Valorisation des résidus agro-industriels

Caractérisation de déchets solide issus de transformation technologique et biotechnologique de dattes. Le palmier dattier et ses sous-produits constituent une source supplémentaire de revenus.

Pour de nombreux agriculteurs, le palmier dattier est une source de nourriture et peut également être une culture de rente (Arias, Hodder, &Oihab, 2016).

La palmeraie algérienne héberge un matériel génétique très riche et diversifié, plus de 17 millions de palmiers et 940 cultivars sont recensés (Hannachiet al.1998) plaçant ainsi l’Algérie au 3ème rang des pays producteurs de dattes après l’Egypte et Iran avec une production de 1029596 tonne en 2016 (FAOSTAT,2018).La célèbre variété Deglet-Nour, fait l’objet d’une activité commerciale importante.

Cependant les autres variétés dites variétés communes (Ghars, Mech-Degla, Tafezwine, Degla-Beida, etc.) sont relativement moins appréciées et représentent environ 30% de la production nationale. Elles sont généralement destinées à l’alimentation humaine et animale.

Leur transformation a peu évolué et ne concerne pratiquement que la pâte de datte, alors qu’il est possible d’obtenir de nombreux dérivés alimentaires et non alimentaires, en recourant à la technologie de transformation et de biotransformation, importées actuellement à coup de devises fortes (Noui, 2007 ; Benziouche etCheriet, 2012).

Les populations de la cuvette de Ouargla, Algérie, sont connues jadis pour la fabrication de produits divers à base dedattes dont essentiellement le vinaigre traditionnel de datte. Cette production utilise des techniques et des processus ancestraux d’obtention.

Par conséquent, les énormes quantités de biomasse lignocellulosique peuvent être transformées en différents produits de grande valeur, y compris les biocarburants (éthanol, méthane, hydrogène, et butanol), les produits chimiques (acides citrique, lactique, et gomme xanthane) et des sources d’énergie bon marché pour la fermentation microbienne et la production d’enzymes (Anwar et al., 2014 ; Karimi et Taherzadeh, 2016).

Dans le cadre du présent travail, nous avons essayé d’exploiter les ressources ligno-cellulosiques des déchets issue de la production du vinaigre de dattes et celle de la production de moût de datte. Intéressant au dosage des constituants essentiels de la biomasse ligno-cellulosique et au dosage des sucres.

Pour le but d’avoir les meilleurs méthodes de valoriser et d’exploiter ces ressources dans d’autres domaines.Matériel et méthodesLa matière première choisi dans cette étude est les déchets issues de la production du vinaigre et de moût de dattes.Une préparation de la matière végétale est importante pourfaciliter les différentes étapes de traitement.

La mise en place de différentes étapes de prétraitement représenté comme suites:Séparation liquide/solidefiltrationSéchage à l’étuve (105 C°)Broyage.LespH est déterminé suivant la méthode NF V05-108, (1970), la richesse en éléments minérales est jugé par le taux de cendres qui est déterminé selon AFNOR V18-101 (1977), la détermination du taux de solides solubles exprimé en degré Brix est déterminé à l’aide d’un réfractomètre, l’acidité titrable selon NF V 05- 101 (1974).

Les composants biochimique de ces déchets se base surle dosage des sucres totaux, réducteur et saccharose par la méthode de CLERCETet Bertron. Le dosage de cellulose brute par la méthode de WEENDE (1977), le NDF, ADF, Hémicellulose,cellulose et lignine sont déterminé par la méthode de VAN-SOEST et WINE (1967), le dosage des protéines est réalisé selon la méthode de LOWRY et al. (1951), la matière grasse par la méthode de .

