Brevet FR2586701A1 — publié le 19870306

L'invention se rapporte à un procedé pour l'obtention d'éthanol à partir d'amidon ou de matieres premières contenant de l'amidon telles des ceréales. L'invention se rapporte également aux moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé, aux agents utilisés ainsi qu'aux produits obtenus. On sait que l'amidon, en tant que polyholoside non directement fermentescible, doit d'abord par hydrolyse être décompose en glucose avant que sa fermentation alcoolique soit possible. Ainsi, pour la production d'éthanol à partir de substances amylacés, c'est à dire de substances contenant de l'amidon, telles les céréales, on procède classiquement selon plusieurs étapes consécutives. Une étape d'hydrolyse où l'amidon est transforme en glucose, et une étape de dédoublement dans laquelle le glucose est transformé en éthanol. C'est généralement après avoir réduit en bouillie ou broyé la substance amylacee (FR-A-2.474.527) que l'on place celle-ci en présence d'au moins un agent hydrolysant qui va transformer l'amidon en glucose. Classiquement, l'agent hydrolysant est au moins une enzyme et plus généralement consiste en deux enzymes. L'hydrolyse obtenue par cette voie enzymatique porte le nom d'amylolyse. La substance amylacée transformée en glucose est ensuite mise en présence d'au moins un agent dédoublant le glucose, principalement, en éthanol et en gaz carbonique. Pour la suite de la description, on ne fera plus état du gaz carbonique. Classiquement, ce dédoublement est obtenu par fermentation, généralement au moyen d'une levure alcooligene. Ensuite,l 'éthanol produit est récupéré par distillation. Chacune de ces deux étapes principales de transformation de l'amidon en éthanol qui s'effectue en milieu liquide exige des conditions bien précises au moins de température, de pH, de composition du milieu. Lorsque la substance amylacée est simplement broyée, et/ou mise en bouillie, avant d'être traitee par voies enzymatiques, puis fermentée, le son, les germes, les remoulages augmentent inutilement le volume de la solution à traiter et par conséquent les traitements necessitent des cuves de grand volume. I1 en découle une consommation importante d'acidifiants, et d'énergie (maintien en température). En outre, après extraction de l'éthanol, il est quasiment impossible de récupérer les remoulages, le son, les germes, le gluten. Les techniques de meunerie, connues aujourd'hui, permettent à partir de céreales, la separation selective de la farine et de. ses coproduits tels le son, les remoulages, les germes. Avantageusement, ces produits apportent une bonne valeur ajoutée en étant exploités individuellement. La farine, peut quant à elle être dissociee en gluten et en amidon, selon des techniques egalement connues. Cependant, en dépit de l'économie d'énergie réalisée sur le traitement de l'amidon, il faut toujours, pour l'obtention d'éthanol, procéder selon au moins deux etapes distinctes de transformation en sucres fermentescibles et de fermentation de ces sucres par apports successifs d'enzymes spécifiques avec entre les apports un réajustement des conditions du milieu. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procedé d'obtention d'ethanol à partir d'amidon issu de céréales qui ne comporte globalement qu'une seule étape principale de transformation de l'amidon en éthanol. A cet effet, l'invention a pour objet un procedé pour l'obtention d'ethanol, notamment caractérise en ce que : - - tout d'abord par des techniques classiques de meunerie, on transforme en farine, les céréales telles le blé, de préférence en séparant le son, les remoulages et les germes, - on met l'amidon en présence d'un seul agent actif unique capable d'excréter dans le milieu les enzymes nécessaires pour que, sans autre apport, s'effectue sensiblement simultanément l'hydrolyse et la fermentation alcoolique des sucres formés lors de cette hydrolyse, - ensuite, selon une technique connue, on récupère l'éthanol. Les moyens en vue de la mise en oeuvre du procedé sont caractérisés en ce qu'ils comprennent principalement un agent actif unique effectuant sans autre apport l'hydrolyse de l'amidon en glucose et la fermentation alcoolique de ce glucose, lequel agent consiste à cet effet en une levure capable d'excréter les enzymes transformant l'amidon en sucres fermentescibles et d'assurer la fermentation de ces sucres en éthanol. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif. Selon une technique classique en meunerie - on transforme tout d'abord 1 en farine 3 les céréales 2 telles le blé, de préférence en en séparant ele son 4, les remoulages 5 et les germes 6, - puis, de préférence après en avoir séparé 7 le gluten 8, l'amidon 9 est mis de manièreegalement connue en présence d'un agent actif unique 10 qui effectue sensiblement simultanément l'hydrolyse 11 de cet amidon 9 et la fermentation alcoolique 12 des sucres formés lors de l'hydrolyse, - ensuite, selon une technique connue 13, on récupère l'méthanol 14. Conformement à l'invent-ion, l'agent actif unique 10 effectuant l'hydrolyse de l'amidon en glucose puis sans autre apport la -fermentation alcoolique du glucose est une levure d'une part, excrétant dans le milieu les enzymes 15, 16 pour transformer l'amidon en glucose et, d'autre part (16) transformant le glucose en éthanol. La fermentation est effectuée en utilisant une levure amylolytique à métabolisme fermentaire. Cette levure doit excréter dans le milieu l'amylase et l'amyloglusidase. Elle doit posséder un pouvoir fermentaire suffisant pour transformer en éthanol les oligosaccharides et le glucose apparus. Elle doit posséder également un système enzymatique arnylasique suffisamment actif à des pH acides pour permettre de travailler à labri des contaminations sans stérilisation du milieu. Elle doit résister suffisamment à l'éthanol pour permettre