IT202100021299A1 - Processo di trattamento di sottoprodotti dell’industria birraria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Titolo

PROCESSO DI TRATTAMENTO DI SOTTOPRODOTTI DELL?INDUSTRIA BIRRARIA.

Campo tecnico

La presente invenzione appartiene al campo tecnico del trattamento e recupero dei sottoprodotti dell?industria alimentare, pi? specificamente appartiene al settore del trattamento e recupero dei sottoprodotti dell?industria birraria, in particolare le trebbie residue dalla produzione della birra, ossia il residuo dell?ammostamento costituito dalle scorze del malto e da altre parti insolubili rimanenti dal processo di ammostamento.

Stato della tecnica

Le trebbie di birra costituiscono il principale sottoprodotto dell?industria birraria, rappresentando circa l?85% del totale degli scarti del processo di birrificazione. In media la produzione annuale di trebbie di birra ? circa di 40 milioni di tonnellate, di queste circa 8 milioni sono prodotte nella sola Europa e 240.000 t/anno in Italia. Soltanto il 30% delle trebbie di birra viene attualmente riutilizzato, prevalentemente come mangime nel settore zootecnico, mentre la maggior parte di esse viene smaltita in discarica.

Considerate le ingenti quantit? di trebbie di birra che vengono prodotte annualmente, la loro degradazione assai precoce, il loro scarso valore di mercato, il basso grado di riutilizzo e le conseguenti problematiche legate alla loro sostenibilit? ambientale, ? da tempo sentito il problema di reimpiegare questi scarti dandogli una nuova e pi? redditizia utilizzazione.

Sono stati proposti metodi di utilizzo delle trebbie per la produzione di etanolo (Rojas-Chamorro et al., Ethanol production from brewers' spent grain pretreated by dilute phosphoric acid, Energy & Fuels, 2018), carbone attivo (Mussatto et al., Production, characterization and application of activated carbon from brewer's spent grain lignin, Bioresource Technolog, 2010; Osman et al., Upcycling brewer's spent grain waste into activated carbon and carbon nanotubes for energy and other applications via two?stage activation, J Chem Technol Biotechnol, 2020), acido lattico (Mussatto et al., Brewer's spent grain as raw material for lactic acid production by Lactobacillus delbrueckii, Biotechnology Letters, 2007; Mussatto et al., Effects of medium supplementation and pH control on lactic acid production from brewer's spent grain, Biochemical Engineering Journal, 2008), xilitolo (Mussatto et al., Establishment of the optimum initial xylose concentration and nutritional supplementation of brewer's spent grain hydrolysate for xylitol production by Candida guilliermondii, Process Biochemistry, 2008). Si tratta tuttavia di processi economicamente molto dispendiosi e caratterizzati da rendimenti di produzione piuttosto bassi.

? dunque sentita la necessit? di valorizzare le trebbie di birra attraverso il recupero delle loro componenti principali, cio? proteine (~30%), emicellulosa (~25%), lignina (~28%) e cellulosa (~17%).

Questo sia in un?ottica di riduzione del volume dei sottoprodotti del processo di birrificazione da smaltire in discarica, sia per ragioni economiche legate ai guadagni ritraibili dalla vendita delle componenti estratte, il cui valore di mercato ? nettamente superiore a quello delle trebbie.

Le trebbie di birra possiedono dunque un grande potenziale di riutilizzo, in virt? del valore aggiunto delle loro componenti.

Sono stati condotti numerosi studi per lo sviluppo di tecniche per la decostruzione, separazione e recupero delle componenti (proteine, cellulosa, emicellulosa e lignina) delle trebbie di birra, tuttavia la maggior parte di essi ? focalizzata sul recupero della sola frazione proteica, mentre scarsa attenzione ? stata posta al recupero sia della parte fibrosa o lignocellulosica, che rappresenta il costituente principale delle trebbie, sia delle sotto-componenti di quest?ultima (emicellulosa, cellulosa, lignina).

Inoltre, nessuna delle tecniche attualmente note ? stata implementata a livello industriale, anche a causa degli elevati costi di essiccamento delle trebbie, le quali provengono dal processo di produzione con una elevata percentuale di umidit? (~80%).

