Influence de la teneur en humidité, de la température et du temps sur les acides gras libres dans l'huile de palme brute stockée

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9846 (2022) Citer cet article

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En raison de l’importance de l’huile de palme brute (CPO) pour les industries mondiales de transformation des aliments et de la nécessité d’une assurance qualité du CPO. Un modèle cinétique décrivant les modifications des acides gras libres (FFA) dans le CPO stocké industriellement a été développé. Le CPO FFA est un indicateur bien connu de la détérioration du CPO. L'effet de la teneur en humidité initiale, de la température de stockage et de la durée sur le CPO FFA a été étudié dans ce travail. Plus précisément, des modèles statistiques de régression multiple pour les changements dans les FFA et la teneur en humidité (MC) ont été développés à une valeur P < 0,05 ou à un intervalle de confiance de 95 %. Il a été constaté que le CPO FFA augmente avec l'augmentation de la teneur en humidité, de la température et du temps dans leur terme linéaire et par rapport aux diminutions de leur terme quadratique et à l'interaction entre la teneur en humidité et la température. Il a également été constaté que le CPO MC diminuait avec une augmentation de la température et du temps et avec une augmentation du terme quadratique de température. Bien que le modèle pour CPO FFA, basé sur le test F de Fisher : \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(6,80)<{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\ %}}(19.30)\), n'a montré aucun manque d'ajustement ; celui du CPO MC a montré un manque d'ajustement, \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(13,67)\nless {\mathrm{F}}_{95\mathrm{\%}} (4.39)\). De plus, sur la base de l'inférence du modèle statistique, leurs modèles cinétiques ont également été développés. Alors que le modèle cinétique CPO FFA, qui s'est avéré être un modèle cinétique du demi-ordre, et ses autres modèles auxiliaires ont montré un très bon ajustement (R2 {0,9933–0,8614} et RMSE {0,0020–3,6716}) ; celui de CPO MC était un modèle cinétique de premier ordre mal ajusté (R2 {0,9885–0,3935} et RMSE {0,0605–17,8501}).

L'huile de palme, l'huile végétale la plus produite au monde1, est couramment utilisée sous sa forme brute ou raffinée dans l'industrie agroalimentaire. Il contribue de manière significative au produit intérieur brut (PIB) de l’Indonésie, de la Malaisie, du Guatemala, du Nigeria et du Brésil2. Commercialement, l'huile de palme brute (CPO) est normalement produite en grandes quantités par extraction humide (c'est-à-dire améliorée par l'eau) de ses fruits, extraits des régimes de fruits frais (FFB)3. A titre d'illustration, la société de palmiers à huile Okomu traite 60 tonnes de FFB/h (soit environ 13,2 tonnes de CPO par heure, pour une extraction efficace de 22%4 via cette méthode5. Cette production à grande échelle est essentielle pour répondre à la demande en CPO. En outre, pour faire face également aux variations saisonnières de la récolte des FFB, les CPO produits sont stockés dans des réservoirs à toit fixe6 avec extracteur d'humidité installé, à une température modérée pour maintenir la viscosité raisonnablement basse7. Normalement, le CPO est introduit depuis la chaîne de production à environ 90 ℃ vers le stockage. réservoir, est refroidi naturellement et maintenu entre 35 et 55 ℃ par un échangeur de chaleur. Les conditions du processus d'extraction humide (c'est-à-dire ~ 90–140 ℃ et la teneur en humidité (MC) >> 3 %8) et la température de stockage facilitent une augmentation de la température. Acide gras libre de CPO (FFA), dû à l'hydrolyse de diverses molécules de triglycérides, de diglycérides et de monoglycérides. Ces molécules sont construites avec des glycérols attachés à environ 50 % d'acide gras saturé (principalement ~ 44 % d'acide palmitique et 5 % d'acide stéarique), 40 % acides gras monoinsaturés (principalement acide oléique) et 10 % d'acides gras polyinsaturés (acides linoléiques)9. L'hydrolyse de ces molécules de triglycérides contribue dans différentes parties à l'augmentation des FFA10. Cependant, une faible valeur FFA (2 à 5 %), entre autres normes (telles que la teneur en humidité et en impuretés (0,15 à 0,30 %), l'indice de blanchissage (2,1 à 2,8), la couleur (orange-rouge), etc.8,11, 12,13,14) est une norme d’assurance qualité importante pour les ventes mondiales de CPO. Habituellement, la teneur en FFA, en humidité et en impuretés est un indicateur des autres normes15. Par conséquent, pour éviter la détérioration du CPO au-delà de la valeur FFA standard, le CPO stocké est séché en continu avec l’extracteur de brouillard et vendu rapidement.

Il a été rapporté que la formation de FFA est influencée par la MC et la température de l’huile végétale et des lipides stockés16. Zhang et al.10 ont rapporté qu'à mesure que la température augmente, le pourcentage de dégradation des constituants des triglycérides CPO en FFA est tel que les triglycérides avec l'acide linoléique > stéarique > oléique > palmitique. Il convient toutefois de noter qu'il existe plus de triglycérides à chaînes palmitiques que d'autres constituants triglycérides et que, en tant que tel, l'acide palmitique influence de manière significative le CPO FFA. Almeida et al.17 et Taluri et al.18 ont également signalé que la température de stockage influençait respectivement les FFA du CPO et de l'huile d'olive. De plus, Lin et al.19 ont rapporté un modèle cinétique pour la formation de FFA dans les lipides extraits des amandes stockées, en tenant compte de l'influence de l'humidité relative et de la température. Bien que la littérature ait souligné que la MC et la température de l'huile végétale stockée augmentent la valeur des FFA, il n'existe cependant aucun rapport sur un modèle cinétique permettant de prédire les changements de CPO FFA sur la base de ces deux facteurs de stockage mis en évidence. Une fois développé, ce modèle faciliterait la simulation, la surveillance et le contrôle des FFA dans les CPO stockés industriellement. La dynamique des FFA dans l'huile végétale peut être étudiée à travers les réactifs (c'est-à-dire la réaction des molécules de glycéride et d'eau), Eq. (1)20,21,22,23,24. Cependant, les mesures de cette approche nécessitent l’analyse simultanée des glycérides, de l’eau et des FFA, à l’aide d’équipements coûteux et complexes tels que la chromatographie en phase gazeuse, la chromatographie liquide et la HPLC25,26,27. Par conséquent, une approche simplifiée basée sur le produit (c'est-à-dire changement de CPO FFA, \(\mathrm{\%}\Delta \mathrm{FFA}\) via la méthode de titrage), Eq. (2) est considéré dans ce travail. De plus, l'approche de développement de modèle pour l'équation. (1) suggère d'être plus complexe que l'équation. (2), car il peut constituer plusieurs sous-équations du processus d’hydrolyse20, et donc davantage de variables. Où, \({\mathrm{r}}_{\mathrm{FFA}}\) est la cinétique de la réaction, \({\mathrm{y}}_{\mathrm{FFA}}=\mathrm{\%} \Delta \mathrm{FFA}\), \(\mathrm{k}\) est la constante de réaction, \(\mathrm{n}\) est l'ordre de réaction, \(\mathrm{i}\) est l'ordre spécifique molécule de glycéride considérée, \({\mathrm{x}}_{\mathrm{gly},\mathrm{i}}\) et \({\mathrm{x}}_{\mathrm{water}}\) sont les compositions de glycérides, et d'eau dans le CPO.