PROCÉDÉ DE FRACTIONNEMENT D'UN TOURTEAU D'OLÉAGINEUX

ET APPLICATIONS DE CE PROCÉDÉ

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

La présente invention vise un procédé de fractionnement d'un tourteau d'oléagineux et des applications de ce procédé. Elle s'applique notamment à l'extraction de ligno-cellulose et de protéines d'un tourteau, à la production de biomolécules et biopolymères d'intérêt et à la production de biocarburant ou biogaz.

ETAT DE LA TECHNIQUE

On appelle « tourteaux d'oléagineux » les résidus solides obtenus après l'extraction de l'huile de graines ou de fruits de plantes oléagineuses, comme le tournesol, le colza ou le soja par exemple.

Les tourteaux d'oléagineux forment un matériau peu valorisé, généralement utilisé pour l'alimentation animale, une fois l'huile extraite de la graine ou du fruit de la plante oléagineuse. Pourtant, ces tourteaux sont riches en constituants d'intérêt pour l'industrie comme les protéines et la ligno-cellulose (aussi appelés « fibre »), dont les applications au sein des « bioraffineries » mènent à la création de bioénergie, de biomolécules et de biomatériaux. La principale difficulté pour ce type de valorisation réside dans la séparation des fibres et des protéines contenues dans les tourteaux sans altérer leurs structures et leurs propriétés fonctionnelles.

On connaît le document US 3 271 1 60 qui concerne la valorisation de tourteaux d'oléagineux par séparation de particules en fonction de leurs dimensions.

Dans des systèmes actuels, tels que décrits dans le brevet Européen EP 1 908 355, on réalise dans un premier temps un broyage des tourteaux d'oléagineux. Ces particules riches en protéines ou en fibres résultant du broyage sont ensuite séparées par un tri dans un champ électrique à effet couronne. Cependant, l'efficacité de ce tri dans un champ électrique est faible et en conséquence la séparation des fractions riches en protéines et des fractions riches en fibres n'est pas satisfaisante. En outre, la vitesse de séparation est très faible. D'autre part, ces systèmes fonctionnent avec des particules dont la taille est comprise entre 250 micromètres et 1400 micromètres et ne permettent donc pas un tri de particules plus fines. Or, plus les particules sont fines, et plus leur composition est homogène, et leur teneur soit en protéine soit en fibre est susceptible d'être élevée. D'autre part, les particules issues d'un broyage de tourteaux d'oléagineux sont peu sujettes à l'attraction électrique.

Dans un autre système de l'art antérieur, décrit dans le brevet Européen EP 1 441 858, le tri de particules issues du broyage de son de blé dans un champ électrique permet de séparer des particules correspondant respectivement à l'aleurone et aux enveloppes des grains de céréales. Cependant, ces systèmes ne fonctionnent pas dans le cas de particules fines. D'autre part, ces particules, même fines, sont après broyage naturellement peu sujettes à l'attraction électrique. OBJET DE L'INVENTION

La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé de fractionnement de tourteaux d'oléagineux par voie sèche, qui comporte :

- une étape de broyage de tourteaux d'oléagineux en une poudre de particules ultrafines,

- une étape de charge tribo-électrostatique de particules ultrafines de ladite poudre et

- au moins une étape de déviation de trajectoire dans le champ électrique des particules chargées pour trier les particules et fournir au moins une fraction enrichie en ligno-cellulose.

Par « particules ultrafines », on entend un ensemble de particules dont le diamètre médian (d50) est inférieur à 500μηι. L'homogénéité des particules issues du broyage de tourteaux d'oléagineux augmente quand leur taille diminue. En effet, certaines particules sont principalement composées de lignine présente dans les parois des oléagineux et d'autres sont principalement composées de protéines des cellules des oléagineux. L'étape de charge tribo-électrostatique permet aux particules de se charger ou de se décharger en électrons en fonction de leur composant chimique principal. L'étape de déviation sépare ainsi les particules dont les composants principaux sont différents. Le procédé objet de l'invention permet ainsi de recueillir les fractions de tourteaux enrichies en ligno-cellulose. On observe que la ligno-cellulose ainsi obtenue est à l'état natif, c'est-à-dire qu'elle n'est pas modifiée ou dénaturée, contrairement aux procédés de l'état de l'art comme le procédé Organosolv (marque déposée) d'extraction de la lignine (voir "Quantitative structural characterization and thermal properties of birch lignins after auto-catalyzed organosolv pretreatment and enzymatic hydrolysis" Jia-Long Wen, et al September 2013 dans Journal of Chemical Technology and Biotechnology Volume 88, Issue 9, pages 1 663-1 671 ), qui comprend une dénaturation par traitement chimique.

Dans des modes de réalisation avantageux, on concentre en un seul dispositif implémentant le procédé objet de la présente invention, un moyen de broyage, un moyen de réception, un moyen de charge et chaque moyen de déviation. Ainsi, le dispositif est plus compact. De plus, la poudre n'a pas le temps de s'agréger, de se charger en humidité, de s'oxyder ou, plus généralement, de changer d'état, entre le broyage et la déviation. La mise en œuvre du procédé objet de la présente invention en est améliorée.

Dans des modes de réalisation, l'étape de broyage comporte une étape de configuration du broyeur pour obtenir une finesse prédéterminée. Ces modes de réalisation permettent à un utilisateur d'ajuster la finesse du broyage en fonction des tourteaux broyés et de la qualité du tri souhaitée.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en outre, une étape de raclage d'électrode d'un moyen de tri électrostatique mis en œuvre au cours de l'étape de déviation, pour collecter les particules fixées sur une électrode après l'étape de déviation de particules.

