ) ' la surface de ces protéines, tout comme cele de la pectine et des autres hydrates de

carbone, est chargée négativement. Sous la couche de charge négative il y a néanmoins des

protéines de charge positive. Par l'ajout de pectinases, une hydrolyse partielle de la pectine

conduit à l'exposition de ces protéines de charge positive (Grassin, 1992; Kilara et Van

Buren, 1989). Le système comporterait alors des charges de signes différents qui s'attirent,

favorisant la formation d'un floc qui peut ensuite précipiter ou être éliminé pendant le

traitement d'électroflottation. On observe donc une concentration de protéines pIus faible

dans le jus dépectiaisé et le jus traité par EF sans gélatine en comparaison au jus brut.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par 6ledrofiottation 79

jus brut jus dépectinisé gélatine sans EF EF avec gélatine

O EF sans gélatine

O 10 20 40

Densité du courant électrique (&cm2)

Figure 19 Effet de la densité du courant électrique sur la teneur en protéines du jus de

pomme. Temps de flottation 30 min. Les barres verticaies représentent les écart

types des moyennes( ~ 2 ) .

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par 6tedroflottation 80

Une réduction plus élevée des protéines est observée dans le jus traité par EF avec

gélatine par rapport au jus traité sans gélatine (Figure 19). En effet, la teneur en protéines

pour les traitements avec gélatine varient de 3 1 à 56 mg/l. Ceci est dû au fait que les

particules colloïdales et biopolymères du jus comme les protéines chargées négativement

peuvent être fixées par la gélatine et par le complexe tanin-gélatine (Bannach, 1984). Cet effet

permet d'obtenir un jus plus clair et plus faible en protéines après le traitement. -

Cependant une légère augmentation de la teneur en protëies est observée avec une

augmentation de la densité de courant électrique lors du traitement dyEF (Figure 19). Cette

faible augmentation de la teneur en protéines peut être due à de la gélatine en excès qui ne

réagit pas avec les tanins oxydés et reste soluble dans le jus. En effet, nous avons observé

auparavant que les tanins oxydés pendant le traitement d'EF sont plus facilement éliminés par

la gélatine (Figure 18). Ce qw implique que les tanios très oxydés auront besoin de moins de

gélatine pour être éliminés du jus, et par conséquent, une quantité de gélatine soIuble resterait

daas le jus. De plus, des études ont montré qu'une certaine quantité de gélatine demeure

toujours en solution dans le jus surtout lorsque le pH est infërieur à 4 (Van Buren, 1992).

Bien qu'il est possible que de la gélatine en excès soit la cause de cette augmentation des

protéines dans le jus, nous n'chinons pas la possibilité que celle-ci soit due à des

interférences avec la méthode de Bradford utilisée pour l'analyses des protéines. En effet, la

méthode de Bradford fournit des résultats rapides pour les protëies même dans les mélanges

complexes comme les jus. Cependant le fait que Ia concentration de protemes soit faible dans

le jus peut entraîner un biais dans les résultats. Des études ont montré que certains composés

du fruit comme les polyphénols et les hydrates de carbone peuvent interfërer avec la

détermination des protéines (Potty, 1969; Somers et Ziemelis, 1973). Dans notre étude, il

existe aussi la possibilité que les tanins polymérisés aient interféré avec la méthode de

Bradford. Dans les études réalisées avec les protemes de la bière la méthode de Bradford a

donné seulement 1/7 de la réponse moyenne en protéines en raison d'interférences causées

par des peptides riches en acides aminés aromatiques ou basiques, particulièrement l'arginine


(Hü et Herwig, 1982; Compton et Jones, 1985). Donc, si les protëies qui causmt la

sédimentation daas le jus ont des propriétés sunilaires a celles qui causent la sédimentation

dans la bière cette méthode poumit aussi présenter des problèmes de sensibilité avec les

protéines du jus de pomme.

Les mesures de turbidité indique 1.a quantité de matière colloïdale en suspensi-on dans le

jus, ce qui donne une mesure de la concentration des substances qui causent fa sédimentation.

Dans tous les échantillons traités par EF sans gélatine, la hirbidité est significativement

(p<0.001) plus faible que celle du jus brut, mais elle est semblable à celle du jus dépectinise

(Tableau 6). Bien qu'après la dépectiaisation la turbidité du jus est significativement réduite,

nous avons observé auparavant (Figure 18) que les niveaux de tanins d'un jus dépectinisé sont

plus élevés que ceux d'un jus traite par EF, malgré que les niveaux de protéines soient

relativement similaires dans les deux cas.

Les valeurs de turbidité sont légèrement plus faibles pour le traitement d'EF avec gélatine

en comparaison à celui sans gélatine (p4.001). Ii est connu que des bulies 6nes et

homogènes sont formées pendant le traitement d'EF (Burns et al., 1997; Ketkar et ai., 199 1).

Ceci permet d'avoir un rapport airdvoIume très élevé et une efficacité supérieure pour

éliminer des particules très fines en suspension. Cet effet est aussi amélioré par la présence de

la gélatine ce qui explique la réduction très significative de la turbidité Ion du traitement

d'EF.

Les mesures de turbidite à 40 mA/cm2 ont été biaisées par un problème avec l'électrode

de graphite. A cette densité de courant, i'augmentation du counint est telle que le nombre de

bulles de gaz devient très élevé à l'intérieur poreux de l'électrode de graphite faisant éclater

des fragments de graphite qui sont relâchés dans le jus. Ces niveaux de courant et de temps de

traitement (30 min) se sont donc avérés trop élevés pour les électrodes de graphite.


Tableau 6 Turbidité du jus de pomme clarifié par électroflottation après 24 hrs

d'entreposage. '

Traitements Turbidité (NTU)

Jus brut 436.0 + 2.8

Jus dépectinisé 8.9 + 1.4

EF sans gélatine

1 O mAlcm2 9.1 + 0.3

20 rnA/cmz 10.2 f 1.4

40 rnA/cmZ 20.0 + 0.9

EF avec gélatine

O mA/cmZ 5.4 f: 0.2

1 O mA/cmZ 4.6 + 0.4

20 mA/cm2 3.4 k 0.5

40 mA/cm2 10.9 C 2.5 ' Les valeurs représentent les moyennes écarts types (n-2). Temps de flottation 30 min.

Les valeurs de hirbidité obtenues dans notre étude demeurent cependant élevées et

démontrent que les jus sont encore instables. Des études ont montré que les jus de pomme

ayant des valeurs de turbidité de 10 N'TU ou plus, manifesteront généralement des problèmes

de sédimentation pendant l'entreposage tandis que les jus dont la tuhidité est de 2 NTU ou

moins demeureront stables (Van Buren, 1989).

II est connu que la pectine et l'amidon peuvent causer des problèmes de sédimentation

dans les jus de pomme clarifiés. Ces sources de sédimentation sont normalement éliminées

avec le traitement enzymatique pendant l'élaboration du jus de pomme. Dans notre étude, ni

la pectine ni l'amidon ne sont détectés dans le jus clarifié par EF. Cela suggère que les

protéines et les composés phénoliques se& ou en association peuvent être les seuls

responsables de l'instabilité des jus. Cependant un test négatif ne confirme pas totalement

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par électrofiottation 83

l'absence d'amidon. 11 a été démontré que l'amidon partiellement dégradé (10 unités de

glucose ou moins) ne réagit pas au test à l'iode. Il peut donc rester en solution et rétrograder

en formant des molécules d'amidon insolubles ou se combiner avec les tanins (Van Buren,

1989; Heatherbeli, 1 W6a)-

D'après nos résultats, ii est d a c i l e cependant d'établir une relation entre les valeurs de

turbidité et la concentration de tanins et de protéines. Comme dans toute méthode

turbidimétrique la quantité de lumière difhsée est fonction de la tadie des particules. Une

réponse non linéaire de la lumière diffusée (autrement dit la turbidité) en fonction de la

concentration des particules peut être obtenue si la taille moyenne des particules varie à

l'intérieur d'un groupe d'échtillons (Thome, 1963). Il est donc probable que dans notre cas

la taille des particules formées soit différente selon les traitements.

3.3.1.3 ParamBtres qualitatifs du jus de pomme trait6 par EF

La couleur du jus est significativement améliorée dans tous les traitements d'EF par

rapport au jus brut (Tableau 7). En effet, pour le traitement sans gélatine à une densité de

courant de 20 mA/cm2, le pourcentage de transmission augmente de 6.8 % à 5 1.2 %. A ce

pourcentage de transmittance, le jus a une couleur jaune foncée. Cependant, ce pourcentage

de transmission est légèrement plus faible en comparaison de celui du jus dépectinisé. En

utilisant la gélatine, la couleur est améliorée davantage jusqu'à un niveau de transmission de

69.5% donnant une couleur jaune pâle acceptable pour un produit commercial (Figure 20).

