FR2608625A1 - Process for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrates with reuse of the cellulases - Google Patents

Process for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrates with reuse of the cellulases Download PDF

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Abstract

Process for the enzymatic hydrolysis of a lignocellulosic substrate in which the hydrolysis is carried out in a series of successive operations, characterised by the fact that the enzyme source used in each operation consists, at least in part, of at least a portion of the solid residue from the preceding operation. A fresh lignocellulosic substrate 6a is supplemented with the residue 9a from a previous enzymatic hydrolysis and the resulting mixture is subjected to an enzymatic hydrolysis in a container 15. The effluent is separated into a sweet juice 5b and a solid residue 4b which is transferred to a subsequent enzymatic hydrolysis operation. Application to the production of sweet juices

Description

L'invention est relative à un procédé d'hydrolyse enzymatique de substrats lignocellulosiques dans le but de produire des jus sucrés. The invention relates to a process for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrates for the purpose of producing sweetened juices.

Une partie importante du coût des hydrolysats de matériaux lignocellulosiques obtenus par voie enzymatique est constitue par le coût de production du système enzymatique utilisé, les cellulases. A significant part of the cost of hydrolysates of lignocellulosic materials obtained enzymatically is constituted by the cost of production of the enzymatic system used, cellulases.

Pour cette raison divers moyens permettant de récupérer après hydrolyse et de réutiliser au moins une partie de ces cellulases ont eté étudiés. Etant donne la nature de ces enzymes, qui sont des macromolécules hydrosolubles, leur récupération à partir de la solution sucrée d'hydrolyse par des membranes d'ultrafiltration a d'abord été envisagée comme c'est le cas par exemple dans le brevet US 3642 580. Par la suite, lorsqu'il a éte découvert que les cellulases s'adsorbaient fortement sur leur substrat, la cellulose, d'autres procédés ont été proposes. Ainsi, dans le brevet US 3764 475, l'hydrolyse continue de la cellulose est effectuee en maintenant constamment une concentration élevée de cellulose qui retient ainsi les cellulases sous forme adsorbe.Un tel procédé cependant n'est pas applicable aux formes les plus communes de la cellulose, à savoir les matériaux lignocellulosiques tels que le bois, les paille1 la bagasse etc... qui contiennent des proportions importantes d'autres constituants, notamment les hemicelluloses et la lignine. En effet, on ne pourrait alors eviter l'accumulation de ces constituants solides non hydrolysés, leur élimination entrainant celle d'une partie non négligeable du substrat et donc de la cellulose, ainsi que des enzymes adsorbés.For this reason various means for recovering after hydrolysis and reuse at least a portion of these cellulases have been studied. Given the nature of these enzymes, which are water soluble macromolecules, their recovery from the sweet solution of hydrolysis by ultrafiltration membranes was first considered as is the case, for example, in US Pat. 580. Thereafter, when it was discovered that cellulases strongly adsorbed on their substrate, cellulose, other methods have been proposed. Thus, in US Pat. No. 3,764,475, the continuous hydrolysis of cellulose is carried out by constantly maintaining a high concentration of cellulose which thus retains cellulases in adsorbed form. Such a process, however, is not applicable to the most common forms of cellulose. cellulose, namely lignocellulosic materials such as wood, straw, bagasse, etc., which contain significant proportions of other constituents, in particular hemicelluloses and lignin. In fact, it would be impossible to avoid the accumulation of these unhydrolyzed solid constituents, their elimination entailing that of a non-negligible part of the substrate and thus of the cellulose, as well as the adsorbed enzymes.

