BE1029281B1 - Procédé de production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne le domaine technique de la préparation de l'éthanol, et plus spécifiquement un procédé de production biologique d'éthanol à partir de feuilles d'aleurite.
Description
Procédé de production biologique d’éthanol à partir de feuilles d’aleurite
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine technique de la préparation de l'éthanol, et plus spécifiquement un procédé de production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite
Technologie de base
La Chine est un grand producteur et consommateur des oléagineux et possède une vaste superficie de cultures oléagineuses ligneuses, principalement le théier à huile, l'aleurite et le fruit de Litsea cubeba. L'aleurite est originaire de Chine et constitue un arbre forestier économique unique dont la culture remonte à plus de mille ans. Flle a une teneur élevée en huile, une large gamme d'applications pétrolières, est facile à cultiver et a une longue vie économique. L'aleurite présente de grands avantages économiques. Dans les années 1990, les chercheurs chinois ont effectué divers travaux de recherche, tels que la classification des ressources en germoplasme, la sélection et l'élevage de bonnes lignées familiales, de lignées asexuées et d'arbres supérieurs, la reproduction sexuelle de l'aleurite, les essais d’introduction de semences et l'analyse de ses traits biologiques. Pendant la croissance de l'aleurite et la production d'huile à partir de celle, est générée une grande quantité de déchets de biomasse, comme les feuilles et les branches de l'aleurite et son résidu après la production d'huile, ete. L'utilisation de cette biomasse est un sujet qui mérite d'être étudié.
L'éthanol est largement utilisé dans tous les aspects de la production sociale et joue un rôle important dans la préparation des aliments, les matières premières chimiques, la médecine et les soins médicaux et la substitution des combustibles fossiles. La production biologique d'éthanol présente les avantages d'une large gamme de substrats dégradables, de procédés de production simples et d'un stockage et d'un transfert faciles des produits. Cependant, la production traditionnelle d'éthanol utilise principalement des cultures agricoles (riz, maïs, patates douces, sorgho, etc.) comme matières premières. Avec l'augmentation continue et régulière de la population chinoise et le déclin des terres cultivées efficaces année après année, la recherche d'une alternative bon marché à la fermentation des cultures pour la production d'éthanol est devenue une priorité urgente. Sur la base de ce qui précède, de nombreuses recherches ont également été menées sur l'utilisation de la biomasse, telle que la tige de maïs, pour la production biologique d'éthanol. Johnston et al. ont étudié la faisabilité du remplacement du maïs par la tige de maïs pour la production biologique d'éthanol et ont analysé l'effet du mélange de la tige de maïs avec le maïs sur le rendement en éthanol, le taux de fermentation et le sucre résiduel. Ils ont constaté que la substitution de la tige de maïs au maïs pour la production biologique d'éthanol pouvait donner de bons résultats. Li et al. ont étudié l'effet du prétraitement à laccase et de l'ajout de tensioactifs sur la saccharification simultanée de la tige de maïs fermentée par des levures modifiées. La combinaison du prétraitement à laccase et de l'ajout de rhamnolipides a permis d'augmenter la production d'éthanol. Le et al. ont utilisé le prétraitement à l'ammoniac pour améliorer la saccharification enzymatique et la production biologique d'éthanol à partir de la tige de maïs, obtenant une concentration maximale d'éthanol de 14,5 g/L. Molaverdi et al. ont utilisé le prétraitement au carbonate de sodium de la tige de maïs pour améliorer le rendement de fermentation de l'éthanol solide, augmentant les concentrations d'éthanol de 24 g/L à 41 g/L dans des conditions de faible charge en cellulase (5
FPU/g de substrat) et de prétraitement au carbonate de sodium. Stenberg et al. ont étudié l'effet de la concentration de substrat et de la cellulase sur la production d'éthanol par saccharification simultanée et ont constaté que la production d'éthanol augmentait avec l'augmentation de la charge de cellulase ; la faible concentration de substrat entraînait la production d'acide lactique et la concentration élevée de substrat inhibait également la production d'éthanol.