Ces modes de réalisation permettent de collecter les particules fixées sur l'électrode, dont la charge électrique est forte, ce qui signifie que leur constitution est particulièrement homogène.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en outre, une étape d'inversion cyclique de la polarité de chaque électrode d'un moyen de tri électrostatique mis en œuvre au cours de l'étape de déviation.

Ces modes de réalisation permettent de décoller les particules fixées aux électrodes, dont les constitutions sont particulièrement homogènes et de collecter les particules fixées sur chaque électrode sans action mécanique telle que le raclage.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en aval de l'étape de déviation, au moins une étape de déviation secondaire.

La séparation des composants résultant de la pluralité de tris successifs réalisés par le procédé est alors plus précise.

Dans des modes de réalisation, au cours d'une étape de déviation secondaire, on alimente un moyen de charge tribo-électrostatique en particules qui, au cours des étapes de déviation sont alternativement déviées vers une électrode positive et une électrode négative ou inversement.

L'avantage de ces modes de réalisation est qu'ils permettent aux particules qui, lors de deux tris successifs (premier et deuxième étage), ont été déviées une fois vers l'électrode positive et une fois vers l'électrode négative, de suivre une nouvelle mise en œuvre du procédé objet de la présente invention.

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en outre, en aval d'au moins une étape de déviation, une étape de purification enzymatique des particules triées,

On réalise ainsi une purification et/ou extraction enzymatique (cellulase et hémicellulases) pour enrichir d'avantage les fractions en protéines et en polyphénols (lignine et acides phénoliques) par dégradation ou hydrolyse des polysaccharides en monosaccharides (glucose, xylose, arabinose...).

Dans des modes de réalisation, le procédé objet de la présente invention comporte, en aval d'au moins une étape de déviation, une étape de comparaison des dimensions de particules en regard d'une valeur limite prédéterminée et une étape d'alimentation d'un moyen de broyage en particules dont les dimensions sont supérieures à la limite prédéterminée.

Grâce à ces dispositions, les particules trop grandes pour être triées efficacement sont broyées de nouveau de manière à optimiser leur tri. En revanche, les particules dont les dimensions sont nominales peuvent être triées de nouveau sans subir de broyage supplémentaire.

Dans des modes de réalisation, au cours de l'étape de charge, on met en œuvre un lit d'air fluidisé dynamique.

La mise en œuvre d'un lit d'air fluidisé permet, à la fois la constitution des charges électrostatiques sur les particules en mouvement et leur séparation en vue de leur tri.

La présente invention vise, selon un deuxième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à l'obtention de fractions enrichies en ligno- cellulose.

La présente invention vise, selon un troisième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à l'obtention de fractions enrichies en protéines. La présente invention vise, selon un quatrième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à la génération de biocarburant à partir de fractions enrichies en ligno-cellulose.

Ce biocarburant comporte, par exemple, du biohydrogène et/ou du bioéthanol. La présente invention vise, selon un cinquième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à la génération de biogaz à partir de fractions enrichies en ligno-cellulose.

La présente invention vise, selon un sixième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à l'obtention de fractions enrichis en polysaccharides.

La présente invention vise, selon un septième aspect, une application du procédé objet de la présente invention à l'extraction et l'obtention de fractions enrichies en dérivés phénoliques.

Les dérivés phénoliques comportent, notamment, les tannins et les acides phénoliques.

Les avantages, buts et caractéristiques particulières des applications objets de la présente invention étant similaires à ceux du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l'invention ressortiront de la description non limitative qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé de fractionnement objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 représente, schématiquement et en coupe, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,

- la figure 2 représente, schématiquement et en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,

- la figure 3 représente, schématiquement et en coupe, une partie de l'un des modes de réalisation illustrés en figures 1 et 2,

- la figure 4 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 5 représente, sous forme d'un histogramme, la répartition des acides phénoliques obtenus par la mise en œuvre du procédé objet de la présente invention avec un tourteau de tournesol,

- la figure 6 représente, schématiquement, une purification et/ou extraction enzymatique pour enrichir d'avantage les fractions en protéines et en polyphénols et

- la figure 7 représente un exemple expérimental de rendement en sucres après hydrolyse enzymatique. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION

La présente description est donnée à titre non limitatif.

On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle.

On appelle « ultrafine » une poudre dont les particules ont un diamètre médian inférieur à 500 micromètres, préférentiellement compris entre 10 micromètres et 500 micromètres, plus préférentiellement compris entre 30 micromètres et 500 micromètres, et encore plus préférentiellement compris entre 50 micromètres et 500 micromètres.

Selon une autre définition, on appelle « ultrafine » une poudre dont la moitié (50 %) en volume, des fibres à un diamètre inférieur à 500 micromètres, préférentiellement inférieur à 200 micromètres, plus préférentiellement inférieur à 100 micromètres et encore plus préférentiellement inférieur à 50 micromètres.

Pour mesurer les particules, un granulomètre laser peut être mis en œuvre. On observe, sur la figure 1 , un premier mode de réalisation du dispositif 10 objet de la présente invention. Ce dispositif 10 comporte :

- une entrée 105 de particules ultrafines issues d'un broyage de tourteaux d'oléagineux,

- un moyen 1 10 de charge tribo-électrostatique des particules reçues et

- un moyen 120 de tri électrostatique principal des particules transmises.