Cet effet s'explique par le fait que la gélatine est efficace pour éliminer La plupart des

pigments bruns et des autres pigments du jus. Des résdtats similaires sont observés à une

densité de 10 mA/cm2. Cependant les pourcentages de transmittance à 40 mA+crn2 sont biaisés

par la turbidité des échantillons.

Les solides solubles (OBrix) et le pH du jus de pomme ne sont pas a e c t é s par les

traitements d'EF. Les valeurs moyennes du degré Brix et du pH sont d e 11.0 et 3.3

respectivement et demeurent près de ces valeurs dans tous les traitements (Tableau 7). La


stabilité du degré Brix pendant le traitement d'EF suggère que les sucres ne sont pas affectés

par 1'EF. La présence d'acides organiques (comme l'acide malique) dans le jus de pomme va

conférer au milieu un pouvoir tampon ce qui explique le peu de changements du pH observés

pendant le traitement d'EF, comme c'est le cas dans l'étude précédente avec la solution de

suKate de potassium (section 2.3.1).

Tableau 7 Couleur, pH et solides solubles du jus de pomme clarifié par electroflottation

après 24 hrs d'entreposage.'

Traitements Couleur PH Solides solubles (% transmittance 440nm) ("Brix)

Jus brut 6.8 + 3.2 3.3 f 0.1 11.0 5 0.4 Jus dépectinisé 52.7 t 3.4 3.2 f 0.1 11.0 + 0.2

EF sans gélatine

EF avec gélatine

40 mA/cm2 54.9 + 2.5 3.1 IO.1 10.9 f 0.4

' Les valeurs représentent les moyennes * écarts types ( ~ 2 ) . Temps de flottation 30 min.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par élecîrofiottation 85

Figure 20 Jus de pomme. A: brut, B: clarifié par électroflottation avec ajout de gélatine.

Temps de flottation 30 min. Densité du courant 20 mA/cm2.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par électrofiottation 86

3.3.2 Effet de la concentration de gélatine

En considérant les résultats de l'étude précédente et étant donné qu'une densité de

courant de 40 mA/cm2 s'est avérée dommageable pour l'électrode de graphite, nous avons

décidé d'évaluer l'effet de la concentration de gélatine à un niveau de courant de 20 mA/cm2.

3.3.2.1 Teneur en solides du floc separ6 par EF

Lorsque la quantité de gélatine augmente pendant le traitement d'électroflottation, la

teneur en solides dans le floc, sans les sucres du jus, augmente légèrement @<0.001) mais pas

de façon proportionnelle a la quantité de gélatine (Tableau 8). En effet, une augmentation de

18% est observée quand la concentration de gélatine varie de 50 à 100 mg/& comparativement

à 33% lorsque la concentration de gélatine augmente de 100 à 200 mg/l. Le test de LSD

(pc0.05) indique que le traitement d'EF avec gélatine à une concentration de 200 mg/l est

significativement différent des traitements avec gélatine à une concentration 50 et 100 mg/l et

de celui sans gélatine. Cependant, les traitements d'EF en présence d'une concentration de 50

et Ge 100mgfl de gélatine ont le meme effet sur la réduction des solides que celui sans gélatine

selon le test de LSD. La gélatine permet l'agglomération des petites particules dans le jus qui

dev ie~ent plus grosses et plus faciles à entraîner par les bdies de gaz lors du traitement

dJEF.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par alectroflottation 87

Tableau 8 Teneur en solides dans le floc du jus de pomme en fonction de la concentration de

gélatine pendant le traitement d'électroflottation. '

Traitements Floc humide Floc sec Floc sans sucres

g 43 %b 8 %b

EF saas gélatine 45.6 + 2.9 6.8 + 0.2 14.9 2.0 + O. 1 4.4

EF avec gélatine

50 mg/' 44.9 It O. 1 6.6 a O. 1 14-7 1.8 f 0.1 4.0

100 mg/l 56.1 I 2.9 8.1 f0.1 14.4 2.2 t 0.2 3.7

200 mgA 71.2 +, 3.1 10.8 f 0.1 15.2 3.3 + 0.2 4.6 ' Les valeurs représentent les moyennes * écarts types (n=2). Temps de flottation 30 min Densité du courant 20 mA/cm2. b Les pourcentages sont calcules par rapport au floc humide.

3.3.2.2 Parambtres physico-chimiques du jus de pomme trait6 par EF

Une augmentation de la quantité de gélatine pendant le traitement dYEF à 20 mA/cm2

entraîne une baisse significative (p4.00 1) de la teneur en tanins et en protéines (Figure 2 1).

De plus, le test de LSD indique que les traitements dYEF avec l'ajout de gélatine sont

significativement dinéreats @<O.OS) du traitement sans gélatine. En effet, la teneur en tanins

pour les traitements avec gélatine varient de 68 à 92 mg/l en comparaison à 107 mgA pour le

traitement sans gélatine. La réduction maximale étant obtenue avec 200 mg/l de gélatine.

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par éledroflottation gg

+ teneur en protéhies -A- teneur en tanins

O 50 1 O0 150 200 250

Concentration de gélatine (mgIl)

Figure 21 Effet de la concentration de gélatine sur la teneur en tanins et en protéines du jus de

pomme traite par EF à 20 mAlcm2. Temps de flottation 30 min. Les barres verticales

représentent les écarts types des moyennes (n=2). Teneur en tanins et en protéines dans

le jus brut: 179 mg/l et 166 mg/L respectivement.


La courbe de réduction des tanins en fonction de la quantité de gélatine pendant le

traitement d7EF suit une d u r e presque linéaire avec un coefficient de corrélation (r) de 0.95.

Ringland et Eschenbruch (1983) ont établi que la courbe de réduction des tanins des jus et

breuvages en fonction de la concentration de gélatine n'est directement proportionnelie que

dans un certain intervalle au delà duquel chaque nouvel ajout de gélatine enlève de moins en

moins de tanins. En effet, une étude portant sur la clarification du jus de cajou démontre que

la réduction des tanins en fonction de la concentration de gélatine est linéaire entre 1 et 3 g/l

de gélatine (Lam Quoc, 1996). Au delà de ces valeurs la courbe atteint un certain plateau car

il existe une quantité résiduelle de tanins qui ne se Lie pas à la gélatine. Ces tanins auraient un

poids moléculaire trop fable ou trop élevé pour former des complexes avec la géiatine.

La forme de la courbe de réduction des protéines en fonction de la gelatine est similaire à

celle des tanins ( ~ 0 . 9 0 ) (Figure 2 1). La teneur en protéines du jus brut initialement de 1 66 f

15 mg/l diminue significativement @<0.001) lors du traitement d'EF. Les niveaux de

protéines diminuent jusqu'à 95 mg/' pour le traitement sans gélatine et 32 à 57 mg/i pour ceux

avec gélatine. La gélatine est effective pour éliminer autant les tanins que les protéines

(Bannach, 1984).

En considérant qu'initialement les teneurs en protéines et en tanins dans le jus brut sont

presque les mêmes (166 mgA et 179 mg/l respectivement) nos résultats démontrent que la

gélatine est plus efficace pour éliminer les protéines que les tanios. Cet effet est plus prononcé

à une concentration de gelatine de 200 mg. Les complexes t;yiins-protéines dépendent de

plusieurs autres facteurs que la charge négative comme la facilité avec laquelle les Liaisons

hydrogène sont formées, le poids moléculaire, la solubilité, la flexibilité des molécules et

l'hcorporation des molécules de tanins dans les cavités des chaines polypeptidiques de la

protéine (Metche et Girardin 1980; Ringland et Eschenbruch, 1983).

Ces résultats viennent infirmer l'hypothèse que nous avons émis auparavant concernant

une plus grande efficacité de clarification de la gelatine lorsque les tanins sont oxydés par


I'EF. En effet, l'utilisation de I'EF n'a pas permis de réduire la concentration de gélatine en

dessous du seuil de 200 mg/' utilisé daas l'industrie pour la clarification du jus de pomme.

Le Tableau 9 montre les valeurs de turbidité du jus de pomme en fonction de la

concentration de gélatine lors du traitement d'EF. Le niveau de turbidité diminue à mesure

que la concentration de gélatine augmente. Les niveaux de turbidité varient de 3.4 + 0.1 à 4.9

i 0.6 NTU pour les traitements avec gélatine et de 7.9 t 0.3 pour le traitement sans gélatine.

Le test de LSD indique que les traitements sans gélatine et avec une concentration de 200

mg/l de gélatine sont significativement différents (p4.05) des traitements avec 50 et 100 mg/i

de gélatine, mais ne montre pas de différences significatives entre ces deux derniers. La

finesse et l'homogénéité de la nappe de bulles produite pendant 1'EF avec l'effet clarifiant de

la gélatine réduisent de façon efficace la turbidité du jus. La valeur de turbidité la plus faible

est obtenue avec une concentration de gélatine de 200 mg par Litre de jus de pomme.