Dans les références sur l'utilisation des ressources des cultures oléagineuses ligneuses, Hu et al. ont utilisé le fruit de Litsea cubeba pour extraire les substances de base pour les parfums telles que l'éthanol, l'isopropyltoluène et la sphaigne. Zhu et al. ont traité les coquilles de théier à l'huile avec du NaOH pour obtenir les fractions solides et liquides obtenus. La fraction solide a été hydrolysée par la cellulase et fermentée pour produire de l'éthanol, tandis que la fraction liquide a été oxydée pour préparer une pâte de vanilline avec des oligosaccharides. 17,35 g/L d'éthanol ont été obtenus à partir de la fraction solide contenant de la cellulose et une petite quantité de xylane à une concentration de 10%. Dans l'étude de Yan et al, les chercheurs ont utilisé l'éthanol comme méthode de prétraitement, en utilisant l'éthanol à micro-ondes pour prétraiter les coquilles de graines de théier à l'huile, puis les ont hydrolysées enzymatiquement pour préparer des oligosaccharides. Les études publiées ont principalement utilisé les déchets de fruits des cultures oléagineuses ligneuses, tandis que peu de recherches ont été menées sur la biomasse résiduelle telle que les branches et les feuilles produites par les cultures oléagineuses ligneuses. Les études existantes se concentrent sur les effets de la température sur les effets photosynthétiques et la structure interne des feuilles, et aucune étude n'a été trouvée sur l'utilisation de bonne qualité des feuilles d’aleurite.
La biotransformation des déchets de biomasse de de feuilles d’aleurite en éthanol permet une utilisation de bonne qualité des déchets. Les déchets solides des oléagineux ligneux contiennent des polysaccharides, des acides et des protéines, et ces composants organiques peuvent être valorisés. La biotransformation des déchets solides ligneux d’oléagineux en éthanol est également un bon moyen d'utilisation des ressources. Cependant, peu de recherches ont été rapportées sur la production biologique d'éthanol à partir de déchets solides de cultures oléagineuses ligneuses. Les propriétés physiques et chimiques des déchets solides des oléagineuses ligneuses doivent être analysées en détail, et leurs propriétés physiques et chimiques uniques (forte teneur en toxines, forte teneur en lignine, déséquilibre des nutriments, etc.) imposent des exigences plus élevées à la saccharification et à la dégradation enzymatique, et la loi d'effet et le mécanisme d'amélioration des déchets solides des oléagineuses ligneuses sur la production biologique d'éthanol doivent être étudiés plus en détail.
Contenu de l’invention
La présente invention vise à fournir une méthode de production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite qui peut augmenter la production d'éthanol.
Afin d'atteindre l'objectif susmentionné, la présente invention propose les solutions techniques suivantes :
Procédé de production biologique d’éthanol à partir de feuilles d’aleurite, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes : 1) Broyage : Les feuilles d'aleurite sont broyées en poudre à l’aide d’un broyeur puis sont mises de côté ; 2) Mélange : On pèse une certaine masse de poudre de feuilles d’aleurite à l'étape 1) dans un flacon prismatique, et verse une certaine masse d'eau distillée dans le flacon pour la mélanger à la poudre de feuilles d’aleurite afin d'obtenir un mélange ; 3) Produit fini : On pèse avec précision de la cellulase selon le rapport de 0,4:1 de la cellulase et de la poudre de feuilles d’aleurite, puis pèse une certaine masse de levure et les met dans un flacon prismatique, enfin secoue le flacon, de sorte que la cellulase et la levure puissent être entièrement mélangées au mélange pour produire de l'éthanol.
De préférence, dans le procédé ci-dessus pour la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite, la masse de la poudre de feuilles d’aleurite est de 1-20 g, de préférence 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 20 g.
De préférence, dans le procédé ci-dessus pour la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite, l'eau distillée est de 200 mL.
De préférence, dans le procédé ci-dessus pour la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite, la levure est de 0,5 g. 5 De préférence, dans le procédé ci-dessus pour la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite, la levure est une levure sèche de vinification à haute activité.