L'entrée 105 de particules ultrafines est, par exemple, une trémie ou un entonnoir configuré pour permettre le versement d'une poudre de particules ultrafines issues du broyage de tourteaux d'oléagineux.

Les particules ainsi versées dans l'entrée 105 de particules traversent un moyen 1 10 de charge disposé, par exemple, sous l'entrée 105 de particules. Ce moyen 1 10 de charge est configuré pour que les particules traversent ce moyen 1 10 de charge grâce à force gravitationnelle. Dans des variantes, le déplacement des particules est assuré par un système de lit d'air fluidisé, c'est-à-dire ventilé grâce à une turbine ou un ventilateur. La charge tribo-électrostatique est réalisée par collision entre les particules et la surface intérieure d'un conduit. Cette surface comporte au moins une partie en polychlorure de vinyle (abrégé « PVC »). Dans des variantes, cette surface comporte au moins une partie en téflon. Dans d'autres variantes, cette surface comporte au moins une partie en verre. Dans d'autres variantes, cette surface comporte au moins une partie en acier. Le PVC, le téflon, le verre et l'acier ont des propriétés optimales pour la charge de particules riches en protéines ou en ligno-cellulose. Le moyen 1 10 de charge est relié à l'entrée du moyen 120 de tri.

Le moyen 120 de tri électrostatique principal des particules transmises comporte au moins une électrode 125. Ce moyen 120 de tri est configuré pour trier les particules transmises en fractions enrichies en ligno-cellulose. Ce tri est réalisé par l'utilisation de l'électrode 125 polarisée de façon positive ou négative. Ainsi, les particules chargées sont attirées ou repoussées par l'électrode 125. En sortie de ce moyen 120 de tri électrostatique principal, deux conduits permettent aux particules de se déverser dans deux contenants 130 et 135. Dans un premier contenant 130 sont déversées les particules ayant été attirées ou repoussées par l'électrode 125 selon la polarisation de l'électrode 125. Dans le deuxième contenant 135 sont déversées les autres particules.

En particulier, les particules enrichies en ligno-cellulose se chargent dans le moyen 1 10 de charge de charges positives. En conséquence, ces particules enrichies en ligno-cellulose sont attirées par une électrode polarisée négativement. Ainsi, les particules se déversant dans le conduit puis dans le contenant 130 à proximité de l'électrode chargée négativement comportent des fractions enrichies en ligno-cellulose.

Les particules ultrafines issues du broyage de tourteaux d'oléagineux ont l'avantage de présenter une composition chimique très homogène. Le moyen 1 10 de charge tribo-électrostatique permet aux particules de se charger ou de se décharger en électrons en fonction de leur composant chimique principal. Le moyen 120 de tri électrostatique principal sépare ainsi les particules dont les composants principaux sont différents. Le dispositif 10 sépare ainsi les fractions de tourteaux enrichies en ligno-cellulose. On observe, sur la figure 2, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif 20 objet de la présente invention. Ce dispositif comporte :

- un moyen 240 de broyage de tourteaux en poudre de particules ultrafines comportant :

- un moyen 245 de configuration de la finesse de broyage réalisé par le moyen 240 de broyage et

- un moyen 275 de configuration de la température du moyen 240 de broyage ;

- une entrée 205 de particules ultrafines issues d'un broyage de tourteaux d'oléagineux,

- un moyen 210 de charge tribo-électrostatique des particules reçues,

- un moyen 220 de tri électrostatique principal des particules transmises qui comportant :

- deux électrodes 225 ;

- un moyen 280 de raclage d'électrode du moyen 220 de tri électrostatique principal et

- un moyen 285 d'inversion de la polarité d'une électrode 225 du moyen 220 de tri électrostatique principal ;

- deux moyens 250 secondaires de tri électrostatique comportant chacun deux électrodes 255 et

- deux moyens 270 de comparaison des dimensions de particules en regard d'une valeur limite prédéterminée.

Le moyen 240 de broyage des tourteaux en poudre de particules ultrafines est, par exemple, un broyeur à centrifugeuse configuré pour broyer les tourteaux en particules dont le diamètre est compris entre 50 micromètres et 500 micromètres. Ce moyen 240 de broyage comporte un moyen 245 de configuration de la finesse du broyage réalisé par le moyen 240 de broyage. Ce moyen 245 de configuration de la finesse du broyage est, par exemple, un écran tactile sur lequel un programme informatique fait apparaître la finesse de broyage actuelle, une zone interactive permettant à un utilisateur d'augmenter la finesse de broyage et une zone interactive permettant à l'utilisateur de réduire la finesse de broyage. En fonction de la finesse de broyage configurée, le moyen 240 de broyage est configuré pour broyer les tourteaux en poudre de particules dont le diamètre a été défini par le moyen 245 de configuration. Ce moyen 240 de broyage comporte également un moyen 275 de configuration de la température du moyen 240 de broyage. Ce moyen 275 de configuration de la température est, par exemple, un écran tactile sur lequel un programme informatique fait apparaître la température courante du moyen 240 de broyage, une zone interactive permettant à un utilisateur d'augmenter ladite température et une zone interactive permettant à l'utilisateur de réduire ladite température.

L'entrée 205 de particules ultrafines issues d'un broyage de tourteaux d'oléagineux est, par exemple, un conduit connectant le moyen 240 de broyage et le moyen 210 de charge tribo-électrostatique des particules reçues.

Le moyen 210 de charge tribo-électrostatique des particules reçues est, par exemple, une surface intérieure d'un conduit dont au moins une partie est en verre, téflon, PVC ou acier. Les particules parcourant le conduit se chargent au contact du moyen 210 de charge. En particulier, la ligno-cellulose se charge de charges positives et les protéines de charges négatives.

