Étude des procédés d’extraction et de purification de ...

1 TTHH SSEE En vue de l'obtention du DDOOCCTTOORRAATT DDEE LL UUNNIIVVEERRSSIITT DDEE TTOOUULLOOUUSSEE D livr par Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou sp cialit : G nie des Proc d s et de l'Environnement JURY M. BECHKOV Venko Pr sident Mme BARTH Danielle Rapporteur M. DIMITROV Krasimir Rapporteur M. CONDORET Jean-St phane Directeur de th se M. ANGELOV George Directeur de th se Mme CAMY S verine Membre Ecole doctorale : M canique, Energ tique, G nie Civil, Proc d s (MEGeP) Unit de recherche : Laboratoire de G nie Chimique (Toulouse) Institut de G nie Chimique de l Acad mie Bulgare des Sciences (Sofia, Bulgarie) Directeur(s) de Th se : CONDORET Jean-St phane et ANGELOV George Pr sent e et soutenue par Petko Ivanov PENCHEV Le 20/07/2010 Titre.

2 Tude des proc d s d extraction et de purification de produits bioactifs partir de plantes par couplage de techniques s paratives basses et hautes pressions REMERCIEMENTS Nombreuses sont les personnes que je souhaite remercier pour m avoir aid e et soutenue durant ces quatre ans. J adresse mes remerciements mes co-directeurs de th se, professeur George Angelov et professeur Jean-St phane Condoret qui m ont encadr pendanant ces quatre ans. Je remercie S verine de m avoir aid au niveau de la science. Je voudrais remercier mon coll gue et ami Pablo pour son aide au niveau de la mod lisation math matique et pour les moments agr ables pass s ensemble.

3 J adresse mes remerciements galement Alec et Jean-Luis pour le support technique . Merci tous les coll gues et amis de la pause-caf de m avoir fait la vie plus interssante. Je n oublie pas le support de mes parents et mes amis. Merci vous tous ! САМО ЛЕВСКИ ! SOMMAIRE INTRODUCTION 1 I. Bibliographie 5 Introduction 5 Les antioxydants 6 L acide rosmarinique 7 La m lisse 10 Citral et caryophyll ne 15 Techniques extractives 16

4 Fluides supercritiques 21 Le domaine supercritique 21 G n ralit s 21 Diagramme de phase d un corps pur 22 Masse volumique autour du point critique 23 Influence de la temp rature sur la solubilit 24 . Principaux fluides supercritiques 26 Utilisation des fluides supercritiques 27 extraction par fluides supercritiques (ESC) 27 G n ralit s 27.

5 Avantages et inconv nients 28 en uvre de l extraction supercritique 29 Traitement de matrices solides 29 langes liquides 31 Aspects nerg tiques du proc d d extraction semi-batch 32 Choix des conditions op ratoires pour l extraction 33 Solubilit dans le CO2 supercritique 34 Utilisation de co-solvants 35 Applications industrielles 35 extraction supercritique d acide rosmarinique 36 Mod lisation math matique

6 37 Conclusion 38 Nanofiltration 39 Sch mas de couplage de diverses techniques d extraction , de pr traitement et de s paration 40 Conclusion 42 II. Mat riel et m thodes 46 Mati re v g tale - m lisse (Melissa officinalis L.) 46 Techniques d extraction , purification et concentration utilis es 48 extraction par CO2 supercritique (ESC) 48 Soxhlet 50 extraction en mode batch ( chelle laboratoire)

7 52 Concentration des extraits par nanofiltration 53 Application semi-industrielle de l extraction solide-liquide dans un extracteur rotatif 54 Techniques analytiques 56 chromatographie en phase liquide haute performance HPLC 56 chromatographie en phase gazeuse 58 III. Extractions par le CO2 supercritique 63 Introduction 63 Les exp rimentations 63 R sultats 65 Influence des param tres op ratoires sur la cin tique d extraction supercritique 65 Influence de

8 La temp rature 67 Influence de la pression 70 Influence de la granulom trie 71 Influence du d bit du CO2 74 Influence de la pr sence de co-solvants dans le solvant supercritique 77 Co-solvant thanol 77 Co-solvant eau 83 Cin tique d extraction supercritique avec du co-solvant thanol 87 Influence de la g om trie de la cellule d extraction 88 Mod lisation 90 Mod le tn 91 Equation g n rale 91 R sultats du mod le compar s avec l exp rience 92 Single

9 Sphere Model 94 Hypoth ses g n rales du mod le 94 Equation g n rale 94 Comparaison avec les r sultats exp rimentaux 95 Single Plate Model 97 Hypoth ses g n rales du mod le 97 Equation g n rale 98 Comparaison avec les r sultats exp rimentaux 98 Mod le d extraction en lit fixe 101 Hypoth ses g n rales

10 101 Equations g n rales 101 Comparaison avec les r sultats exp rimentaux 103 Mod le de J. M. del Valle 107 Hypot