FR2758332A1 - PROCESS FOR OBTAINING EXTRACT FROM ITS DESAMYLACE, REFINERY AND MATERIAL OBTAINED THEREBY - Google Patents
PROCESS FOR OBTAINING EXTRACT FROM ITS DESAMYLACE, REFINERY AND MATERIAL OBTAINED THEREBY Download PDFInfo
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Abstract
Description
La présente concerne un procédé pour obtenir un extrait de son de blé désamylacé, un raffinat et un matériau obtenu à partir de ce procédé. The present invention relates to a process for obtaining a desamylated wheat bran extract, a raffinate and a material obtained from this process.
Le son de blé est particulièrement riche en fibres insolubles, notamment de type hémicellulosique et est notamment connu pour ses actions sur la digestibilité, le transit intestinal, I'inhibition des tumeurs du colon. Wheat bran is particularly rich in insoluble fiber, especially of hemicellulose type and is particularly known for its actions on digestibility, intestinal transit, inhibition of colon tumors.
Les hémicelluloses constituent une vaste famille de polysaccharides de paroi cellulaire, associés à ia cellulose, de structure très variable, dépendante de la nature de la plante et de l'organe dont elles sont extraites. Elles sont utilisées dans des domaines aussi variés que la pharmacie, les cosmétiques ou l'agroalimentaire, comme excipient, agent de saveur et émulsifiant comme décrit par exemple dans les documents JP-A-07101881, JP-A-07079712, JP-A-07101882,
JP-A-07099930, JP-A-071 02284, JP-A-060571176 et EP-A-301 440. Elles présentent aussi des effets intéressants notamment pour la régulation du cholestérol et de la tension artérielle.Hemicelluloses constitute a vast family of cell wall polysaccharides, associated with cellulose, of very variable structure, depending on the nature of the plant and the organ from which they are extracted. They are used in fields as varied as pharmacy, cosmetics or food processing, as an excipient, flavoring agent and emulsifier as described for example in JP-A-07101881, JP-A-07079712, JP-A- 07101882,
JP-A-07099930, JP-A-071 02284, JP-A-060571176 and EP-A-301 440. They also have interesting effects especially for the regulation of cholesterol and blood pressure.
On connaît déjà des procédés pour fractionner le son de blé comme celui décrit dans le brevet US n" 3879373 ou dans la publication Preparation and characterisation of water soluble hemicellulose (arabinoxylan) from wheat bran dans Nippon Shokukin Kogyo Gakkaish, 39, n" 12, p. 1147-1155 de 1992. Ceux-ci comprennent en général une étape d'extraction aqueuse pour éliminer l'amidon résiduel, suivi d'une étape de solubilisation des hémicelluloses en milieu alcalin. Methods for splitting wheat bran such as described in US Patent No. 3879373 or in the publication Preparation and characterization of water soluble hemicellulose (arabinoxylan) from wheat bran in Nippon Shokukin Kogyo Gakkaish, 39, No. 12, are already known. p. 1147-1155 of 1992. These generally include an aqueous extraction step to remove the residual starch, followed by a step of solubilization of hemicelluloses in alkaline medium.
Bien souvent, le son de blé aura auparavant subi un ou plusieurs prétraitements tels que délipidation, déprotéination, délignification, mettant en oeuvre différents solvants tels que décrits dans les publications Constitution of a hemicellulose from wheat bran dans Canadian Journal of Chemistry, 33, p. 56-67 de 1955 et Fractionation of wheat bran carbohydrates dans J. Sci. Food. Agric. 32, p. 243251 de 1981. Ces prétraitements associés aux multiples opérations de purification ayant pour objet d'isoler une fraction hémicellulosique la plus pure possible, se traduisent par des rendements en extraits hémicellulosiques limités et faiblement actifs sur le plan rhéologique. Par ailleurs, aucun de ces extraits purifiés ne présentent de propriétés filmogènes, ni d'agent d'enduction.Very often, wheat bran will have previously undergone one or more pretreatments such as delipidation, deproteinization, delignification, using various solvents as described in the publications Constitution of a hemicellulose from wheat bran in Canadian Journal of Chemistry, 33, p. 56-67 of 1955 and Fractionation of wheat bran carbohydrates in J. Sci. Food. Agric. 32, p. These pretreatments associated with multiple purification operations for the purpose of isolating a hicellulosic fraction as pure as possible, result in yields of hemicellulosic extracts limited and weakly active rheologically. Moreover, none of these purified extracts have film-forming properties or coating agents.
Aussi un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé pour obtenir un extrait de son de blé désamylacé qui permet de limiter le nombre d'étapes et de réduire l'utilisation de solvants. It is also an object of the present invention to provide a process for obtaining a desamylated wheat bran extract which limits the number of steps and reduces the use of solvents.
Un autre but de la présente Invention est de fournir un tel procédé qui permet d'obtenir un extrait de son de blé nche en hémicellulose avec un rendement supérieur à ceux des procédés connus. Another object of the present invention is to provide such a method which makes it possible to obtain an extract of hemi-cellulose-derived dry wheat bran in a yield higher than those of known processes.
Un but supplémentaire de l'invention est de fournir un procédé de ce type qui permet d'obtenir un tel extrait présentant un intérêt rhéologique et filmogène, avec un cout de production acceptable. A further object of the invention is to provide a method of this type which makes it possible to obtain such an extract having a rheological and film-forming interest, with an acceptable cost of production.
Un autre but supplémentaire de l'invention est de fournir un procédé de ce type qui permet, après récupération de l'extrait, de valoriser le résidu cellulosique dans le domaine des matériaux thermopressés, pour l'obtention de pièces moulées, recyclables et compostables, en substitution à des pièces plastiques de conditionnement et d'emballage. Another additional object of the invention is to provide a process of this type which makes it possible, after recovery of the extract, to recover the cellulosic residue in the field of thermopressed materials, in order to obtain molded, recyclable and compostable parts, as a substitute for plastic parts for packaging and packaging.
Ces buts ainsi que d'autre qui apparaîtront par la suite sont atteints par un procédé pour obtenir un extrait de son de blé désamylacé, et un raffinat cellulosique qui est caractérisé, selon la présente invention, par le fait qu'il comprend les étapes suivantes a) on mélange le son de blé à dix fois son volume d'eau à une température
inférieure à 50 C et on filtre de façon à récupérer un lait d'amidon et un son désamylacé, le lait d'amidon étant ensuite décanté, filtré ou centrifugé puis séché cette étape est répétée une à deux fois pour obtenir un son désamylacé présentant une teneur en amidon inférieure à 1 % de la matière sèche, en poids, b) on met en contact ie son désamylacé avec une solution aqueuse de soude dont la concentration est comprise entre 2 et 12 %, massique, dans un rapport liquide/solide compris entre 5 et 100, à une température comprise entre 20 et 100" C, pendant une durée comprise entre 5 et 120 minutes , puis on dilue le mélange par de l'eau, si nécessaire, jusqu'à obtenir un rapport liquide/solide supérieur à 25 et le résidu solide est séparé par filtration ou par essorage, on concentre le filtrat, on l'acidifie à un pH compris entre 4,5 et 7, et on précipite par de l'méthanol dans un rapport de 2 à 4 volumes d'alcool pour un volume de solution, pour obtenir un coagulat, que l'on sèche pour obtenir un extrait riche en hémicellulose. These and other objects which will become apparent are attained by a process for obtaining a desamylated wheat bran extract, and a cellulosic raffinate which is characterized, according to the present invention, by the fact that it comprises the following steps a) the wheat bran is mixed with ten times its volume of water at a temperature
less than 50 ° C. and filtered so as to recover a starch milk and a deamylated bran, the starch milk then being decanted, filtered or centrifuged and then dried, this step is repeated once or twice to obtain a deamylated starch content less than 1% of the dry matter, by weight, b) the deaminated bran is brought into contact with an aqueous sodium hydroxide solution whose concentration is between 2 and 12%, by mass, in a liquid / solid ratio included between 5 and 100, at a temperature between 20 and 100 ° C, for a period of time between 5 and 120 minutes, then the mixture is diluted with water, if necessary, to obtain a higher liquid / solid ratio at 25 and the solid residue is separated by filtration or dewatering, the filtrate is concentrated, acidified to a pH of between 4.5 and 7, and precipitated with methanol in a ratio of 2 to 4 volumes. of alcohol for a volume of solution, for r obtain a coagulate, which is dried to obtain an extract rich in hemicellulose.
