Brevet FR2453217A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne 11 hydrolyse de l'amidon pour la production de ce qu'on appelle des sirops de glucose. Dans l'industrie alimentaire, les solutions de sucre pur, utilisées en confiserie, pour la fabrication de confitures ou d'aliments Similaires, sont souvent remplacées par ce qu'on appelle des sirops de glucose provenant de l'hydrolyse d'amidon. Ces sirops peuvent être également utilisés dans des processus de fermentation pour la production de levure, d'alcool et de nombreux autres produits. L'amidon peut être hydrolysé par chauffage avec de l'acide sulfurique ou par transformation enzymatique à l'aide d'&alpha;-amylase et d'amyloglucosidase. Le procédé classique de transformation enzymatique comprend deux phases, 1' -amylase agissant à 85140 C pendant 20 à 120 minutes et l'amyloglucosidase agissant à 55 C pendant une durée qui peut atteindre 40 heures. Ces procédés sont ordinairement des procédés par charges successives, bien que certaines opérations puissent être menées de façon continue ou semi-continue. La présente invention concerne des améliorations apportées au procédé de transformation enzymatique. D'après la présente invention, il est proposé un procédé en continu pour l'hydrolyse d'amidon par transformation enzymatique, caractérisé par le fait qu'un récipient de réaction contient une bouillie d'amidon et une dose des deux enzymes &alpha; -amylase et amyloglucosidase, à une température de transformat ion comprise entre 30 C et l00C, le contenu du récipient étant mis en circulation continue sous pression à travers des moyens de séparation par ultra-filtration pour séparer le sirop de glucose résultant de la transformation, les matières non séparées étant renvoyées dans le récipient de réaction et de la bouillie d'amidon d'appoint étant délivrée dans la mesure nécessaire pour maintenir la quantité requise dans le récipient. L'invention est ci-après décrite de façon plus détaillée en référence au dessin annexé dont l'unique figure est un schéma illustrant une forme préférée de dispositif pour la réalisation de l'invention. Une bouillie d'amidon contenant au total entre 5 et 45t de matières solides est cuite à une température de plus de 900C et envoyée par une canalisation 1 dans un récipient de réaction hygiénique 2, de manière à maintenir un niveau constant dans le récipient 2. On peut également ajouter une certaine proportion d'amidon non cuit.La transformation se produit dans le récipient de réaction 2 sous l'action de quantités fixes d'ot-amylase et d'amyloglucosidase, pour produire un mélange de sucres de bas poids moloculaire. La température à l'intérieur du récipient de réaction est maintenue entre SOoC et 100OC, mais de préférence entre 5020 et 60OC. Le contenu du récipient de réaction 2 est mis en circulation continue, par une pompe 3, à travers un séparateur par ultra-filtration 4 sous une pression comprise entre 0,69 et 6,2 bar (10 et 90 psi) selon la concentration d'amidon adoptée.Les enzymes et l'amidon non transformé sont retenus dans le système et renvoyés dans le réacteur, tandis que le filtrat est recueilli en 6 sous forme de sirop de glucose et stocké. Le séparateur par ultra-filtration peut être by-passé à des fins de nettoyage par l'ouverture d'une vanne 5. Le séparateur 4 représenté est également dédoublé, ce qui permet d'obtenir des périodes de fonctionnement prolongées. Td débit à travers les séparateurs 4 est réglé au moyen de vannes 7 Par l'application d'un procédé suivant l'invention, la quantité d'enzyme utilisée est réduite en comparaison des pro- cédés classiques par charges successives; d'autre part, la durée de réaction est abrégée et l'installation peut avoir des dimensions plus petites, c'est-à-dire une moindre capacité volumétrique. Du fait que les deux enzymes sont présents dans l'unique récipient de réaction, les deux phases de la transformation peuvent se dérouler simultanément. X amylase attaque les liaisons glucosîdiques CL 1-4 de l'amidon, ce qui réduit la viscosité de la bouillie, tandis que l'amyloglucosidase (AMG) attaque à la fois les liaisons glucosidiques 1-4 et st 1-6, donnant ainsi lieu à la solution de glucose voulue. La température plus basse nécessaire pour la transformation par 1'G abaisse l'activité de lto-amylase, mais étant donné que 1'AXG est lente, cela n'influe guère sur la vitesse de transformation totale qui est régie par l'activité de l'enzyme le plus lent. En outre, on sait que le fait de réduire la température d'action de 1' -amglase de 85oC par exemple à 65QC par exemple se traduit par une forte baisse du taux d'inactivation de l'enzyme, ce