Comme 1l ressort des solutions techniques ci-dessus, par rapport aux techniques existantes, la présente invention étudie la faisabilité de la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite en utilisant des feuilles d’aleurite comme substrat et une levure active comme microorganisme producteur d'éthanol; elle a principalement étudié les règles de changement des propriétés du gaz, des propriétés du liquide, des métabolites solubles et des propriétés cinétiques pendant la préparation biologique de l'éthanol à partir de feuilles d’aleurite. Les résultats ont montré que le taux de production de gaz augmentait d'abord puis diminuait pendant la préparation, et que le taux de production de gaz maximum de 43 mL/h, la production de gaz accumulée maximum de 1201,5 mL et la concentration d'éthanol maximum de 6,17 g/L étaient obtenus lorsque la concentration de substrat était de 100 g/L.
Description des dessins
Afin d'illustrer plus clairement les solutions techniques dans les exemples ou les technologies de la présente invention, on fera ci-après une brève description des dessins qui sont nécessaires à la description des exemples ou des technologies. Il sera évident que les dessins d'accompagnement de la description suivante ne sont que des exemples de la présente invention, et que d'autres dessins peuvent être obtenus à partir des dessins fournis sans aucun effort de création par les techniciens ordinaires dans ce domaine.
FIG. 1 montre les propriétés du gaz pendant la production biologique d'éthanol de la présente invention.
FIG. 2 montre les propriétés du liquide pendant la production biologique d'éthanol de la présente invention.
FIG. 3 montre les propriétés des substances solubles pendant la production biologique d'éthanol de la présente invention.
Application spécifique
Les solutions techniques dans les exemples de la présente invention seront clairement et complètement décrites ci-après en relation avec les exemples de la présente invention, et il est clair que les exemples décrits ne sont qu'une partie des exemples de la présente invention, et non leur totalité. Sur la base des exemples de la présente invention, tous les autres exemples obtenus sans aucun effort de création par les techniciens ordinaires dans ce domaine entrent dans la portée de protection de la présente invention.
Exemple 1:
Dans l'expérience, on a pris un flacon en verre de 200 ml comme réacteur de production biologique d'éthanol. On a pesé 1 g de poudre de feuilles d’aleurite et l’a ajoutée dans un flacon prismatique de 200 ml préalablement préparé, puis a mesuré 200 ml d'eau distillée avec un cylindre de mesure et l’a versée dans le flacon pour mélanger avec la poudre de feuilles d’aleurite ; on a pesé 0,4 g de cellulase à l'aide d’une balance électronique et l’a ajoutée au flacon prismatique.
Après l'ajout de la cellulase, on a pesé séparément 0,2 g de levure sèche de vinification à haute activité à l'aide de la balance et les ajoutées au flacon, et enfin on a secoué bien le mélange pour que l'enzyme et la levure soient entièrement mélangées à la solution de réaction afin d'améliorer le rendement en éthanol. On a réglé la température de l'incubateur à 30 °C et a testé les données expérimentales selon le temps prédéfini.
Exemple 2:
Dans l'expérience, on a pris un flacon en verre de 200 ml comme réacteur de production biologique d'éthanol. On a pesé 5 g de poudre de feuilles d’aleurite et l’a ajoutée dans un flacon prismatique de 200 ml préalablement préparé, puis a mesuré 200 ml d'eau distillée avec un cylindre de mesure et l’a versée dans le flacon pour mélanger avec la poudre de feuilles d’aleurite ; on a pesé 2 g de cellulase à l'aide d’une balance électronique et l’a ajoutée au flacon prismatique.
Après l'ajout de la cellulase, on a pesé séparément 0,2 g de levure sèche de vinification à haute activité à l'aide de la balance et les ajoutées au flacon, et enfin on a secoué bien le mélange pour que l'enzyme et la levure soient entièrement mélangées à la solution de réaction afin d'améliorer le rendement en éthanol. On a réglé la température de l'incubateur à 30 °C et a testé les données expérimentales selon le temps prédéfini.
Exemple 3:
Dans l'expérience, on a pris un flacon en verre de 200 ml comme réacteur de production biologique d'éthanol. On a pesé 10 g de poudre de feuilles d’aleurite et l’a ajoutée dans un flacon prismatique de 200 ml préalablement préparé, puis a mesuré 200 ml d'eau distillée avec un cylindre de mesure et l’a versée dans le flacon pour mélanger avec la poudre de feuilles d’aleurite ; on a pesé 4 g de cellulase à l'aide d’une balance électronique et l’a ajoutée au flacon prismatique.