Une autre méthode (brevet US 3972 775) consiste à mettre en contact la solution sucree d'hydrolyse contenant les cellulases qui ont été libérées lors de lthydrolyse de la cellulose avec du substrat frais à hydrolyser qui adsorbe les cellulases contenues dans ladite solution. Il a cependant été constate qu'une partie seulement des cellulases était libérée lors de l'hydrolyse, ne permettant ainsi qu'une récupération limitée de ces enzymes.D'autres procédés ont été proposés pour augmenter ce taux de récupération en tentant d'éluer par lavage les cellulases qui pouvaient rester adsorbées sur le résidu lignocellulosique, ce qui ajoute une étape supplémentaire coûteuse et d'une efficacité limitée au procéde. Le caractère insatisfaisant de ces résultats a été attribué soit à l'inactivation des cellulases adsorbées soit à l'adsorption quasi irréversible de ces cellulases sur le résidu qui empêcherait leur récupération et leur reutilisation. Another method (US Pat. No. 3,972,775) consists in bringing into contact the sweet hydrolysis solution containing the cellulases which have been released during the hydrolysis of the cellulose with fresh substrate to be hydrolysed, which adsorbs the cellulases contained in said solution. However, it was found that only a part of the cellulases was released during the hydrolysis, thus allowing limited recovery of these enzymes. Other methods have been proposed to increase this recovery rate while attempting to elute. by washing the cellulases which could remain adsorbed on the lignocellulosic residue, which adds an expensive additional step and a limited efficiency to the process. The unsatisfactory nature of these results was attributed either to the inactivation of the adsorbed cellulases or to the almost irreversible adsorption of these cellulases on the residue which would prevent their recovery and reuse.

On a maintenant constate, et c'est l'objet de la présente invention, que le recontactage- du résidu solide après hydrolyse (qui ne contient pas d'activité cellulasique mesurable importante) avec du substrat frais, permet cependant une hydrolyse substantielle de ce dernier et resulte donc en une réutilisation significative des cel 1 ul ases.  It has now been found, and it is the object of the present invention, that the recontacting of the solid residue after hydrolysis (which does not contain significant measurable cellulase activity) with fresh substrate, however, allows a substantial hydrolysis of this material. last and therefore results in a significant reuse of cel 1 ul ases.

Le procédé de l'invention consiste donc à soumettre un mélange aqueux de substrat lignocellulosique frais et de résidu lignocellulosique solide d'une hydrolyse enzymatique antérieure (appelé ci-après enzyme recyclé) à des conditions d'hydrolyse enzymatique, avec ou sans enzyme frais additionnel, à laisser l'hydrolyse enzymatique prendre place et à recueillir la solution de sucres résultante. The method of the invention therefore consists in subjecting an aqueous mixture of fresh lignocellulosic substrate and solid lignocellulosic residue of anterior enzymatic hydrolysis (hereinafter referred to as recycled enzyme) to enzymatic hydrolysis conditions, with or without additional fresh enzyme. allowing the enzymatic hydrolysis to take place and collecting the resulting sugar solution.

De préférence l'opération est renouvelée au moins une fois, le nombre total d'opérations successives étant, par exemple, de 2 à 12. Preferably, the operation is repeated at least once, the total number of successive operations being, for example, from 2 to 12.

Le substrat lignocellulosique a de preference, au préalable, été prétraité pour améliorer sa susceptibilité à l'hydrolyse enzymatique.  The lignocellulosic substrate has preferably been previously pretreated to improve its susceptibility to enzymatic hydrolysis.

Ce type de prétraitement est bien connu et l'invention n'est pas limitée sur ce point. On peut mentionner, par exemple, un traitement par un acide, un traitement par la vapeur d'eau et/ou un traitement par brusque depressurisation a chaud.This type of pretreatment is well known and the invention is not limited in this respect. For example, acid treatment, steam treatment and / or hot depressurization treatment may be mentioned.

Par conditions d'hydrolyse enzymatique, on entend les conditions, bien connues des spécialistes, d'hydrolyse enzymatique de la cellulose, notamment conditions de température, de dilution, de milieu aqueux, de pH, de choix d'enzyme, qui n'ont donc pas besoin d'être mentionnées ici. By enzymatic hydrolysis conditions is meant the conditions, well known in the art, of enzymatic hydrolysis of cellulose, especially conditions of temperature, dilution, aqueous medium, pH, enzyme choice, which have not so no need to be mentioned here.

Le procéde est compatible avec certains perfectionnements déjà proposés, notamment la mise en contact du jus sucré d'hydrolyse avec la charge lignocellulosique fraiche d'une opération subséquente. The process is compatible with certain improvements already proposed, in particular the contacting of the sweetened hydrolysis juice with the fresh lignocellulosic filler of a subsequent operation.

Une mise en oeuvre préféree du procédé, comporte les étapes suivantes, représentées schematiquement dans la figure jointe. A preferred implementation of the method comprises the following steps, shown schematically in the attached figure.