qui fait que l'amylase reste active pendant une période très prolongée. Par ailleurs, du fait que les deux enzymes agissent dans le même récipient de réaction, il en résulte une réduction du nombre de récipients nécessaires. Le produit est obtenu à partir des séparateurs à raison de 20 à 300 1/h/m2 de surface de membrane et c'est un liquide limpide et incolore avec un équivalent dextrose qui peut atteindre 100, ce qui fait qu'il nty a besoin d'aucun traitement ultérieur de filtration ou de décoloration, il en résulte une économie considérable en ce qui concerne l'équipement de fil- tration et la quantité de charbon activé qui sont ordinairement nécessaires. Le sirop de glucose peut être ensuite évaporé, de même que dans les procédés classiques existants. L' efficacité du procédé pour la production de sirops de glucose est illustrée par les exemples qui saivent. Exemple 1 Une bouillie d'amidon, composée de 21,6 % en poids d'amidon de tapioca raffiné en suspension dans l'eau, a été cuite à 105 C pendant 25 secondes par injection de vapeur, ce qui a réduit la concentration à 18,0 * en poids. Auprès remplissage du récipient de réaction avec 220 litres, la bouillie a été liquéfiée et saccharifiée au moyen d'amylase et d'amyloglucosidase, tout d'abord de façon discontinue affin de déclencher le processus. Au bout de 18 heures, le récipient a été alimenté en continu, tandis que le mélange réactionnel était recyclé après avoir traversé un tube d'ultra-filtration équipé d'une membrane arrêtant les substances de poids moléculaire supérieur à 10 000.L'écoulement initial de filtrat, de 225 1/h/m, a baissé rapidement, jusqu'à se maintenir, au bout de deux haures, à un débit constant de 50~1/h/m2. La pression à lten- trée du tube d'ultra-filtration était fixée à 2,7 bar (40 psi), tandis que la vitesse à travers la membrane étant de 4,3 m/s. La charge initiale de bouillie était dosée à 2 g d'amylase par kg d'amidon et à 2 g d'AMG par kg d'amidon et on n'y a ajouté aucune dose ultérieure. Les conditions maintenues dans le récipient de réaction étaient une température de 55oC et un pH de 5,0 à 5,5. Avec un temps de séjour moyen de 17,6 h, l'équivalent dextrose du mélange réactionnel a été maintenu à 80 DE, tandis que le filtrat passait de 80 DE à 85 DE en l'espace de 6 h. Le coefficient de rejet d'amidon s'élevait de 0,1 à 0,25 dans la méme période. Exem1e 2 390 litres d'une bouillie d'amidon à 7,00 en poids ont été cuits à 115ex pendant 25 secondes, puis liquéfiés et saccharifiés de la même manière que dans l'exemple 1. La concentration en matières solides résultante était de 7,6 % en poids. Au bout de 18 h, le récipient a été alimenté en continu, de mme que dans l'exemple 1. L'écoulement de filtrat a été maintenu à 100 1/h/m pendant 6 h et, au cours de cette période, la pression d'entrée de l'ultra-filtration a été élevée de 0,9 bar (13 psi) à 4,1 bar (60 psi). La vitesse à travers la membrane augmentait de 1,4 m/s à 6,5 m/s au fur et à mesure que s'élevait la pression. Les conditions de réaction maintenues étaient une température de 5520 et un pH de 5,0 à 5,5. Le temps de séjour moyen a été de 19,3 h et le DE du produit est passé de 84 à 91, tandis que le DE du mélange réactionnel s'élevait de 84 à 89 en l'espace de 6 h. Le coefficient de rejet d'amidon passait de O à 0,2. Diverses modifications sont envisageables dans le cadre de l'invention. REVENDICA2IONS 1. Procédé en continu pour l'hydrolyse d'amidon par transfor mation enzymatique au moyen d' &alpha; -amylase et d'amyîoglucosidase, caractérisé en ce qu'un récipient de réaction (2) contient une bouillie d'amidon et une dose des deux enzymes i -amylase et amyloglucosidase, à une température de transformation comprise entre 30 C et 100 C, le contenu du récipient étant mis en circulation continue sous pression à travers des moyens de séparation par ultra-filtration (4) pour séparer le sirop de glucose résultant de la tran formation, les matières non séparées étant renvoyées dans le récipient de réaction (2) et de la bouillie d'amidon d'appoint étant délivrée dans la mesure nécessaire pour maintenir la quantité requise dans le -récipient. 2. Procédé en continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de transformation dans le récipient (2) est comprise entre 5020 et 60 C. 2 Procédé en continu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la.pression de la substance envoyée dans les moyens de séparation par ultra-filtration (4) est comprise entre 0,60 et'6,2 bar. 4. Procédé en continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pH du contenu du récipient de réaction (2) est maintenu entre 5,0 et 5,5