Modification chimique de l'amidon par extrusion réactive

par Ahmed Tara

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés

Sous la direction de Lan Tighzert.

Soutenue en 2005

à Reims .


  • Résumé

    L'amidon trouve de nombreuses applications non-alimentaires après transformation(s) hydrothermique et/ou chimique (dépolymérisation, réticulation, réactions d'estérification, d'éthérification. . . ). L'un des objectifs de ce travail de recherche est d'étudier la possibilité de modifier ce matériau par extrusion réactive, en particulier, de réaliser la cationisation de l'amidon de blé qui trouve l'une de ses principales applications dans l'industrie papetière. L'amidon cationique est utilisé en tant qu'agent de couchage ou bien de surfaçage. Le procédé d'extrusion réactive assimile l'extrudeuse à un réacteur chimique de type continu et il permet de combiner en une seule opération des procédés traditionnellement effectués en batch. Dans le cadre de cette étude, nous avons cherché à cerner l'influence des conditions opératoires de l'extrudeuse (Clextral BC 21) sur la réaction de cationisation d'un amidon de blé, mais aussi du type et de la concentration des réactifs, ainsi que de leur position d'injection le long du fourreau. La mise au point d'une filière rhéomètre spécifique nous a permis de mesurer la viscosité des différents matériaux et de montrer, pour la première fois, que la réaction de cationisation ne modifiait en rien la viscosité de l'amidon. En plus de leur solubilité accrue, les amidons modifiés par extrusion réactive représentent des propriétés qui sont tout à fait similaires à celle des amidons cationiques commerciaux réalisés en batch. Nous nous sommes ensuite penchés sur la modélisation du procédé de cationisation en extrudeuse bivis. La confrontation des résultats de la simulation numérique du modèle aux mesures expérimentales s'est avérée satisfaisante. Le modèle théorique développé a permis l'optimisation du profil de vis de l'extrudeuse de laboratoire et l'extrapolation des conditions de fabrication pour une machine de taille supérieure (Clextral BC 45). Pour des applications dans la papeterie, cette étude peut être extrapolée à l'échelle industrielle du procédé de cationisation de l'amidon de blé.


  • Résumé

    The starch finds many non-food applications after hydrothermal and/or chemical transformation (depolymerization, crosslinking, reactions of esterification, etherification. . . ). One of the objectives of this research work is to study the possibility of modifying this material by reactive extrusion, in particular to carry out the cationization of a wheat starch which finds one of its principal applications in paper industry. It is then used as an agent of coating or surfacing. The reactive extrusion process compares the extruder to a chemical reactor working continuously and it makes it possible to combine in only one operation several processes traditionally carried out in batch. Within the framework of this study, we sought to determine the influence of the operating conditions of the extruder (Clextral BC 21) on the reaction of cationization of a wheat starch, but also the influence of the reagent type and concentration, as well as their position of injection. The development of a specific die rheometer enabled us to measure the viscosity of various materials and to show, for the first time, that the reaction of cationization does not modify starch viscosity. In addition to their increased solubility, starches modified by reactive extrusion represent properties which are completely similar to that of commercial cationic starches prepared in batch. We have also studied the modeling of the cationization process in twin-screw extruder. The confrontation of the simulation results with experimental measurements always proved to be satisfactory. The developed model allowed the optimization of the screw profile of the laboratory extruder and the extrapolation to a machine of bigger size (Clextral BC 45). For applications in paper mill, this study allows the extrapolation to an industrial scale of the cationization process of the wheat starch.

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Informations

  • Détails : 218 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 191-200

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 05REIMS010
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
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