- On met en contact dans le réacteur 14, un substrat
lignocellulosique (paille, bois, etc...) préalablement pretraite
pour améliorer sa susceptibilité à l'hydrolyse enzymatique (la)
avec une solution de cellulases (2a) dans des conditions de
dilution, de température et de pH favorables à l'hydrolyse
enzymatique jusqu'à ce que l'on atteigne un taux d'hydrolyse
élevé (plus de 80 % d'hydrolyse de la cellulose).
- is put in contact in the reactor 14, a substrate
lignocellulosic (straw, wood, etc ...) previously pretreated
to improve its susceptibility to enzymatic hydrolysis (la)
with a solution of cellulases (2a) under conditions of
dilution, temperature and pH favorable for hydrolysis
enzymatic until a degree of hydrolysis is reached
high (more than 80% hydrolysis of cellulose).

- L'hydrolysat brut obtenu (3a) est séparé par exemple par
filtration ou par centrifugation en un résidu solide (4a) et une
solution sucree (5a) qui contient une partie des cellulases, en
particulier celle qui a été libéree lors de l'hydrolyse. Cette
solution (5a) est remise en contact (12) avec du substrat
lignocellulosique frais prétraité (lb), ledit contact se faisant
par exemple par percolation ou par remise en suspension et
separation, de manière à récupérer les cellulases par
adsorption, selon une methode connue. On obtient un substrat
pour une étape suivante d'hydrolyse (6a) et une solution sucree
(7a).
The crude hydrolyzate obtained (3a) is separated for example by
filtration or centrifugation to a solid residue (4a) and a
sweet solution (5a) which contains a part of the cellulases, in
especially that which has been liberated during hydrolysis. This
solution (5a) is brought into contact (12) with substrate
pre-treated fresh lignocellulosic (lb), said contact being
for example by percolation or by resuspension and
separation, so as to recover the cellulases by
adsorption, according to a known method. We obtain a substrate
for a next hydrolysis step (6a) and a sugar solution
(7a).

- Le résidu solide (4a) est éventuellement séparé en deux parties
(8a) et (9a). La partie (8a) qui peut représenter entre 0 et 30%
du residu est lavée à l'eau (18) dans le contacteur (13). La
solution de lavage (lova) contient une certaine quantite de
sucres. Le résidu solide du lavage (1 la) riche en lignine est
éliminé
- Le substrat (6a), le résidu (9a) représentant 30-100 % du residu
(4a) et, éventuellement, la solution (lOa) sont mélanges dans
l'unité (15) pour une nouvelle opération d'hydrolyse enzymatique
mise en oeuvre dans les conditions indiquees plus haut.On peut
ajuster par un apport d'enzyme frais (2b) au début de
l'opération l'activité enzymatique du mélange de manière à
obtenir les caractéristiques cinétiques d'hydrolyse (taux et
temps d'hydrolyse) désirées. L'hydrolysat brut obtenu (3b) est
traité selon un protocole similaire à celui de la premiere
opération. On traite le jus sucré (5b) par du substrat frais
(lc). On ajuste de la façon souhaitee la partition éventuelle du
résidu solide (4b) en ses fractions : (8b), éliminée par la
ligne llb après lavage éventuel dans l'unité (17) par de l'eau
(19) et (9b) qui sera recyclée (c'est-à-dire utilisée dans une
opération subséquente).On obtient une nouvelle- solution sucrée
(7b), un résidu riche en lignine (llb) et les constituants d'une
future opération d'hydrolyse, le substrat recontacté (6b), le
résidu recyclé (9b) et la solution éventuelle de lavage (lOb).
- The solid residue (4a) is optionally separated into two parts
(8a) and (9a). The part (8a) which can represent between 0 and 30%
the residue is washed with water (18) in the contactor (13). The
washing solution (lova) contains a certain amount of
sugars. The solid residue of the washing (1 la) rich in lignin is
removed
- The substrate (6a), the residue (9a) representing 30-100% of the residue
(4a) and, optionally, the solution (10a) are mixed in
the unit (15) for a new enzymatic hydrolysis operation
implemented under the conditions indicated above.
adjust by fresh enzyme input (2b) at the beginning of
the operation the enzymatic activity of the mixture so as to
obtain the kinetic characteristics of hydrolysis (rate and
hydrolysis time) desired. The crude hydrolyzate obtained (3b) is
treated according to a protocol similar to that of the first
surgery. The sweet juice (5b) is treated with fresh substrate
(Lc). The desired partition of the
solid residue (4b) in its fractions: (8b), removed by the
line llb after possible washing in the unit (17) with water
(19) and (9b) which will be recycled (ie used in a
subsequent operation). A new sugar solution is obtained
(7b), a lignin-rich residue (IIb) and the constituents of a
future hydrolysis operation, the recontacted substrate (6b), the
recycled residue (9b) and the optional washing solution (10b).

