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L’extraction par pression ou pressurage

mercredi 30 janvier 2019, par AMROUCHE

L’extraction par pression ou pressurage

C’est une opération unitaire de séparation qu’on retrouve dans de nombreux process de fabrication : jus de fruit, vinification, sucrerie (canne), huilerie (olive).

On peut définir l’extraction par pression comme étant une opération de séparation d’un liquide emprisonné dans un solide qu’on obtient par l’application d’une force (pression) sur la matière première solide pour en expulser la phase liquide.

Lorsqu’on se prépare un jus d’orange ou un jus de citron à la maison on réalise une extraction par pression : la compression du fruit entraine la diminution du volume de la pulpe (cellules végétales qui emprisonnent le jus) qui expulse (ou « expression ») le jus.

Le mécanisme mis en jeu est un transfert de quantité de mouvement qui est engendré par une différence de pression qui provoque un différentiel de vitesse au niveau d’une masse de fluide. On se situe bien ci au niveau d’une échelle macroscopique

(quantité de jus) et non pas au niveau moléculaire comme c’est le cas dans l’extraction par solvant.

Ne pas confondre l’extraction par pression avec l’extraction par solvant : si l’extraction est une opération complètement mécanique, il n’en n’est pas de même pour l’extraction par solvant qui est régit par une loi chimique (loi de Fick) de diffusion moléculaire vers un solvant qui est souvent représenté par l’eau en alimentaire (sucrerie) mais pas toujours (hexane pour extraire la quasi totalité des huiles alimentaires à l’exception de l’huile d’olive).

Exemples de produits extraits par pression et/ou par solvant :

Exemples de produits extraits par pression et/ou solvant
ExemplesExtraction par PressionExtraction par solvant
Jus de fruit oui non
Huile d’olive oui non
Huile de table (graines oléagineuses):tournesol, colza, arachide… oui oui
sucre oui (canne)
non (betterave)
oui (betterave & canne)
Arômes non oui
pectines non oui

Exemple de process jus de pomme

Les jus de fruits sont en quasi totalité extrait par pressurage ; Après un ou plusieurs traitements tels que le broyage du fruit qui permet de couper les cellules qui contiennent le jus, on peut chauffer le broyat surtout s’il a été enzymé (enzymes pectinolytiques et amylasiques) pour faciliter la clarification du jus qui sort trouble du pressurage ; cette clarification a un rôle de conservation mais surtout marketing !

voir ici pour en savoir plus sur les jus de fruit

Étude des paramètres de l’extraction

On cherche ici à maximiser le rendement d’extraction qu’on peut définir comme étant la quantité de jus obtenue pour 100 kg de matières premières (fruit par ex) pressées.

On étudie les caractéristiques liées à la matière première, au process ou au matériel qui peuvent influencer le rendement d’extraction.

Paramètres liés à la matière première (MP) :

  • Dureté de la MP :
    plus la matière première est dure, plus il faudra lui appliquer une pression élevée ;
    ex : 10 bars pour framboises, groseilles…50 à 100 bars pour les pommes ; 200 bars pour les olives ;
  • jutosité de la MP :
    plus la MP contiendra une teneur élevée en phase liquide plus le rendement sera élevé
  • Degré de maturité du fruit :
    plus le fruit est mûr, plus la dureté diminue (hydrolyse des pectines du fruit), ce qui améliore le rendement. La maturité a évidemment un impact favorable sur la qualité du jus (arôme, gout).

Paramètres liés au process et/ou matériel :

Cela concerne essentiellement les prétraitements appliqués à ma MP

  • Le broyage :
    La fragmentation plus ou moins poussée va améliorer le rendement d’extraction car le jus étant contenu dans les cellules végétales, la découpe de ces dernières permet la sortie de la phase liquide. Un broyage excessif peur colmater la couche de broyat et/ou extraire trop de fines particules indésirables compliquant les étapes de clarifications ultérieures.
  • L’enzymation :
    l’addition d’enzyme pectinolytiques va augmenter le rendement d’extraction car ces enzymes hydrolysent les parois pectocellulosiques des cellules végétales qui contiennent le jus et facilitent ainsi sa sortie.
  • Le chauffage à 50°C du broyat va augmenter le rendement d’autant plus si le produit a été enzymé, car l’activité enzymatique augmente avec la température (50°C est la T°C optimale) ; la chaleur diminue en plus la viscosité du jus qui s’écoulera plus facilement de la masse de broyat.
  • l’épaisseur du broyat :
    une épaisseur importante diminue le rendement d’extraction en ralentissant la sortie du jus ; cela a surtout une influence sur la durée de l’extraction.Certains pressoir disposent d’éléments drainant pour faciliter la sortie du jus.
  • Le multi-pressurage :
    Afin d’arriver plus rapidement au rendement d’extraction prévu, il peut être intéressant d’effectuer un double pressurage ; exemple= [50 bars-20 min] relâchement (0 bar-10 min) [80 bars-20min]
    le relâchement permet au broyat de se décompacter pour permettre au jus résiduel de s’écouler plus rapidement.
    Ces différentes phases peuvent être programmer sur les pressoirs modernes.

Les pressoirs

Nous allons évoquer un pressoir à membrane (discontinu) qu’on retrouve beaucoup en vinification et un pressoir continu à vis qu’on retrouve aussi bien dans des huileries artisanales qu’industrielles.

  • Le pressoir horizontale à membrane

    C’est un pressoir pneumatique qu’on rencontre souvent en vinification.
    Le raisin est mis dans une cage cylindrique perforée qui contient une chambre à air.En gonflant la chambre à air, le raisin est écrasé contre la paroi perforée qui laisse passer le jus. La cage peut contenir en plus des éléments drainants. Un programmateur permet de réaliser du multi-pressurage.
  • le pressoir continu à vis

    Comment la pression est-elle créée ? Les graines oléagineuses (colza,palme..) sont acheminées de la trémie d’approvisionnement vers le
    cône de sortie par le principe de la vis d’Archimède.
    Comme le cône obstrue partiellement la sortie, la pression monte dans la chambre constituée par le panier et les fourreaux. La montée de pression est aussi créée partiellement par le tourteau comprimé qui se trouve à la
    sortie du fourreau qui complète l’action du cône.
    Comme la pression dans le panier est importante, les graines sont écrasées, et l’huile ainsi extraite s’échappe par le chemin le plus facile, c’est à dire l’interstice entre les barres du panier. Cet interstice est par contre trop étroit pour laisser passer le tourteau qui est évacué via le cône de sortie .

Ces presses à vis ont différentes capacités de 10 kg /H à 10 tonnes /H pour les plus grosses.
Leur avantage principal est la grande productivité, et permettent de traiter les fruits et surtout l’huile.
L’inconvénient est l’échauffement du produit par friction et le risque d’oxydation des lipides avec l’acier constitutif.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement de la presse à vis sur l’extraction d’huile :