La separazione e il recupero delle proteine dalle trebbie di birra hanno ricevuto un?attenzione crescente negli ultimi anni a causa dell?aumento della richiesta di alimenti proteici per l?uomo e per gli animali. Sono stati condotti numerosi studi per il recupero delle proteine dalle trebbie mediante l?utilizzo di metodi di estrazione tradizionali alcalini, seguiti da precipitazione indotta da acidi (Connolly et al., Characterisation of protein-rich isolates and antioxidative phenolic extracts from pale and black brewers? spent grain, Int. J. Food Sci. Technol., 2013; Viera et al., Valuation of brewer?s spent grain using a fully recyclable integrated process for extraction of proteins and arabinoxylans, Ind. Crops Prod. 2014; Connolly et al., Isolation of peptides from a novel brewers spent grain protein isolate with potential to modulate glycaemic response, Int. J. Food Sci. Technol., 2017); sono stati anche sviluppati metodi che impiegano enzimi, che portano all?isolamento di idrolizzati proteici (Treimo et al., Enzymatic solubilization of proteins in brewer?s spent grain, J. Agric. FoodChem, 2008; Bi et al, Proteomic profiling of barley spent grains guides enzymatic solubilization of the remaining proteins, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2018).

Tuttavia, nessuno dei metodi sin qui noti ? stato implementato su scala industriale a causa dei costi elevati delle operazioni di essiccamento preliminare delle trebbie, oltre che per i costi elevati delle specie enzimatiche necessarie e per la bassa efficienza del processo di separazione delle proteine.

Il recupero della frazione fibrosa delle trebbie, costituente circa il 60% di questo sottoprodotto, ? invece un campo largamente inesplorato; in particolare, per mezzo del frazionamento della componente lignocellulosica delle trebbie di birra, possono essere ottenute cellulosa, emicellulosa e lignina.

La cellulosa ? impiegata in numerosissimi settori, ad esempio nella produzione di carta e cartone, oppure come additivo in materiali polimerici, o ancora nella produzione di bioetanolo; la cellulosa pu? anche essere convertita in derivati quali cellophane, rayon, acetato di cellulosa, tipicamente impiegati nel settore tessile, per la produzione di materie plastiche, prodotti di consumo vari, ecc.

Emicellulosa e lignina sono tipicamente considerate come sottoprodotti di bassa qualit? e di scarso valore, tuttavia esse possono essere utilizzate come substrati nelle bioraffinerie per la produzione di una vastissima gamma di bioprodotti di interesse industriale, quali ad esempio materie prime per prodotti chimici, additivi, biocombustibili ed anche energia.

Ad esempio, sono stati sviluppati (Chandel et al, Bioconversion of hemicellulose into ethanol and value-added products, 2018) processi di conversione della emicellulosa per la produzione di etanolo, xylitolo, butandiolo, poliidrossialcanoati, acidi organici (acido succinico, acido butirrico, etc), furfurale; in questo caso, ? richiesta l?estrazione di emicellulosa in forma di zuccheri monomerici. Sono inoltre noti utilizzi dell?emicellulosa in forma di macromolecola, come fonte di nuovi materiali, con particolare riferimento ai materiali compositi.

Tra i possibili utilizzi della lignina possono essere citati: l?impiego della lignina depolimerizzata in monomeri aromatici polifunzionali da utilizzare come materia prima nell?industria dei polimeri; l?utilizzo in forma di macromolecola come additivo, o in miscela polimeriche, o compositi nella sintesi di copolimeri; l?utilizzo della lignina come fonte di materiali a base di carbonio, quali le fibre di carbonio.

? tuttavia particolarmente sentita la necessit? di ricavare lignina ed emicellulosa di alta qualit?, ossia con un elevato grado di purezza, da poter reimpiegare direttamente per altri scopi nei pi? svariati settori produttivi, senza necessit? di trattamenti ulteriori.

In letteratura ? stato proposto un metodo di frazionamento delle trebbie umide mediante l?estrazione tradizionale alcalina, oppure enzimatica, oppure mediata da sodio bisolfito per il recupero di un prodotto ad alto contenuto proteico e un prodotto ad alto contenuto di fibre (Yanhong He et al., Wet fractionation process to produce high protein and high fiber products from brewer's spent grain, Food and Bioproducts Processing, 2019).

