Valorisation par bioraffinage des co-produits des fruits de la Passion et de Goyavier pour la mise en oeuvre de peintures écoconçues - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2019

Valorization by biorefinery of strawberry guava and passion fruit co-products for the development of eco-designed paints

Valorisation par bioraffinage des co-produits des fruits de la Passion et de Goyavier pour la mise en oeuvre de peintures écoconçues

Alice Delvar
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1271624
  • IdRef : 240630114

Résumé

Natural paints, with lower environmental and health impacts, are an interesting alternative to solvent-based paints for some applications. The company Derivery has developed a range ofnatural paints called Natura in agreement with the criteria of the Pure ecological label. The binder of these paints consists of an emulsion based on vegetable oils. In order to develop a new range of eco-designed paints adapted especially to the overseas market, new local sources of tropical vegetable oils are needed. A natural biocide is also sought to replace the synthetic biocides currently used in emulsion paints. To meet these objectives of selecting new natural ingredients, the raw materials identified are co-products from the Reunion food industry, especially the one resulting from the production of passion fruit and red strawberry guava juices. These co-products, or these output gaps, are composed of seeds, pulp and shells, which are currently not valued. In this work, we showed the technical feasibility of processes with limited environmental impacts for the extraction of multifunctional ingredients. Thus, depending on the the co-product nature, the oil extractions were carried out by cold pressing, by maceration in ethanol or by SC-CO2 from the seeds and aqueous or ethanolic extracts of the pulps were studied. Vegetable oils obtained from the seeds of these two fruits have fatty acid compositions classifying them as semi-drying oils, with more than 70% of linoleic acid. Passion fruit oil is rich in carotenoids acting for better preservation. The guava oil has a high content of sterols, with emulsifying properties interesting for the paint formulation. The fractions obtained from the pulps have high levels of polyphenols associated with significant antioxidant activities, especially for the red strawberry guava. The ethanolic extracts of the two fruits also show an antimicrobial activity against several bacterial strains and a fungal strain. Two alternative extraction methods based on a thermo-mechanical activation were implemented from the passion fruit, in accordance with a biorefinery approach. These methods make it possible to simultaneously carry out the extraction and the pre-formulation of emulsion, with a combined extraction of the different hydrophilic and lipophilic molecules. The role of polyphenols and proteins in the emulsions stabilization was assessed by rheological measurements and by kinetic monitoring of creaming. New emulsions were prepared with the active molecules obtained and were tested as natural paint binders. The properties of the obtained formulations correspond to the industrial specifications thus validating the use of these new ingredients for the eco-design of natural paints. The microbiological tests carried out on the formulations showed the ability of the ethanolic extracts of both fruits to improve the resistance of the emulsified paints against microbial contamination
Les peintures naturelles, plus écologiques et plus saines, constituent une alternative intéressante aux peintures solvantées pour certaines applications. Les peintures naturelles de la gamme Natura,développée par la société DERIVERY, sont constituées d’un liant à base d’huile végétale mise en émulsion dans l’eau et répondent aux critères du label PURE. Afin de développer une nouvelle gamme de peintures écoconçues adaptées notamment au marché de l'Outre-Mer, de nouvelles sources locales d’approvisionnement en huile végétale tropicale sont nécessaires. Un biocide naturel est également recherché pour remplacer les biocides synthétiques actuellement utilisés dans les peintures en émulsion. Pour répondre à ces objectifs de sélection de nouveaux ingrédients naturels, les matières premières identifiées sont des co-produits issus de l’industrie agroalimentaire réunionnaise, notamment ceux en provenance de la production de jus des fruits de la passion et du goyavier rouge. Ces co-produits, ou ces écarts de production, sont composés de graines, de pulpes résiduelles et de peaux, non ou peu valorisés actuellement. Les travaux réalisés ont montré la faisabilité technique de procédés d'extraction d’ingrédients multifonctionnels limitant les impacts environnementaux. Ainsi, en fonction de la nature du co-produit, les extractions d’huile des graines ont été réalisées par pression à froid, par macération éthanolique et par fluide supercritique (SC-CO2) et, pour les pulpes et peaux, des extraits aqueux et éthanoliques ont été étudiés. Les huiles des graines de fruit de la passion et de goyavier rouge ont des compositions en acides gras les classant comme huiles semi-siccatives, avec plus de 70 % d’acide linoléique. L’huile de fruit de la passion est riche en caroténoïdes agissant pour une meilleure conservation. L’huile de goyavier comporte une teneur élevée en stérols végétaux, intéressants pour la formulation de peinture grâce à leurs propriétés émulsifiantes. Les fractions obtenues à partir des pulpes de ces deux fruits tropicaux présentent des teneurs élevées en polyphénols associées à des activités antioxydantes notables, en particulier pour le goyavier rouge. Les extraits éthanoliques montrent également une activité antimicrobienne vis-à-vis de plusieurs souches bactériennes et d’une souche fongique. Deux autres procédés alternatifs d’extraction basés sur une activation thermo-mécanique ont été mis en œuvre à partir du fruit de la passion, en accord avec une démarche de bioraffinerie. Ces procédés permettent de réaliser simultanément une étape d'extraction et de pré-formulation d’émulsions, avec une extraction combinée des différentes molécules actives, lipophiles et hydrophiles. Le rôle des polyphénols et des protéines dans la stabilisation des émulsions est mis en évidence par rhéologie et par le suivi cinétique du crémage. Des nouvelles émulsions ont été préparées avec les molécules actives obtenues et évaluées en tant que liants dans la fabrication des peintures naturelles de la gamme Natura. Les résultats ont permis de valider le concept d’utilisation de ces actifs végétaux pour l’écoconception de peintures naturelles dont les propriétés correspondent aux critères souhaités par l’industriel. Les tests microbiologiques réalisés sur les formulations ont montré la capacité des extraits éthanoliques des deux fruits à améliorer la résistance des peintures émulsionnées vis-àvis d’une contamination microbienne.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04166767 , version 1 (20-07-2023)

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  • HAL Id : tel-04166767 , version 1

Citer

Alice Delvar. Valorisation par bioraffinage des co-produits des fruits de la Passion et de Goyavier pour la mise en oeuvre de peintures écoconçues. Cristallographie. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2019. Français. ⟨NNT : 2019INPT0047⟩. ⟨tel-04166767⟩
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