Le nombre d'opérations successives ainsi réalisées est en principe illimité. Seule une contamination microbiologique peut amener à la limiter. Aussi ce nombre est-il habituellement de 2 à 12. On préfère le maintenir à une valeur de 2 à 6 pour mieux contrôler les problèmes de contamination microbiologique liés aux operations de recyclage. Le procédé d'hydrolyse de la biomasse lignocellulosique avec recyclage des cellulases peut etre également operé en continu mais sa mise en oeuvre par opérations discontinues successives est préférée pour les raisons de contrôle des contaminations déjà évoquées et parce qu'elle permet plus facilement d'opérer avec des taux d'hydrolyse élevés. Ces taux d'hydrolyse élevés permettent notamment de ne recycler, si on le désire, qu'une partie du résidu solide sans consentir de perte notable de substrat non hydrolysé.  The number of successive operations thus carried out is in principle unlimited. Only microbiological contamination can lead to limiting it. Thus, this number is usually 2 to 12. It is preferred to keep it at a value of 2 to 6 to better control microbiological contamination problems related to recycling operations. The hydrolysis process of the lignocellulosic biomass with cellulase recycling can also be carried out continuously, but its implementation by successive batch operations is preferred for the reasons of control of the contaminations already mentioned and because it makes it easier to operate. with high hydrolysis rates. These high levels of hydrolysis allow in particular to recycle, if desired, only a portion of the solid residue without appreciably loss of unhydrolyzed substrate.

Le recyclage partiel du résidu solide peut en effet etre avantageux dans certains cas, par exemple pour eviter une accumulation excessive de matière solide. Par exemple à la fin d'une opération d'hydrolyse ayant fourni 20 g/l (poids sec) de résidu solide, on ne transférera à 'l'opération d'hydrolyse subsequente que 10 g/l (poids sec) soit 50 X du residu solide qui sera mélangé avec par exemple 90 g/l de substrat frais prétraité ; le reste du résidu est alors evacué apres lavage eventuel à l'eau ou avec une solution tampon. Partial recycling of the solid residue may indeed be advantageous in some cases, for example to avoid excessive accumulation of solid material. For example, at the end of a hydrolysis operation having provided 20 g / l (dry weight) of solid residue, only 10 g / l (dry weight) or 50 X will be transferred to the subsequent hydrolysis operation. solid residue which will be mixed with for example 90 g / l of pretreated fresh substrate; the rest of the residue is then removed after washing with water or with a buffer solution.

Lors des opérations d'hydrolyse, le substrat lignocellulosique peut être charge en une seule fois au début de l'opération mais il peut étre avantageux lorsque l'-on opère avec des taux de matière sèche élevés d'ajouter le substrat en plusieurs fractions au cours de l'hydrolyse afin d'eviter la manipulation de suspensions trop epaisses.  During the hydrolysis operations, the lignocellulosic substrate can be loaded at one time at the beginning of the operation, but it can be advantageous when operating with high solids levels to add the substrate in several fractions at the same time. during hydrolysis to avoid the handling of suspensions too thick.

