Valorisation des amandes amères " Prunus amygdalus "

TJNWERSITE

AKLI

-

FACI]LTE DFS SCIENCT.S DE

LA

NATTTRE ET DE LA YIE ET DF,s SCIENCF.S DE

Lô

TERBE DEpaRTEMENT DEs

scr'Nc's

acRoNoMreuEs

\

!

Réf

: ...JUAMOBÆ.SNV.ST/DEP.AGRO/2019

MEMOIRE

DE

FIN

D'ETUDES

EN

YTJE

DE

L'OBTENTION

DU

DIPLOMB

MASTER

Domaine:

SNV

Filière

: Sciences

Alimentaire

Spécialité

:

Agroalimentaire

et

contrôle

de

qualité

,

Présenté

par

:

'

_"Oakaci

_TeWia

'

_{Zinafi Sabrûu}

Thème

Valorisation

des

amandes

amères

"

Prunus

tl

a

Soutenule:

Wl07

l20l9

Devant

te

jury

composé

de

:

Nom et Prénom

Mme

Ferùoum F.

Melle

Bensmail S.

Mme Bourfis N.

Mr Aitmerzeg F. Grade MAA MAA MAA AtarW dz recherchc FSNVST(Un|v. de Bouira FSNVST(Un|v. de Bouira FSNVST(Un|v. de Bouira CRAPC- dz Tipaza Présidcnte Exnminntrice Promotrice Co-Promoteur

îaç4t

ztb

Table des matières

1

lnfoduction

générale.

...

r r

PARTIE TAORIQTIE Chapitre I. L'amande etl'amandier I .1. Historiquê...:...

Ë..-[.2. Présentation de l{arbre

I.3. Classification botanique....

...

I.4. Description de I'amandier

I.4. 1. Système racinaire.... I.4.2. Fruit..

I.4.3. Feuilles... I.S.Morphologie de I'amande. .. .

I.5.2. Tégument

I.5.3.

La

coquille....

I.5.4 .Enveloppe chamue. .

I.6. Composition chimique...

[.7. Différence entre I'amande douce et l'amande amère

I.7.1 Amertume des amandes sauvages.... I.8. Utilisations de la coquille d'amande

1.8.1. Adsorption des colorants par la coquille d'amandes. I.9.Iæs colorants....

I.9. l.Utilisation des colorants. . . .. . . .

L9.2. Bleu de méthylène

L9.3 Utilisation de bleu de méthylène I.9.2.Toxicité du bleu de méthylène

L9.3.Toxicités des colorants et dangers environnementaux...

L9.3. 1 Dangers évidents. . .

L9.3.2Dangers à long terme

...

3 3 3 4 4 4 4 4 4

)

5 l f 6 6 .f 7 7 8 8 8

I

9 9

I.9.4. Procédés d'élimination des colorants

Chapitre I. Phénomène d'adsorption

9 10 10 10 Innoduction tr.2.Définition de I'adsorption... tr.2.1Types

d'adsorption

11

I

Il.2.tJ.Adsorptionphysiqueouphysisorption

...

tl

9.2.I.2.

Adsorptionchimique

11

tr.2.2- Comparaison entre I'adsorption physique et l"adsorption

chimique

lZ

II.2.3. Mécanisme

d'adsorption...

12

tr.2.4. Factelns influant sur

I'adsorptio...

13

a. InfTtÈnce du PH sur

1'adsorption...

13

b.Laæmpérature...

...

13

c. [,a nature de

I'adsorbant...

14

d. Nature de

I'adsorbat

14 e. Temps de contact entre solide

et

soluté....

...

14

f. Orientation des molécules

...

g. Surface spécifique... tr.3.Etude des Paramètres infl uençant I' adsorption. . . . II.3. 1. Déærmination des paramètres significatifs par Plackett-Burman. . . . tr.3.2.Plans d'expériences... fr..3.2.1. Modélisation par le plan factoriel fr,.4. Lx modélisation d' adsorption II.4. 1. Classification des isothemes d'adsorption. . . . a-Isotherme de type

C...

...

b. Isotherme de type

L...

c. Isotherme de type

H...

d. Isotherme de type

S...

11.4.2. Modélisation des isothermes d' adsorption. . . . 11.4.2.L. Modèle de Langmuir IL 4.2.2.Modè1e de Freundlich 11,4.2.3. Modèle de

Temkin.

...'....

II.4.3. Cinétique d'adsorption. . ... .. II.4.3. 1. Modèle pseudo-premier-ordre. 11.4.3.2. Modèle de pseudo-deuxième-ordre 11.4.3.3. Modèle de _{diffusion :... "....} .. .. .. U.4.3.4. Modèle d'Elovich. . .

tr.5 Etude de I'adsorption dynamique....

...

16 16

l7

t7

17 L7 17 18 19

t9

t4

T4 15 15 15 15

2l

22 22 2Q 20 2A 2T tr.5.1 Modèle de Thomas

Table des matières

Chapitre

ltr.