Avantageusement, l'étape a) est répétée une a deux fois pour obtenir un son désamylacé présentant une teneur en amidon inférieure à 1 % de la matière sèche, en poids
Quant au matériau selon la présente Invention, il est obtenu en mélangeant l'extrait obtenu ci-dessus en proportion comprise entre 10 et 50 % massique à de la fibre cellulosique activée hautement accessible, obtenue par fractionnement de paille de blé ou d'orge, et en thermomoulant ce mélange sans adjonction d'additif ou de colle
Ainsi, selon la présente invention, on désamylace le son de blé, puis on traite la fraction désamylacée pour obtenir un extrait hémicellulosique et un raffinat cellulosique. L'invention se fonde sur la mise en évidence des propriétés remarquables et inconnues de l'extrait de son de blé désamylacé comme agent rhéologique et filmogène, utilisable en formulation comme additifs ou ingrédients épaississants et gélifiants, et comme agent d'enduction pour la finition et la protection de surfaces, atteintes grace à la mise en oeuvre du procédé. Les fractions hémicellulosiques obtenues dans des conditions différentes de ce procédé, en particulier lorsqu'elles sont plus pures, perdent leurs propriétés. Le raffinat cellulosique issu de ce procédé apporte aux pièces thermomoulées sans additif ni colle, à base de fibres de pailles fractionnées, une meilleure souplesse pour une résistance mécanique satisfaisante, et ce de façon inattendue car l'incorporation de son de blé dans les panneaux de particules ou de fibre est actuellement connue pour abaisser leurs caractéristiques mécaniques, même en présence de colle.Advantageously, step a) is repeated one to two times to obtain a deamylated bran having a starch content of less than 1% of the dry matter, by weight.
As for the material according to the present invention, it is obtained by mixing the extract obtained above in a proportion of between 10 and 50% by mass of highly accessible activated cellulosic fiber, obtained by fractionation of wheat or barley straw, and by thermomolding this mixture without addition of additive or glue
Thus, according to the present invention, the wheat bran is desamylated, and then the desamylated fraction is treated to obtain a hemicellulosic extract and a cellulosic raffinate. The invention is based on the demonstration of the remarkable and unknown properties of the desamylated wheat bran extract as a rheological and film-forming agent, usable in formulation as additives or thickening and gelling ingredients, and as a coating agent for the finishing and the protection of surfaces achieved by the implementation of the method. The hemicellulosic fractions obtained under different conditions of this process, especially when they are purer, lose their properties. The cellulosic raffinate resulting from this process provides the thermomolded parts without additive or glue, based on fractionated straw fibers, a better flexibility for a satisfactory mechanical strength, and this unexpectedly because the incorporation of wheat bran in the panels of particle or fiber is currently known to lower their mechanical characteristics, even in the presence of glue.
Selon le procédé revendiqué de la présente invention, le son de blé est mélangé à dix fois son volume d'eau, à une température inférieure à 50"C. En effet, au delà de 50"C, I'apparition de phénomènes de gélification de l'amidon pourrait venir gêner le lavage. La fraction hydrosoluble comprenant les composés hydrosolubles et les granules d'amidon en suspension est séparée du résidu son par filtration. Le lait d'amidon ainsi obtenu est décanté et filtré, ou centrifugé puis séché. L'opération sera, selon la provenance du son et sa teneur initiale en amidon, répétée une ou deux fois jusqu'à obtenir un son désamylacé contenant moins de 1 % d'amidon. Dans le cas d'issue de meunerie dite gros son , près de 40 % de la matière sèche initiale est ainsi extraite. According to the claimed method of the present invention, the wheat bran is mixed with ten times its volume of water at a temperature below 50 ° C. In fact, beyond 50 ° C., the appearance of gelation phenomena starch may interfere with washing. The water-soluble fraction comprising the water-soluble compounds and the suspended starch granules is separated from the residue by filtration. The starch milk thus obtained is decanted and filtered, or centrifuged and then dried. Depending on the origin of the bran and its initial starch content, the operation will be repeated once or twice until a deamylated bran containing less than 1% of starch is obtained. In the case of so-called fat bran milling issue, nearly 40% of the initial dry matter is thus extracted.
Le son de blé, ainsi désamylacé, mais non séché, est mis en contact avec une solution aqueuse de soude dont la concentration est comprise entre 2 et 12 % massique, un rapport liquide/solide compris entre 5 et 100, à une température comprise entre 20 et 100"C, pendant une durée comprise entre 5 et 120 minutes. De façon avantageuse, on procédera de la façon suivante le son désamylacé est mis en contact intime avec la solution de soude à une concentration en poids comprise entre 5 et 10 %, dans un rapport liquide/solide compris entre 6 et 10, et à une température comprise entre 20 et 50 DC. pendant une durée inférieure à 15 minutes. grace a un mélangeur malaxeur approprié comme un pulpeur ou un mélangeur bi-vis, de façon à obtenir une pâte bien homogène. La pâte est ensuite stockée dans un bac de maturation pendant une durée comprise entre 5 et 60 minutes, sans agitation, de façon à permettre la poursuite de la réaction de solubilisation des hémicelluloses. La pâte est ensuite lavée a l'eau abondamment, dans un rapport liquide/solide compris entre 25 et 50, dans un système agité. La séparation liquide/solide après solubilisation en phase alcaline est effectuée de préférence par essorage sur support tissu, par filtration ou par centrifugation , cette dernière solution imposant des lavages supplémentaires du fait de la formation possible d'une phase gélifiée. Le résidu obtenu est isolé, puis lavé ou non selon l'axe de valorisation choisi. Celui-ci, largement enrichi en fibres, trouve en effet divers axes de valorisation tels que les domaines alimentaires, animal ou diététique ou encore les matériaux. Wheat bran, thus deamylated, but not dried, is brought into contact with an aqueous solution of sodium hydroxide whose concentration is between 2 and 12% by weight, a liquid / solid ratio of between 5 and 100, at a temperature between 20 and 100 ° C., for a period of between 5 and 120 minutes, advantageously, the following procedure will be carried out: the deamylated bran is brought into intimate contact with the sodium hydroxide solution at a concentration by weight of between 5 and 10% in a liquid / solid ratio of between 6 and 10, and at a temperature of between 20 and 50 ° C., for a period of less than 15 minutes, by means of a suitable mixing mixer such as a pulper or twin-screw mixer, so The paste is then stored in a maturation tank for a period of between 5 and 60 minutes, without stirring, so as to allow the continuation of the solubilization reaction of the hemicellulos. The paste is then washed thoroughly with water in a liquid / solid ratio of between 25 and 50 in a stirred system. The liquid / solid separation after solubilization in the alkaline phase is preferably carried out by dewatering on a fabric support, by filtration or by centrifugation, this latter solution imposing additional washes because of the possible formation of a gelled phase. The residue obtained is isolated, then washed or not according to the chosen valuation axis. This one, largely enriched in fibers, finds in fact various axes of valorization such as the fields food, animal or dietary or the materials.
Le lavage pourra être avantageusement réalisé à une température inférieure à 50"C dans un appareil de parois cylindriques, et d'axe allongé, comprenant deux vis corotatives et d'axes parallèles entre elles et à l'axe de l'appareil, divisé en trois zones d'amont en aval selon le sens d'avancement du mélange. The washing may advantageously be carried out at a temperature of less than 50 ° C. in an apparatus with cylindrical walls, and with an elongate axis, comprising two corotating screws and axes parallel to each other and to the axis of the apparatus, divided into three downstream zones according to the direction of mixing.