Après l'ajout de la cellulase, on a pesé séparément 0,2 g de levure sèche de vinification à haute activité à l'aide de la balance et les ajoutées au flacon, et enfin on a secoué bien le mélange pour que l'enzyme et la levure soient entièrement mélangées à la solution de réaction afin d'améliorer le rendement en éthanol. On a réglé la température de l'incubateur à 30 °C et a testé les données expérimentales selon le temps prédéfini.
Exemple 4:
Dans l'expérience, on a pris un flacon en verre de 200 ml comme réacteur de production biologique d'éthanol. On a pesé 15 g de poudre de feuilles d’aleurite et l’a ajoutée dans un flacon prismatique de 200 ml préalablement préparé, puis a mesuré 200 ml d'eau distillée avec un cylindre de mesure et l’a versée dans le flacon pour mélanger avec la poudre de feuilles d’aleurite ; on a pesé 6 g de cellulase à l'aide d’une balance électronique et l’a ajoutée au flacon prismatique.
Après l'ajout de la cellulase, on a pesé séparément 0,2 g de levure sèche de vinification à haute activité à l'aide de la balance et les ajoutées au flacon, et enfin on a secoué bien le mélange pour que l'enzyme et la levure soient entièrement mélangées à la solution de réaction afin d'améliorer le rendement en éthanol. On a réglé la température de l'incubateur à 30 °C et a testé les données expérimentales selon le temps prédéfini.
Exemple 5:
Dans l'expérience, on a pris un flacon en verre de 200 ml comme réacteur de production biologique d'éthanol. On a pesé 20 g de poudre de feuilles d’aleurite et l’a ajoutée dans un flacon prismatique de 200 ml préalablement préparé, puis a mesuré 200 ml d'eau distillée avec un cylindre de mesure et l’a versée dans le flacon pour mélanger avec la poudre de feuilles d’aleurite ; on a pesé 8 g de cellulase à l'aide d’une balance électronique et l’a ajoutée au flacon prismatique.
Après l'ajout de la cellulase, on a pesé séparément 0,2 g de levure sèche de vinification à haute activité à l'aide de la balance et les ajoutées au flacon, et enfin on a secoué bien le mélange pour que l'enzyme et la levure soient entièrement mélangées à la solution de réaction afin d'améliorer le rendement en éthanol. On a réglé la température de l'incubateur à 30 °C et a testé les données expérimentales selon le temps prédéfini.
Matériaux et méthode
Matériaux
Les feuilles d’aleurite sont broyées avec un broyeur pour détruire la structure cristalline de la cellulose et réduire la cristallinité. La poudre de cellulose broyée ne gonfle pas et est de petite taille, ce qui augmente la concentration de substrat et améliore la vitesse de saccharification.
Cellulase : (51 FPU/mL, Novozymes Biotechnology Co., Ltd, Denmark).
Levure : une levure sèche de vinification à haute activité d'Anchor a été utilisée dans cette expérience ;
Méthode d'essai
La concentration d'éthanol a été déterminée à l'aide d'un chromatographe en phase gazeuse d'Agilent (7090B) avec une température de four à colonne de 40 °C, des températures d'entrée de l'échantillon et du détecteur de 250 °C et 300 °C respectivement, une pression de 10 psi, un débit de colonne chromatographique de 2,396 mL/min et une température de four de vanne de 44,1 °C. Le pH de la solution de réaction a été mesuré à l'aide d'un pH-mètre (PHSJ-6L, Shanghai
INESA Scientific Instruments Co, LTD., Chine), le potentiel redox de la solution de réaction a été mesuré à l'aide d'un appareil de mesure du potentiel redox (SX712,
Shanghai San-Xin Instrumentation, Inc, Chine) et la concentration en sucres réducteurs a été mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre visible (721, Shanghai
Metash Instruments Co., Ltd, Chine) à OD540 nm.