Un avantage essentiel du procédé est qu'il permet d'effectuer, avec un taux de recyclage élevé des cellulases, l'hydrolyse des substrats comportant une proportion élevée de constituants solides non cellulosiques, cas le plus fréquent puisqu'il concerne tous les matériaux lignocellulosiques qui contiennent une proportion de lignine d'au moins 1 X en poids (pulpe de betterave etc...) et plus fréquemment une proportion plus elevée, par exemple au moins 10 % en poids (pailles, bois etc...). On a en effet constaté, comme il sera détaillé dans les exemples, que les résidus d'hydrolyse constitués principalement de lignine sont capables de conférer une activité d'hydrolyse de la cellulose élevée aux milieux d'hydrolyse ou ils sont recyclés.Ce point surprenant démontre qu'une partie importante des cellulases qui n'est pas libérée lors d'une hydrolyse même poussée de la cellulose (90 X ou plus de taux d'hydrolyse) n'est pas non plus inactive, mais qu'elle est en fait vraisemblablement adsorbée sur la lignine et que, dans cet état, sans qu'il soit nécessaire d'en faire une élution difficile, elle reste efficace pour l'hydrolyse d'une nouvelle charge de substrat lignocellulosique. Plus généralement, les resultats montrent que l'adsorption des cellulases sur le résidu solide d'hydrolyse est non spécifique et que même si ces cellulases adsorbées sont difficilement éluables, un simple recyclage du résidu solide permet leur reutilisation avec une bonne efficacité.  An essential advantage of the process is that it makes it possible to perform, with a high recycling rate of cellulases, the hydrolysis of substrates comprising a high proportion of non-cellulosic solid constituents, the most frequent case since it concerns all lignocellulosic materials. which contain a proportion of lignin of at least 1% by weight (beet pulp, etc.) and more frequently a higher proportion, for example at least 10% by weight (straws, wood, etc.). It has indeed been found, as will be detailed in the examples, that the hydrolysis residues consisting mainly of lignin are capable of conferring a hydrolysis activity of the high cellulose hydrolysis media or they are recycled.This surprising point demonstrates that a large proportion of cellulases that are not released during even high hydrolysis of cellulose (90% or more of hydrolysis rate) is also not inactive, but that it is in fact presumably adsorbed on lignin and, in this state, without the need for difficult elution, it remains effective for the hydrolysis of a new charge of lignocellulosic substrate. More generally, the results show that the adsorption of cellulases on the solid hydrolysis residue is nonspecific and that even if these adsorbed cellulases are difficult to elute, simple recycling of the solid residue allows their reuse with good efficiency.

Les exemples ci-dessous illustrent ces différents points. The examples below illustrate these different points.

L'exemple 1 illustre l'efficacité du recyclage d'enzyme obtenu par simple transfert du résidu solide non lavé d'une première opération d'hydrolyse dans une deuxieme opération d'hydrolyse. L'exemple 2 demontre l'efficacité de ce recyclage lorsqu'il est effectué avec un résidu solide lavé à l'eau avant recyclage, montrant que les cellulases ainsi recyclées le sont sous une forme adsorbe au residu solide. L'exemple 3 illustre les résultats d'une mise en oeuvre de l'ensemble du procédé avec recyclage à la fois du résidu solide et de la solution d'hydrolyse et l'économie dans l'utilisation de l'enzyme ainsi réalisée.Example 1 illustrates the efficiency of the enzyme recycle obtained by simple transfer of the unwashed solid residue from a first hydrolysis operation into a second hydrolysis operation. Example 2 demonstrates the effectiveness of this recycling when it is carried out with a solid residue washed with water before recycling, showing that the cellulases thus recycled are in an adsorbed form to the solid residue. Example 3 illustrates the results of an implementation of the entire process with recycling of both the solid residue and the hydrolysis solution and saving in the use of the enzyme thus produced.

EXEMPLE 1
Un échantillon de paille de blé contenant 20 X de lignine a éte pretraite en vue de faciliter son hydrolyse enzymatique ultérieure.
EXAMPLE 1
A wheat straw sample containing 20% of lignin was pre-treated to facilitate subsequent enzymatic hydrolysis.