Dans la première zone, ou zone amont, on introduit de la paille de blé et la pate de son alcaline provenant du bac de maturation. L'ensemble de vis situé dans cette zone présente un profil adapté pour imposer au mélange les effets suivants: - un effet de cisaillement qui réduit la taille des particules, - un effet de malaxage qui permet de mettre intimement en contact les pailles, le son et la solution alcaline imprégnant ce dernier, - un effet de compression qui favorise la diffusion de la phase liquide au sein des matrices lignocellulosiques, - un effet de rétention du mélange destiné à augmenter le temps de séjour dans l'appareil, et - un effet de convoyage du mélange vers la seconde zone.In the first zone, or upstream zone, wheat straw and the pulp of its alkaline coming from the maturation tank are introduced. The set of screws situated in this zone has a profile adapted to impose on the mixture the following effects: a shearing effect which reduces the particle size, a kneading effect which makes it possible to intimately contact the straws, the sound and the alkaline solution impregnating the latter, - a compression effect which promotes the diffusion of the liquid phase within the lignocellulosic matrices, - a retention effect of the mixture intended to increase the residence time in the apparatus, and - an effect conveying the mixture to the second zone.
Un profil de vis pour obtenir une telle combinaison d'effets est par exemple un enchaînement - d'éléments de vis à pas direct pour convoyer le mélange, - d'éléments malaxeurs de formes adaptées pour le cisaillement et le mélange bilobés, trilobés ou roues crantées, - d'éléments de vis, à simple ou double-filets à pas direct décroissant pour permettre le transport de la matière, avec contrainte de cisaillement (vis copénétrantes) et de compression axiale (diminution du pas de vis), - d'éléments de vis, à simple ou double-filets, a pas inverse, dont le rôle est de former un bouchon de matière qui assure la mise en compression du mélange dans cet élément de vis l'action de cisaillement et de mélange est aussi très intense Le mélange franchit le contre-filet grâce à l'espace entre les vis et la paroi et/ou a des fentes pratiquées dans la vis. A screw profile for obtaining such a combination of effects is, for example, a sequence of direct screw elements for conveying the mixture, of kneading elements of suitable shapes for bilobed, trilobed or wheeled shearing and mixing. notched, - screw elements, with single or double-threads with decreasing direct pitch to allow the transport of the material, with shear stress (copenetrating screws) and axial compression (reduction of the screw pitch), - d ' screw elements, single or double-threaded, with a reverse pitch, the role of which is to form a plug of material which ensures the compression of the mixture in this screw element the action of shearing and mixing is also very intense The mixture crosses the counter-net thanks to the space between the screws and the wall and / or has slots in the screw.
Dans la deuxième zone, ou zone intermédiaire, le mélange intime paille-son-solution de soude qui a franchi le contre-filet, est repris par des vis à pas direct pour être convoyé vers un point d'injection d'eau. Le mélange est ainsi détendu pour favoriser les échanges avec l'eau en vue d'assurer l'extraction des hémicelluloses solubilisées par l'action de la soude, par effet de dilution ou de lavage. Le mélange liquide/solide est ensuite soumis à un effet mécanique de mélange et de compression grâce à la combinaison d'une enchaînement de vis à pas direct décroissant et à pas inverse. L'effet du mélange favorise la mise en contact des phases, et la dilution des hémicelluloses solubilisées la présence de fibres de paille favorise la formation d'un bouchon dans l'élément de vis à pas inverse permettant la mise en pression de la matière en amont. L'effet de compression assure le pressage et l'essorage du mélange afin d'évacuer le liquide à travers des grilles de filtre disposées dans la paroi cylindrique de l'appareil. Le filtrat recueilli contient les hémicelluloses solubilisées. In the second zone, or intermediate zone, the intimate mixture of straw-its-solution of soda which has crossed the mesh, is taken up by screws with direct pitch to be conveyed towards a point of water injection. The mixture is thus relaxed to promote exchanges with water to ensure the extraction of hemicellulose solubilized by the action of sodium hydroxide, by dilution or washing effect. The liquid / solid mixture is then subjected to a mechanical effect of mixing and compression thanks to the combination of a sequence of screws with decreasing direct pitch and reverse pitch. The effect of the mixture favors the contacting of the phases, and the dilution of the solubilized hemicelluloses the presence of straw fibers promotes the formation of a plug in the screw element with reverse pitch allowing the pressurization of the material. upstream. The compression effect ensures the pressing and spinning of the mixture to evacuate the liquid through filter grids disposed in the cylindrical wall of the apparatus. The filtrate collected contains solubilized hemicelluloses.
Dans la zone aval, ou troisième zone, le produit essoré qui a franchi le contre-filet, est repris par des vis à pas direct pour être envoyé vers la sortie de l'appareil. Le mélange de fibre de son et de paille pourra dans cette zone aval, subir un traitement de séchage et de mise en forme, par exemple par extrusion au travers d'une filière. Pour le séchage, la paroi cylindrique comportera des moyens de chauffage et des moyens pour évacuer la vapeur d'eau formée. In the downstream zone, or third zone, the wrung product that has crossed the seam, is taken by screws with direct pitch to be sent to the outlet of the device. The mixture of fiber of bran and straw may in this downstream zone, undergo a drying treatment and shaping, for example by extrusion through a die. For drying, the cylindrical wall will comprise heating means and means for evacuating the water vapor formed.
La matrice de fibres cellulosiques, recueillie à la sortie de l'appareil comme décrit ci-dessus, peut être moulée par thermoformage pour obtenir des formes moulées suffisamment résistantes pour être substituées à des pièces obtenues à partir de matières plastiques ou de composites dans leurs applications. The cellulosic fiber matrix, collected at the outlet of the apparatus as described above, can be thermoformed to form molded shapes strong enough to be substituted for parts made from plastics or composites in their applications. .
La présence de fibre de son incorporée dans un rapport en poids son désamylacé/paille compris entre 0,1 et 0,5 apporte une meilleure souplesse aux matériaux, nécessaire pour certaines applications. De telles formes ne sauraient être obtenues par thermoformage direct des mélanges paille-son, même après broyage. The presence of sound fiber incorporated in a ratio by weight of its deaminyl / straw between 0.1 and 0.5 provides greater flexibility to the materials required for certain applications. Such forms can not be obtained by direct thermoforming straw-bran mixtures, even after grinding.
La solution alcaline visqueuse obtenue par séparation du liquide et du solide est directement concentrée, par exemple, par ultrafiltration sur une membrane polysulfone compatible avec le pH de la solution, présentant un seuil de coupure de 10 000 Da. une lumière interne supérieure ou égale à 1,1 mm, du fait de l'importante viscosité de la solution. L'augmentation de ce diamètre interne permet de réduire la durée de l'étape et d'augmenter le taux de concentration de la solution. La température ne doit pas dépasser 50 C afin de ne pas altérer les structures polysaccharidiques libres dans le milieu. The alkaline viscous solution obtained by separating the liquid and the solid is directly concentrated, for example, by ultrafiltration on a polysulfone membrane compatible with the pH of the solution, having a cut-off of 10,000 Da. an internal lumen greater than or equal to 1.1 mm, because of the high viscosity of the solution. The increase of this internal diameter makes it possible to reduce the duration of the step and to increase the rate of concentration of the solution. The temperature should not exceed 50 C in order not to alter the free polysaccharide structures in the medium.
Cette étape peut également être réalisée par évaporation sur un évaporateur à film mince, à des températures comprises entre 35 et 50"C. Au delà de 50"C, la solution peut être altérée ; de plus, il peut se former un film solide sur les parois de l'appareil. This step can also be carried out by evaporation on a thin-film evaporator at temperatures between 35 and 50 ° C. Above 50 ° C., the solution can be altered; moreover, a solid film may be formed on the walls of the apparatus.