Matérielles et Méthodes III.1 Présentation du biosorbant...

trI.2 Caractérisation de I'adsorbant.

lU.z.L Analyse physico-chimique. . . . .

frl.4l.lla

granulométrie. . .. . . . .. ..

5l

frl.z.ll}

Détermination de la densité apparente...

IIL2.I.3Lateneureneau...

...

frI.z.I .4 Taux de cendres. . . .

n1.2.1.5 Le

pH...

nI.2. 1 .6.Détennination de I'acidité titrable. . . .

111.2.1.7 Dosage des fibres...

lll.2.2

Analyses structurales.

il1.2.2.1Analyse par microscope élecronique à balayage'.

111,2.2.2 Analyse

par

fluorescence àrayons

X...

llI.Z.2.3 Analyse par spectroscopie infrarouge. fr1.2.2.4 Diffraction des rayons

X...

trl

.2.2.5 Analyse thermique. . .

trL3

PH

isoélectrique

.'...,.

...-";.--24 24 25 25 25 25 26 26 27 27 29 29 30 31 32 32 33 33

trL4

Caractérisation de I'adsorbat

nI.4.

I

Analyse par specrophotométrie UVlvisible. .

trL5. Modélisation de l'adsorption en batch

trI.5. I .Cinétique d' adsorption fr15 .2. Isotherme d' adsorption

III.5.3.

Méthodes de traitement des résultats d'adsorption

...

trL6 Effet de la æmpérarure et étude thermodynamique

Chapitre IV. Résultats et discussion IV.1 Caractérisation physico-chimique de la coquille d'amande... IV.2 Analyses structurales...

lV .2.1 Analyse chimique pat la fluorescence à rayons X. ... . .. . .. . ..

IV .2.2 Analyse par spectroscopie infrarouge....

...

TV .2.2.I L'identification des groupements.' . . . _" . .'.. . .

IV.2.3 Analyse par microscope électronique à balayage" lV .2.4 Diffraction des rayons

X...

IV.2.5 Analyse thermique. . .

IV.3 pH isoélectrique 33 34 34 34 34 35 39 39 40 42 43 45 37 38 38

Ë'

5sl

I

58

1 ,!

58

i#

59

,' 60 61 62 62 64 I rli !l :l i

i

t :

fv.a _{Qptinisationet}

moëlisaticnd'dsorEioapeksplaasd'ex1Éieaæ

_..."...

.45 IV.4.1 Etrr&despæamèts significatiftd'dscrptioa

parPlac.ke*Butuan

45 LV.4.2 Optimisation des paramètres de I'adsorption

par

le plan factoriel complet

...

49

IV.5 Etude de la cinétique

d'adsorption

Sl

ry.5 .1 Mo{flisâtion

delacinétiqued'adsoqpion

S?

IV.6lsothermes

d'a#brption

₅₅

W.6.1Modétsationdes

isotheræ

...

ry.?

EUde de I'adsorptionen coloane

IV.?.I Optimisation par le Plar fâctoriel W .7 .2 Influeacæ de la hauteur du

lit..

_".

W.7.3lnfluence

du débit

lV ,7 .Alnfluence de la concentration

initiale...

IV.8

Modélisation de lacolonne

IV.8.1 Modélisation des cour.bes de la colonne Conclusion générale

Réf&enæ.sbibliaghrryhiquas

i, ir

;

i

:

Résume:

La présente étude à pour objectif d'étudier la possibilité de valoriser les coquilles des amandes amères comme un biosorbants pour

l'élimination

des colorants (bleu de méthylène), la coquille d'amande a été

utilisé

sous sa forme naturelle. L'adsoqption du

BM

est étudiée en système batch et en colonne.

L'influence des paramètes sur le rendement et la quantité d'adsorption à savoir : pH, dose

du

biosorbant, concentration

du

BM,

T",

vitesse d'agitation, temps de contacte

et

la granulométrie

ont été

étudié

en utilisant

la

méthodologie

de

plackett Burman

et

pour développer

un

modèle mathématique

on

a

utilisé plan

factoriel complet

a porn but

de déterminer les conditions optimums pour l'élimination de BM.

/

I.es modèles mathématiques obtenus pour système en batch sont les suivants :

o

_{Qe= 48.35+}

9.7l[Cl

+21.71p}t -

26.62 Dose + 5, 53

_[C].

pH

- 5,43

[C].

Dose

-

t9,78

pH.

Dose - 4,87

_[C].pH.

Dose +

r.

.

_{R = 78.6I} + 4.096

_[C]

+ 3.45

T'+

14.08

pH

+10.58 (dose)

_{-0.26 tCl.T -7.5349}

lCl.PH

-6.54 T.

pH

- 3.37[CJ.dose

-3.26

T. dose

-

10.14

pII.dose

+c.

{

Ue modèle mathématique obtenu pour la colonne est : j

r

ts

=

690.5 +26A

H -

150 D -125[C] + 40 D.

_[Cl

+ e.

,.