Cependant, cette valeur demeure légèrement plus élevée que le niveau minimal de 2 NTU

qu'un jus doit avoir pour demeurer stable (Van Buren, 1989).

Dans notre étude une relation directe est observée entre l'augmentation de la

concentration de gélatine d'une part et la diminution de la turbidité, de la concentration en

tanins et de la concentration en protéines d'autre part. Ainsi, le traitement d'EF avec 200 mg/l

de gélatine montre les plus faibles valeurs de turbidité, de tanins et de protéines.


Tableau 9 Turbidité du jus de pomme clarifié par électroflottation en fonction de la

concentration de gélatine.

Traitements Turbidité 0

Jus brut 359.0 f 1.1

Jus dépectinisé 9.5 + 1.2

EF sans gélatine 7.9 i 0.3

EF avec gélatine

200 mgA 3.4 f 0.1 ' Les valeurs représentent les moyennes * écarts types (n=2). Temps de flottation 30 min. Densité du courant 20 &cm2.

3.3.2.3 ParamBtres qualitatifs du jus de pomme trait6 par EF

Une augmentation du pourcentage de transmittance est observée avec une augmentation

de la quantité de gélatine pendant le traitement d'EF (Tableau 10). Cette augmentation

significative @<0.001) du % de transmittance indique une amélioration de la couleur du jus.

Comme il est observé dam l'étude précédente, ni le pH ni les solides solubles (OBI+ ne sont

affectés par le traitement d' EF (Tableau 10).

Chapitre 3 Clarification du jus de pomme par electroflottation 92

Tableau 10 Couleur, pH et solides solubles du jus de pomme clarine par électroflottation

en fonction de la concentration de gélatine.'

Traitements Couleur (% transmiüance 440 nm)

PH Solides solubles ("Bruc)

--

Jus brut 6.3 + 0.9 3.1 f 0.1 1 1.2 f 0.3

Jus dépectinisé 43.8 f 2.2 3.2 + 0.2 1 1.2 50.2

EF sans gélatine 43-0 f 0.9 3-0 f 0.0 11.2 f 0.1

EF avec gélatine

50 mg/l 54.1 f 0.8 3.1 f 0.0 11.3 f 0.2

100 m g 59.6 f: 1.3 3.1 t 0.1 11.4 f 0.0

200 mg/l 63.5 f 0.5 3.0 f 0.3 11.0 f 0.3 a Les valeurs représentent les moyennes * écarts types. Temps de flottation 30 min. Densité du courant 20 rnA/cm2.


3.4 Conclusion

L'électroflottation ouvre de nouvelles perspectives pour la clarification du jus de pomme.

Notre étude a démontré que l'électroflottation permet une flottation rapide des solides dans le

jus et qu'elie peut être utilisée seule ou en combinaison avec la gélatine.

L'EF est effective pour réduire un des précurseurs de la sédimentation, les tanins, mais

serait sans effet sur les protéines. La réduction des tanins augmente avec la densité du courant

électrique. Une densité de courant de 20 Mcm2 et une concentration de gélatine de 200

mg/l serait le meilleur compromis pour la clarification du jus de pomme par EF, en tenant

compte des effets secondaires négatifk des densités de courant plus élevées. Cependant, les

valeurs de turbidité des jus de pomme clarifiés par EF sont en moyenne plus faibles que 10

NTU mais supérieures à 2 NTU ce qui indique que les jus demeurent encore instables.

Le pH et le degré Brix du jus de pomme ne sont pas affectés par le traitement d'EF,

tandis que la couleur du jus de pomme est améliorée. Cet effet est ampliné par la présence de

géiatine.

L'EF avec ou sans gélatine ne peut donc assurer la stabilité du jus en réduisant la

turbidité à des valeurs inférieures à 2 NTU. Cela pourrait se faire en combinant I'EF avec une

technique supplémentaire comme l'ultrafiltration. Cette approche sera étudiée dans le

Chapitre 4.

Clarification du jus de pomme par

electroflottation et ultrafiltration

4.1 Introduction

Au chapitre 3, nous avons montré qu'il est possible de clarifier le jus de pomme par le

traitement d'électroflottation. Cependant nous avons observé que les jus demeurent encore

instables avec des valeurs de turbidité au-dessus du seuil de 2 NTU requis pour maîtriser la

stabilité du jus de pomme clarifié durant l'entreposage. Cela nous a amené à appliquer une

technique supplémentaire ne nécessitant pas l'usage d'additifs clarifiants. Ces dernières

années, l'ultrafltration (üF) a gagné en popularité dans l'industrie alimentaire pour la

production de jus et de concentrés de la plus haute qualité (Lenggenhager, 1998). Heatherbeli

et al. (1977) ont été parmi les premiers à utiliser 1'UF pour clarifier le jus de pomme. L'UF

est un procédé de filtration par membrane utilisé pour la séparation et/ou la purification de

particules dissoutes ou en suspension En comparaison avec le procédé traditionnel de

clarification, I'ultrafiltration est plus simple, moins coûteuse et moins laborieuse car elle peut

être hautement automatisée. En effet, I'UF combine les étapes de "fining" et de filtration en

une seule opération. ( ' e s et al., 1986; Rao er al 1987; Urlaub, 1995; Lea, 1995).

Néanmoins, le principal inconvénient dans l'application de cette technique est la diminution

graduelle de son efficacité par la contamination des membranes. Ainsi, la plupart des jus

doivent être pré-filtrés avant de passer par la membrane d'UF. L'électroflottation pourrait

donc être très avantageuse comme technique de clarification avant I'UF.

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par éledroflottation et uîtrafiltration g j

Dans ce chapitre, nous avons étudié le traitement d'EF en combinaison avec

I'ultrafiltration (UF) afin d'optimiser cette technologie pour la clarification du jus de pomme.

L'effet de ces traitements sur Les paraméues physico-chimiques (teneurs en protëies et en

tanins, turbidité) et sur les paramètres qualitatifs (couleur, pH, degré Brix, et qualité

sensorielle) du jus de pomme est évalué.

4.2 Matériel et Methodes

4.2.1 Extraction et depectinisation du jus de pomme

L'extraction et la depectinisation jus de pomme sont effectuées selon les procédures

décrites dans les sections 3 -2.1 et 3 -2.2.1 respectivement.

4.2.2 Clarification par électroflottation et par ultrafiltration

Afin de pouvoir évaluer l'efficacité du traitement combiné d'EF et d'LE nous avons

effectué les essais sans ajout de gélatine. Le traitement dYEF est réalisé a 20 mA/cm2 pendant

30 min en suivant les mêmes étapes décntes à la section 3.2.2.2. Après le traitement d'EF, le

jus est transféré à l'unité dYUF (Modèle UFL, Alpha Laval, Suède), munie d'une membrane

tubulaire de polysulfonate avec un PM 100000 daltons (Modèle HF 1 -60-PM 100, Romicon

hc., États-unis). L'UF est réalisée à une température de 50°C et à une pression de 1.7 bar.

Parallèlement, nous avons préparé un jus clarifie uniquement par UF et un jus clarifié

uniquement par EF. Les jus clarifiés sont ensuite pasteurisés selon la procédure décrite à la

section 3 -2.3. Chaque traitement est comparé à un jus brut non clarifié et a un jus dépectinisé

et centrifbgé pour 10 min à 3000 rpm.

4.2.3 Analyses

Les analyses physico-chimiques (teneur en tanins, teneur en protëies et turbidité) et les

analyses qualitatives du jus de pomme (pH, couleur et degré Brix) sont réalisées selon les

méthodes décntes a la section 3 -2.5.

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme paf éledroflottation et ultrafiltration 96

4.2.4 Évaluation sensorielle

Le jus est soumis a une dégustation par un panel de 5 juges experts chez A. Lassonde

Luc. (Rougemont, Québec). Le panel a évalué la saveur du jus de pomme.

4.2.5 Analyses statistique

Le plan expérimental est un plan en blocs complets avec 3 répétitions. Les résultats sont

soumis à une analyse de variance AVOVA en utilisant le logiciel SAS (SAS, 1989) avec test

de comparaisons multiples (LSD) afin de séparer les effets des différents traitements.

4.3 Résultats et discussions

4.3.1 Parametres physico-chimiques et qualitatifs du jus de pomme

Les teneurs en tanias et en protéines selon les différents traitements de clarification sont

illustrées à la Figure 2z4. Une diminution significative @<O. 00 1) des tanins et des protéines

est observée pour tous les traitements par rapport au jus bmt non clarifié et au jus dépectinisé.

De plus, les traitements sont signiîïcativement différents entre eux selon le test LSD ( ~ 4 . 0 5 ) .