Les particules se déplacent dans le moyen 210 de charge grâce à la mise en œuvre d'un lit d'air fluidisé dynamique mis en mouvement par une turbine, par exemple.

Le moyen 220 de tri électrostatique principal des particules transmises est, par exemple, un conduit cylindrique sur la surface intérieure duquel sont placées deux électrodes 225 diamétralement opposées. L'une de ces électrodes 225 est positivement polarisée, et l'autre électrode 225 est négativement polarisée. A proximité de chacune de ces électrodes 225 et en aval du moyen 220 de tri sont positionnés deux conduits configurés pour permettre le passage des particules étant attirées par l'une ou l'autre des électrodes 225. Les particules chargées négativement par le moyen 210 de charge sont attirées par l'électrode 225 chargée positivement. Les particules chargées positivement par le moyen 210 de charge sont attirées par l'électrode 225 chargée négativement.

Ce moyen 220 de tri électrostatique principal comporte, de plus, un moyen 280 de raclage d'électrode du moyen 220 de tri électrostatique principal. Ce moyen 280 de raclage est, par exemple une forme en plastique souple configuré pour épouser les formes de l'électrode 225 sur lequel la forme est placée. Cette forme est mise en mouvement par un moteur mécanique lorsque le dispositif est mis à l'arrêt.

Ce moyen 280 de raclage est configuré pour collecter les particules ainsi raclées. Les particules raclées ont la particularité de comporter un grand nombre de fractions attirées par l'électrode 225, au point que ces particules se soient fixées à l'électrode 225. Par exemple, dans le cas d'une électrode 225 chargée négativement, les particules collectées par le moyen 280 de raclage comportent majoritairement des fractions comportant de la ligno-cellulose.

Ce moyen 220 de tri électrostatique principal comporte, de plus, un moyen

285 d'inversion de la polarité d'une électrode 225 du moyen 220 de tri électrostatique principal. Ce moyen d'inversion de la polarité est par exemple un circuit électronique, mise en œuvre un dixième de seconde toutes les minutes, configuré pour inverser la polarité de l'électrode 225. L'inversion de polarité permet de récolter les particules fixées sur ladite électrode 225.

Dans des variantes, le moyen 220 de tri électrostatique principal comporte un moyen 280 de raclage et un moyen 285 d'inversion de la polarité pour chaque électrode 225 du moyen 220 de tri.

A l'issue de chacun des conduits du moyen 220 de tri électrostatique principal, un moyen 250 secondaire de tri électrostatique est positionné. Chacun de ces moyens 250 secondaires de tri électrostatique comporte une électrode positivement ou négativement polarisée. L'électrode du moyen 250 secondaire de tri est polarisée de manière similaire à l'électrode à proximité du conduit auquel est fixé ledit moyen 250 secondaire de tri.

Dans des variantes, L'électrode du moyen 250 secondaire de tri est polarisée de manière inverse à l'électrode à proximité du conduit auquel est fixé ledit moyen 250 secondaire de tri.

Dans des variantes, au moins un moyen 250 secondaire de tri électrostatique comporte deux électrodes polarisées de manière opposées situées de part et d'autre dudit moyen 250 secondaire de tri. De cette manière, les particules comportant une majorité de fractions comportant de la ligno-cellulose sont attirées par l'une des électrodes tandis que les particules comportant une majorité de fractions comportant des protéines sont attirées par l'autre électrode.

Chaque moyen 250 secondaire de tri électrostatique permet ainsi de trier d'une part les particules comportant une majorité de ligno-cellulose et d'autre part les particules comportant une majorité de protéines.

En sortie de chaque moyen 250 secondaire de tri sont positionnés deux conduits. Un premier conduit correspond à un résultat de tri similaire, dit « convergent », par le premier moyen 220 de tri et le moyen 250 secondaire de tri à la sortie duquel ce conduit est positionné. Par exemple, une particule comportant un proportion importante de ligno-cellulose est chargée positivement, puis attirée par l'électrode chargée négativement dans le moyen 220 de tri, puis finalement attirée par l'électrode chargée négativement dans le moyen 250 secondaire de tri. Dans le cas où le résultat du tri d'une particule par le moyen 220 de tri et le moyen 250 secondaire de tri est différent, on dit que le résultat du tri « diverge ». Dans le cas où le résultat du tri par le moyen 220 de tri et le moyen 250 secondaire de tri diverge, la particule entre dans le deuxième conduit en sortie dudit moyen 250 secondaire de tri.

Dans des variantes, au moins un moyen 250 secondaire de tri comporte au moins un moyen 280 de raclage et/ou un moyen 285 d'inversion de polarité similaires à ceux configurés pour le moyen 220 de tri électrostatique principal.

Chaque conduit configuré pour recevoir les particules dont le résultat du tri par le moyen 220 de tri et le moyen 250 secondaire de tri diverge comporte un moyen 270 de comparaison des dimensions de particules en regard d'une valeur limite prédéterminée. Ce moyen 270 de comparaison est, par exemple, un trieur de type cyclone. Dans des variantes, ce moyen 270 de comparaison est un filtre configuré pour retenir les particules dont les dimensions sont supérieures à la valeur limite prédéterminée.

Les particules dont les dimensions sont supérieures à la valeur limite prédéterminée sont transmises au moyen 240 de broyage pour être broyées de nouveau.

Les particules dont les dimensions sont inférieures à la valeur limite prédéterminée sont transmises de nouveau au moyen 210 de charge afin d'être triées.