Analyse des propriétés cinétiques
La cinétique de production de gaz a été analysée à l’aide de l’équation de
Gompertz. On a utilisé l’équation de Gompertz pour l’analyse de la production de gaz et la présentation des données de sorte que la production potentielle cumulative maximale de gaz P, le taux maximal de production de gaz Rmax et la période de retard À soient exprimés sous forme chiffrée :
H(t) =P x exp (-exp [Rmax Xe (à-t) + 1]) (1)
L'équation (2) est la dérivée de l'équation de Gompertz et R(t) représente le taux de production de gaz.
R(t) = Bax Xe x exp (max xe (A-f) + 1) x H(t) (2)
Le taux moyen de production de gaz caractérise le taux moyen de production de gaz sur l'ensemble de la période de production de gaz.
Roverall= P 1 3) (P/Rmax)+ 2 V
L'interprétation des symboles de l'équation est présentée dans le tableau 1.
Tableau 1 Symbolic annotation of equation
Symbol Notes
HO Cumulative photo-fermentation hydrogen production (mL)
P Maximum potential hydrogen production (mL)
Rmax Maximum hydrogen production rate (mL/h)
À Lag phase (h) í Time (h) e 2.718
R() Time-dependent hydrogen production rate (mL/h)
Roverall Average hydrogen production rate (mL/h)
V Working volume of the bioreactor (mL)
Résultats et discussion :
Comme le montre la figure 1-3 : Effet de la concentration de substrat sur les propriétés du gaz pendant la production biologique d'éthanol.
La production biologique d'éthanol s'est accompagnée de la production de grandes quantités de dioxyde de carbone gazeux. La figure la montre que le taux de production de gaz a eu tendance à augmenter puis à baisser avec le temps, avec un pic vers 12 h, ce qui indique que la production biologique d’éthanol était à son pic dans cette période, ce qui est également mis en évidence par la variation de la concentration d'éthanol dans la figure 3. Avec l’augmentation de la concentration de substrat, le taux de production a eu tendance à augmenter. Le taux maximal de production de gaz de 38,5 mL/h (12 h) a été atteint à une concentration de substrat de 100 g/L, ce qui est étroitement lié à la concentration de substrat.
Comme le montre la figure 1b, la production cumulée de gaz a eu tendance continue à augmenter avec le temps, et avec l'augmentation de la concentration de substrat. La production cumulée maximale de gaz de 1201,5 ml s'est produite à une concentration de substrat de 100 g/L. Cette tendance est très similaire à la production photosynthétique d’hydrogène à partir de tige de maïs, où les micro-organismes dégradent la biomasse en sucres, qui sont ensuite convertis en produit cible (hydrogène ou éthanol).
Comme le montre la figure 3 : Effet de la concentration de substrat sur les propriétés du liquide pendant la production biologique d'éthanol :
La figure 2a montre l'évolution du pH lors de la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite. Le pH a eu tendance essentielle à baisser avec le temps, en raison de la conversion des sucres convertis de la cellulase en acides par la levure et de la production simultanée de l'éthanol. À mesure que la concentration de feuilles d’aleurite augmentait, le pH avait tendance à baisser, ce qui indique que la concentration plus élevée de substrat produisait davantage de substances volatiles d'acides gras (FIG. 3). Semblable à la production photosynthétique d'hydrogène , le pH de la production biologique d'éthanol présentait une tendance à la baisse avec le temps, mais le pH de la production photosynthétique d'hydrogène a remonté lentement dans les dernières étapes de la production d'hydrogène en raison de la conversion des bactéries photosynthétiques en hydrogène par à l'aide d'acides gras volatils dans les dernières étapes.
La figure 2b montre les règles de changement du potentiel redox et de la concentration de substrat avec le temps pendant la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite. Le potentiel redox a eu tendance à la baisse puis à la hausse avec le temps, et a eu tendance à la hausse avec l'augmentation de la concentration de substrat. Au pic du métabolisme microbien, le potentiel redox a eu tendance à la baisse rapide.
La figure 2c montre la tendance de la concentration en sucres réducteurs pendant la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite, la concentration en sucres réducteurs a eu tendance à la hausse avec le temps puis à la baisse, et a eu tendance à la hausse continue avec l’augmentation de la concentration. Au début de la production biologique d'éthanol, le taux de conversion de la cellulase en sucres réducteurs était supérieur au taux de dégradation des sucres réducteurs par la levure, la concentration en sucres réducteurs ayant ainsi a eu tendance à la hausse. Cela indique que l'activité microbienne présente une règle de changement similaire pendant conversion biochimique.