L'ultrafiltration seule est plus efficace pour la réduction des protemes que la réduction des

tanins par rapport à l'électroflottation seule. L'UF réduit les protéines de 85% et les tanins de

41% par rapport à une réduction de 73% et de 47% respectivement par I'EF. Des études ont

montré que l'efficacité des membranes d'UF pour réduire les protéines indésirables daas les

jus dépend du PM (poids moléculaire) de la membrane utilisée (Heatherbell et al., 1977; Hsu

et al., 1987). Généralement, le pourcentage de réduction augmente a mesure que le PM de la

membrane diminue. Cependant, pour réduire les polyphénols de façon significative il faut

utiliser une membrane avec seuil de coupure nominal de 5000 daltons (Lenggenhager, 1998).

Toutefois, de telles membranes nécessitent une grande aire de filtration et un apport important

d'énergie pour obtenir un débit acceptable.

' Les donnees relatives a w figures et les analyses statistiques de ce chapitre se trouvent A l'Annexe D.

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par éledroflottation et ultrafiltration 97

Le pourcentage de réduction de protemes avec la membrane au PM 100000 étant élevé,

cela suggère qu'une grande partie des protéines dans le jus ont un PM plus grand que

100000, ou que certaines protéines d'un poids molMaire plus faible se trouvent combinées à

d'autres macromolécules comme les tanins polymérisés ou les hydrates de carbone facilitant

leur élimination par I'UE;. Les protéines dans le jus de pomme se trouvent dans un large

intervalie de PM qui peut aller de moins de 14 kDa à plus de 200 kDa (Hsu ef al., 1989).

Cependant, il semble qu'une fiaction des protéines comprise dans un intervalle de PM de 21 à

3 1 kDa peut précipiter au cours de l'entreposage (Hm et al., 1989; Hm et al., 1987). Bien

que la membrane dYUF utilisée réduit efficacement les protéines dans le jus de pomme il est

probable que cette fiaction de protemes résiduelles entraîne une instabilité du jus pendant

l'entreposage.

Lorsque l'électroflottation est combinée à I'ultrafiltration on obtient un traitement de

clarifkation plus efficace du jus de pomme avec une réduction de 63 % des tanins et de 90%

des protéines. Cela suggère que l'electcoflottation améliore L'efficacité de la membrane d'UF.

Cela peut s'expliquer par le fait que l'élimination préalable par I'EF d'une grande partie des

protéines, des tanins et des autres colloïdes, laisse un jus partiellement clair avant le traitement

par UF. Cela réduit la contamination ou le colmatage de la membrane et augmente son

efficacité.

Le Tableau 11 montre les valeurs de turbidité du jus de pomme en fonction du traitement

de clarification. La turbidité est significativement réduite (p4.00 1) par tous les traitements de

clarification en comparaison au jus brut non clarifié. Le test (MD) indique que la turbidite du

jus dépectinisé et du jus clarifié par EF est sigaificativernent différente (p4.05) de

l'ultrafiltration et du traitement combiné, mais le test ne montre pas de dinérence

significatives entre UF et EF-UF.

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par dledrofiottation et ultrafiltration 98

280

9 teneur en tanins 240 mmi~ teneur en protéines

200

s E - 160 5 al

E 120

80

40

O

JD EF UF EF-UF

Traitements de clarification

Figure 22 Effet de différents traitements de clarification sur la teneur en tanins et en

protéines du jus de pomme. Les barres verticales représentent les écarts types des

moyennes (n=3). JB: Jus brut, JD: Jus dépectinisé, EF: Électroflottation, UF:

Ultrafiltration

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par éledrofloîtation et uitrafiltration 99

Tableau 11 Turbidité et paramètres qualitatifs du jus de pomme clarifié par dfirents

traitements. '

Traitements Turbidité Couleur Solides solubles CNnr) (%transnittane 440nm) "Brix

Jus brut 663.0 I 19.0 2.4 f 0.1 3.6 + 0.2 10.4 4 O. 1

Jus dépectinisé 6.7 f: 0.7 57-4 f 0.2 3.6 f 0.0 10.4 & 0.0

EF 8.0 f 1.4 58.1 f 0.3 3-6 k O. 1 10.4 + 0.2

UF 2.6 k 0-2 62.6 f 0.8 3.5 t 0.0 10.2 -C 0.2

EF-UF 2.0 + O. 1 68.0 ': 1.6 3.6 + O. 1 10.2 1 O. 1

Les valeurs représentent les moyennes écarts types (n=3). EF: électroflottation, UF: ultrafiltration.

Les traitements de clarification montrent une relation directe entre la valeur de turbidité

et la concentration en tanins et en protéines du jus de pomme. Ainsi, le traitement ayant une

faible valeur de turbidité montre aussi les plus faibles concentrations en protéines et en tanins.

Siebert et ai.(1996), ont observé que la turbidité (NTU) des solutions modèles dépend de la

concentration des protéines et des polyphénols et de leur rapport. Quand la concentration de

protéines (causant la sédimentation) est à peu près égale à celle des polyphénols, un vaste

réseau se formera, formant de grosses particules colloïdales et un maximum de turbidité dans

la solution. Cependant, lorsque les protéines sont en plus grand nombre par rapport aux

polyphénols ou dans le cas contraire lorsque les polyphénols sont en excès, cela résulte en de

plus petites particules et moins de turbidité. Dans notre étude, pour les traitements d7UF et

d'EF-UF qui présentent les plus faibles valeurs de tuhidité, la concentration de protéines est

à peu près la moitié de la concentration de taninsy tandis que pour le traitement dyEF qui

présente une valeur de turbidité plus élevée (8.0 f 1.4 NTU), la concentration de protéines et

de tanins est à peu près la même (Figure 22).

Cependant, il est probable que la dinérence de tuhidité entre les traitements d'EF et

d'UF est due à la quantité de protéines résiduelles plus élevée avec I'EF. IL e n connu que les

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par 6ledroflottation et ultrafittration 100

protéines seules ou par association avec les composées phénoliques peuvent être responsables

de l'instabilité des jus (Heatherbell, 1984). Toutefois, les deux traitements seuls donnent

encore un jus instable en considérant le seuil de stabilité de 2 NTU (ou moins) requis pour

garantir une borne stabilité du jus pendant l'entreposage (Van Buren, 1989). La combinaison

de I'électroflottation et de I'ultra6ltration a permis d'atteindre la valeur de turbidité de 2 N'TU

et les plus faibles teneurs en protéines et en tanins.

Dans tous les traitements la couleur est significativement améliorée @4 .O0 1) par rapport

au jus brut non clarifié (Tableau 11). Le pourcentage de transmittance est de 68% quand

I'électroflottation est combinée à l'ultrafdtration comparativement à 58% pour

I'électroflottation seule et 62% pour l'uitrafiltration seule. La valeur de trammittance de 68%

équivaut à une couleur jaune semblable à ia couleur obtenue avec le traitement à la gélatine

(section 3 -3.1.3).

Les résultats sur les valeurs du pH et du "Brix démontrent encore une fois que ces

paramètres ne sont pas aEectés par le traitement d7EF. Un effet similaire est observé avec

1'UF (Tableau 11).

4.3.2 Évaluation Sensorielle

Le traitement d'électroflottation ne semble pas modifier la saveur caractéristique du jus

de pomme. Le jus de pomme est qualifié par le panel de juges experts comme fiais, sucré et

avec un goût de chair de pomme.

Chapitre 4 Clarification du jus de pomme par éledroflottation et uiûafiitration 10 1

4.4 Conclusion

La teneur en taoins et en protéines et la turbidité du jus a été grandement influencée par

les traitements de clarification utilisés. L'ultrafiltration seule est plus efficace pour la

réduction des protéines que des tanins dans le jus de pomme par rapport à l'électroflottation.

La combinaison de I'EF et de I'UF est le traitement de clarification le plus efficace pour

la clarification du jus de pomme. Ce traitement a réduit de 63% les tanins et de 90% les

protéines du jus de pomme par rapport à une réduction de 52% des tanins et de 79% des

protéines obtenue avec I'EF combinée à la gélatine dans l'étude précédente (section 3 -3.1.2).

Ces résultats démontrent que la combinaison EFNF permet d'atteindre la valeur de turbidité

de 2 NTU requise pour obtenir un jus stable pendant l'entreposage. D'un point de vue

sensoriel, l'électroflottation ne semble pas altérer la saveur caractéristique du jus de pomme.

Nos résultats démontrent que la combinaison de I'EF avec 1'UF pourrait devenir

éventuellement une alternative aux procédés actuels de clarification. Le nouveau traitement

améliore la c ldca t ioa et la stabilité du jus de pomme et pourrait réduire ou remplacer

l'utilisation d'agents clarifiants comme la gélatine.

L'électroflottation est un procédé très complexe d'un point de vue physico-chimique. Le

nombre de paramètres qui peuvent influencer la performance de ce procédé est élevé. il y a

entres autres, la densité de courant, la température, les matériaux des électrodes et la

conductivité du milieu. La densité de courant joue un rôle important dans la production de

gaz pendant I'EF. En effet, le flux de gaz augmente en fonction de la densité de courant. La

conductivité et la température de la solution affectent la consommation d'énergie électrique

pendant le processus.