La détermination des éléments minéraux du cendres’effectue par les méthodes suivantes: le Calcium et le magnésium Selon (NA 2482, 1973, conformément aux ISO 6058 et 6059), le FerHach méthode de ferrover, le Sodium et le potassium sontdéterminé selon (ISO 9964/3),le Phosphore est effectué par spectrophotomètre DR 2500 selon (ISO 6878).Résultats et discussionCaractéristiques physico-chimique de deux catégories de déchets.Les analyses physico-chimiques de deux sont représenté dans le tableau 1Tableau 1. Caractéristiques physico-chimique de deux catégories de déchets.Déchet du vinaigre Déchets du moûtpH 1.45 4.81Acidité titrable % 0,45 0,28TSS IR 1.3443 1.4134Brix° 7.6 46.8Les analyses physico-chimiques de différent déchets montrent que le pH est acide, ils se situent entre 1.45 et 4.81, Le DM de datte présente un pH légèrement supérieur de 4.81 à celui des déchets du vinaigre de 1.4. En comparant le pH des DM avec le pH de moût lui même qui est 4.98, on peut remarquer une légère diminution du pH. Le pH du DV est nettement inferieur à celui de vinaigre lui même rapportées par Ould El Hadj et al. (2001), pour le vinaigre du cultivar Hchef de Deglet Nour (3.12), Harchaya (3.25) et Hamraya (3.65).

La même remarque se présente pour l’acidité titrable qui est 0,28% pour les DM et 0,45% pour les DV.Cette diminution du pH de DM est due par le fait de l’extraction et de la filtration intense de moût qui favorise la libération des acides dans le milieux aqueux, mais cette filtration garde une quantité importante d’acide infiltrable reste en relation avec les compositions de déchets. l’acidité de DV est tout à fait logique supérieur à celle de DM par le fait que le milieu DV contient de l’acide acétique (vinaigre), qui augmente en conséquence son acidité.Pour le degré Brix, les résultats montrent que le taux de solides solubles de DM est nettement supérieur à celui de DV, respectivement de 46.8° et 7.6°.

Ces résultats sont supérieure à celui de moût et de vinaigre de dattes de la même variété qui sont 24,6° et; respectivement. Ces résultats nous poussent à dire que quel que soit le mode de traitement par hydratation, l’extraction de matières solubles est supérieure. mais il reste toujours une quantité importante dans les déchets peut être revalorisé. surtout pour le DM.Composition biochimique de deux catégories de déchets.

La composition des déchets obtenus à partir du vinaigre (DV) et déchets de moût de dattes (DM) sontconsignée dans le Tab2.Tableau 2. Composition biochimique de deux catégories de déchets.Déchet du vinaigre Déchets du moûtMatière sèche94,29 91,89Sucres totaux (%)MS 2.47 36.21Sucres réducteurs (%) MS 1.24 19.42Saccharose (%) MS 1.17 15.95Cellulose (%) MS 18,25 12.92Hémicellulose (%) MS 13,60 10.41Lignine(%) MS 22,13 15.7Protéine (%) MS 6,35 5.38Matière grasse (%) MS 3,47 5.13Cendres (%) MS 10,75 7,54La teneur en sucres totaux de DV est égale à 2.47 % et de saccharose est de l’ordre de 1.17% qui sont très faible par rapport à celle de DM qui est de l’ordre de 36.21%MS et 15.95%MS respectivement.ces teneurs sont différentes au teneurs de la datte frais qui sont 13.20 % de sucres totaux et 2.09% de saccharose. mais ils sont comparables à ceux rapportés par Ould El Had, et al (2006), soit 16.64% du sucre totaux et 2.74% de Saccharose pour le les rebuts de datte (H’chef). S. Acourène et al. (2001), affirment que le jus issu de rebuts de Deglet-Nour présente un teneur en sucres totaux de 23.6%.ce qui nous suggère à dire que l’extraction de moût de dattes perd des quantité énorme des sucres peuvent être ré-exploité dans des autre bioproduits telle que le bioéthanol, le vinaigre et les acides organiques.