Les particules ultrafines issues du broyage de tourteaux d'oléagineux ont l'avantage de présenter une composition chimique très homogène. Le moyen 210 de charge tribo-électrostatique permet aux particules de se charger ou de se décharger en électrons en fonction de leur composant principal. Le moyen 220 de tri électrostatique principal sépare ainsi les particules dont les composants principaux sont différents. Le dispositif 20 sépare ainsi les fractions de tourteaux enrichies en ligno-cellulose des fractions enrichies en protéines, ces deux composants ayant des propriétés et des applications industrielles différentes.

De plus, la séparation des composants résultant de la pluralité de tris successifs réalisés par le moyen 220 de tri principal et les deux moyens 250 secondaires de tri dispositif 20 est alors plus précise que si le dispositif 20 comportait un seul moyen 220 de tri électrostatique principal, comme dans le dispositif 10 illustré en figure 1 .

Le dispositif 20 concentre le moyen 240 de broyage, le moyen 205 de réception, le moyen 210 de charge et chaque moyen 220, 250 de tri. Ainsi, le dispositif 20 est plus compact. De plus, la poudre n'a pas le temps de s'agréger, de se charger en humidité, de s'oxyder ou, plus généralement, de changer d'état, entre le broyage et le tri. Le fonctionnement du dispositif en est amélioré.

Le diamètre moyen des particules en sortie du moyen 240 de broyage du dispositif 20 permet d'obtenir des particules qui :

- ont une composition chimique homogène et

- une fois chargées, demeurent mobiles en fonction de leur charge en présence des électrodes.

Grâce au moyen 270 de comparaison du dispositif 20, les particules trop grandes pour être triées efficacement sont broyées de nouveau de manière à optimiser le tri de ces particules. En revanche, les particules dont les dimensions sont nominales peuvent être re-triées sans nouveau broyage.

Le moyen 275 de configuration de la température du moyen 240 de broyage configuré pour que le tourteau atteigne une température à laquelle au moins un composant de tourteaux d'oléagineux devient cassant permet au moyen 240 de broyage de broyer plus facilement les tourteaux en particules de tourteaux d'oléagineux. On note que la cryogénie a pour avantage de sauvegarder les protéines et les vitamines.

La mise en œuvre d'un lit d'air fluidisé permet, à la fois la constitution des charges électrostatiques sur les particules en mouvement et leur séparation en vue de leur tri.

Le moyen 280 de raclage d'électrode 225 du moyen 220 de tri électrostatique principal permet de collecter les particules fixées sur l'électrode 225), dont la charge électrique est forte, ce qui signifie que leur constitution est particulièrement homogène.

Le moyen 285 d'inversion cyclique de la polarité de chaque électrode 225 du moyen 220 de tri électrostatique principal permet de décoller les particules fixées aux électrodes 225), dont les constitutions sont particulièrement homogènes et de collecter les particules fixées sur chaque électrode sans action mécanique telle que le raclage.

Grâce au raclage ou à l'inversion de polarité, on décolle et on collecte les particules fixées sur chaque électrode.

On observe, en figure 3, deux unités de séparation cycloniques 305 et 310 reliées au même unique moyen d'aspiration 315. On rappelle qu'une unité de séparation cyclonique est une unité technologique imposant une rotation rapide à un gaz afin d'en séparer, par centrifugation, les fines particules solides qui y sont mélangées. Les entrées des unités de séparation cycloniques 305 et 310 constituent respectivement les contenants 130 ou 230, d'une part, et 135 ou 235, d'autre part.

On observe, en figure 4, un logigramme d'étape particulier du procédé 40 objet de la présente invention. Ce procédé 40 comporte :

- une étape 405 de suppression de la phase lipidique des tourteaux,

- une étape 410 de broyage des tourteaux,

- une étape 415 d'entrée de particules ultrafines issues du broyage de tourteaux d'oléagineux,

- une étape 420 de charge tribo-électrostatique des particules reçues,

- au moins une étape 425 de tri électrostatique des particules chargées pour trier les particules en fractions enrichies en ligno-cellulose et

- une étape 430 de purification enzymatique.

L'étape 405 de suppression de la phase lipidique des tourteaux est préférentiellement réalisée par une presse configurée pour recevoir des tourteaux, les presser et y ajouter du dioxyde de carbone supercritique.

L'étape 410 de broyage des tourteaux ainsi traités se fait avec un broyeur connu en soi, par exemple à impact ou centrifuge.

L'étape 415 d'entrée de particules ultrafines issues du broyage de tourteaux d'oléagineux est réalisée, par exemple, par la mise en œuvre d'une trémie ou d'un entonnoir configurés pour permettre la réception de particules ultrafines.

L'étape 420 de charge tribo-électrostatique est réalisée, par exemple, par la collision entre les particules reçues au cour de l'étape 415 d'entrée et une surface intérieure d'un conduit comportant une partie en PVC, téflon et/ou verre et acier, par exemple par la mise en œuvre d'un lit d'air ventilé grâce à une turbine ou un ventilateur par exemple. Ce lit d'air déplace les particules pour réaliser l'étape 420 de charge et déplacer ces particules chargées jusqu'à un moyen de tri électrostatique. Chaque étape 425 de tri électrostatique est réalisée, par exemple, par un moyen de tri électrostatique, comportant au moins une électrode, configuré pour trier les particules en fractions enrichies en ligno-cellulose. En particulier, les particules comportant des fractions enrichies en ligno-cellulose se chargent positivement au cours de l'étape 420. En conséquence, ces fractions enrichies en ligno-cellulose sont attirées par une électrode polarisée négativement au cours de l'étape 425 de tri. Le moyen de tri électrostatique comporte, en outre, un conduit proche de l'électrode et un conduit éloigné de l'électrode de manière à ce que les particules attirées par l'électrode pénètrent dans le conduit à proximité de l'électrode.