Cette étape de concentration par ultrafiltration directement effectuée sur la solution basique, présente plusieurs avantages . elle diminue la quantité d'acide nécessaire à l'acidification ultérieure, réduisant donc, d'une part, la teneur en sels dans la solution, et, d'autre part, les coûts de production, et permet un recyclage du perméat basique ainsi obtenu. Cette étape de concentration permet également de réduire considérablement les volumes d'alcool mis en jeu ultérieurement lors de la purification par précipitation de l'extrait hémicellulosique. This concentration step by ultrafiltration directly performed on the basic solution, has several advantages. it reduces the amount of acid necessary for the subsequent acidification, thus reducing, on the one hand, the salt content in the solution, and on the other hand, the production costs, and allows a recycling of the basic permeate as well as got. This concentration step also makes it possible to considerably reduce the volumes of alcohol involved subsequently during the purification by precipitation of the hemicellulosic extract.
Après concentration, la solution est acidifiée à un pH compris entre 4,5 et 7, avec un pH préférentiel de 5,5. En effet, un pH légèrement acide favorise la précipitation des protéines et des hémicelluloses A dans le milieu, et favorise également la précipitation de l'extrait dans l'alcool en formant un précipité plus ferme. After concentration, the solution is acidified to a pH between 4.5 and 7, with a preferred pH of 5.5. Indeed, a slightly acidic pH promotes the precipitation of proteins and hemicelluloses A in the medium, and also promotes the precipitation of the extract in the alcohol forming a firmer precipitate.
Au dessous de 5,5 une importante quantité d'acide est nécessaire pour atteindre des valeurs de pH plus basses, ce qui augmente les coûts et la teneur en sels.Below 5.5 a significant amount of acid is required to achieve lower pH values, which increases costs and salt content.
La solution ainsi acidifiée, caractéristique par son aspect de flan, est précipitée dans de l'méthanol dans un ratio de un volume de solution pour 2 à 4 volumes d'éthanol, 2,5 volumes d'méthanol étant le volume de préférence retenu. The thus acidified solution, characterized by its blank appearance, is precipitated in methanol in a ratio of one volume of solution to 2 to 4 volumes of ethanol, 2.5 volumes of methanol being the volume preferably retained.
Elle est laissée le temps nécessaire à la précipitation à température ambiante, ou placé à 4"C afin de favoriser la formation du coagulat.It is left for the time necessary for precipitation at room temperature, or placed at 4 ° C to promote the formation of coagulum.
Pour sécher la fraction hémicellulosique ainsi obtenue, on utilise un filtre-presse afin de transformer le coagulat formé en une poudre présentant, outre une couleur très claire, un fort pouvoir épaississant et filmogène et une excellente capacité d'enduction de surface. Cette étape est, de plus, totalement extrapolable à grande échelle à des coûts très compétitifs. La poudre obtenue après broyage, présente une matière sèche comprise entre 25 et 30 % en sortie, elle peut ainsi être laissée à l'air pour un séchage ultérieur ou etre séchée dans une colonne sous air ou autre gaz afin d'éviter la formation de micro-aggrégats. La phase éthanolique résiduelle est quant à elle distillée puis réutilisée. To dry the hemicellulosic fraction thus obtained, a filter press is used to transform the coagulate formed into a powder having, in addition to a very light color, a high thickening and film-forming power and excellent surface coating capacity. This step is, moreover, fully extrapolated on a large scale at very competitive costs. The powder obtained after grinding has a solids content between 25 and 30% at the outlet, it can be left in the air for subsequent drying or dried in a column under air or other gas to avoid the formation of micro-aggregates. The residual ethanolic phase is distilled and reused.
Selon le procédé de la présente invention, on obtient des rendements en extrait hémicellulosique isolé compris entre 21 et 30 % de la matière sèche de son, et entre 35 et 50 % de la matière sèche de son désamylacé, caractérisé par: - une composition majoritaire en polysaccharides pariétaux non cellulosiques, supérieure à 75 % de la matière sèche en poids de type arabinoxylane et glucane avec des rapports en poids arabinosetxylose compris entre 0,3 et 0,7, une teneur en glucose comprise entre 8 et 25 % de la matière sèche en poids, - une composition minoritaire en matières protéiques comprise entre 1 et 25 % de la matière sèche en poids, - une teneur en cendre minérale inférieure à 15 % de la matière sèche en poids. According to the process of the present invention, yields of isolated hemicellulosic extract of between 21 and 30% of the dry matter of bran, and between 35 and 50% of the dry matter of its desamylace, characterized by: a majority composition are obtained in non-cellulosic parietal polysaccharides, greater than 75% of the dry matter by weight of arabinoxylan and glucan type with Arabosetxylose weight ratios of between 0.3 and 0.7, a glucose content of between 8 and 25% of the material dry weight, - a minor composition of protein materials between 1 and 25% of the dry matter by weight, - a mineral ash content of less than 15% of the dry matter by weight.
Par conséquence de ces caractéristiques, modulées en fonction des conditions opératoires de leur obtention, les extraits hémicellulosiques présentent les propriétés suivantes - un comportement rhéologique de type newtonien et thixotrope en solution aqueuse diluée inférieur à 1 %, et rhéofluidifiant au-delà. A partir de concentration de 2 % dans l'eau, I'extrait hémicellulosique développe une forte augmentation de la viscosité du milieu qui peut atteindre des valeurs supérieures à i 500 centipoises à 3 % dans l'eau, aux faibles gradients de vitesse, ce qui le rend comparable à des épaississants synthétiques commerciaux comme les dérivés cellulosiques. Cette viscosité est, de façon remarquable, stable dans une large gramme de pH (4 à 10) et peu sensible à la teneur en sel. Une très forte synergie se développe avec les extraits de caroube conduisant à des viscosités supérieures à 4 000 centipoises à faible gradient de vitesse et 300 centipoises à fort gradient de vitesse pour des concentrations de 1 % de chacun des polysaccharides dans l'eau. A des concentrations plus élevées (4 à 6 %), I'extrait hémicellulosique conduit à l'obtention de gels comparables à ceux obtenus à partir de carraghénanes. As a consequence of these characteristics, modulated according to the operating conditions of their production, the hemicellulosic extracts have the following properties: a rheological behavior of Newtonian and thixotropic type in dilute aqueous solution of less than 1%, and rheofluidifier beyond. From a concentration of 2% in water, the hemicellulosic extract develops a strong increase in the viscosity of the medium which can reach values higher than 1,500 centipoise at 3% in water, at low speed gradients. which makes it comparable to commercial synthetic thickeners like cellulosic derivatives. This viscosity is remarkably stable in a large gram of pH (4 to 10) and insensitive to salt content. A very strong synergy develops with carob extracts leading to viscosities greater than 4,000 centipoise at low speed gradient and 300 centipoise at high speed gradient for concentrations of 1% of each of the polysaccharides in water. At higher concentrations (4 to 6%), the hemicellulose extract leads to obtaining gels comparable to those obtained from carrageenans.
- un pouvoir filmogène permettant une enduction de surface de bonne qualité, avec des résistances à la rupture des films obtenus sans ajout de plastifiants supéneures à 40 M Pa, ce qui les situe dans la gamme des films obtenus à base de dénvés cellulosiques, d'amidon ou de polyéthylènes. a film-forming power allowing a surface coating of good quality, with breaking strengths of the films obtained without the addition of plasticizers greater than 40 M Pa, which places them in the range of films obtained from cellulosic solvents, starch or polyethylenes.
Des exemples de réalisation du procédé selon la présente invention sont donnés ci-après afin de mieux permettre à l'homme du métier sa mise en oeuvre et d'illustrer ses avantages. Exemplary embodiments of the method according to the present invention are given below in order to better enable the person skilled in the art to implement it and to illustrate its advantages.
Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer la souplesse du pro céde qui permet d'obtenir des extraits de son désamylacé avec des rendements et une qualité rhéologique modulable en fonction des conditions opératoires . Tous les pourcentages sont exprimés en poids sauf indication contraire. The following examples are intended to illustrate the flexibility of the process which makes it possible to obtain extracts of its desamylate with yields and a rheological quality that can be modulated according to the operating conditions. All percentages are by weight unless otherwise indicated.
Exemple 1
Dans cet exemple, on utilise un gros son de blé sans broyage préalable qui contient environ 90% de matière sèche. Sa composition est la suivante en % de la matière sèche:
Hémicelluloses 38 %
Lignines 7%
Celluloses 9%
Amidon 13 %
Protéines 15 %
Cendres minérales 5 % lo Désamylation
Le dispositif utilisé est un réacteur agité muni d'un filtre intégré. Les conditions opératoires dans cet exemple, sont les suivantes:
Le son de blé est mélangé à dix fois son volume d'eau à une température de 40"C pendant 15 minutes, puis la phase liquide, contenant la matière en suspension, est vidangée par l'intermédiaire du filtre. Le lait d'amidon obtenu contient 4,3 % de matière sèche. On laisse la suspension décanter. Le son résiduel est à nouveau mélange à dix fois son volume à 40"C pendant 15 minutes , le lait d'amidon obtenu dans cette deuxième phase contient 1,3% de matière sèche. On laisse cette deuxième suspension décanter. Enfin, le son résiduel est une nouvelle fois mélangé à dix fois sont volume d'eau à 40"C pendant 15 minutes (la durée des dernières étapes pouvant être réduites à 5 minutes). Le lait d'amidon obtenu contient 0,6 % de matière sèche. On laisse décanter cette troisième suspension.Example 1
In this example, we use a wheat bran without preliminary grinding that contains about 90% dry matter. Its composition is the following in% of the dry matter:
Hemicelluloses 38%
Lignines 7%
Celluloses 9%
Starch 13%
Protein 15%
Mineral ash 5% lo Desamylation
The device used is a stirred reactor equipped with an integrated filter. The operating conditions in this example are as follows:
The wheat bran is mixed with ten times its volume of water at a temperature of 40 ° C for 15 minutes, then the liquid phase, containing the suspended material, is drained through the filter. 4.3% dry matter, the suspension is allowed to decant, the residual sound is again mixed at ten times its volume at 40 ° C. for 15 minutes, the starch milk obtained in this second phase contains 1.3 % of dry matter. This second suspension is allowed to settle. Finally, the residual sound is once again mixed with ten times the volume of water at 40 ° C. for 15 minutes (the duration of the last steps can be reduced to 5 minutes) .The starch milk obtained contains 0.6% of dry matter, this third suspension is allowed to settle.
Après décantation complète, les trois phases surnageantes sont rassemblées et peuvent être réutilisées en tant que phase de lavage sur un nouveau son. Les trois fractions d'empois d'amidon sont elles aussi rassemblées, concentrées puis séchées elles trouveront différents axes de valorisation (textile, papier, colle...).After complete decantation, the three supernatant phases are collected and can be reused as a wash phase on a new sound. The three fractions of starch pits are also collected, concentrated and then dried. They will find different valorization axes (textile, paper, glue ...).
Au total 40,6 % de la matière sèche initiale ont ainsi été extraits et la composition du son de blé désamylacé est la suivante, en pourcentage de la matière sèche
Hémicelluloses 60 %
Lignines 8%
Celluloses 15,5 %
Amidon 0,5 %
Protéines 15 %
Cendres minérales 1 % 2" Obtention de l'extrait hémicellulosigue
Le traitement alcalin du son de blé ainsi désamylacé est réalisé dans un réacteur agité dans les conditions suivantes:
Concentration en soude 4 %
Température de réaction 50"C
Ratio liquide/solide 50
Durée de réaction 1 heure
Son désamylacé 20 g sec
Le mélange est ensuite filtré sur un tissu propylène de porosité comprise entre 1 et 5 ,wrn. Le filtrat est concentré 2 fois sous pression réduite, ajusté à un pH = 5,5 par addition d'acide acétique, puis mélangé à 3 volumes d'éthanol et placé 12 heures à 4"C afin de favoriser la formation d'un coagulat. Celui-ci est alors repris dans de l'méthanol puis filtré sur support papier et séché à température ambiante.A total of 40.6% of the initial dry matter was thus extracted and the composition of the desamylated wheat bran is as follows, as a percentage of the dry matter
Hemicelluloses 60%
Lignines 8%
Celluloses 15.5%
0.5% starch
Protein 15%
Mineral ash 1% 2 "Obtaining the hemicellulosic extract
The alkaline treatment of wheat bran thus desamylated is carried out in a stirred reactor under the following conditions:
Concentration of sodium hydroxide 4%
Reaction temperature 50 ° C
Liquid / solid ratio 50
Reaction time 1 hour
Its désamylacé 20 g sec
The mixture is then filtered on a propylene fabric with a porosity of between 1 and 5, wrn. The filtrate is concentrated 2 times under reduced pressure, adjusted to pH = 5.5 by addition of acetic acid, then mixed with 3 volumes of ethanol and placed for 12 hours at 4 ° C. to promote the formation of a coagulate. This is then taken up in methanol and then filtered on paper and dried at room temperature.
Le rendement en extrait hémicellulosique est de 35,5% par rapport au son sec désamylacé, soit 21,3 % par rapport au son sec initial. The yield of hemicellulosic extract is 35.5% relative to the dry son désamylacé, or 21.3% compared to the initial dry son.
La poudre hémicellulosique ainsi isolée présente les caractéristiques suivantes
Rapport arabinoselxylose 0,41
Teneur en glucose 12,1 % de la matière sèche
Teneur en matière protéique . 7,75 % de la matière sèche
Teneur en cendre minérale 10,4 % de la matière sèche
La viscosité d'une solution à 2 % en matière organique de l'extrait hémicellulosique dans l'eau, mesurée à l'aide d'un rhéomètre à contrainte imposée Carrimed 50, à une température de 20"C et un pH de 7, est de 210 cp à 0,5
N/m2 et de 158 cpà2N/m2
Exemple 2
Le son de blé utilisé dans cet exemple appartient au lot de son désamylacé obtenu à l'exemple 1, et présente donc les mêmes caractéristiques.The hemicellulose powder thus isolated has the following characteristics
Arabinoselxylose ratio 0.41
Glucose content 12.1% of the dry matter
Protein content. 7.75% of the dry matter
Mineral ash content 10.4% of dry matter
The viscosity of a 2% organic solution of the hemicellulosic extract in water, measured using a Carrimed 50 imposed stress rheometer, at a temperature of 20 ° C and a pH of 7, is 210 cp at 0.5
N / m2 and 158 cp to 2N / m2
Example 2
The wheat bran used in this example belongs to the batch of its désamylacé obtained in Example 1, and therefore has the same characteristics.
Les conditions de traitement alcalin sont les suivantes:
Concentration en soude 6 %
Température de réaction 25"C
Ratio liquide/solide 75
Durée de réaction 1 heure 30
Son désamylacé 20 g sec
Le protocole concernant les étapes suivantes est en tous points similaires à celui décrit à l'exemple 1. La poudre hémicellulosique ainsi isolée présente les caractéristiques suivantes
Rapport arabinose/xylose 0,36
Teneur en glucose 13,5 % de la matière sèche
Teneur en matière protéique: 9 % de la matière sèche
Teneur en cendre minérale 11,5 % de la matière sèche
Le rendement d'extraction obtenu dans ces conditions est de 34,5 % par rapport au son désamylacé, soit de 20,7 % par rapport au son sec initial La viscosité mesurée dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1 est de 411 cp à 0,5 N/m2 et de 241 cp à 2 N/m2
Exemple 3
Le son de blé utilisé dans cet exemple appartient au même lot de son désamylacé obtenu à l'exemple 1, et présente donc les mêmes caractéristiques. The alkaline treatment conditions are as follows:
Concentration of sodium hydroxide 6%
Reaction temperature 25 ° C
Liquid / Solid Ratio 75
Reaction time 1 hour 30
Its désamylacé 20 g sec
The protocol for the following steps is in all respects similar to that described in Example 1. The hemicellulose powder thus isolated has the following characteristics:
Arabinose / xylose ratio 0.36
Glucose content 13.5% of the dry matter
Protein content: 9% of the dry matter
Mineral ash content 11.5% of dry matter
The extraction yield obtained under these conditions is 34.5% relative to the desamylated bran, ie 20.7% relative to the initial dry bran. The viscosity measured under the same conditions as in Example 1 is 411.degree. cp at 0.5 N / m2 and 241 cp at 2 N / m2
Example 3
The wheat bran used in this example belongs to the same batch of its désamylacé obtained in Example 1, and therefore has the same characteristics.