Comme le montre la figure 3 : Effet de la concentration de substrat sur les substances solubles pendant la production biologique d'éthanol
La figure 3 montre l'évolution des substances solubles pendant la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite. Le principal composant des métabolites solubles était l'éthanol, avec de petites quantités d'acide acétique et d'acide butyrique. La concentration en éthanol a eu tendance à la hausse continue avec le temps et avec la concentration en substrat, avec un rendement maximal en éthanol de 6,18 g/L obtenu à une concentration en substrat de 100 g/L. Dans l'étude de Li et al. la concentration d'éthanol a eu tendance à la hausse continue avec le temps, jusqu'à 0,73 g/L. Dans l'étude de Le et al. la concentration d'éthanol la plus élevée de 14,5 g/L a été obtenue en utilisant un prétraitement à l'ammoniac pour améliorer la saccharification enzymatique et la production biologique d'éthanol à partir de la tige de maïs. Les différentes concentrations d'éthanol ont été déterminées par différents substrats, micro-organismes et conditions de traitement.
D'après l'analyse de la concentration d'éthanol converti à partir de feuilles d’aleurite par unité, la concentration d'éthanol obtenue à partir de substrat par unité a eu tendance d'abord à augmenter puis à baisser avec l'augmentation de la concentration de substrat de feuilles d’aleurite, et le rendement maximal obtenu à g/L était : 0,35 g d'éthanol par g de poudre de feuilles d’aleurite.
Effet de la concentration de substrat sur les propriétés cinétiques de la production biologique d'éthanol (comme indiqué dans le tableau 2) :
Tableau 2 Paramètres cinétiques pour la production biologique d'éthanol
Concentration (g/L) Rım(mL/h) AB) RE Pr (mL) 6 0,966 0035,51 25 7,78 0,98 0,99303 45,90 50 20,98 5,01 0,99808 78,64 75 26,27 5,29 0,99614 477,85 100 36,15 3,56 0,99513 1208,27
L'équation cinétique permet de calculer le taux de production de gaz et la période de retard, etc. pour la production biologique d'éthanol et permet de prédire la production cumulative maximale de gaz, ce qui est important pour la compréhension scientifique de la production biologique d'éthanol. Le tableau 2 montre les paramètres cinétiques de la production biologique d'éthanol. Avec l'augmentation de la concentration du substrat des feuilles d’aleurite, le taux de production de gaz a eu tendance à augmenter. Avec l'augmentation de la concentration du substrat, la production maximale de gaz a eu tendance à la hausse continue et la production de gaz accumulée maximale était obtenue à une concentration de substrat de 100 g/L. Les coefficients de corrélation pour tous les groupes expérimentaux étaient supérieurs à 0,9, ce qui indique que l'équation de
Gompertz est bien adaptée à la production biologique d'éthanol.
En résumé, on peut constater que la production biologique d'éthanol à partir de feuilles d’aleurite a de bonnes perspectives. La concentration d'éthanol biologique a augmenté avec la concentration de substrat des feuilles d’aleurite, mais le rendement spécifique a eu tendance à la hausse puis à la baisse. Le rendement maximal de 0,35 g/L a été obtenu lorsque la concentration de feuilles d’aleurite était de 50 g/L. Parallèlement à la production biologique d'éthanol, le pH du bouillon de fermentation a eu tendance à la baisse continue, le potentiel redox a eu tendance à la baisse puis à la hausse, et la concentration de sucre réducteur a eu tendance à la hausse puis à la baisse. Les résultats expérimentaux fournissent une base théorique et technique pour la biotransformation des feuilles d’aleurite.
Chaque exemple dans ce manuel est décrit de manière progressive, chaque exemple se concentre sur les différences par rapport aux autres exemples, et il est suffisant de se référer aux parties identiques et similaires de chaque exemple. Pour le dispositif divulgué dans les exemples, la description est plus simple car elle correspond à la méthode de divulgation des exemples, et les parties pertinentes sont décrites dans la section sur la méthode.