L'étape 430 de purification enzymatique est, par exemple effectuée par mélange de la fraction poudreuse soit à une solution contenant un cocktail enzymatique hydrolysant les polysaccharides ou soit avec de l'eau sans les enzymes. Après hydrolyse enzymatique et/ou une extraction à l'eau, la phase solide purifiée est séparée par filtration ou par centrifugation de la phase liquide qui contient les sucres et des molécules d'intérêt issus de l'hydrolyse et/ou de l'extraction.

Pour réaliser l'étape 430, on utilise, par exemple, un réacteur agité dans lequel la fraction poudreuse est mélangée soit avec une solution contenant un cocktail enzymatique hydrolysant les polysaccharides, soit avec de l'eau sans les enzymes. Après hydrolyse enzymatique et/ou une extraction à l'eau, la phase solide purifiée est séparée par filtration ou par centrifugation de la phase liquide qui contient les sucres issus de l'hydrolyse des polysaccharides. Dans la dégradation des polysaccharides des tourteaux par les enzymes, c'est surtout la cellulose qui donne le glucose. Les hémicelluloses (dans les tourteaux, ce sont des xylanes et arabinogalactanes), donnent le xylose et l'arabinose et le galactose. Cette phase liquide, riche en monosaccharides comme le glucose et le xylose, peut être utilisée comme substrat de fermentation pour la production de biocarburants ou de biomolécules pour la chimie verte. En revanche, les fractions solides sont plus riches en protéines ou en polyphénols dont la lignine. EXEMPLE 1 - Fractionnement de tourteau de tournesol

Une poudre ultrafine a été obtenue par broyage dans un broyeur à impact muni d'une grille 0,1 mm et soumise à une séparation des fractions comme exposé en regard des figures 1 à 4. Dans les tables de résultats ci-dessous :

- F0 représente l'échantillon initial, - F1 B+ représente la fraction obtenue sur l'électrode chargée positivement lorsqu'un seul étage est mis en œuvre,

- F1 A- représente la fraction obtenue sur l'électrode chargée négativement lorsqu'un seul étage est mis en œuvre,

- F2BB+ représente la fraction obtenue sur l'électrode chargée positivement lorsque, en entrée d'un deuxième étage, l'échantillon est la fraction F1 B+ et

- F2AA- représente la fraction obtenue sur l'électrode chargée négativement lorsque, en entrée d'un deuxième étage, l'échantillon est la fraction F1 A-.

La table 1 donne la composition, en pourcentage de masse sèche, des fractions issues de tourteaux de tournesol après broyage avec un broyeur centrifuge muni d'une grille à 0,25 mm et séparation selon le procédé objet de la présente invention (Les électrodes présentent une différence de potentiel de 15 KVolts, sont à une distance, entre elles, de 3 cm et mesurent 30 cm de hauteur pour 10 cm de largeur) :

Substrat Fraction Protéines Cendre Lignine

Tournesol F0 30.4 6.2 21 .2

F1 B+ 46.7 7.4 6.7

F1 A- 10.6 5.2 28.1

F2BB+ 58.8 8.6 1 .1

F2AA- 10.2 4.2 42.2

La table 2 détaille les teneurs en protéines, lignine et acides phénoliques, dans le cas d'un broyeur à impact réglé à 0,1 mm :

Fractions Composition (mg/g)

Protéines Acides phénoliques Lignine

FA ^{(1 )} p-CA ⁽²⁾ di-FA ⁽³⁾ Vanillic Ac ⁽⁴⁾

F0 30,80 0,068 0,028 0,019 0,049 21 ,2

F1 B+ 57,43 0,044 0,026 0,003 0,01 1 7,5

F1 A- 5,10 0,087 0,034 0,040 0,100 39,4

F2BB+ 55,67 0,042 0,025 0,003 0,012 4,2

F2AA- 6,99 0,094 0,034 0,039 0,098 40,8

(1 ) « FA » est l'acronyme de « Ferulic acid », pour acide férulique, qui a des propriétés antioxydantes (utilisation alimentaire et non alimentaire). (2) « p-CA » est l'acronyme de « p-coumarique acid » pour acide p-coumarique, qui présente des propriétés antioxydantes (utilisation alimentaire et non alimentaire).

(3) « di-FA » est l'acronyme de « Dimère FA », un intermédiaire chimique pour la synthèse de polymères.

(4) « Vanillic Ac » est l'abréviation d'acide vanillique.

La méthode de dosage des lignines est, par exemple, la méthode Klason discutée dans la publication Barakat et al. 2014 Applied Energy, 1 13, 97-105.

Les acides phénoliques sont des petites molécules reliées à la fois aux polysaccharides (xylan) et à la lignine via des liaisons esters et éthers. Ces acides phénoliques peuvent être des indicateurs de fractionnement et séparation. Les acides phénoliques présentent également des propriétés fonctionnelles intéressantes notamment antioxydants.

La figure 5 représente la composition des acides phénoliques pour le tournesol issue de la table 2. Pour chaque fraction, la barre la plus à gauche, 505, représente la teneur en acide férulique, la suivante vers la droite, 510, l'acide p- coumarique, puis l'acide férulique dimère, barre 515 et, enfin, l'acide vanillique, barre 520.