Au cours de ce travail nous avons démontré que la clarification du jus de pomme avec

l'électroflottation est possible. L'électroflottation permet une séparation rapide des particules

en suspension du jus de pomme et peut être utilisée seule ou avec des agents clarifiants

(gélatine). L'électroflottation a permis une réduction effective des tanins précurseurs de la

sédimentation, mais sans effet evident sur les protéines. La réduction des tanins augmente

avec la densité de courant. Une densité de courant de 20 mA/cm2 et une concentration de

gélatine de 200 mg/l est le meilleur compromis pour la clarification du jus de pomme par I'EF,

en tenant compte des effets secondaires négatifs avec des densités de courant plus élevées.

Toutefois, l'utilisation de I'électroflottation combinée à la gélatine n'est pas sufnsante pour

l'obtention d'une cladication satisfaisante du jus de pomme. La combinaison de

I'électroflottation et de I'ultrafiltration est le traitement le plus efficace et permet de produire

un jus clair avec une turbidité de 2 NTU.

L'EF ne modifie ni la saveur ni le pH caractéristique du jus de pomme. Mais il est

probable que I'EF affecte d'autres nutriments comme les vitamines, les acides et les minéraux

dans le jus. Cet aspect devra être évalué dans des études ultérieures.

Conclusion générale 103

Cette approche non-conventiomelie pour la clarification du jus de pomme a donné des

résultats prometteurs, mais certaines diIlicultés restent à résoudre. Concernant les électrodes,

l'utilisation d'un nouveau matériau, autre que le graphite, pour la fabrication de l'anode

devrait être envisagé. Pour la cathode une grille en acier inoxydable avec un fil de diamètre

plus faible et d'une rugosité plus élevée serait aussi recommandable pour permettre une

production de bulles de gaz plus fines et augmenter ainsi la surface de contact. *

I'i serait intéressant d'étudier l'impact de I'EF à plus large échelle pour reproduire des

conditions de clarification s'approchant plus de celies utilisées dans l'industrie. On pourrait

même envisager l'utilisation de L'EF pour la clarification d'autres types de jus ou boissons.

Ahmed. N. and Jameson, G.J. 1985. The effect of bubble size on the rate of flotation of fine particles. Int. J. Miner. Process. 14: 195-2 15.

Anonyme, 1982. Évaluation du procédé d'électrocoagulation Lectro clear Z pour l'épuration des eaux résiduaires de salaison-conserveries. Rapport EPS4-4WP-82-IF. Direction générale de la pollution des eaux, service de protection de l'environnement, Environnement Canada.

Anonyme, 1985. Clarihit. La clarification des jus par flottation. Bulletin Informative. Lassonde Technologie Inc., Rougemont, Québec.

Anonyrnous, 1979. Electrochemical waste treatment removes suspended fats, proteins. Food Eng. 5 l(3): 182-187.

Asano, K., S hinagawa, K. and Hashimoto, N. 1 982. Characterization of haze-forming proteins of beer and their roles in chu haze formation. J. Amer. Soc. Brew. C h . 40:147- 154.

Bakhchivanzh, Z. D. and Safkonov, 1.1. 1978. Purification of effluents fiom wine industry plants using an electroflotation method. Abstraa of Sadovdfvo Vinogradorstvo-i- Vinode lie-Mofuhii 3 3 ( 1 2) : 3 1 -3 3.

Bannach, W. 1984. Food gelatine in beverage industries an important help in juice and wine fining. Confivctu Stud 28: 198-206.

Beck, E. C., Giannini, A. P. and Ramirez, E. R 1974. Electrocoagulation clarifies food wastewater. Food Technol. 28(2): 18-19.

Berezovsky, N. 1985. Future nuit technology review. Confnrcta Stud. 29: 185- 190.

Beszedits, S. and Netzer, A. 1982. Electrocoagulation. In: Protein Recovery From Food Processing Wastewater. B& L Information SeMces, Ontario, Canada: 1 1 7- 1 23.

Beveridge, T. 1997. Haze and cloud in apple juices. C d . Rev. Fwd Sci. Nutr. 37(1): 75-9 1.

Beveridge, T. and Tait, V. 1993. Structure and composition of apple juice haze. FoodSmct. I2(2): 195- 198.

Bibliographie 105

Beveridge, T. and Tait, V. 1993. Stmcture and composition of apple juice haze. Food Struct. 12(2): 195-198.

Binning, R and Possmann, P. 1992- Apple juice. In: Fruit JUiCe hcess ing Technology. Nagy, S . , Chen, C. S. and Shaw, P. Eds. Agscience Inc., FLorida, USA: 271-3 17.

Bradford, M. M. 1 976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilinng the prhciple of protein-dye binding. Anal Biochem. 72: 248- 254.

Brandon, N. P. and Kelsall, G. H- 1985. Growth kinetics of bubbles electrogenerated at microelectrodes. J. Appf. Elec~ochem. 1 8: 475-484.

Brandon, N. P., Kelsaii, G. H., Levine, S. and Smith, A. L. 1985. Interfacial electrical properties of electrogenerated bubbles. J. Appf. Electrochem. 18: 485-493.

Brett, C. M. A. and Oliveira Brett, A M . 1993. Electrochemishy Principes, Methods d Applications. M o r d University Press, Oxford, Great Britain: 326-35 1.

Broadhurst, R and Jones, W. 1978. Analysis of condensed tannins using acidified vanilin. J Sci. Food Agric. 29: 788-794.

Burns, S. E., Yiacoumi, S. and Tsouns, C. 1997. Microbubble generation for environmental and industrial separations. Sep. pur^@ Techof. 1 1 : 22 1 -23 2.

Cantarelli, C. and Giovanelli, G. 1990. Stabilisation of pome and grape juice againts phenolic deterioration by enzymatis treatments. Distam. University of Milan: 3 5-57.

Chums, S. C., Merrifield, E. H., Stephen, A M., Walwyn, D. R, Polson, A P., Van der Merwe, K. J., Spies, H. S. C. and Costa, N. 1983. An Carabinan from apple juice concentrate. Carbohydr. Res. 113: 339-344.

Collins, G. L. and Jarneson , G. J. 1977. Double-layer effects in the notation of fine particles. Chern. Eng. Sci. 32 : 23 9-246.

Compton, S. J. and Jones, G. G. 1985. Mechanism of dye reponse and interference in the Bradford protein assay . Anal- Biochem. 1 5 1 : 3 69-3 74.

Crow, D. R 1988. The structure of electrochemistry. In: Principles und Applications of Electrochemishy. Chapman and Hd. London, Great Britain: 1-5.

Dik, T. and ~zilgea, M. 1994. Rheologicai behaviour of bentonite-apple juice dispersions. J. Food Eng. 19: 55-58.

Bibliographie 106

Dimick, K. P., Ponting, J. D. and Makower, B. 1951. Heat inactivation of polyphenolase in fruit purees. Food Technoi- 5(6): 237-243.

Eastmond, R and Gardner, R J. 1974. Effect of various polyphenols on the rate of haze formation in the beer. J. IWt. Brew. 80(2): 192-200.

Ferrarini, R, Zironi, R e Buiatti, S. 199 1. Prime esperienze di applicazione deiia flottazione nei processi di chiarifica ed iUimpidimento dei mosti d'uva. Ricerca Vinicola ed Enologica 6: 29-32.

Ferrarini, R, Zironi, R, Celotti, E. e Buiatti, S. 1992. Primi risultati dell'applicazïone della flottazione nella chiarifica dei mosti d'uva. Industrie delle Bevande 21 : 185-196.

Ferrarini, R, Celotti, E. and Zironi, R 1997. New processes for production of h p i d apple juice. Fruit Process. 5 : 1 7 1 - 179.

Fukui, Y. and Yuu, S. 1980. Collection of subrnicron particles in electroflotation Chem. Eng. Sei. 35: 1097-1105.

Gardais, D. 1990. Les procédés électriques de traitement des rejets industriels. Dans: Environnement et Électricité. Electra, Doppee Difiùsion, Avoa. France: 300-320.

Gortges, S. and Haubnch, H. 1992. Fining agents and their effect on the treatment of fniit juice and wine. Fnrir Process. 2(8): 1 1 9- 123.

Grassin, C. 1 992. Pressing enzymes in the apple industry . Fnrif Process. Z(7): 1 09- 1 1 2.

Haba, A. and Szoplik, D. 1992. Research on a possibility of using an electroflotation process for wast e treatment fiom fish processing. Environmentai Protection Engineering 1 8(3): 1 9-

Hagerman, A E. and Butler, L. G. The specificity of proanthocyanidin-protein interactions. J. Biol. Chem. 256 (9): 4494-4497.

Heatherbeil, D. A 1976a. Haze and sediment formation in claritied apple juice and apple wine 1. The role of pectin and starch. Foad Technol. N 2. 1 l(5): 9- 1 1 .

