Liquéfaction d’une pulpe de goyave à chair blanche (Psidium guajava Linn) par les pectinases industrielles d’Aspergillus niger et clarification du jus par centrifugation (2021)
L’objectif de ce travail était de dépectiniser la purée de goyave à chair blanche (Psidium guajava) par des pectinases industrielles d’Aspergillus niger et de clarifier par centrifugation le jus dépectinisé de goyave. L’approche méthodologique a consisté à déterminer le mécanisme de dégradation enzymatique de la pectine de goyave à chair blanche ; à déterminer l’effet de la concentration en pectinase et du temps de contact enzyme-purée sur les caractéristiques physicochimiques du jus de goyave à chair blanche issu de la dépectinisation ; à déterminer l’effet du temps et de l’accélération centrifuge sur les caractéristiques physicochimiques du jus clarifié de goyave à chair blanche ; et enfin à identifier les conditions d’opérations de quelques centrifugeuses-décanteuses continues à assiettes. Il ressort de ce travail que la cinétique de dégradation de la pectine commerciale décrit un profil hyperbolique de type michaélien. Les paramètres cinétiques KMet Vmaxsont respectivement de 1148,50 mg/L et 0,017 µmol/mL/min. Un taux d’hydrolyse de la pectine de goyave à chair blanche supérieur à 77,70% a été obtenu avec les concentrations enzymatiques de 0,055% m/m, 0,078% m/m et 0,100% m/m. La cinétique de dégradation de la pectine de la goyave à chair blanche décrit un profil sigmoïdal et le coefficient de Hill (n) diminue de 7 à 4 avec la concentration en enzyme du fait de l’existence des phénomènes de processivité, d’inhibition de certaines isoformes par le substrat/produits de la réaction. La vitesse maximale Vmaxaugmente avec la concentration en enzyme de 60 à 280 mg/L/min. Le traitement enzymatique entraîne une augmentation considérable de la teneur en acide galacturonique, de la couleur, et de la teneur en sucres solubles totaux. La viscosité apparente du jus de goyave à chair blanche diminue considérablement dès la troisième minute de traitement, mais la diminution est beaucoup moins importante après et ce jusqu’à la 90minute. Le pH, les ième teneurs en protéines et polyphénols diminuent au cours du traitement ; alors que la capacité antioxydante n’est pas affectée par le traitement enzymatique. Au cours du traitement, il se produit une diminution de la granulométrie des particules, une augmentation de la proportion de la phase liquide et une amélioration de l’homogénéité du mélange telle qu’observées sur les images photographiques. La centrifugation a permis d’obtenir plus de 90% m/m de jus de goyave. Elle entraîne une diminution de la surface des courbes de répartition granulométrique des particules et aussi de la granulométrie moyenne, de la teneur en matière sèche, de la conductivité électrique, des teneurs en protéines, et en pectine. La limpidité des échantillons de jus de goyave à chair blanche et la teneur en sucres solubles totaux augmentent au cours de la centrifugation ; mais aucun effet considérable n’est observé tant sur la teneur en acide galacturonique et que sur le pH. A l’exception du jus de goyave à chair blanche centrifugé pendant 10 min à 1343g (3000 rpm), une différence de moins de 10% a été observée entre le taux de clarification obtenu pour différentes forces centrifuges : 1343g, 2388g (4000 rpm) et 3731g (5000 rpm). Les limites de séparation particulaire pour des échantillons de 1343g sont 2669, 2200 et 1783 nm, correspondant à 20, 30 et 40 min de traitement respectivement. Les débits d’alimentation des centrifugeuses-décanteuses continues à assiettes pour 1343g ont été déterminés. Pour ces centrifugeuses, les seuils de coupure 50ou granulométries équiprobables (x) pourraient être de 1887, 1556, 1261 nm, pour 20, 30 et 40 min, respectivement.
The main objective of this thesis was to liquefy a white flesh guava puree (Psidium guajava) with industrial pectinases from Aspergillus niger and to clarify by centrifugation the enzymatically treated juice. The methodological approach consisted in, determining enzymatic guava pectin depectinization mechanism; determining the effect of enzymatic treatment on the physicochemical parameters of the juice; determining the effect of time and centrifugation speed on the physicochemical parameters of the clarified juice; and, identifying operation conditions of some potential disc stack centrifuges. These are the following outputs of this work. The depectinization kinetics of commercial pectin exhibits a hyperbolic trend which fits the Michaelis-Menten model. Kinetic parameters are KM , 1148.50 mg/L and Vmax, 0.017µmol/mL/min. The degree of guava pectin hydrolysis greater than 77.70% was obtained for 0.055% w/w; 0,078% w/w and 0.100% w/w enzyme concentrations. For each enzyme concentration, guava pectin depectinization kinetics exhibits a sigmoidal trend and the Hill coefficient (n) decreases from 7 to 4 with an increase in enzyme concentration owing to the processivity mechanism, inhibition of some isoforms by their substrate/products. The maximum velocity Vmaxincreases from 60 to 280 mg/L/min with an increase in enzyme concentration. Enzymatic treatment leads to significant increase in galacturonic acid and total soluble solid content, as well as the color of samples. Apparent viscosity drops drastically in the first 3 min of treatment followed by a weak decay, up to 90min. pH values, protein and polyphenol content decrease during treatment; but no significant effect on antioxidant capacity was observed. Electron Microscope Images of samples revealed that particle size decreased during treatment; whereas more liquid appeared and the homogeneity of the mixture improved. Centrifugation enabled the recovery of more than 90% w/w of juice. It also led to a decrease in surface of particle size distribution curves and the mean size, the dr y matter content, the electric conductivity, and the protein and pectin contents. Clarity and total soluble solid content of samples increased during centrifugation. No significant effect on pH and galacturonic acid content was observed. Apart from the juice centrifuged within 10 min at 1343g (3000 rpm), a 10% difference was observed between clarification efficiency obtained at 1343g, 2388g (4000 rpm) and 3731g (5000 rpm). The particle separation limits for juices at 1343g were 2669, 2200 and 1783 nm, for 20, 30 and 40 min, respectively. Feed flowrates of continuous disc stack centrifuges for 501343g were determined. For those centrifuges, estimated cut-off sizes (x) were 1887, 1556 and 1261 nm, for 20, 30 and 40 min, respectively.