Comme on le comprend au vu de la table 1 et de la figure 5, la mise en œuvre de la présente invention permet, dès la première étape de séparation, de séparer une fraction riche en lignine, en acide p-coumarique, en dimère FA et en acide vanillique, d'une part, et une fraction riche en protéines, d'autre part.

On constate aussi, dans cette table 1 , que la seconde étape de tri électrostatique augmente sensiblement l'enrichissement, notamment pour la lignine pour laquelle le ratio de teneurs passe de 28,1 (fraction F1 A-), après la première étape de séparation, à 42,2 (fraction F2AA-) après la seconde.

Après analyse, on constate que la fraction F2BB+ est très riche en molécules d'intérêt. Pour cette fraction, une simple extraction à l'eau est suffisante pour extraire des molécules d'intérêt et concentrer d'avantage la fraction solide en protéine. On note, cependant que l'ajout d'enzyme a un effet sur le rendement d'extraction de la molécule, qui est presque multiplié par deux (voir Barakat et al, Applied Energy 2013, 1 13 (2014) 97-105, qui détaille les méthodes utilisées ici pour analyser les sucres, la lignine et la partie dégradation enzymatique évoquée plus loin).

De son côté, la fraction F2AA- est très riche en sucres (glucose et xylose) et moins riche en molécules d'intérêt comparé aux fractions F2BB+. Pour cette fraction, une extraction est utile pour extraire des sucres et concentrer d'avantage la fraction solide en lignine (voir figure 6).

La table 3, ci-dessous, représente l'enrichissement en cellulose et hémicelluloses, à partir desquels on peut générer du bioéthanol (cellulose) ou du biogaz (cellulose et hémicellulose) après broyage avec un broyeur à impact (Alpine Hozokawa, marque déposée) avec une grille de 0,1 mm. Les électrodes présentent une différence de potentiel de 15 KVolts, sont à une distance, entre elles, de 3 cm et mesurent 30 cm de hauteur pour 10 cm de largeur.

Fractions Cellulose Hemicelluloses

Xyl Ara Gai Ac Glc Ac Gai Total

F0 17,61 9,53 1 ,32 0,1 1 2,23 0,40 13,60

F1 B+ 7,79 4,42 1 ,06 0,35 1 ,93 0,03 7,79

F1 A- 23,00 12,35 1 ,29 0,02 3,05 0,46 17,17

F2BB+ 7,82 4,87 1 ,21 0,38 1 ,99 0,04 8,49

F2AA- 24,02 13,75 1 ,59 0,03 3,24 0,76 19,37

Les ratios Ara/Xyl, Gal/Xyl et UA ressortent alors comme donné en table 4, ci- dessous :

Ara/Xyl Gal/Xyl UA

F0 0,138 0,012 2,63

F1 B+ 0,239 0,079 1 ,96

F1 A- 0,104 0,002 3,51

F2BB+ 0,248 0,078 2,03

F2AA- 0,1 16 0,002 4,00

Dans ce tableau :

« Ara » signifie Arabinose

« Xyl » signifie Xylose

« Gai » signifie Galactose

« UA » signifie acide uronique.

Les ratios Ara/Xyl et Gal/Xyl et la teneur en acide uronique UA donne une indication sur la structure des polymères ou polysaccharides. Ces ratios ainsi que les UA peuvent être un indicateur de fractionnement et séparation. Par ailleurs, les acides uroniques sont souvent reliés à la lignine et aux polysaccharides. Ces molécules ont de nombreuses applications en chimie verte. De nouveau, on constate l'efficacité de la mise en œuvre de la présente invention.

Pour estimer l'intérêt de la purification enzymatique, 2 g de chaque Fraction ont été dissout dans 20 ml_ d'eau avec au sans enzyme commercial (20U/g de substrat) sous agitation pendant 72 heures à 37°C. Les deux fractions liquides et solides ont été séparées par centrifugation.

EXEMPLE 2 - Fractionnement de tourteau de colza

En ce qui concerne la composition, en pourcentage de masse sèche, des fractions de tourteaux après broyage sur un broyeur centrifuge avec une grille à 0,25 mm. (Les électrodes présentent une différence de potentiel de 15 KVolts, sont à une distance, entre elles de 3 cm et mesurent 30 cm de hauteur pour 10 cm de largeur) :

Substrat Fraction Protéines Cendre Lignine

Colza F0 38.5 5.6 14.6

F1 B+ 47.6 6.2 9.6

F1 A- 27.6 4.4 24.7

F2BB+ 57.9 6.8 7.6

F2AA- 18.4 4.2 35.4

Après analyse, on constate que la fraction F1 B+, et encore plus la fraction F2BB+, sont enrichies en protéines et cendre et appauvries en lignine, par rapport à l'échantillon initial. Pour ces fractions, une simple extraction à l'eau est suffisante pour extraire des protéines et concentrer ainsi d'avantage la fraction solide en protéine. On note, cependant que l'ajout d'enzyme a un effet sur le rendement d'extraction de la molécule, qui est presque multiplié par deux.

De son côté, la fraction F1 A-, et encore plus la fraction F2AA-, sont enrichies en lignine, et appauvries en protéines et cendre, par rapport à l'échantillon initial.

Pour ces fractions, une extraction est utile pour extraire des sucres et concentrer ainsi d'avantage la fraction solide en lignine.

Concernant la non dénaturation des lignines, la ligno-cellulose obtenue par la mise en œuvre de la présente invention est à l'état natif, c'est-à-dire qu'elle n'est pas modifiée ou dénaturée, contrairement aux procédés de l'état de l'art.