Les conditions de solubilisation alcaline sont les suivantes
Concentration de soude 6 %
Température de réaction 75"C
Ratio liquide/solide 75
Durée de réaction 1 heure 30
Son désamylacé 20 g sec
Le protocole concernant les étapes suivantes est en tous points similaires à celui décrit à l'exemple 1. Le rendement d'extraction obtenu dans ces conditions de solubilisation est de 45,5 % par rapport au son désamylacé, soit 27 % par rapport au son sec initial. La poudre hémicellulosique ainsi isolée présente les caractéristiques suivantes
Rapport arabinose/xylose 0,48
Teneur en glucose 11,3 % de la matière sèche
Teneur en matière protéique ' 3 % de la matière sèche
Teneur en cendre minérale 11,5 % de la matière sèche
La viscosité mesurée dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1 est de 61 cp à 0,5 N/m2et de 54 cp à 2 N/m2
Ces trois exemples illustrent que les meilleures qualités rhéologiques de l'extrait de son de blé désamylacé sont obtenues pour un rapport arabinose/xylose plutôt faible (0,36) correspondant à une fraction hémicellulosique arabinoxylane moins substituée, pour une teneur en matière protéique plutôt élevée (9 %), et une teneur en glucose plutôt élevée (13,5 %) correspondant à la présence de glucanes.The alkaline solubilization conditions are as follows
Sodium concentration 6%
Reaction temperature 75 ° C
Liquid / Solid Ratio 75
Reaction time 1 hour 30
Its désamylacé 20 g sec
The protocol relating to the following steps is in all respects similar to that described in Example 1. The extraction yield obtained under these solubilization conditions is 45.5% relative to the desamylated bran, ie 27% relative to the broth. initial dry. The hemicellulose powder thus isolated has the following characteristics
Arabinose / xylose ratio 0.48
Glucose content 11.3% of dry matter
Protein content '3% of dry matter
Mineral ash content 11.5% of dry matter
The viscosity measured under the same conditions as in Example 1 is 61 cp at 0.5 N / m 2 and 54 cp at 2 N / m 2
These three examples illustrate that the best rheological qualities of the desamylated wheat bran extract are obtained for a rather weak arabinose / xylose ratio (0.36) corresponding to a less substituted hemicellulosic arabinoxylan fraction, for a rather high protein content. (9%), and a rather high glucose content (13.5%) corresponding to the presence of glucans.
Les exemples qui suivent sont destinés à comparer différentes conditions de mises en oeuvre du procédé et leurs répercussions sur. les qualités de l'extrait de son désamylacé. The following examples are intended to compare different conditions of implementation of the process and their impact on. the qualities of the extract of its désamylacé.
Exemple 4
Le son de blé est désamylacé dans les mêmes conditions que celles décrites dans l'exemple 1 Le mélange liquide/solide est séparé dans une essoreuse à bol de capacité 50 litres sur tissu propylène de porosité comprise entre 1 et 5 um. Le résidu cellulosique obtenu est lavé jusqu'à pH 7. Example 4
The wheat bran is deylylated under the same conditions as those described in Example 1. The liquid / solid mixture is separated in a 50 liter capacity spinner on porous propylene fabric of between 1 and 5 μm. The cellulosic residue obtained is washed to pH 7.
Le filtrat basique obtenu est concentré 1,7 fois et partiellement déminé- ralisé par ultrafiltration, à une température inférieure à 40"C, sur une membrane en fibre creuse de polysulfone présentant un seuil de coupure de 10 000 Daltons, une lumière de i,lmm et une surface de filtration de 0,45 m2- Le perméat qui contient une partie de la soude est stocké pour un recyclage ultérieur. Le pH du rétentat est ajusté à 5,5 par ajout d'acide acétique, mélangé à 2,5 volumes d'éthanol et stocké à 4"C pendant 12 heures. Le coagulat formé est prélevé et introduit dans une cuve de filtre-presse, par exemple du type LAROX PF 0,1 H2 équipé d'une toile filtrante polyester multifilaments calandrée, avec une quantité d'éthanol telle que la suspension a une teneur de 3 % de la matière sèche. La capacité est de 1,22 kg/m2 et une siccité du gâteau de poudre hémicellulosique de 25 à 30 % permet un débatissage automatique. La poudre ainsi obtenue est séchée sous courant d'air. The basic filtrate obtained is concentrated 1.7 times and partially demineralized by ultrafiltration, at a temperature of less than 40 ° C., on a polysulfone hollow fiber membrane having a cut-off point of 10,000 Daltons, a light of i, 1 mm and a filtration area of 0.45 m2- The permeate which contains a part of the sodium hydroxide is stored for later recycling.The pH of the retentate is adjusted to 5.5 by adding acetic acid, mixed with 2.5 volumes of ethanol and stored at 4 ° C for 12 hours. The coagulate formed is removed and introduced into a filter press tank, for example of the type LAROX PF 0.1 H2 equipped with a calendered multifilament polyester filter cloth, with a quantity of ethanol such that the suspension has a content of 3 % of the dry matter. The capacity is 1.22 kg / m2 and a dryness of the hemicellulosic powder cake of 25 to 30% allows an automatic debate. The powder thus obtained is dried under a stream of air.
Le rendement en extrait hémicellulosique est de 27 % par rapport au son sec désamylacé, soit 16 % par rapport au son sec initial. La poudre hémicellulosique ainsi isolée présente les caractéristiques suivantes:
Rapport arabinose/xylose 0,36
Teneur en glucose 10 % de la matière sèche
Teneur en matière protéique: 7,4 % de la matière sèche
Teneur en cendre minérale 4 % de la matière sèche
La viscosité mesurée dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1 est de 270 cp à 0,5 N/m2 et de 103 cp à 2 N/m2.The yield of hemicellulosic extract is 27% compared to the dry son désamylacé, or 16% compared to the initial dry son. The hemicellulose powder thus isolated has the following characteristics:
Arabinose / xylose ratio 0.36
Glucose content 10% of the dry matter
Protein content: 7.4% of the dry matter
Mineral ash content 4% of dry matter
The viscosity measured under the same conditions as in Example 1 is 270 cp at 0.5 N / m 2 and 103 cp at 2 N / m 2.
L'applicabilité comme additif rhéologique est illustrée par les qualités d'une peinture émulsion acrylique blanche mate, formulée avec l'extrait hémicellulosique en substitution d'un agent rhéologique commercial du type dérivé cellulosique, toute chose étant identique par ailleurs
Formule de Peinture
Gel aqueux de l'additif rhéologique 308 g
Agent mouillant Coatex P 90 1,78 g
Antimousse Nopco NXZ 1,04 g
Pigment dioxyde de titane Titage RL 68 62,34 g
Charge minérale Talc 20 MO 51,97 g
Carbonate de calcium omyacarb extra CL 129,56 g
Durcal 5 331,94 g
Emulsion styrène-acrylique Rhodopas DS 910 108,92 g
Agent de coalescence Texanol 3,12 9
Agent conservateur Parmétol K 40 1,4 g
Qualité comparée à la peinture Fabrication pas de difficulté
Stabilité au stockage 30 jours à température ambiante. identique au témoin Comportement rhéologique voisin du témoin mais avec un caractère rhéofluidifiant et thixotrope plus marqué Applicabilité de la peinture comparée au témoin
- étalement au pinceau plus facile
- traces de brossage moins marquées
- meilleur aspect de tendu après séchage
- meilleure homogénéité et effet satiné
- meilleur séchage.The applicability as a rheological additive is illustrated by the qualities of a matte white acrylic emulsion paint, formulated with the hemicellulosic extract in substitution of a commercial rheological agent of the cellulose derivative type, all else being identical elsewhere.