En outre, la teneur en sucre totaux dans le déchet de vinaigre est très faible par apport dans les vinaigres échantillonnés par M. Ould El Hadj, al. (2001), quia est avoisine de 18.30% pour Harchaya, 16.64% pour Deglet-Nour et 9.8% pour Hamraya. Ceci montre que les sucres sont quasi-totalement dégradés par les levures lors de la fermentation. Ainsi, la durée d’incubation influant sur le rendement des sucres monomères restants après la fermentation.En additions, la composition en sucres totaux de la datte Tafezwine est comprise entre 75% à 79% selon Bousidra (2007) et Nasseralah et Kerboua (2016), ce teneur est très élevé, en comparaison avec le déchet.

La forte teneur en sucre signifier que l’extraction des sucres n’était pas maximale surtout pour les déchets de production de moût de datte, ces peuvent être réutilisé pour des autre produits nécessitants les sucres comme la production de levure ou de vinaigre et il faut trouver des procèdes plus salutaires et rentable pour l’extraction maximale des sucres de moût.dans ces sucres totaux, les sucres réducteurs sont moyennement élevées pour le DM, par contre sont faible en DV ces teneurssignifie que les sucres réducteurs ne sont pas totalement utilisés par les microorganismes (métabolisme incomplet) pour les DV et l’hydratation dans DM n’extraite pas la totalité des sucres simples.

Le saccharose est très soluble dans l’eau, sa solubilité augmente avec la température, la teneur que nous avons trouvés est très élevé, soit 15.95% pour les DM,et 1.17% pour DV, ce qui signifier que la dégradation de ce sucre n’était pas maximale, malgré que la température est à 80°C.Nous pouvons constater, de ces résultats que ces déchets peuvent constituer un concentré de haute valeur énergétique, ce qui encourage leur incorporation en alimentation de bétails. Sachant que la fraction glucidique des dattes est constituée essentiellement de glucose, fructose et saccharose COOK et FURR (1952), avec de fortes proportions de glucose et de fructose HARRAK et al (2005) ; ceci peut constituer un atout majeur car les glucides hydrosolubles sont totalement fermentés dans le rumen d’après ANDRIEU et al (1981) ce qui justifie leur utilisation en alimentation animale. Cette richesse pourrait être aussi exploitée également en biotechnologie comme substrat de fermentation par les levures pour la production d’Acétone, de Butanol, d’ Ethanol et d’acides organiques tels que : les acide acétique et butyrique.Par ailleurs, on remarque que les constituants structuraux représente la quasi totale des composants. la cellulose représente 18.25% dans le DV et 12.92 dans le DM.

Ces résultats sont approximatifs aux rebuts de dattes qui sont de l’ordre de 9.59%, et très loin au taux de palmes sèches, pédicelles et paille d’orge qui enregistrent respectivement 30.70, 36.55 et 30.11 (Chehma et Longo, 2001). Ainsi, la teneur de ces déchets en cellulose est élevé par apport au ce trouvé dans les dattes elle même, soit 4.2% .

L’augmentation de la teneur en cellulose, chez les DV par rapport au DM peut-être justifiée par le fait que la cellulose est une substance solide insoluble, elle est hydrolysée par divers enzymes, mais difficilement dégradée par les micro-organismes du vinaigre.

La teneur de cellulose est diminuée dans les DM par rapport à celles de DV, ceci peut être dû à l’effet de la température qui peut induire la dégradation de ce type de fibre et par conséquent augmente la teneur en sucre totaux. L’augmentation des teneurs en sucres est également expliquée par ce phénomène.

Cette teneur en cellulose peut être revalorisé par la production des dérivé furfuralique après un traitement acide à chaud.la lignine est une macromolécules polymèresHYPERLINK “https://fr.wikipedia.org/wiki/Polyph%C3%A9nol” o “” polyphénoliques offre à la datte une barrière de protection contre l’attaque microbienne. le taux de lignine est nettement remarquable dans les DV et DM il est 22,13% et 15.7%respectivement, le traitement par la chaleur dégrade une quantité importante de lignine dans le DM par contre la lignine est une matière extrêmement résistante à divers agents chimiques et à la dégradation biologique ce qui justifie ça grand teneur en DV.