Les conditions de prêtraitement utilises sont les suivantes prétraitement à la vapeur d'eau sous 18 bars pendant 2 minutes de la paille préalablement acidifiée par trempage dans H250
4 0,08N, suivi d'une detente explosive. Ce prétraitement a été décrit dans le brevet français 2 580 669. On a effectué l'hydrolyse enzymatique de cet échantillon par des cellulases fraiches obtenues par culture de la souche Trichoderma reesei CL-847 etant entendu que toute autre souche equivalente aurait pu être utilisée. Un protocole utilisable pour la production de ces cellulases a été décrit dans le brevet français 2 555 603. La quantité de cellulases utilisée dans les essais est exprimée en unités internationales "papier filtre" (uPF).On a effectué une première serie d'opérations d'hydrolyse (Al, B1, Cl, D1,
El) en 5 réacteurs agités contenant chacun, dans un volume final de 1 litre, 100 g de substrat pretraite (exprime en matière seche) et 1500 unités d'enzyme (cellulases). Le pH était ajusté à 4,8 et la température à 50"C. Le temps d'hydrolyse était de 24 h. Après hydrolyse, les résidus solides ont été séparés par centrifugation et les sucres formes dans les solutions restantes ont été dosés par chromatographie liquide haute pression (CLHP).Une deuxième série d'opérations d'hydrolyse (A2, 82, C2, D2, E2) a été réalisée dans des conditions identiques à celles de la première série d'opérations, sauf en ce qui concerne les points suivants : dans le réacteur B le substrat frais a été recontacte avec le surnageant venant de l'opération d'hydrolyse A2 pour récupérer l'enzyme soluble ; dans chacun des réacteurs C, D et E, on a rajouté au milieu réactionnel le résidu solide d'hydrolyse non lavé provenant de l'opération précédente correspondante. Des additions de cellulases fraiches ont été effectuées dans les réacteurs D (500 uPF) et E (1000 uPF). Les résultats obtenus pour chacune des deux séries d'operations et les bilans globaux pour chacun des cas de recyclage sont présentés dans le tableau 1. Dans ce tableau les bilans en sucres sont effectues sur les hydrolysats complets pour l'essai A.Pour les essais avec recyclage (B, C, D, E) les bilans sont effectués sur les solutions sucrées débarassées du résidu pour la première opération (et dans le cas de l'essai B, après l'opération de recontactage) et sur les hydrolysats complets pour la deuxième opération. Les sucres contenus dans le résidu solide de la première opération sont, dans ces quatre cas, comptabilises dans la deuxième opération. On constate que le recyclage du residu solide dans la deuxieme opération, meme sans supplémentation en enzyme permet une hydrolyse substantielle du substrat (essai C).
The pretreatment conditions used are the following pretreatment with steam at 18 bar for 2 minutes of the straw previously acidified by soaking in H250
0.08N, followed by explosive detente. This pretreatment was described in French Patent 2,580,669. The enzymatic hydrolysis of this sample was carried out by fresh cellulases obtained by cultivation of the strain Trichoderma reesei CL-847, it being understood that any other equivalent strain could have been used. A protocol usable for the production of these cellulases has been described in French Patent 2,555,603. The amount of cellulases used in the tests is expressed in international units "filter paper" (uPF). A first series of operations has been carried out. hydrolysis (Al, B1, Cl, D1,
El) in 5 stirred reactors each containing, in a final volume of 1 liter, 100 g of substrate pretraite (expressed in dry matter) and 1500 units of enzyme (cellulases). The pH was adjusted to 4.8 and the temperature to 50 ° C. The hydrolysis time was 24 h After hydrolysis, the solid residues were separated by centrifugation and the sugars formed in the remaining solutions were determined by chromatography. high pressure liquid (HPLC). A second series of hydrolysis operations (A2, 82, C2, D2, E2) was carried out under conditions identical to those of the first series of operations, except for the following points: in the reactor B the fresh substrate was recontacted with the supernatant coming from the hydrolysis operation A2 to recover the soluble enzyme, in each of the reactors C, D and E, the residue was added to the reaction medium unwashed hydrolysis solid from the corresponding previous operation Additions of fresh cellulases were made in the D (500 uPF) and E (1000 uPF) reactors, and the results obtained for each of the two sets of operations and the The overall balance sheets for each of the recycling cases are shown in Table 1. In this table the sugar balance is carried out on the complete hydrolysates for test A. For tests with recycling (B, C, D, E) the balance sheets are carried out on the sweet solutions removed from the residue for the first operation (and in the case of test B, after the recontacting operation) and on the complete hydrolysates for the second operation. The sugars contained in the solid residue of the first operation are, in these four cases, counted in the second operation. It is found that the recycling of the solid residue in the second operation, even without enzyme supplementation allows a substantial hydrolysis of the substrate (test C).