La domanda di brevetto WO 2020/214502 A1 illustra un processo di estrazione delle trebbie da cui vengono isolate una frazione proteica ed una frazione ricca di fibre; la separazione avviene tramite un mulino classificatore. La frazione fibrosa viene poi trasformata in materiale cartaceo per l?imballaggio; in una possibile forma di attuazione del metodo, ? previsto l?essiccamento preliminare delle trebbie a valori di umidit? inferiori o uguali al 70%.

Sono anche noti metodi per recuperare la componente proteica e la cellulosa, in forma di nanofibre, mediante trattamento alcalino delle trebbie di birra essiccate; altri metodi noti permettono il recupero della sola emicellulosa in forma idrolizzata (Mussatto et al., Chemical characterization and liberation of pentose sugars from brewer's spent grain, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2006), della sola cellulosa (idrolizzata e non) (Mussatto et al., Optimum operating conditions for brewer's spent grain soda pulping, Carbohydrate Polymers, 2006; Mussatto et al., Effect of hemicellulose and lignin on enzymatic hydrolysis of cellulose from brewer's spent grain, Enzyme and Microbial Technology, 2008) e della sola lignina (Mussatto et al., Lignin recovery from brewer's spent grain black liquor, Carbohydrate Polymers, 2007).

Nella domanda di brevetto WO 2020/234761 A1 viene descritto un processo per il recupero delle sole componenti della struttura lignocellulosica (lignina, emicellulosa, cellulosa) dalla biomassa, incluse le trebbie di birra. Tale processo prevede l?impiego di solventi di estrazione ad eutettico profondo (DES), che tuttavia sono molto costosi, specie in vista di un?applicazione su scala industriale. In particolare, per le trebbie di birra, ? previsto l?uso di acetato di colina in combinazione con acido glicolico; svantaggiosamente, sia l?acido glicolico, sia il precursore diretto dell?acetato di colina, la colina idrossido, possiedono caratteristiche di tossicit? per l?uomo e per l?ambiente. Inoltre, il processo illustrato in WO 2020/234761 A1 prevede l?essiccamento preliminare delle trebbie e le loro componenti vengono isolate selettivamente mediante l?utilizzo di solventi organici addizionali (etanolo), il ch? aumenta i costi associati al processo.

Un altro processo attualmente noto per il recupero di cellulosa, emicellulosa e lignina dalle trebbie di birra, prevede l?utilizzo di liquidi ionici come solvente di estrazione della lignina (Outeiri?o et al., A novel approach to the biorefinery of brewery spent grain, Process Biochemistry; Biorefining brewery spent grain polysaccharides through biotuning of ionic liquids, Carbohydrate Polymers, 2019). L?impiego di tali solventi ionici comporta svantaggi sul piano economico a causa del loro costo elevato, a maggior ragione in vista di applicazioni su scala industriale; inoltre, tale metodo ? limitato all?ottenimento della sola lignina in forma di macromolecola e di cellulosa ed emicellulosa in forma di idrolizzati.

Il brevetto US 10240006 B2 illustra un metodo per isolare lignina funzionalizzata da biomassa lignocellulosica mediante idrolisi in condizioni supercritiche combinata con estrazione reattiva. Il metodo, tuttavia, ? limitato all?ottenimento della sola lignina in forma di macromolecola, e di cellulosa ed emicellulosa in forma di idrolizzati.

La domanda di brevetto US 5430142 A riguarda un processo per l?isolamento di xilani funzionalizzati da biomassa lignocellulosica tramite estrazione reattiva. Tale processo prevede tuttavia la preliminare delignificazione della biomassa mediante un processo di tipo organosolv e/o il trattamento mediante ipocloriti, che possono avere un impatto ambientale negativo significativo.

Nessuno dei metodi sopra citati che prevedono l?estrazione reattiva per isolare componenti di matrici lignocellulosiche, riguarda tuttavia le trebbie di birra.

Allo stato attuale della tecnica, non sono noti processi di frazionamento integrale delle componenti delle trebbie di birra umide, che comprendano almeno una fase di estrazione reattiva.

Si precisa che, nel presente testo brevettuale, col termine frazionamento si intende la suddivisione di un prodotto eterogeneo, quale appunto le trebbie di birra, nelle frazioni di elementi omogenei componenti e cio?, nel caso di specie, proteine, cellulosa, emicellulosa e lignina.