Lu cinétique d'adsorption a êtê vérifiée en testant plusieurs modèles cinétiques afin de

déterminer le mécanisme de biosorption, on a trouvé que la cinétique réponde au modèle de deuxième ordre.

Iæs formes linéaires des isothermes

de

Freundlich, Langmuir,

et

Temkin

ont

été appliquées aux données de biosorption et on a ûouvé que le modèle de Langmuir a donné une meilleure adéquation aux résultats expérimentaux selon les analyses statistiques.

t

Mots clés : Biosorption,

CA

,

BM,

modélisation, optimisation, cinétique, isotherme.

ià

The purpose of this study is to investigate the possibility of valuing shells of biner almonds as a biosorbent for the removal of dye (methylene blue), the almond shell was used in its natural form. The adsorption of

BM

is studied in batch and column systems.

The influence of the parameters on the yield and the quantity of adsorption namely: pH, biosorbant dose,

BM

concentration, T

",

stirring speed, contact time and particle size were studied using the plackett methodology. Burman and to develop a mathematical model one has used compleûe factorial plan aims to determine the optimal conditions for the elimination of BM.

The mathematical models obtained for batch system are as follows:

Qe = 48.35+

9.7t

[C]

+21.71 pH

-

26.62 Dose + 5, 53 _{[C]. pH} - 5.43 [C]. Dose

-

19.78 pH. Dose - 4,87

_lC).pH.

Dose + e.

R = 78.61 + 4.096

[C]

+ 3.45

T

"

+

14.08 pH +10.58 (dose) - 0.26

_tcl

.T -7.5349

_ICI

.PH -6.54T. pH - 3.37

[C]

.dose -

3.26T

dose

-

10.14 pH .dose + e.

o

The mathematical model obtained for the column is: tu

=

690.5 +

260H-

150 D

-125tcl

+

40D.

_[C]

+ s.

The kinetics of adsorption was verified by testing several kinetic models in order to determine the biosorption mechanism,

it

was found that the kinetics respond to the second order mddel.

The linear forms of the Freundlich, Langmuir, and Temkin isotherms were applied to the biosorption data and

it

was found that the Langmuir model gave a better

fit

to the

r#

:oÉij.

!:sJ .(ûslliFt|

_éJjl)

ii*,.- g.

g=1*$l i+#,*

_{rtr.s -rlr}

_;Jr

Lib-t

_ËS

_{+ls.l 1J*,}

_J!

t-lJ"lt

ùô

,

rtt

.4-i:ll

_e3Jdi,,.Ia

_;:[l'-ilà-l

{J.L-fi.l

tl..;.r

i..a3,.*lt _{Ç-.1,r :} qâ+L _{6e ,ûCli.ll}

_éJjf

_u€t

_-i"t

_{{:fS J}

_Ùr.rJl

_,Je

_/l,.lf

_Jh,l[J Êrii.d :rl3,r-l-r--1 633,.i

-lr-#lr

i*._.r..rr

.{$}i

1È}d" rtrii.,l+ c{.$*+tl

r+..J.}.jyl

,..11 e 'rdSj!|.

kiÈ

dr.-.lt

_f

.,ilt ïro.

lijl

gin .ill

:r.r$Jl

ôjl

"&

el-.eill .r$.ll

r-ir:Jilt

1-J

J!

..;:.J

rlrK

i.*,s

irr

:vl*t-5*or

ci*i3lplÀ!

.

_Qæ

48.35+ 9.71tCI

+21.71pH-26.62

Dose +

5,53

[CI. pH - 5,43

[C].

Dose

-

LgJg

pH. Dose - 4,87

_tclpH.Dose

+ e.

e

_{R =}

78.61

t

4.096

_{[C] +}

3.45

T" +

14.08

pH

+10.58 (dose)

_-

A.26

_tCl.T

_-

7.5349 tCl.PH -6.54 T. pH - 3.37[C] .dose - 3.26 T. dose

-

10.14 pH .dose +e.

, _çJH.ll

_û.t*.i.Yl

_lti

qS*: rJ-J

_{Cr'$_rn}

gi{-ilt

gn

_+plt

_Jl+Ë.|,i!À

_ûè

_ud..or.)l

i:SJÈ

_i,..,ji.$f

_;

..J:ll

Hlj.rill

_€iJ.il

\:+?l..*:3f_r- Ol

.s.l

ri-r

dÉLâî.Yl

d'lfu

..}

Ternkin

r

Langmuir _r Freundlich i_rtJÊtt

t'j.d. ù.1*ilt

J[s.iiyr

ijbilj

.:

iJl-rïl

dJf;l"$l É_r _1#J-Fdt

_elldt

_d.àil

_..Lrl

_{. Langmuirgi3S ùl} o. _{_r} .:Êr

.9g!l

-Ê-p,Jt .

if;Jl

,

dp"-ill

.dglcï*ll..irt.

jJttr-it.r.atr

i+LJt

:

t+{iL$

ed..E$

t

*

'q

ç

t tl t1