La description ci-dessus des exemples divulgués permet aux techniciens professionnels de mettre en œuvre ou d'utiliser la présente invention. Une variété de modifications de ces exemples sera apparente pour les techniciens professionnels, et les principes généraux définis dans le présent document peuvent être mis en œuvre dans d'autres exemples sans s'écarter de l'esprit ou de la portée de la présente invention. En conséquence, la présente invention ne sera pas limitée aux exemples présentés ici, mais sera soumise à la portée la plus large compatible avec les principes et les nouvelles caractéristiques divulgués ici.
Claims (5)
1. Procédé de production biologique d’éthanol à partir de feuilles d’aleurite, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes : 1) Broyage : Les feuilles d'aleurite sont broyées en poudre à l’aide d’un broyeur puis sont mises de côté ; 2) Mélange : On pèse une certaine masse de poudre de feuilles d’aleurite à l'étape 1) dans un flacon prismatique, et verse un certain volume d'eau distillée dans le flacon pour la mélanger à la poudre de feuilles d’aleurite afin d'obtenir un mélange ; 3) Produit fini: On pèse avec précision de la cellulase selon le rapport de 0,4:1 de la cellulase et de la poudre de feuilles d’aleurite, puis pèse une certaine masse de levure et les met dans un flacon prismatique, enfin secoue le flacon, de sorte que la cellulase et la levure puissent être entièrement mélangées au mélange pour produire de l'éthanol.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre de feuilles d’aleurite a une masse de 1-20 g, de préférence 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 20 g.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume d'eau distillée est de 200 mL.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse de levure est de 0,5 g.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la levure est une levure sèche de vinification à haute activité.
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Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| FU JINXIA ET AL: "Fuel Properties of Pongamia ( Milletia pinnata ) Seeds and Pods Grown in Hawaii", ACS OMEGA, vol. 6, no. 13, 25 March 2021 (2021-03-25), US, pages 9222 - 9233, XP093026146, ISSN: 2470-1343, Retrieved from the Internet <URL:https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsomega.1c00635> DOI: 10.1021/acsomega.1c00635 * |
| KUMAR K. RAJESH ET AL: "Biodiesel production and characterization from non-edible oil tree species Aleurites trisperma Blanco", BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, vol. 5, no. 3, 23 October 2014 (2014-10-23), Berlin/Heidelberg, pages 287 - 294, XP093026190, ISSN: 2190-6815, Retrieved from the Internet <URL:http://link.springer.com/article/10.1007/s13399-014-0152-4/fulltext.html> DOI: 10.1007/s13399-014-0152-4 * |
| MOODLEY PRESHANTHAN ET AL: "Bioethanol production from sugarcane leaf waste: Effect of various optimized pretreatments and fermentation conditions on process kinetics", BIOTECHNOLOGY REPORTS, vol. 22, 1 June 2019 (2019-06-01), pages e00329, XP093026101, ISSN: 2215-017X, DOI: 10.1016/j.btre.2019.e00329 * |
| MUHAMMAD YUSUF ET AL: "Bioethanol Production from Neem Tree Leaves (Azadirachta indica) Using Saccharomyces cerevisiae as Fermenting Agent", IOSR JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY, 1 January 2016 (2016-01-01), pages 32 - 37, XP093025985, Retrieved from the Internet <URL:chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.iosrjournals.org/iosr-jac/papers/vol9-issue3/Version-1/E0903013237.pdf> [retrieved on 20230221], DOI: 10.9790/5736-0903013237 * |
| SHARMILA DUDEKULA ET AL: "Extraction of bioethanol from plant leaves", DER PHARMACIA LETTRE, 8 (8), 1 January 2016 (2016-01-01), pages 97 - 99, XP093025954, Retrieved from the Internet <URL:https://www.researchgate.net/publication/304945622_Extraction_of_bioethanol_from_plant_leaves> [retrieved on 20230221] * |
| ZAHARI MIOR AHMAD KHUSHAIRI MOHD ET AL: "Efficient utilization of oil palm frond for bio-based products and biorefinery", JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 65, 12 October 2013 (2013-10-12), pages 252 - 260, XP028607799, ISSN: 0959-6526, DOI: 10.1016/J.JCLEPRO.2013.10.007 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1029281A1 (fr) | 2022-11-07 |
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