Scopi e sommario dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? dunque quello di fornire una tecnica per la decostruzione, separazione e recupero integrale delle componenti delle trebbie di birra, cos? valorizzando tali sottoprodotti di scarto, permettendone la riutilizzazione in altri processi e reimmettendoli in un ciclo produttivo.

Un secondo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un processo per il recupero delle componenti delle trebbie di birra che non richieda preventivamente la disidratazione, l?essiccamento o l?asciugatura delle trebbie umide risultanti dal processo di birrificazione, in modo da ridurre i costi, sia dal punto di vista energetico che economico.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di fornire un processo per il frazionamento delle componenti essenziali che costituiscono le trebbie di birra, anche funzionalizzate, con un elevato grado di purezza.

Non ultimo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un processo per la separazione della componente proteica delle trebbie di birra e per la separazione della componente lignocellulosica in cellulosa, emicellulosa funzionalizzata e lignina, possibilmente funzionalizzata.

Questi e altri scopi che verranno chiari all?esperto del settore sono stati raggiunti implementando un processo di estrazione sequenziale di dette componenti.

Occorre premettere che sebbene nel presente testo brevettuale si faccia riferimento in modo specifico alle trebbie di birra, il processo oggetto della presente domanda pu? essere utilmente applicato anche ad altri scarti agroalimentari contenenti lignocellulosa, come ad esempio il fogliame degli olivi, la sansa di olive residuale dal processo di estrazione dell?olio, i residui vegetali della trebbiatura dei cereali, ed altre matrici vegetali similari.

In caso di applicazione alle trebbie di birra, il processo oggetto della presente domanda di brevetto permette di realizzare in maniera riproducibile, la separazione della componente proteica delle trebbie di birra ed anche la separazione di cellulosa, emicellulosa funzionalizzata e lignina, possibilmente funzionalizzata, con un elevato grado di purezza.

Pi? specificamente, la presente invenzione comprende una fase di estrazione reattiva ossia con la simultanea funzionalizzazione ed estrazione (per precipitazione) dell?emicellulosa, permettendo cos? di ottenere emicellulosa in forma di macromolecola di qualit? (purezza) e funzionalizzata, aumentandone il valore per le bioraffinerie.

La funzionalizzazione avviene preferibilmente mediante esterificazione, con gruppi OC(=O)R (R= alchile, fluoroalchile, alchenile, arile, fluoroarile), oppure mediante eterificazione, ammidazione. La esterificazione o la eterificazione, ammidazione della emicellulosa possono risultare in propriet? superiori della emicellulosa modificata stessa in applicazioni quali ad esempio, miscele di polimeri e compositi per l?industria degli imballaggi in (bio)plastica. I gruppi introdotti, infatti, migliorano la miscibilit? e compatibilit? tra i polimeri. In una possibile variante della presente invenzione, il processo comprende una combinazione della funzionalizzazione ed estrazione per precipitazione della lignina, per esempio mediante idrossialchilazione.

Assai vantaggiosamente, il processo di trattamento oggetto della presente invenzione pu? essere attuato in maniera semicontinua o continua, in modo da migliorare l?efficienza e assicurare assoluti benefici dal punto di vista della sicurezza degli operatori.

? da sottolineare che le frazioni che vengono isolate tramite il presente processo presentano un elevato grado di purezza, essendo sostanzialmente costituite da una componente omogenea (proteine, cellulosa, emicellulosa o lignina) senza una significativa presenza di altri elementi estranei.

Breve descrizione delle figure

La Fig. 1 mostra un diagramma di flusso di una forma di attuazione del processo di trattamento delle trebbie di birra secondo la presente invenzione.

In ingresso alla fase (A) vi sono le trebbie (1), acqua e una base inorganica (NaOH), in uscita vi sono le proteine (2) e le fibre (3) che affrontano la fase (B) dove vengono unite ad acqua e ad una base inorganica (NaOH), a valle di quest?ultima si ottiene cellulosa (4), ed emicellulosa (5) e lignina (6) solubilizzate. Emicellulosa (5) e lignina (6) alimentano la fase (C), dove viene aggiunto un composto organico che reagisce selettivamente con (5) e a valle si ottiene emicellulosa funzionalizzata (7) e lignina solubilizzata (6), quest?ultima alimenta la fase (D), insieme ad un acido forte (11) e producendo una frazione solida contenente lignina (8), ottenendo infine acqua e Sali (9). In particolare nella fase (D) si pu? ottenere lignina funzionalizzata se si sostituisce un composto organico all?acido forte.