Heatherbell D. A 1976b. Haze and sediment formation fiom starch degradation products in apple wine and clarified apple juice. Confitrcta 21 : 36-42.

Heatherbell, D. A, Short, J. L. and Strubi, P. 1977. Apple juice clarification by ultrafiitration. Confiuctu Stud. 22: 157-169.

Bibliographie 107

Heatherbeil, D. A. 1 984. Fruit juice clarification and fixing. Confiucfa Shrd. 28 : 1 92- 1 96.

Hii, V. and Hewig, W. C. 1982. Determination of high molecular weight proteins in beer using Coomassie b!ue. J. Am. Soc. Brew. Chem 40(2): 46-50.

Himmelblau, D. M. 1982. Gws, vapors, Liquids and solids. In: B&c Principies And Calculcz~iom In Chemicais Engineering. Prentice-Hail Inc., Englewood CWs, New Jersey, USA: 201-3 12.

Hosny, A. Y. 1992. Separation oil fkom oil-water emulsions using an elearoflotation cell wirb insoluble electrodes. Fiitr. Sep. 29(5): 4 19-423.

Hosny, A. Y. 1996. Separating oil fiom oil-water emulsions by electroflotation technique. Sep. Technol. 6: 9-17.

Hsu, J. C., HeatherbeU, D. A, Flores, J. H. and Watson, B. T. 1987. Heat-unstable proteins in grape juice and wine II. Characterization and removal by ultrafiltration. Am. J . Enol. Vitic. 38(1): 17-22.

Hsu, J. C. and Heatherbeii, D. A. 1987. Isolation and characterization of soluble proteins in grape, grape juices and wine. Am. J. E n d WC. 3 8(l): 6- 10.

Hsu, J. C., Heatherbell, D. A. and Yorgey, B. M. 1989. Effects of fniit storage and processing on clarity, proteins and stability of Granny Smith apples juice. J . Food Sci. 54(3): 660-662.

Janovitz-Klapp, A., Richard, F. and Nicolas, 1. 1989. Polyphenoloxidase fiom apple. Partial purification and some properties. Phytochemist?y 28: 2903-2907.

Jonhsoa, G., D o M ~ ~ Y , J. B. and Johnson, D. K. 1968. The chernical nature and precursors of clarified apple juice sediment. J. Food Sci. 33: 254-257.

Jonhson, G., Domeuy, J. B. and Johnson, D. K. 1969. Proanthocyanidins as related to apple juice processing and storage. Food Technof. 23 : 13 12-13 16.

Kaushai, L. and Sharma, P. 1995. Apple. In: Hmdbook of fiuif science and fechnology. Salunkhe, D. and Kadam, S. Eds. Marcel Dekker Inc.: 95-12 1.

Kieser, M. E., Poilard, A. and Timberlake, C. F. 1957. Metallic components of fhit juices 1. Copper as a factor affecthg sedimentation in bottled apple juices. J. Sci. Food Agric. 33 : 151-158.

Bibliographie 108

Ketkar, D. R , Mallikwunan., R- and Venkatachalam, S. 1991. Electroflotation of quartz fines. Int. J. Miner. Process. 3 1 : 127- 1 3 8.

Khosla, N. K., Venkatachalam, S. and Somasundaraq P. 1991. Pulsed electrogeneration of bubbles for electroflotation J. A@. Electtochern. 21: 986-990.

Kilara, A. and Van Buren, J. P. 1989. Clarification of apple juice. In: Processed q p i e products. Downing, D. L. Ed. Van Nostrand Reinhold, New York, USA : 83-96. .

Krofla, M. and Wang, L. K 1985. Development of innovative fiotation-filtration systems for water treatment. Part C: An electroflotation plant for single famiiies and institutions. In: F m r e of Water &se: Proceedngs of the Water Reuse Symposium I I . San Diego, California, USA, AWWA Research Foundation: 125 1 - 1264.

Kubritskaya, T.D., O l a . , G. N, Sorokina, V. N., Marta, 1. F. and Buzulyak, V. 1988. Electro-notation equipment EFA-2 for la clarification of apple juice. Abstract of Pishchevaya-Promyshlennost 3 : 20-2 1.

Lam Quoc A. 1996. Clarification et élimination de l'astringente du jus de cajou. Mémoire de Maîtrise. Université Lavai, Ste-Foy, Québec.

Lam Quoc A. 1998. Communication personnelle-

Lea, A.G.H. 1 995. Apple juice. In: Production And Packing Of Non-carbonated Fmit Juzces AndFruit Beverages. Hicks, D. Ed. Van Nostrand Reinhold, New York, USA: 153-196.

Lenggenhager, T. 1998. Ultrafiltration and adsorber technologies combined produce top- grade concentrates and juices. Fruit Process. 4: 136- 142.

Lodge, N. and Heatherbell, D. A 1976. The application of milk proteins to the clarincation of apple juice. N 2. J. Dairy Scz. T e c h d 1 1 (4) :263-266.

Mayer, A. M., and Harel, E. 1979. Polypbenoloxidase in plants. Phyrochemisîry 18: 193-207.

McLeilan, M. R, Kime, R W. and Lind L. R 1985. Apple clarification with the use of honey and pectinase. J FoodSci. 50: 206-208.

Metche, M. et Girardin, M. 1980. Les tanins végétaux. Dans : Les polymères végétaux. Ed. Monties, B. Gauthier Villar: 252-288.

Milnes, B.A., Breslau, B. R and Reardon, R C. 1986. The application of ultrafiltration to apple juice processing. Suplement Probiotech to Process Biochem. 2 l(4): 10 1 - 128.

Bibliographie 109

Novo Nordisk, 1998. The production of clear, stable juices and concentrates. Guidelines For Processing And Qua lity Control: 3 -26.

Oh, H., Hoff, J. E., Armstrong, G. S. and Ha, L. A. 1980. Hydrophobie interaction in tannin-protein complexes. J. Agric. Food C h . 28: 394-398.

Okun, E. P. and Matov, B. M. 1984. Investigation of the infiuence of wire cathode parameters on the purification efficiency of liquids by electroflotation. In: Food. hzhstrzes And The Environment- Wollo, J . Ed. Elservier Science Publishers, Amsterdam, Netherlands: 69-74.

Pasternak, T. and Piotrowski, J. 1982. Possibilities of partial purification of dajt effluents. Abstract of PrzegZad-Meczarski. 3 l(1): 26-28.

Pauling, L. 1963. Chimie Générale. Dunod, Paris, France: 187-283.

Potty, V. H. 1969. Determination of proteins in the presence the phenols and pectins. Anal. Biochem. 29(3): 53 5-539.

Ramireq E-R, Johnson, D.L. and Clemens, O. A 1976. Direct cornparison in physiochemical treatment of packinghouse wastewater between dissolved air and electroflotatioa In: Proceedings of the 31 st Indusirial Warie Conference- Am Arbor Science Publishers Inc. Michigan, USA: 563-573.

Rao, M. A., Acree, T. E., Cooley, H. J. and Ennis, R W. 1987. Clarification of apple juice by hollow fiber ultrafiltration: fluxes and retention of odor-active volatiles. J. Food Sci. 52(2): 375-377.

Ringland, C. and Eschenbruch 1983. Gelatine for juice and wine fuung. Food Technol. N 2. 8 : 40-4 1.

SAS . 1989. SAS/STAT User's Guide. Vol II. Version 6. 4th ed. SAS lmtitufe, Cary, NC.

Schols, H. A., in't Veld, P. H, Van Deelen, W. and Voragen, A. G. J. 1991. The effect of the manufacturing method on the characteristics of apple juice. Lebenm. Uniers. Forsch. 192: 142-148.

Sheu, M. J., Wiley, R C. and Schlimrne, D. V. 1987. Solute and enzyme recoveries in apple juice clarification using ultrafiltration. J. Food Sci. 52(3): 732-73 6 .

Siebert, K. J. 1993. Factors influencing haze formation in apple juice. In: Juice Technology Worhhop. Downing, D.L. Ed. Special Report, New York State Agricultural Experiment Station, Geneva, New York, USA, 67: 16-19.

Bibliographie 1 10

Siebert, K. J. 1999. Protein-polyphenol haze in beverages. Food Technol. 53(1): 54-57.

Siebert, K. J., Troukhanova, N. V. and Lynq P-Y. 1996. Nature of polyphenol-protein interactions. J. Agric. Food C h . 44: 80-85.

Siebert, K. J. and Lynn, P. Y. 1997. Haze-active protein an polyphenols in apple juice assessed by turbidimetry. J. Food Sci. 62(1): 79-84.

Somers, T. C. and Ziemelis, G. 1973. Direct determination of wine proteins. Am. J. Enol. Yir. 24(2): 47-50.

Soto-Peralta, N., Müller, H. and Kaorr, D. 1989. EEect of chitosan on the clarity and color of apple juice. J. Food Sei. 54(2):495-496.