Painting Formula
Aqueous gel of the rheological additive 308 g
Coatex Wetting Agent P 90 1.78 g
Nopco NXZ Antifoam 1.04 g
Titanium Dioxide Pigment Titration RL 68 62.34 g
Mineral filler Talc 20 MO 51.97 g
Calcium carbonate omyacarb extra CL 129.56 g
Durcal 5 331.94 g
Styrene-acrylic emulsion Rhodopas DS 910 108.92 g
Coalescence agent Texanol 3,12 9
Preservative agent Parmétol K 40 1.4 g
Quality compared to painting Manufacturing no difficulty
Storage stability 30 days at room temperature. identical to the control. Rheological behavior close to the control but with a more pronounced shear-thinning and thixotropic character Applicability of the paint compared with the control
- easier brushing
- less marked brushing marks
- better appearance of tension after drying
- better homogeneity and satin effect
- better drying.
Matité . réflexion spéculaire quasiment identique au témoin Tenue à l'eau ou lessivabilité : identique au témoin. Matte. specular reflection almost identical to the control Water resistance or leachability: identical to the control.
Le pouvoir filmogène de l'extrait hémicellulosique est mesuré par les contraintes à la rupture par étirement des films obtenus par séchage de quantité contrôlée de solution aqueuse étalées en couche plane de faible épaisseur:
The film-forming power of the hemicellulosic extract is measured by the stresses at break by stretching the films obtained by drying a controlled quantity of aqueous solution spread in a thin flat layer:
<tb> <SEP> Concentration <SEP> de <SEP> Epaisseur <SEP> Contrainte <SEP> Allongement
<tb> <SEP> la <SEP> solution <SEP> d'extrait <SEP> du <SEP> film <SEP> obtenu <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture
<tb> hémicellulosique <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> (mm) <SEP> (Mpa) <SEP> celle d'ultrafiltration. La solution aqueuse déminéralisée obtenue est séparée en quatre fractions équivalentes qui seront séchées selon quatre modes de séchage différents. Lyophilisation, Lyophilisation avec additif, Atomisation, Atomisation avec additif.<tb><SEP> Concentration <SEP> of <SEP> Thickness <SEP> Constraint <SEP> Elongation
<tb><SEP> the <SEP><SEP> extract <SEP> solution of the <SEP><SEP> film obtained <SEP> to <SEP><SEP><SEP><SEP> break <SEP>SEP> rupture
<tb> hemicellulose <SEP> in <SEP> water <SEP> (mm) <SEP> (Mpa) <SEP> that of ultrafiltration. The demineralised aqueous solution obtained is separated into four equivalent fractions which will be dried according to four different drying modes. Lyophilization, Lyophilization with additive, Atomization, Atomization with additive.
Les mesures de viscosité des solutions aqueuses à 2 % de matière organique des poudres isolées à l'issue de ces quatre traitements de séchage sont regroupés dans le tableau suivant
The viscosity measurements of the aqueous solutions with 2% organic matter of the powders isolated at the end of these four drying treatments are grouped in the following table.
<tb> <SEP> Mode <SEP> de <SEP> séchage <SEP> Viscosité <SEP> à <SEP> 0,6 <SEP> N/m2
<tb> <SEP> Iyophilisation <SEP> 24
<tb> lyophilisation <SEP> avec <SEP> additif <SEP> 24
<tb> <SEP> atomisation <SEP> 25
<tb> atomisation <SEP> avec <SEP> additif <SEP> | <SEP> 10
<tb>
Cet exemple illustre la sensibilité des qualités de la poudre hémicellulosique aux conditions de son Isolement.<tb><SEP><SEP> Mode <SEP> Dry <SEP> Viscosity <SEP> at <SEP> 0.6 <SEP> N / m2
<tb><SEP> Iophilization <SEP> 24
<tb> lyophilization <SEP> with <SEP> additive <SEP> 24
<tb><SEP> atomization <SEP> 25
<tb> atomization <SEP> with <SEP> additive <SEP> | <SEP> 10
<Tb>
This example illustrates the sensitivity of the qualities of the hemicellulosic powder to the conditions of its isolation.
Exemple 6
3 Kg de matière sèche de son désamylacé dans les conditions décrites à l'exemple 1 sont mis en contact intime avec une solution de soude à 8 %, dans un rapport liquide/solide de 7,2 à 50 C, dans un pulpeur équipé à sa base d'une turbine d'agitation hélicordale permettant un brassage efficace de la pâte par un mouvement simultanément circulaire et ascendant. Après dilution par l'eau jusqu'à obtenir un rapport liquide/solide de 50, la poudre hémicellulosique extraite est isolée selon le même protocole que décrit à l'exemple 4. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau suivant
Example 6
3 kg of dry matter of its désamylacé under the conditions described in Example 1 are intimate contact with an 8% sodium hydroxide solution, in a liquid / solid ratio of 7.2 to 50 C, in a pulper equipped with its base of a helicordal stirring turbine allowing an efficient mixing of the dough by a simultaneously circular and ascending movement. After dilution with water until a liquid / solid ratio of 50 is obtained, the hemicellulosic powder extracted is isolated according to the same protocol as described in Example 4. The results obtained are collated in the following table.
<tb> Temps <SEP> de <SEP> contact <SEP> avec <SEP> le <SEP> pulpeur <SEP> (min) <SEP> 5 <SEP> 60
<tb> Rendement <SEP> ( <SEP> % <SEP> / <SEP> son <SEP> initial) <SEP> 14 <SEP> 20
<tb> <SEP> ( <SEP> % <SEP> <SEP> / <SEP> son <SEP> désam <SEP> lacé <SEP> 23 <SEP> 33
<tb> Rapport <SEP> arabinose/xVlose <SEP> . <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 46 <SEP>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> matière <SEP> protéique <SEP> % <SEP> % <SEP> /MS) <SEP> 15 <SEP> 7
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> cendre <SEP> minérale <SEP> ( <SEP> % <SEP> / <SEP> MS) <SEP> 3,5 <SEP> i <SEP> 6
<tb> Viscosité <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> à <SEP> 2 <SEP> % <SEP> à <SEP> 0.5 <SEP> N/m2 <SEP> (cp) <SEP> c <SEP> 244 <SEP> 103 <SEP>
<tb>
Exemple 7
Le son de blé, désamylacé dans les conditions identiques à celles citées à l'exemple 1, est mis en contact Intime avec une solution de soude à 8 %, à 50"C, dans un réacteur-mélangeur bi-vis du type CLEXTRAL BC 45 avec un profil de vis équipé de malaxeurs bilobés et de contre-filet pour obtenir un mélange efficace. Le débit de son désamylacé est de 5,3 kg de matière sèche par heure, pour un débit de solution de soude à 8 % de 43 kg/h, définissant un ratio liquide/solide de 8,1. Pour une vitesse de rotation des vis de 50 tours/min, le temps de séjour est de 2 minutes en moyenne. Le mélange pâteux obtenu en sortie du réacteurmélangeur bi-vis est stocké dans un bac tampon pendant une durée variable, diluée par de l'eau jusqu'à obtenir un rapport liquide/solide de 50 avant d'être traité selon le même protocole que dans l'exemple 4.<tb> Time <SEP> of <SEP> contact <SEP> with <SEP> the <SEP> pulper <SEP> (min) <SEP> 5 <SEP> 60
<tb> Yield <SEP>(<SEP>%<SEP> / <SEP> initial <SEP>) <SEP> 14 <SEP> 20
<tb><SEP>(<SEP>%<SEP><SEP> / <SEP> its <SEP> desam <SEP> laced <SEP> 23 <SEP> 33
<tb> Report <SEP> arabinose / xVlose <SEP>. <SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 46 <SEP>
<tb> Content <SEP> in <SEP> material <SEP> protein <SEP>% <SEP>% <SEP> / MS) <SEP> 15 <SEP> 7
<tb> Content <SEP> in <SEP> ash <SEP> mineral <SEP>(<SEP>%<SEP> / <SEP> MS) <SEP> 3.5 <SEP> i <SEP> 6
<tb> Viscosity <SEP> of a <SEP> solution <SEP> to <SEP> 2 <SEP>% <SEP> to <SEP> 0.5 <SEP> N / m2 <SEP> (cp) <SEP> c <SEP> 244 <SEP> 103 <SEP>
<Tb>
Example 7
Wheat bran, difamylated under the conditions identical to those mentioned in Example 1, is brought into intimate contact with an 8% sodium hydroxide solution, at 50 ° C., in a twin-screw mixing reactor of the CLEXTRAL BC type. 45 with a screw profile equipped with bilobed kneaders and counter-kneaders to obtain an efficient mix The flow rate of its deylylated broth is 5.3 kg of dry matter per hour, for a flow rate of 8% sodium hydroxide solution. kg / h, defining a liquid / solid ratio of 8.1 For a screw rotation speed of 50 rpm, the residence time is 2 minutes on average.The pasty mixture obtained at the outlet of the twin-screw mixer is stored in a buffer tank for a variable duration, diluted with water to obtain a liquid / solid ratio of 50 before being treated according to the same protocol as in Example 4.