La lignine présente une structure chimique lui permettant d’être intégrée à de nombreuses applications actuellement pétro-sourcées. Peu digestes, les lignines sont peu recherchées dans la culture de plantes fourragères, mais néanmoins utilisées comme liant dans l’alimentation animale industrielle.

Les hémicelluloses donnent des propriétés importantes à de nombreux produits alimentaires, a des propriétés prébiotiques,trouvent aussi des applications comme films et revêtements durables, Enfin, l’hydrolyse des hémicelluloses conduit à des sucres, principalement des pentoses, qui peuvent être chimiquement ou biochimiquement convertis en éthanol ou une multitude de produits chimiques.dans les DV l’hémicellulose représente 13,60 et 10.41 dans les DM ces quantités peuvent être revalorisé dans la production des dérivés furfuraliques tel que l’hydroxyméthylfurfural HMF.

Les protéines représentent un nutriment important pour le fonctionnement, la structure et l’entretien de l’organisme. Des travaux réalisés par ALKAABI et al. (2011), sur cinq variétés de dattes saoudiennes, montrent que les dattes renferment une teneur en protéines oscillant entre 1.16 à 1.62%. Nos résultats sont nettement supérieur à ceux cités ci-dessus.

Pour les DM et les DV, les valeurs sont respectivement de l’ordre de 5.38%, et 6,35%Cette légère différence entre les deux voix de transformation peut être interprétée par le fait que l’hydratation à 80°C ne favorise pas l’extraction maximale des protéines, pour les DM. en plus de ça la présence des microorganismes (saccharomyces et acétobacters) vont augmenter la teneur en protéine dans le milieu. ce qui signifie que ces déchets ne représente pas une ressource de protéine à revaloriser.le taux de la matiére grasse dans les DV est de 3,47%cette teneur est inférieurea celle de DM qui est de 5.13%ces teneurs sont nettement supérieur à celle de MKAOUAR Sameh, (2013) qui a trouvé 0.313 pour les rebuts de datte entier, la présence des micro-organisme dans le milieu diminue la teneur en matière grasse d’une manière significatif. 80°C de température ne permette pas la libération totale de la matière grasse dans DM. des quantité importante peuvent étre revalorisé aprés caractérisation de la nature des acide gras constitutifs.

Le taux des cendres de déchets de transformation technologique (DM) de notre cultivar est de (7,53%), il est inférieure à celui trouvé pour les déchets issus de transformation biotechnologique (DV), de (10,75%). En effet en transformation technologique, l’hydratation de dattes favorise une extraction importante des minéraux mais il reste une quantité importante dans les déchets, la même chose pour les DV la présence des micro-organismes retient une quantité non négligeabledes sels minéraux peuvent re-exploiter dans l’enrichissement des milieux de fermentation.

Les résultats d’analyses des éléments minérauxTableau 3. Composition minéralogique de cendres de deux catégories de déchets.Eléments minérauxmg/100g Déchet du vinaigre Déchets du moûtCa+2136.27 136.27Na+800 800Mg+2116.44 145.8P239.97 370.23Fe+200 17.6K+500 1700d’après les résultats des analyses des cendres représentait dans le tableau (3), on peut remarquer que les cendres de DM sont très riche en élément minéraux par rapport au DV, pour leCalcium (Ca+2) et le Sodium (Na+ ) les résultats sont similaire de l’ordre de 136.27mg/100g et 800 mg/100g respectivement. ces résultats sont très élevé au teneurs de calcium et sodium des cendres des noyau de dattes de la même cultivar ”Tafezwine” qui sont 384.6 mg/100g et 60 mg/100g respectivement.