Spanos, G. A and Wrolstad, R E. 1992. Phenolics of apple, pear and white pape juices and their changes with processing and storage.- A review. J. Agrie. Food Chem. 40: 1478-1487.

Stocké, R 1998. The 3-component stabiiisation with bentonite, gelatin and silica sol. Fruit Process. 1: 1-10.

Thomas, R L., Gaddis, J. L., Westfali, P. H., Titus, T. C. and Ellis, N. D. 1987. Optirniration of apple juice production by single pass metdic membrane ultrafiltration. J Food Sei. 52(5): 1263 - 1266.

Thorne, R S. W. 1963. The problem of beer haze assessment. WuIIerstein Labs Commun. 26: 5- 19.

Urlaub, R 1995. Innovations in fruit juice technology-ofien a question of right enzyme ?. Fnrit Process. 5(lO): 323-325.

Van Buren, J. P. 1977. The effect of processing on tannins in apple juice and the role of tanains in haze formation. In: Apple Seminar. New York State Agricultural Experiment Statiog Ithaca, New York, 27: 10.

Van Buren, J. P. and Way, R 1978. Tannin hazes in deproteinized apple juice. J. Food Sci. 43(4): 1235-1237.

Van Buren, J. P. 1984. H u e in bottied apple juice. in: AppZe Juice Worhhop. Downing, D.L. Ed. Special Report New York State Agriculturai Experiment Station, Geneva, New York, USA, 54: 18- 24.

Van Buren, I. P. 1989. Causes et prevention of turbidity in apple juice. In: Processed Apple Products. Downing, D. L. Ed. Van Nostrand Reinhold, New York, USA: 97-120.

Bibliographie 1 1 1

Van Buren, J. P. 1992. Avoiding haze in c l d e d apple juice. In: Processed Apple Prtxhcts Workhop. Downing, D.L. Ed. Special Report New York State Agriculturd Experiment Station, Geneva, New York, US4 65: 17-21.

Wakayama, T. and Lee, C. Y. 1987. The influence of simple and condensed phenolics on the clarification of apple juice by honey. J . Sci. Food Agric. 40(3): 275-28 1.

Wall, K. M, Tait, V. M., Eastwe11, K, Reid, C. A. and Beveridge, T. 1996a- Protein in varietally denved apple juices. J . Agric. Food C h . 44(11): 3413-34 15.

Wall, K. M, Tait, V. M., Eastwell, K, Reid, C. A and Beveridge, T. 1996b. H u e development in aerobically produced cladied apple juices. J. Food Scz. 6 l(1): 92-96.

Waters, E. J., Wailace, W. and Wfiams, P. J. 199 1. Heat h u e characteristics of fiactioaated wine proteins. Am. J. Enol. V ' c . 42(2): 123-127.

Yamasaki, M., Yasui, T. and Arima, K 1964. Pectic enzymes in the clarification of apple juice 1. Study on the clarification in a simplified modeL Agric. Biol. Chem. 28: 779-787.

Évolution des paramètres électrochimiques

Tableau A-1 Évolution du pH autour de la cathode d'une solution de K2S04 0.05M pendant le traitement d ' EF à différent es densités du courant électrique.'

PH

Temps 10 15 20 25 30 40 (min) &cm2 mA/cm2 mA/cm2 mA/cm2 &cm2 &cm2

- - pp --

' Les valeurs représentent les moyennes f écG&pes (XI=~). Distance entre les élearodes 9 Inm.

Annexe A Évolution des paramètres éledrochimiques 1 13

Tableau A-2 Évolution de la conductivité autour de la cathode d'une solution de K2S04 0.05 M pendant le traitement d'EF à différentes densités du courant électrique.'

Conductivité (mmhdcm)

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types ( ~ 2 ) . Distance entre les électrodes 9 m.

Tableau A-3 Évolution de la température autour de la cathode d'une solution de K2S04 0.05 M pendant le traitement d'EF à différentes densités du courant électrique.'

Température (OC)

Temps 10 15 20 25 30 40 (min) mA/cm2 mA/cm2 mA/cm2 mA/cm2 mA/cm2 mA/cm2

a Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2). Distance entre les électrodes 9 mm.

Annexe A Évolution des paramètres électrochimiques 1 14

Tableau A-4 Évolution du pH autour de la cathode d'une solution de K,SO, 0.05M selon la distance entre les électrodes. Densité du courant 10 mA/cm2.'

Temps 9 mm 20 mm 30 mm 40 mm (min) 0.0 6.3 f 0.0 6.3 f 0.0 6.3 t 0.0 6.3 I0.0

a Les valeurs représentent les moyennes + écarts types (n=2).

Tableau A-5 Évolution de la conductivité autour de la cathode d'une solution de K,SO, 0-OSM selon la distance entre les électrodes. Densité du courant 10 mA/cm2.'

Conductivité (mmho/cm)

Temps 9 mm 20 mm 30 mm 40 mm (min) o. O 9.4 + 0.0 9.4 + O. 1 9.3 f O. 1 9.4 f 0.0

a Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2).

Annexe A Évolution des paramétres électrochimiques 1 15

Tableau A-6 Évolution de la tension pendant I'EF d'une solution de K,SO, 0.05M selon la distance entre les électrodes, Densité du courant 10 &cm2. '

Tension (V)

Temps 9 mm 20 mm 30 mm 40 mm

a Les valeurs représentent les moyennes + écarts types (n=2).

. . . . . . . . . .-

Annexe - . . . - . - . . - . .. B

Le flux de gaz et la consommation d'énergie électrique

Tableau B-1 Effet de la densité du courant électrique sur le flux total de gaz pendant I'EF de la solution modèle et du jus de pomme. Distance entre électrodes 9 mm.'

Densité du Flux total de gaz (mi/rnin) courant Solution modèle Jus de pomme

(rnAlcm2) 25°C 50°C 25°C 50°C

a Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2).

Tableau B-2 Comparaison du volume total de gaz pendant I'EF de la solution modèle et du jus de pomme par rapport au volume de gaz déterminé théoriquement à 25°C. Distance entre les électrodes 9 mm.

Densité du courant Volume de gaz Volume de gaz VoIume de gaz (mA/cm2) théorique solution modèle jus de pomme

(ml) (mi)' (rd)=

0.0 0.0 t 0.0 0.0 f 0.0 0.0 f 0.0

' Les valeurs représentent les moyennes i écarts types (n=2).

Annexe 8 Le flux de gaz et la consommation d'énergie électrique 1 17

Tableau B-3 Comparaison du volume total de gaz pendant 1'EF de la solution modèle et du jus de pomme par rapport au volume de gaz déterminé théoriquement à 50°C. Distance entre les électrodes 9 mm.

Densité du courant Volume de gaz Volume de gaz Volume de gaz (mA/cm2) théorique solution modèle jus de pomme

(ml) (mi) ' (mi) A 0.0 0.0 f 0.0 0.0 + 0.0 0.0 * 0.0

10.0 555.0 + 0.0 3 14-0 t 1 1.0 309.0 f 13 -9

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2).

Tableau B-4 Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF de deux solutions de différents conductivités à 25°C. Temps du traitement 30 min.'

Tension (V) . Énergie électrique (KWh/m3)

Densité Courant Solution Solution Solution Solution du courant (A) sulfate de modèle suvate de modèle (mA/cm2) potassium potassium

40.0 6.1 12.0 + 0.0 37.0 f 1.4 9.2 k 0.0 28.2 I 1.1

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2).

Annexe B Le flux de gaz et la consommation d'énergie électrique 1 18

Tableau B-5 Consommation d'énergie électrique en fonction de la densité du courant électrique pendant L'EF du jus de pomme à 25 et 50°C. Temps du traitement 30 min. '

Teasion (V) Énerae électrique (TCWh/rn3)

Densité Courant Jus de Jus de Jus de Jus de du courant (A) pomme pomme pomme pomme (mA/cm2) 25°C 50°C 25°C - 50°C

a Les valeurs représentent les moyennes t écarts types (n=2).

Annex

Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par électroflottation

1. Effet de la densite du courant Blectrique

Tableau C-1 Analyse de variance de la teneur en solides dans le floc (sans les sucres du jus) séparé par EF en fonction de la densité du courant électrique. '

Source de d.1 S.C. M.C. F variation Bloc 1 0.0 0.0

Traitements 6 4.4 0.7 3.5 n.s

Erreur 6 1.2 0.2

Total 13 ' d.1: degré de liberté, S .C. : somme des carrés, MC. : moyenne des carrés.

a s : non significative.

Tableau C-2 Analyse de variance de la teneur en tanins du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF.

Source de d.1 S.C. MC. F variation

Bloc 1 83 1.5 831.5

Traitements 8 42769.2 5346.2 56.8**

Erreur 8 753 -9 94.2

Total 17 * * : significative pour a = 0.0 1.