La Fig. 2 mostra un spettro FTIR-ATR di un campione di emicellulosa funzionalizzata con un gruppo -OC(=O)Ph ottenuto con il metodo oggetto della presente invenzione.

Descrizione dettagliata di due forme di attuazione dell?invenzione

Nella sua versione pi? essenziale il presente processo di frazionamento delle componenti delle trebbie di birra umide avviene in un unico reattore e comprende le seguenti fasi principali:

(A) estrazione della fase proteica dalla fase lignocellulosica (composta a sua volta da cellulosa, emicellulosa e lignina) delle trebbie di birra e separazione di detta fase proteica;

(B) estrazione dell'emicellulosa e della lignina e separazione della cellulosa da detta frazione lignocellulosica;

(C) estrazione per precipitazione e separazione dell?emicellulosa funzionalizzata;

(D) precipitazione e separazione della lignina, eventualmente funzionalizzata.

Nella fase (A), le trebbie di birra umide risultanti da un processo di birrificazione vengono immesse in un reattore discontinuo, semicontinuo o continuo, operante a pressione atmosferica e vengono miscelate con un fluido costituito da acqua ed una base inorganica, preferibilmente idrossido di sodio (NaOH).

La concentrazione di idrossido di sodio nella fase acquosa ? preferibilmente compresa tra 2.5% e 6% m/V, risultati ottimali si ottengono con una concentrazione compresa tra 4.5% e 5.5% m/V. La temperatura di processo ? mantenuta tra 30?C e 90?C, preferibilmente tra 50? e 70?C. La miscela ? mantenuta sotto agitazione intermittente o continua, per un tempo compreso tra 0.5 e 5 ore, preferibilmente almeno 2 ore.

In una forma di attuazione preferita, la fase (A) ? preceduta dalla macinazione delle trebbie di birra umide. La macinazione facilita il mescolamento delle trebbie stesse con il mezzo liquido estraente durante la fase (A) e, conseguentemente, i successivi processi di separazione.

All?interno del reattore, le trebbie di birra trattate con l?idrossido di sodio in soluzione acquosa, danno luogo a una miscela costituita essenzialmente da una prima frazione liquida comprendente proteine solubilizzate, ed una prima frazione solida, quest?ultima comprendente la frazione fibrosa lignocellulosica delle trebbie di birra, a sua volta composta da emicellulosa, cellulosa e lignina.

Nella fase (A) viene solubilizzata la componente proteica, generando una prima frazione liquida comprendente proteine ed una prima frazione solida comprendente emicellulosa, cellulosa e lignina.

Preferibilmente, nella fase (A), la separazione tra il residuo lignocellulosico insolubile e la porzione liquida viene perfezionata con metodi convenzionali quali ad esempio la filtrazione o la centrifugazione.

In una forma di attuazione particolarmente completa del processo, ? previsto il lavaggio con acqua del residuo lignocellulosico insolubile, ripetuto da una a tre o pi? volte, al fine di massimizzare il recupero della frazione proteica. Il residuo lignocellulosico solido ? impiegato nella successiva fase (B) del processo.

Nella seconda fase (B) il residuo solido derivante dalla precedente fase (A) viene miscelato all?interno di un reattore con un fluido costituito da acqua e da una base inorganica, preferibilmente idrossido di sodio (NaOH) con una concentrazione compresa tra 2.5% e 6% m/V. La temperatura di processo ? mantenuta preferibilmente tra 30?C e 90?C.

Ottimi risultati sono stati ottenuti impiegando una soluzione di NaOH con concentrazione compresa tra 4.5% - 5.5% m/V e mantenendo la temperatura di processo tra 30?C e 50?C. La miscela pu? essere mantenuta sotto agitazione intermittente o continua, per un tempo compreso tra 0.5 e 24 ore, preferibilmente almeno 6 ore.

All?interno del reattore, il trattamento della frazione lignocellulosica delle trebbie con la soluzione acquosa di idrossido di sodio produce una miscela essenzialmente costituita da una seconda frazione liquida comprendente emicellulosa e lignina solubilizzate ed una seconda frazione solida comprendente cellulosa.