L'effet obtenu est légèrement supérieur à celui obtenu dans le cas du recyclage des enzymes du surnageant (essai B). Le recyclage du résidu solide permet par ailleurs, moyennant une complémentation en enzyme de 1000 uPF dans la deuxième opération (essai E), de dépasser légèrement, sur l'ensemble des 2 opérations, la production de sucres obtenue sans recyclage (cas A) bien que la mise en oeuvre d'enzyme ait été plus faible (2500 uPF au lieu de 3000 uPF). L'efficacite d'utilisation de l'enzyme exprimée en grammes de sucres obtenus par unité PF d'enzyme frais mis en oeuvre est, dans tous les cas de recyclage, supérieure à celle obtenue sans recyclage.The effect obtained is slightly higher than that obtained in the case of the recycling of the enzymes of the supernatant (test B). Recycling the solid residue also allows, with an enzyme complementation of 1000 uPF in the second operation (test E), to exceed slightly, on all 2 operations, the production of sugars obtained without recycling (case A) well that the implementation of enzyme was lower (2500 uPF instead of 3000 uPF). The efficiency of use of the enzyme expressed in grams of sugar obtained per unit PF of fresh enzyme used is, in all cases of recycling, higher than that obtained without recycling.

Les resultats du tableau 1 montrent également que dans les conditions utilisées, la paille pretraitée (qui contenait environ 68 % en poids de sucres totaux potentiels exprimés sous forme de TABLEAU 1
HYDAOL YSE ENZYNATIQUE DE LA PAILLE AVEC RECVCLAGE DU RESIOU SOLIDE MON LAVE

Figure img00080001
The results in Table 1 also show that under the conditions used, the pre-treated straw (which contained about 68% by weight of potential total sugars expressed as TABLE 1
HYDAOL YSE ENZYNATIC OF THE STRAW WITH RECLAVING THE RESIOU SOLID MY WASH
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EXEMPLE 2
Une deuxième serie d'essais a été effectuée avec la même paille et dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 sauf que les résidus solides provenant de la première opération et recyclés dans la deuxième opération dans les essais C, D, E ont ete lavés à l'eau avant d'être recyclés dans.cette deuxième opération . Les bilans en sucres ont été effectués comme dans l'exemple 1. Dans le cas des essais C, D,
E, les sucres recueillis par lavage de ces residus solides (environ 7 g dans chaque cas) ont été comptabilises dans le bilan de la deuxième opération pour permettre une comparaison directe avec les resultats de l'exemple 1.On constate que les performances obtenues sont sensiblement les mêmes que dans exemple 1, ce qui démontre que l'enzyme transfére avec le résidu solide de la première à la seconde opération est constitue essentiellement par des cellulases adsorbées non éluables à l'eau.
EXAMPLE 2
A second series of tests was carried out with the same straw and under the same conditions as in Example 1 except that the solid residues from the first operation and recycled in the second operation in tests C, D, E were washed with water before being recycled in this second operation. The sugar balances were carried out as in Example 1. In the case of tests C, D,
E, the sugars collected by washing these solid residues (approximately 7 g in each case) were recorded in the balance sheet of the second operation to allow a direct comparison with the results of Example 1. It is noted that the performances obtained are substantially the same as in Example 1, demonstrating that the enzyme transferred with the solid residue from the first to the second operation is essentially composed of adsorbed cellulases non-elutable with water.

EXEMPLE 3
On a utilisé un echantillon de paille de ble d'origine différente de celle des échantillons des exemples 1 et 2 et contenant 19 % de lignine. Cette paille a été prétraitée et non lavee comme dans l'exemple 1 pour en effectuer l'hydrolyse selon le schéma de la figure. Dans le cas présent, on a effectué pour chacun des essais C et
D trois opérations successives d'hydrolyse 1, 2 et 3, le taux de recyclage (transfert) adopté pour le résidu d'hydrolyse etant de 100 % apres la première et la deuxième opération.La première opération d'hydrolyse (1) est effectuee comme dans l'exemple 1 (volume TABLEAU 2
HYDROL YSE ENZYMATIQUE DE LA PAILLE RVEC RECVCLAGE DU RESIDU SOLIDE LAVE

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EXAMPLE 3
A sample of wheat straw of different origin than that of the samples of Examples 1 and 2 and containing 19% of lignin was used. This straw was pretreated and not washed as in Example 1 to perform the hydrolysis according to the scheme of the figure. In the present case, for each of the tests C and
D three successive hydrolysis operations 1, 2 and 3, the recycling rate (transfer) adopted for the hydrolysis residue being 100% after the first and second operation.The first hydrolysis operation (1) is performed as in example 1 (volume TABLE 2
ENZYMATIC HYDROL YSE OF THE RVEC STRAW RECHAVING THE SOLID WASH RESIDUE
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C et D.
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C and D.

