Brevet FR2468645A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un procédé, applicable de préférence en continu, pour l'obtention d'alcool à partir d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, telles que par exemple des pommes de terre, des céréales, en particulier le seigle, le blé, le malus, le riz ou le mil, ainsi que des farines de manioc, de tapioca et de cassave. On sait que l'amidon,en tant qu'hydrate de carbone non directement fermentescible, doit d'abord être dégradé en sucres fermentescibles, à l'aide d'enzymes,avant que la fermentation alcoolique soit possible. Il est donc d'abord nécessaire de décomposer les matières premières contenant de l'amidon, en dissolvant et en ouvrant les cellules d'amidon à partir de leurs formations cellulaires, puis en libérant l'amidon qui peut être ensuite facilement saccharifié.Cette décomposition se fait par un procédé dit à la vapeur, le plus souvent dans un générateur Henze à températures élevées et sous pression, après quoi on détend et on refroidi dit, et on ajoute une enzyme pour saccharifier l'amidon dégradé et gélifié. I1 s'agit alors d'un procédé discontinu, dans lequel la matière première doit etre traitée à 15O0C pendant environ 125 à 2 heures pour hêtre gélifiée Il est manifeste que ce procédé connu consomme une quantité extraordinaire d'énergie. Il est également connu d'ajouter une fraction de l'enzyme à l'amidon avant la gélification (ou formation d'empois) dans le générateur Henze, pour faire en sorte que l'enzyme puisse dès la montée en température provoquer une certaine saccharification, mais les enzymes sont inactivées aux températures bien supérieures à 1000C, nécessaires pour la gElification et il faut donc en rajouter, après une gélification totale de l'amidon, pour qu'ait lieu la saccharification complète. Un procédé de gélification de l'amidon ou des produits contenant de l'amidon, avec une économie considérable d'énergie, est déjà décrit dans la demande de brevet allemand 19.22.932, et ce procédé est caractérisé en ce qu'on introduit la vapeur et la suspension d'amidon coaxialement au centre d'un homogénéiseur. Ce procédé a fait ses preuves dans la pratique, car la gélification de l'amidon a lieu dans une zone de grande densité de forces de cisaillement et de cavitation et permet d'une part une distribution homogène et intense de la vapeur et d'autre part aussi une diminution constante de la viscosité, qui augmente continuellement en soi au moment de sa formation.Comme homogénéiseur, on utilise avant tout un dispositif constitué d'un corps avec un rotor en tronc de cône tournant à l'intérieur, dont la surface de la chemise est pourvue d'anneaux coaxiaux de diamètres échelonnés, qui sont disposés en chicane par rapport à des anneaux de meme type sur la paroi interne du corps de l'homogénéiseur, face au rotor. Avec ce procédé connu, il est par exemple possible de gélifier 180 kg/heure d'amidon de pomme de terre natif, sous une pression de vapeur de seulement 1,4 bar au-dessus de la pression atmosphérique et une consommation d'énergie de 8 kWh. On a maintenant trouvé de façon surprenante que ce procédé permet de conduire en continu la présaccharification jusqu'ici compliquée, à des concentrations élevées, en diminuant en même temps les dépenses d'énergie, et par là aussi d'augmenter la production d'alcool à partir d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, au-delà de ce qui était possible jusqu'à maintenant. Le nouveau procédé pour l'obtention d'alcool à partir amidon ou de matières premières contenant de l'amidon est caractérisé en ce qu'on introduit une suspension aqueuse d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, broyées de façon appropriées, avec de l'a-amylase et un apport simultané de vapeur coaxialement au centre d'un homo généiseur, on gélifie grâce à une distribution très fine de l'enzyme, brusquement, mécaniquement et thermiquement, à-des températures comprises entre 80 et 1200C, de préférence entre 90 et 1000C, on laisse l'empois d'amidon se fluidifier et se saccharifier à des températures comprises entre 70 et 800C, on refroidit ensuite en continu l'amidon fluidifié et présaccharifié à des températures comprises entre 50 et 650C et en ajoutant de la g-amylase et éventuellement de l'a-glucosi dase, on dégrade jusqu'au glucose et on fait fermenter d'une façon connue en soi le moût sucré ainsi obtenu. Comme homogénéiseur, on peut de préférence utiliser dans ce procédé un dispositif du type décrit cidessus, qui est constitué d'un corps avec un rotor en tronc de cône tournant à l'intérieur et dont la surface de la chemise est pourvue d'anneaux coaxiaux de diamètres échelonnés, qui sont disposés en chicane par rapport à des anneaux de meme type sur la paroi interne du corps de l'homogénéiseur, face au rotor. Pour la conduite du procédé selon l'inven- tion, il s'est avéré opportun d'ajouter l'a-amylase directement à la suspension d'amidon avant d'introduire cette dernitre dans l'homogénéiseur. Mais