Preferibilmente, nella fase (B), la separazione del residuo solido cellulosico dalla frazione liquida viene perfezionata mediante metodi convenzionali quali ad esempio la filtrazione o la centrifugazione. La frazione liquida ? utilizzata nella successiva fase (C).

Nella terza fase (C) del processo, la frazione liquida derivante dalla precedente fase (B) viene miscelata all?interno del reattore con un composto organico. Nella forma realizzativa qui descritta, la concentrazione del composto organico nella frazione liquida ? compresa tra 1% e 9% m/V, preferibilmente tra 4% e 6% m/V.

Il composto organico pu? essere qualsiasi composto organico adeguato che reagisca selettivamente con l?emicellulosa ad una temperatura di processo inferiore a 100?C, formando preferibilmente legami esterei, eterei, o ammidici con essa. La miscela pu? essere mantenuta sotto agitazione intermittente o continua per un tempo compreso tra 0.5 e 2 ore, preferibilmente almeno 1.5 ore.

La miscela cos? risultante ? costituita essenzialmente da una terza frazione liquida contenente lignina solubilizzata e una terza frazione solida comprende emicellulosa funzionalizzata.

Nella forma realizzativa preferita, qui descritta, durante la fase (C) si verifica una separazione reattiva dell?emicellulosa ad opera del composto organico: l?emicellulosa contenuta nella frazione liquida si funzionalizza mediante esterificazione, eterificazione, ammidazione e, col progredire della reazione, si assiste alla precipitazione dell?emicellulosa funzionalizzata a causa della progressiva diminuzione delle caratteristiche di solubilit? del derivato. In questo esempio il composto organico utilizzato ? il benzoil cloruro, che funzionalizza l'emicellulosa mediante esterificazione.

Nella fase (C) la separazione tra l?emicellulosa funzionalizzata e la frazione liquida viene perfezionata con metodi convenzionali quali ad esempio la filtrazione o la centrifugazione. Preferibilmente, il precipitato ottenuto viene lavato con acqua, oppure etanolo, oppure entrambi, per eliminare possibili residui di composto organico e altre impurit?. La frazione liquida ? utilizzata nella successiva fase (D).

Nella fase (D) del processo oggetto della presente, la frazione liquida derivante dalla fase (C) viene acidificata a pH compresi tra 2 e 3 con un acido forte quale ad esempio, un acido minerale come l?acido cloridrico o l?acido solforico. La sospensione risultante ? essenzialmente costituita da lignina e quest?ultima viene separata dalla frazione liquida, costituita essenzialmente da acqua e sali, mediante centrifugazione.

In una variante del processo oggetto della presente invenzione, in luogo della fase (D) sopra descritta, dopo la fase (C) ? prevista la fase (E) di estrazione di lignina funzionalizzata.

Nella fase (E), la frazione liquida proveniente dalla fase (C) viene addizionata con un composto organico col quale reagisce formando una frazione solida comprendente la lignina funzionalizzata ed il supernatante. Detto composto organico pu? essere qualsiasi composto organico avente caratteristiche tali da reagire con la lignina, preferibilmente con i gruppi funzionali -OH fenolici della lignina, ad una temperatura inferiore a 100?C.

Prove sperimentali condotte su una quantit? predeterminata di trebbie di birra con una umidit? del 78% (determinata secondo la metodica ufficiale Analytica EBC 12.2), hanno messo in luce risultati eccellenti sia in termini di efficienza della separazione della frazione proteica sia in quanto a efficienza di estrazione della componente cellulosica, dell?emicellulosa e della lignina.

Il contenuto di proteine nella porzione liquida derivante dalla prima fase (A) del processo, ? stato misurato mediante determinazione dell?azoto totale. Il test ? stato effettuato secondo le metodiche standard AOAC 945.18-B e AOAC 920.53. L?operazione ? stata ripetuta sul residuo fibroso. L?efficienza di separazione delle proteine, data dal rapporto:

[Proteine nella frazione liquida (g)/proteine totali nella frazione liquida e nella fibra (g)]x 100, ? risultata maggiore o uguale al 40%.

L?efficienza di separazione della cellulosa ? risultata superiore al 80%. La quantit? di cellulosa separata dal residuo fibroso nella seconda fase (B) del processo, ? stata determinata per via gravimetrica, dopo l?essiccamento del campione di cellulosa a 60?C per 24 ore.