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 3. Le bilan fait apparaitre l'économie importante en enzymes que permet le procédé puisque les productions totales de sucre obtenues dans l'essai C sont voisines de celles du cas de référence sans recyclage (essai A) pour une consommation d'enzyme de 55 % Par ailleurs pour la même quantite d'enzyme frais mis en oeuvre, le recyclage du residu solide en plus de celui de l'enzyme soluble (essai C) augmente encore a production de sucres par rapport au recyclage de l'enzyme soluble seul (essai B). TABLEAU 3
HYDROL YSE ENZYMATIQUE DE LA PAILLE AVEC RECYCLAGE D'ENZYNES SELON LE PROCEDE

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The results obtained are shown in Table 3. The balance sheet shows the significant savings in enzymes that the process allows since the total production of sugar obtained in test C are close to those of the reference case without recycling (test A). For the same amount of fresh enzyme used, the recycling of the solid residue in addition to that of the soluble enzyme (test C) further increases the production of sugars with respect to the amount of enzyme used. recycling the soluble enzyme alone (test B). TABLE 3
ENZYMATIC HYDROL YSE OF STRAW WITH RECYCLING OF ENZYNES ACCORDING TO THE METHOD
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Claims (8)

enzymatique anterieure d'un substrat lignocellulosique. enzymatic former of a lignocellulosic substrate. consiste en tout ou partie du residu solide d'une hydrolyse consists of all or part of the solid residue of a hydrolysis caractérisé en ce que au moins une fraction de la source d'enzyme characterized in that at least a fraction of the enzyme source cellulose et on recueille la solution de sucres resultante,  cellulose and the resulting sugar solution is collected, source d'enzyme dans des conditions d'hydrolyse enzymatique de la source of enzyme under conditions of enzymatic hydrolysis of the dans lequel on traite ledit substrat en milieu aqueux par une wherein said substrate is treated in an aqueous medium by a REVENDICATIONS 1. Procédé d'hydrolyse enzymatique d'un substrat lignocellulosique 1. A method for enzymatic hydrolysis of a lignocellulosic substrate 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le substratThe method of claim 1, wherein the substrate lignocellulosique soumis à l'hydrolyse anterieure et à l'hydrolyse lignocellulosic subjected to previous hydrolysis and hydrolysis du procédé ont substantiellement la même composition. of the process have substantially the same composition. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel on repète au3. Method according to claim 1 or 2 wherein repeats at moins deux fois le traitement. less than twice the treatment. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the substrat est un substrat lignocellulosique pretraite par un acide substrate is an acid-pretreated lignocellulosic substrate et/ou par l'eau ou la vapeur d'eau. and / or by water or water vapor. 5. Procedé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel uneThe method according to one of claims 1 to 4, wherein a fraction seulement du residu solide d'une opération est utilisée fraction only of the solid residue of an operation is used telle quelle comme source au moins partielle d'enzyme pour une as such as at least partial source of enzyme for a opération subséquente. subsequent operation. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la fraction du résiduThe method of claim 5, wherein the fraction of the residue solide qui n'est pas utilisée telle quelle comme source d'enzyme solid which is not used as such as an enzyme source est soumise à un lavage à l'eau, de manière à recouvrer les sucres is washed with water to recover sugars qu'elle renferme. that it contains. 7. Procede selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the substrat lignocellulosique est mis en contact avec la solution de lignocellulosic substrate is brought into contact with the solution of sucres d'une hydrolyse enzymatique antérieure avant d'être traité sugars from an earlier enzymatic hydrolysis before being treated en milieu aqueux par la source d'enzyme. in an aqueous medium by the enzyme source. 8. Procéde selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel on8. Process according to one of claims 1 to 7 wherein transfere à l'hydrolyse subséquente de 30 à 100 % du résidu solide transfers to the subsequent hydrolysis of 30 to 100% of the solid residue venant de l'hydrolyse antérieure.  from previous hydrolysis.
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