D’après YOUSEF et al., (1982), les teneurs en calcium et en sodium des cendres de pulpe de dattes varient respectivement de20-150 mg/100g et 27-70.10 mg/100g.Concernant les teneurs en Magnésium (Mg+2) et Phosphore (P), les deux déchets ont des valeurs légèrement différentes, la teneur en magnésium (Mg+2) est de145.8 mg/100g pour le DM et 370.23 mg/100g pour le phosphore (P). pour le DV les teneurs sont inférieur, elles sont respectivement de 116.44 mg/100g et 239.97 mg/100g.

Cette diminution est expliquée par l’assimilation de ces sels par les micro-organismes, vivant dans le milieu de fermentation. La teneur en Mg est similaire à celle des noyaux frais, mais le phosphore est nettement inférieur. Ces résultats sont nettement supérieurs à ceux de (AL-GBOORI et KREPL, 2010 cité par MIMOUNI, 2015), qui ont analysé six éléments pour Deglet Nour, Ghars et Degla Beida. ses résultats sont : Ca (133 – 203 mg /100g), P (13 – 16 mg/100), K (833 – 894 mg/100), Na (5 – 16 mg/100), Cl (260 – 342 mg/100) et Mg (56 – 60).

Pour la teneur en Fer (Fe+2) et Potassium (K+ ), Nous avons remarqué qu’il y a une grande différence entre les deux déchets, les DM ont des teneurs supérieures à celles de DV; le fer est totalement assimilé dans le DV par contre il est de 17.6 mg/100g dans DM, le potassium est de 1700 mg/100g au DM par rapport à 500mg/100g de (K+ ) au DV.

Ces résultats sont différents de ceux de noyaux de dattes qui sont de l’ordre de 2.6 mg/100g de (Fe+2) et 2200 mg/100g de (K+ ).D’après les teneurs en éléments minéraux en peut remarquer que les DM sont très riche en élément minéraux donc leur valorisation comme milieux d’enrichissement sousforme des cendres dans les milieux de fermentation s’avers important.

Par contre les DV sont pauvre par le fait de l’assimilation des éléments minéraux par les micro-organismes.ConclusionEn Algérie, il n’existe pas vraiment des opportunités pour le développement de la transformation des dattes ou de générer de nouveaux produits, dérivés et variés. Les produits utilisés dans la consommation, qui ont toujours existés sont principalement issus des initiatives privées, à caractère localisé.

Cette étude nous a permis de mettre en évidence une caractérisation physico-chimique des déchets de transformation de dattes Tafezwine par voie technologique (effet de la chaleur) et biotechnologique (effet des micro-organismes) dans le but de comparer les effets de ces deux procédés sur la matière première (dattes) et sur leurs déchets pour avoir les meilleurs méthodes de les valoriser.

Les analyses physico-chimique et biochimique qu’on a réalisées sur les deux types des déchets transformations technologique et biotechnologique des dattes Tafezwine nous permettent de constater que ces derniers peuvent être considéré comme de bonnes ressources pour la valorisation grâce à leur composition en quantité considérable des sucres totaux, d’hémicellulose, cellulose, lignine et en matière grasse,donc la chaleur et les microorganismes n’épuisent pas la teneur en sucres des déchets de transformation et leur revalorisation s’avère possible.

Nos déchets constituent des concentrations de haute valeur énergétique, ce qui encourage leur incorporation en alimentation de bétails, la cellulose et l’hémicellulose dans les DV peuvent réutiliser dans la production des dérivé furfuralique.Globalement, les déchets analysées sont très riches en éléments minéraux leur valorisation dans les milieux de fermentation s’avers important.

La valorisation des dattes par des procédés biotechnologiques (vinaigre) et technologique (moût), peut contribuer à sauvegarder la biodiversité et donc préserver le patrimoine phoenicicole saharien, et la revalorisation de ses déchets s’avère possible.

Cette étude nécessite toute fois d’autres investigations telles que essai de la l’incorporation de ces déchets dans les milieux de fermentation sous forme des cendres, essais de la production des bioproduits à base de ces déchets.

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