A l'appui de cette affirmation, les fractions lignines ont été caractérisées en termes de liaisons de β-Ο-4 μηιοΙ^ ^"1 et de ratio S/G (S : unité syringyl et G : unité guaïacyl, deux monomères constituant la lignine) dans la fraction initiale et les fractions enrichies en lignine (F-). Les liaisons β-Ο-4 sont des liaisons éther interpolymère de lignine, ce sont les liaisons les plus abondantes de la lignine native (voir « Dry fractionation process as an important step in current and future lignocellulose biorefineries: A review » A Barakat, H de Vries, X Rouau. Bioresource technology 134, 362-373, incorporé ici par référence).

Les résultats montrent clairement que ces deux paramètres très caractéristiques de la modification de lignine au cours de précédés d'extraction ne sont pas modifiés par le procédé électrostatique :

- 685 μηποΙ^ ^"1 avec un ratio S/G = 0,38 pour la fraction initiale (F0) et

- 689 μηποΙ^ ^"1 avec un ratio S/G = 0,38 pour la fraction chargé négativement

(F-).

On décrit, en regard des figures 6 et 7, un mode de réalisation du procédé d'enrichissement comprenant un fractionnement en voie sèche par séparation électrostatique suivi d'une étape de traitement enzymatique des fractions obtenues. Comme exposé en regard de la figure 5, la fraction F1 A-, et encore plus la fraction F2AA-, sont enrichies en lignine, et appauvries en protéines et cendre, par rapport à l'échantillon initial. Pour ces fractions, une extraction est utile pour extraire des sucres et concentrer ainsi d'avantage la fraction solide en lignine. On détaille, en regard de la figure 6, une purification et/ou extraction enzymatique (cellulase et hémicellulases) pour enrichir d'avantage les fractions en protéines et en polyphénols (lignine et acides phénoliques) par dégradation ou hydrolyse des polysaccharides en monosaccharides (glucose, xylose, arabinose...).

La figure 6 représente le fractionnement mécanique et enzymatique des tourteaux.

A partir d'un échantillon F0 605, la séparation électrostatique fournit une fraction F2BB+ 610 et une fraction F2AA- 615. Ces fractions sont hydrolysées par un cocktail (cellulase + xylanase) enzymatique commerciale (Sigma, marque déposée) en milieu liquide à 10% w/v (masse par volume), pH 5 à 37°C pour 72 heures. Après la fin de la réaction, les solutions ont été centrifugées ou filtrés, deux fractions solide et liquide ont été obtenues :

- la fraction solide 620, riche en protéines (72 % w/w) est issue de la fraction F2BB+ 610,

- la fraction liquide 625, riches en sucres et protéines solubles, est issue de la fraction F2BB+ 610, - la fraction solide 630, riche en lignine, est issue de la fraction F2AA- 615 et

- la fraction liquide 635, riches en sucres solubles, est issue de la fraction F2AA- 615.

Les fractions liquides 625 et 635 ont été caractérisées en termes de sucres solubles et les fractions solides 620 et 630 ont été caractérisées en termes de lignines et protéines.

Dans la figure 7 :

- les rectangles blancs représentent les proportions, en masse, dans la fraction liquide 625 issue de la fraction F2BB+ 610,

- les rectangles hachurés représentent les proportions, en masse, dans la fraction liquide 635 issue de la fraction F2AA- 615,

- les deux rectangles les plus en haut représentent les proportions, en masse d'arabinose,

- les deux rectangles suivants représentent les proportions, en masse, de xylose et

- les deux rectangles les plus en bas représentent les proportions, en masse de glucose.

On observe, en figure 7, que la fraction F2AA- 615, riche en fibres, produit plus de glucose (C6), en proportion de 0,25 kg. kg ^"1 , 0,087 kg. kg ^"1 de xylose (C5) et 0,0064 kg. kg ^"1 d'arabinose (C5), en proportion de 0,09 kg. kg ^"1 .

En revanche, la fraction F2BB+ 610 ne produit pratiquement pas de glucose (environ 0,002 kg.kg ^"1 ), 0,032 kg.kg ^"1 de xylose (C5) et 0,035 kg.kg ^"1 d'arabinose (C5), cette fraction étant riche en protéines solubles (et autres molécules d'intérêt).

Ces résultats montrent que les fractions enrichies en fibre (F-) produisent plus de sucres fermentescibles comparées aux fractions enrichies en protéine (F+).

En conclusion, les fractions (F-) peuvent être valorisées, par fermentation, en bioénergie sous forme d'éthanol 640. En effet, les sucres issus de la fraction F2AA- après l'hydrolyse enzymatique sont fermentés par des levures pour produire l'éthanol selon la méthode décrite par Barakat et al. 2015 (« Innovative combinée! dry fractionation technologies for rice straw valorization to biofuels » S Chuetor, R Luque, C Barron, A Solhy, X Rouau, A Barakat. Green Chemistry, 2015 DOI : 10.1039/C4GC01718H, incorporé ici par référence). Le rendement en éthanol produit après une fermentation de 72 heures est de l'ordre de 0,1035 kg.kg-1 obtenu avec la fraction chargé négativement (F2A-). Les fractions solides (schéma 1 ) ont été également caractérisées. Les résultats montrent clairement que cette étape d'hydrolyse enzymatique a permis d'enrichir davantage les fractions chargées positivement en protéines (72% w/w) et les fractions chargées négativement en lignine (65% w/w).