La poudre isolée présente les caractéristiques suivantes
The isolated powder has the following characteristics
<tb> Temps <SEP> de <SEP> contact <SEP> dans <SEP> le <SEP> bac <SEP> tampon <SEP> (min) <SEP> 5 <SEP> 60
<tb> Rendement <SEP> ( <SEP> % <SEP> / <SEP> son <SEP> initial): <SEP> 12,5 <SEP> 17
<tb> <SEP> ( <SEP> % <SEP> / <SEP> son <SEP> désamylacé) <SEP> 21 <SEP> 28
<tb> Rapport <SEP> arabinose <SEP> ose <SEP> O <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> matière <SEP> protéique <SEP> ( <SEP> % <SEP> /MS) <SEP> 13 <SEP> 7
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> cendre <SEP> minérale <SEP> ( <SEP> % <SEP> J <SEP> MS <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP>
<tb> Viscosité <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> à <SEP> 2 <SEP> % <SEP> pour <SEP> une <SEP> contrainte <SEP> de <SEP> 0,5 <SEP> N/rnZ <SEP> 235 <SEP> 137
<tb> (cp)
<tb>
Ces exemples illustrent les meilleures qualités rhéologiques de l'extrait hémicellulosique obtenues par une mise en contact très efficace du son et de la solution alcaline avec des temps de contact limités et un ratio liquide/solide faible (7 à 8).<tb> Time <SEP> of <SEP> contact <SEP> in <SEP><SEP> Tray <SEP> Buffer <SEP> (min) <SEP> 5 <SEP> 60
<tb> Yield <SEP>(<SEP>%<SEP> / <SEP> initial <SEP>): <SEP> 12.5 <SEP> 17
<tb><SEP>(<SEP>%<SEP> / <SEP> its <SEP> deoxylated) <SEP> 21 <SEP> 28
<tb> Report <SEP> arabinose <SEP> dare <SEP> O <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP>
<tb> Content <SEP> in <SEP> material <SEP> protein <SEP>(<SEP>%<SEP> / MS) <SEP> 13 <SEP> 7
<tb> Content <SEP> in <SEP> ash <SEP> mineral <SEP>(<SEP>%<SEP> J <SEP> MS <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP>
<tb> Viscosity <SEP> of a <SEP> solution <SEP> to <SEP> 2 <SEP>% <SEP> for <SEP> a <SEP> constraint <SEP> of <SEP> 0.5 <SEP > N / rnZ <SEP> 235 <SEP> 137
<tb> (cp)
<Tb>
These examples illustrate the best rheological qualities of the hemicellulosic extract obtained by a very effective contact of the sound and the alkaline solution with limited contact time and a low liquid / solid ratio (7 to 8).
ExemPle 8
Dans cet exemple, le son de blé désamylacé dans les conditions identiques à celles citées dans l'exemple 1, est mis en contact intime avec une solution de soude à 6,8 %, avec un rapport liquide/solide de 7, à 50 C, dans un réacteur mélangeur identique à celui décrit dans l'exemple 7. Le mélange pâteux est stocké 15 minutes dans un bac tampon, dilué par de l'eau pour atteindre un rapport liquide/solide de 12 et Introduit dans la première zone de l'appareil de paroi cylin drique décrit précédemment, avec un débit de 35,9 kg/h, simultanément à de la paille de blé avec un débit de 5,47 kg de matière sèche par heure. Cet appareil ou réacteur-extracteur est par exemple du type bi-vis tel que celui commercialisé par la société CLEXTRAL. La vitesse de rotation des vis est de 170 tours/min et la température du fourreau maintenue à 50"C. Dans la deuxième zone, de l'eau est injectée avec un débit de 85 kg/h, le rapport liquide/solide étant alors de 48,5 par rapport au son introduit et de 13,2 par rapport au total son + paille. Le filtrat est recueilli à travers les grilles du module d'essorage et traité selon un protocole identique à celui décrit dans l'exemple 1. Le rendement en poudre hémicellulosique isolé est de 22,5 % par rapport au son désamidonné sec introduit. Le rendement de mélange de fibre de paille et de son en sortie du réacteur-extracteur est de 89 % par rapport à la matière sèche de son et de paille introduite. Les qualités de ce mélange de fibre de paille et de son sont illustrées par le fait qu'elles conduisent à des matériaux thermopressés de qualité très voisines de celles obtenues pour les matériaux à base de fibre de paille traitées dans les mêmes conditions. Les qualités de la poudre hémicellulosique sont illustrées par le film de protection et de finition obtenu par enduction de la surface d'un matériau thermomoulé à base de paille et ou de son, par une solution aqueuse à 4 %. Ce film donne a la pièce un excellent aspect de fini et un bon état de surface. EXAMPLE 8
In this example, the wheat bran desamylated under the conditions identical to those mentioned in Example 1, is placed in intimate contact with a 6.8% sodium hydroxide solution, with a liquid / solid ratio of 7 at 50 ° C. in a mixing reactor identical to that described in Example 7. The pasty mixture is stored for 15 minutes in a buffer tank, diluted with water to reach a liquid / solid ratio of 12 and introduced into the first zone of the Cylinder wall apparatus described above, with a flow rate of 35.9 kg / h, simultaneously with wheat straw with a flow rate of 5.47 kg of dry matter per hour. This apparatus or extractor-reactor is for example of the bi-screw type such as that marketed by CLEXTRAL. The speed of rotation of the screws is 170 rpm and the sleeve temperature is maintained at 50 ° C. In the second zone, water is injected at a flow rate of 85 kg / h, the liquid / solid ratio being then the filtrate is collected through the gates of the dewatering module and treated according to a protocol identical to that described in Example 1. The yield of isolated hemicellulosic powder is 22.5% with respect to the dry de-ionidized sound introduced.The yield of mixing straw fiber and its output from the reactor-extractor is 89% relative to the dry matter of bran and The qualities of this mixture of straw fiber and bran are illustrated by the fact that they lead to thermopressed materials of quality very similar to those obtained for straw-based materials treated under the same conditions. The quality s of the hemicellulosic powder are illustrated by the protective film and finishing obtained by coating the surface of a thermo-formed material based on straw or sound, by a 4% aqueous solution. This film gives the piece an excellent finish and a good surface finish.
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