Annexe C Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par EF 120

Tableau C-3 Test de LSD pour la teneur en tanins du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF. '

Traitements Teneur en tanins (mg/l)

Jus brut 275.5 k 25.7 a

Jus dépectinisé

SG 10 mA/cm2

S G 20 mA/cm2

G O mA/cm2 " S G 40 mA/cm2

- --

' Les valeurs représentent les moyennes i écarts types ( ~ 2 ) . Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas signincativement différents selon le test de LSD @<O.OS).

SG: Sans Gélatine. G: Gélatine.

Tableau C-4 Analyse de variance de la teneur en protéines du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF.

Source de d.1 S.C. M.C. F variation

Bloc 1 27.1 27.1

Traitements 8 56099.9 7012.5

Erreur 8 177.4 22.2

Total 17

**: sigdïcative pour a = 0.01.


Tableau C-5 Test de LSD pour la teneur en protéines du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF. '

Traitements Teneur en protéines (mg/l)

Jus brut

SG 20 mNcm2

SG 40 &cm2

Jus dépectinisé

SG 10 mA/cm2

G 40 mA/cmZ ' G 20 mA/cm2

G 10 mAlcm2

G O &cm2 ' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types ( ~ 2 ) . Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD @<O.OS).

SG: Sans Gélatine. ' G: Gélatine.

Tableau C-6 Analyse de variance de la turbidité du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant 1'EF.

Source de d.1 S.C. M C F variation

- -

Bloc 1 1.3 1.3

Traitements 8 324141.5 405 17.7 23833.9**

Erreur 8 13.9 1.7

Total 17

**: significative pour a = 0.01.


Tableau C-7 Test de LSD pour la turbidité du jus de pomme en fonction de Ia densité du courant électrique pendant I'EF. '

Traitements Turbidité (NTU) - --

Jus brut

SG40 m . A / ~ r n ~ ~

G 40 mA/cm2

SG 20 mA/cm2

S G 10 mA/cm2

Jus dépectinisé

G O mA/cm2

G 10 mA/cmZ

G 20 mA/cm2 ' Les valeurs représentent les moyennes k écarts types (n=2). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD (p4.05).


Tableau C-8 Analyse de variance de la couleur du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF.


Bloc 1 24.4 24.4

Traitements 8 5803.6 725.5 201.5**

Erreur 8 28.8 3 -6

Total 17

* * : significative pour a = 0.0 1.


Tableau C-9 Test de LSD pour la couleur du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF. '

Traitements Couleur (% transmittance 440 nm)

Jus dépectinisé 52.7 + 3.4 b

Jus brut 6.8 i3.2 d ' Les valeurs représentent les moyennes & écarts types (n=2). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD (p4.05).

G: Gélatine. SG: Sans Gélatine.

Tableau C-10 Analyse de variance du pH du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant 1'EF.

Source de d.1 S.C. M.C. F

Bloc 1

Traitements 8

Erreur 8

Total 17 n. s: non significative.

Annexe C Analyse statistique de la darification du jus de pomme par EF 124

Tableau C-11 Analyse de variance du degré Brix du jus de pomme en fonction de la densité du courant électrique pendant I'EF.


Traitements 8 2.0 0.3 1 .O n.s

Erreur 8 2.0 0.3

Total 17 n. s: non significative.


II. Effet de la concentration de gelatine

Tableau C-12 Analyse de variance de la teneur en solides dans le floc (saas les sucres du jus) en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF.


Bloc

Traitements

Erreur

Total * * : significative pour a = 0.0 1.

Tableau C-13 Test de LSD pour la teneur en solides dans le floc (sans les sucres du jus) en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF à 20 mNcm2. '

Traitements Floc sans sucres (g)

--

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies différents selon le test de LSD @<O.OS).

G: Gélatine. SG: Sans Gélatine.

d'une même lettre ne sont pas significativement


Tableau C-14 Analyse de variance de la teneur en tanins du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF à 20 mA/cmz.

Source de d.1 S C . M-C. F variation

Bloc

Traitements

Erreur

Total

*: significative pour a = 0.05.

Tableau C-15 Test de LSD pour la teneur en tanios du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant 17EF à 20 mA/cm2. '

Traitements Teneur en tanùis (mg/l)

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=2). Les moyennes soat disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas sigdicativement différents selon le test de LSD (pcO.05). b SG: Sans Gélatine. ' G: Gélatine.

Tableau C-16 Analyse de variance de la teneur en protéines du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF à 20 mAlcm2.


Bloc 1 O. 1 O. 1

Traitements 3 4390.3 1463 -1 860.8**

3 Erreur 5:O - 1.7

Total 7

* * : significative pour a = 0.0 1.


Tableau C-17 Test de LSD pour la teneur en protemes du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF a 20 mA/cm2. '

Traitements Teneur en protéines (mg/l)

' Les valeurs représentent les moyennes + écarts types (n=2). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD (p4.05).

SG: Sans Gélatine ' G: Gélatine.

Tableau C-18 Analyse de variance de la turbidité du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF à 20 mAkm2.


Bloc 1 3 -6 3 -6

Traitements 3 2253.1 75 1 .O 187.8**

Erreur 3 11.9 4.0


Annexe C

Tableau C-19

Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par EF 128

Test de LSD pour la turbidité du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine 1'EF à 20 M m 2 . '

Traitements Twbidité

- -

' Les valeurs représentent les moyennes + écarts types (n=2). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les vaieur s suivies différents selon le test de LSD @<0.05).


d'une même lettre ne sont pas significativement

Tableau C-20 Analyse de variance du pH du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF.


Bloc

Traitements

Erreur

Total n. s : non significative.

Tableau C-21 Analyse de variance du degré Brix du jus de pomme en fonction de la concentration de gélatine pendant I'EF.

Source de d. 1 S.C. MC. F variation

Bloc

Traitements

Erreur

Total n.s: non significative.

Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par électroflottation et ultrafiltration

Tableau D-1 Analyse de variance de la teneur en tanins du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.


Bloc 2 17.0 8.5

Traitements 4 12768.1 3 192.0

Erreur 8 136.2 17.0

Total 14

* * : significative pour a = O. O 1.

Tableau D-2 Test de LSD pour la teneur en tanins du jus de pomme en fonction du traitement de clarification. '

Traitements Teneur en tanins (mg/l)

Jus brut

Jus dépectinisé

UF

EF ' EF-UF

' Les valeurs représentent les moyennes f écarts types (n=3). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD (pc0.05). UF: ültrafiltration. ' EF: Électroflottation.

Annexe D Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par EF et UF 130

Tableau D-3 Analyse de variance de la teneur en protéines du jus de pomme en fonction du traitement de clarification

Source de d.1 S.C. M.C- F

Bloc 2 39.7 19.9

Traitements 4 95076.3 23769.1 320.8**

Erreur 8 592.6 74.1

Total 14


Tableau D-4 Test de LSD pour la teneur en protéines du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.'

Traitements Teneur en protéines (mg/')

Jus brut

EF

Jus dépectinisé

UF'

EF-UF ' Les valeurs représentent les moyennes + écarts Srpes (n=3). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD @<0.05).

EF: Électroflottation. ' UF: Ultrafiltration,

Tableau D-5 Analyse de variance de la turbidité du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.

Source de d l S.C. M.C. F variation

Bloc 2 220.3 110.1

Traitements 4 1039214.7 259803 -7 2717.6**

Erreur 8 764.4 95 -6

Total 14 * * : significative pour a = 0.0 1.

Annexe D Analyse statistique de la clarification du jus de pomme par EF et UF 13 1

Tableau D-6 Test de LSD pour la turbidité du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.'

Traitements Tuhidité (NTU)

Jus brut

EFb

Jus dépectinisé

UFc

EF-UF ' Les valeurs représentent les moyennes k écarts types (n=3). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement différents selon le test de LSD (p4.05).

EF: Électroflottation. ' UF: Ultrafiltration.

Tableau D-7 Analyse de variance de la couleur du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.


Bloc 2 0.0 0.0

Traitements 4 8596.3 2149.1 2387.9**

Erreur 8 7.2 0.9

Total 14

* *: significative pour a = 0.0 1.


Tableau D-8 Test de LSD pour la couleur du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.'

Traitements Couleur (% trammittance 440 nm)

EF-UF

UFb

EF ' Jus dépectinisé

Jus brut

' Les valeurs représentent les moyennes + écarts types (n=3). Les moyennes sont disposées en ordre décroissant. Les valeurs suivies d'une même lettre ne sont pas significativement dBérents selon le test de LSD (p<0.05). UF: Ultrafiltration. ' EF: Électroflottation.

Tableau D-9 Analyse de variance du pH du jus de pomme en fonction du traitement de clarification.


Bloc 2 2.8 1.4

Traitements 4 3 -6 0.9 0.8 n.s

Erreur 8 9.2 1.2

Total 14 n.s: non significative.


Tableau D-10 Analyse de variance du degré brix du jus de pomme en fonction du traitement de clarification,

Source de d-1 SC. M.C. F variation

Bloc

Traitements

Erreur

Total n. s : non significative.

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