il est également possible d'introduire la suspension d'amidon et la vapeur coaxialement au centre de l'homogénéiseur et de doser en même temps l'&alpha;;- amylase dans la machine. Dans les deuxcas, grace à la tem pérature de, par exemple, 950C établie dans l'homogéiseur, l'enzyme contenue on injectée dans la suspension est répartie de façon extrêmement fine dans la suspension d'amidon, alors que l'amidon luimeme est gélifié brusquement, mécaniquement et thermiquement, sous l'action de forces de cisaillement et de cavitation. Cet empois d'amidon est alors abandonné à lui-meme pendant un certain temps à des températures compri- ses entre 70 et 80 C, auquel cas il se fluidifie et subit déjà une saccharafication préalable. A ce stade, on peut alors ajoute de l'eau froide à l'empois d'amidon pour favoriser le refroidissement, mais également encore, diluer en même temps l'empois d'amidon. Il s'est montré opportun d'abandonner l'empois d'amidon à lui-meme environ 15 minutes avant qu'il refroidisse et qu'il soit éventuellement dilué en meme temps. Après avoir refroidi l'amidon fluidifié et pré-saccharifié à une température comprise entre 50 et 650C, on ajoute la ss-amylase et éventuellement également l'a-glucosidase qui décomposent l'amidon jusqu'au glucose et on obtient le moult sucré sucré qui, finalement, fermente en alcool d'une façon connue en soi.Le procédé selon l'invention a surtout par rapport au procédé classique pour la production d'alcool à partir d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, le grand avantage de permettre un mode de travail continu pour la gélification et la pré-saccharification, mais en outre de consommer beaucoup moins d'énergie et, avant tout, de permettre un travail à des concentrations bien supérieures, car par ce procédé la gélification est possible jusqu'à 40% de substance sèche, contre 20% seulement de substance sèche (TS) pour le procédé utilisé jusqu-' ici. L'invention est encore expliquée par l'exemple suivant, qui ne la limite aucunement. EXEMPLE On a chargé en continu une matière première contenant de l'amidon, par exemple du mais ou une farine de tapioca, en même temps que de l'eau chaude provenant d'un échangeur de chaleur, par une monopompe à vis, en des quantités atteignant 44 kg de substance solide pour 100 kg d'eau de façon à obtenir une concentration en substance sèche d'environ 40%. Dans la vis, on a ajouté en même temps une solution d'oMamylase à 1 à 2 % en substance sèche. On a introduit cette préparation avec un apport de vapeur simultané, coaxialement au centre d'un homogénéiseur, par exemple une machine SUPRATON, et on a gélifié brusquement, mécaniquement et thermiquement, vers 950C. I1 est également possible de ne pas ajouter la solution d'enzyme par la pompe à vis, mais de l'injecter directement dans l'homogénéiseur. On a ensuite soutiré de I'homogénéiseur, l'empois d'amidon contenant l'enzyme finement répartie dans l'empois et on l'a abandonné à lui-meme pendant 15-minutes, grace à quoi l'amidon s'est fluidifié par diminution de sa longueur de charnue et pré-sacchérifié jusqu'à un certain point. On a dilué et refroidi vers 550C en ajoutant en même temps de l'eau froide, puis on a ajouté la g-amylase et l'a- glucosidase, qui décomposent amidon en glucose en I heure environ. On a refroidi le mont sucré ainsi obtenu et on l'a fait fermenter d'une façon connue en soi. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention d'alcool à partir d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, caractérisé en ce qu'on introduit coaxialement au centre d'un homogénéiseur une suspension aqueuse d'amidon ou de matières premières contenant de l'amidon, convenablement broyée, avec de l'a-amylase et avec un apport de vapeur simultané, on g6- lifie brusquement, mécaniquement et thermiquement, sous l'effet de l'enzyme finement distribuée à des températures comprises entre 80 et 1200C, puis on abandonne l'empois d'amidon à lui-meme à des températures comprises entre 70 et 800C pour une fluidification et une pré-saccharification, on refroidit l'amidon fluidifié et prd-saccharifié, en continu, à des températures comprises entre 50 et 650C et on dégrade jusqu'au glucose par addition de ss-amylase et éventuellement d'a-glucosidase, puis on fait finalement fermenter d'une façon connue en soi le moût sucré ainsi obtenu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit dans l'homogénéiseur une suspension d'amidon contenant de l'a amylase. 3. Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'on injecte l'a-amylase dans l'homogénéiseur, alors que la suspension d'amidon et la vapeur sont introduites coaxialement au centre de l'homogénéiseur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on dilue l'empois d'amidon par addition d'eau froide pour un refroidissement simultané. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on abandonne l'em- pois d'amidon à lui-même pendant environ 15 minutes, avant de le refroidir et de le diluer simultanément.