La resa in emicellulosa funzionalizzata ? risultata superiore al 85%.

A titolo di esempio, vengono riportati i risultati relativi all?estrazione reattiva dell?emicellulosa presente nella frazione liquida dalla seconda fase (B) del processo mediante una quantit? predeterminata di benzoil cloruro (fase C), effettuata a una temperatura preferibilmente compresa tra 30?C e 50?C per un tempo compreso tra 1 e 2 ore, in presenza di NaOH (concentrazione: 2.5% - 6% m/V).

L?avvenuta funzionalizzazione dell?emicellulosa ? stata confermata tramite spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier, riflettanza totale attenuata (FTIR-ATR). La figura 2 mostra un?analisi condotta su un campione di emicellulosa funzionalizzata ottenuto con il processo oggetto della presente invenzione. Sono evidentemente riconoscibili i segnali propri, tipici e caratteristici dei legami di un gruppo funzionale estereo del tipo OC(=O)Ph.

Infine, ? stata determinata per via gravimetrica, dopo un essiccamento a 60?C per circa 24 ore, la quantit? di lignina recuperata per precipitazione con acido minerale dalla porzione liquida estratta nella quarta fase (D) del processo. Si ? misurata una efficienza di recupero della lignina maggiore del 78 %.

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Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1. Processo di trattamento di trebbie di birra umide comprendente la separazione e l?estrazione della frazione proteica di dette trebbie e della loro frazione lignocellulosica, quest?ultima a sua volta comprendente cellulosa, emicellulosa e lignina caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi:

A) separazione delle proteine: le trebbie di birra vengono miscelate con un fluido costituito da acqua ed una base inorganica, che solubilizza la componente proteica e genera una prima frazione liquida comprendente proteine ed una prima frazione solida comprendente emicellulosa, cellulosa e lignina;

B) estrazione dell'emicellulosa e della lignina e separazione della cellulosa: detta prima frazione solida viene miscelata con un fluido costituito da acqua ed una base inorganica, dando luogo ad una reazione che genera una seconda frazione liquida che comprende emicellulosa e lignina solubilizzate ed una seconda frazione solida che comprende cellulosa;

C) estrazione per precipitazione dell'emicellulosa: detta seconda frazione liquida viene miscelata con un composto organico che reagisce selettivamente con l?emicellulosa, generando una terza fase liquida comprendente lignina ed una terza frazione solida comprendente emicellulosa funzionalizzata;

D) precipitazione e separazione della lignina: detta terza frazione liquida viene miscelata con un acido, dando luogo ad una reazione che genera una quarta frazione solida comprendete lignina e una quarta frazione liquida comprendente acqua e sali.

2. Processo come da rivendicazione che precede caratterizzato dal fatto che detta base inorganica impiegata nella fase (A) ? idrossido di sodio (NaOH) in soluzione in acqua con una concentrazione compresa tra il 2,5% e il 6% m/V.

3. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la miscela ottenuta in detta fase (A) ? mantenuta sotto agitazione intermittente o continua per un tempo compreso tra 0,5 e 5 ore ad una temperatura di processo compresa tra 30?C e 90?C.

4. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che detta base inorganica impiegata nella fase (B) ? idrossido di sodio (NaOH) in soluzione in acqua con una concentrazione compresa tra il 2,5% e il 6% m/V.

5. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la miscela ottenuta in detta fase (B) ? mantenuta sotto agitazione intermittente o continua per un tempo compreso tra 0,5 e 24 ore ad una temperatura di processo compresa tra 30?C e 90?C.

6. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che il composto organico impiegato nella fase (C) ? immesso in soluzione in detta seconda frazione liquida con una concentrazione compresa tra 1% e 9% m/V.

7. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la miscela ottenuta in detta fase (C) ? mantenuta sotto agitazione intermittente o continua per un tempo compreso tra 0,5 e 2 ore ad una temperatura di processo inferiore a 100?C.

8. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che in luogo di detta fase (D) viene attuata la seguente fase:

E) precipitazione e separazione della lignina funzionalizzata: detta terza frazione liquida viene addizionata con un composto organico che reagendo con la lignina d? luogo a una frazione solida comprendente lignina funzionalizzata e ad un supernatante.

9. Processo come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che prima di detta fase (A) le trebbie di birra umide vengono macinate.