d'atteindre des teneurs en éthanol intéressantes industriellement. Selon une variante de l'invention, préalablement au traitement d'hydrolyse 11 et de fermentation 12 par l'agent actif unique précité, l'amidon 9 subit un empesage à chaud 17 éventuellement en présence d'une faible quantite d'alpha-amylase thermorésistante. Le léger début d'hydrolyse résultant de ce traitement permet d'éviter la rétrogradation lorsque le lait d'amidon est refroidi jusqu'à la temperature d'ensemencement. Le lait d'amidon peut évidemment être additionné 19 de produits 20 améliorant ses qualités et par exemple de sels minéraux, d'oligo-éléments, de vitamines, d'azote ammoniacal puis ajusté 21 à un pH acide convenable. Bien entendu, sans pour autant que cela soit limitatif pour l'invention, l'ensemble des étapes du procédé de traitement de l'amidon se déroule en solution aqueuse. De même, l'éventuelle séparation du gluten sera avantageusement faite par traitement par voie humide delivrant donc directement l'amidon 9 sous forme de lait. Mais, un procédé de séparation du gluten et de l'amidon par voie sèche (turboséparation par exemple) n'est pas à exclure. L'originalité principale du procédé proposé vient du fait qu'un seul et même organisme 10 assurera l'hydrolyse 11 de l'amidon et la fermentation alcoolique 12. La levure utilisée appartient au genre Schwaniomyces et de préférence il s'agira de la souche Schwaniomyces castel lit CBS 2863. La fermentation sera conduite de manière traditionnelle fermentation discontinue ou fermentation multiétage. Les levures sont partiellement recyclées. Les vinasses pourront être partiellement recyclées. L'aération, toujours necessaire en fermentation alcoolique, est ici particulièrement importante, elle conditionne une bonne biosynthese et une bonne excrétion des amylases. L'homme de l'art saura définir les conditions d'aération optimales pour chaque souche. La distillation peut être réalisée par tout procédé traditionnel. I1 sera utile d'utiliser des colonnes à multiples effets. Des essais à ce jour pratiques ont donné les resultats suivants Dans un premier essai, une solution d'amidon "soluble" à 150 g/l a été additionnée de sels minéraux, d'oligo-elements, de vitamines, d'azote ammoniacal et après ajustement de son pH à 4, a éte ensemencée avec une souche de Schwaniomyces Castel lit CBS 2363. Conduite en discontinue, sa fermentation a été totale en quarante huit heures. Ce fermenteur avait éte aeré pendant les six premières heures de la fermentation. Le titre alcoolique obtenu a été de sept degrés cinq. - Dans un second essai, du ble traité par meunerie a fourni une farine. Après extraction du gluten, il a été obtenu un lait d'amidon contenant 70 g/l d'amidon. I1 a reçu les mêmes additifs que ceux cités dans l'exemple précite. La levure utilisée était; identique. Le pH a egalement été maintenu à quatre. L'aeration a éte effectuée pendant quatre heures après commencement. La fermentation était terminée après vingt quatre heures. Le titre alcoolique obtenu a été de trois degrés cinq. - Dans un troisieme essai, du blé traité comme dans l'exemple precédent, a donne une farine. Après extraction du gluten, l'amidon obtenu a ete empesé à chaud en présence d'une préparation d'alpha amylase thermorésistant. Le lait d'amidon obtenu contenait 120 g/l d'amidon. La fermentation conduite comme dans les deux exemples précédents a éte pratiquement complète en quarante huit heures. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention d'éthanol (14) â partir d'amidon (9) et/ou de matières premières contenant de l'amidon et notamment à partir des céréales (2) telles le blé, CARACTERISE en ce qu'on met l'amidon (9) en présence d'un agent actif unique (10) capable d'excréter dans le milieu les enzymes (15, 16) nécessaires à l'hydrolyse (11) de cet amidon (9) et d'assurer la fermentation alcoolique (12) des sucres formés lors de l'hydrolyse (11). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement à la mise en présence de l'agent actif unique (10), on transforme la matiere première en farine (3) exempte de son (4), de germes (6), de remoulages (5). 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement à la mise en présence de l'agent actif unique (10), on sépare le gluten de l'amidon de façon plus ou moins totale. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement au traitement d'hydrolyse (11) et de fermentation (12), par l'agent actif unique (10), on fait subir à l'amidon un empesage a chaud (17) éventuellement en présence d'une amylase thermorésistante (18), et ce de maniere à ce qu'il soit au moins en partie suffisamment hydrolysé pour eviter une rétrogradation de l'empesage lorsqu'il sera ramené à la température ambiante. 5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement à la mise en presence de l'agent actif unique (10) on règle (21) la suspension d'amidon à un ph compris entre 3 et 5. 6. Procéde selon la revendication 1 caractérisé en ce que, préalablement à la mise en présence de l'agent actif unique (10) on règle (21) la suspension d'amidon à un pH de l'ordre de 4,5. 7. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procedé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisés en ce qu'ils comprennent principalement un agent actif unique (10) effectuant sans autre apport l'hydrolyse (11) de l'amidon en glucose et la fermentation alcoolique (12) de ce glucose, lequel agent actif unique (10) consiste à cet effet en une levure qui peut, d'une part, excréter dans le milieu les enzymes (15, 16) pour transformer l'amidon en glucose et, d'autre part, transformer le glucose en méthanol. 8. Moyens selon la revendication 7 caracterises en ce que la levure utilisée appartient au genre Schwaniomyces. 9. Moyens selon la revendication 7 caractérisés en ce que la levure utilisée est la souche Schwaniomyces castel lit CBS 2863.