VI. Extraction alcaline agitée du mélange Paille/Son
VI.6. Composition en sucres des poudres hémicellulosiques
La détermination de la composition en oses constitutifs des poudres hémicellulosiques du mélange paille/son effectuée par analyse HPLC montre une teneur élevée en xylose, en glucose et en arabinose (Figure 66).
0 5 10 15 20 25 E E - UF E - UF - CHR E - CHR E - CHR - UF Co m po sit io n en % d e su cr es d es p ou dr es h ém icell u lo si q u es
arabinose xylose glucose galactose
mannose acide glucuronique Xylose/Araninose Xylose/Glucose
Figure 66 : Composition en monosaccharides des poudres hémicellulosiques isolées à partir des extraits du mélange paille/son, ces % sont exprimés en fonction de la matière organique des poudres
La composition en monosaccharides est, en effet, une combinaison des sucres constitutifs des hémicelluloses du son et des hémicelluloses de la paille. Mais, il paraît que l’extraction des hémicelluloses du son est beaucoup plus favorisée que celle de la paille. L’étude du ratio
caractéristiques des hémicelluloses très branchées du son de blé. De même, l’étude du ratio Xylose/Glucose montre une teneur très élevée en glucose. L’origine de ce glucose est probablement les β-glucanes qui sont co-extraits avec les hémicelluloses du son dans ces conditions alcalines assez douce (NaOH/matière sèche de 1). La quantité de glucose présente est très proche de celle présente dans les poudres hémicellulosiques du son extraits avec un rapport NaOH/son de 1.
La présence de galactose et de mannose est négligeable par rapport aux autres sucres. La quantité d’acide glucuronique présente est très comparable avec sa quantité présente lors de l’isolement des hémicelluloses de la paille seule. Donc, l’origine de cet acide est probablement les structures xylaniques de la paille.
VII. Conclusion
A l’échelle laboratoire, l’isolement et la purification des hémicelluloses du son désamidoné, de la paille et du mélange paille/son est rendue possible grâce à l’utilisation combinée, à l’issu de l’étape de l’extraction, des deux techniques de concentration et de purification : l’ultrafiltration et la chromatographie sur résine échangeuse d’anion.
L’efficacité de ces deux techniques à produire des poudres hémicellulosiques relativement pures à été étudiée, les poudres obtenues présentent des puretés comprises entre 40 et 60%, elles présentent aussi des couleurs plus claires.
En effet, l’ultrafiltration permet de concentrer les extraits et de les purifier en éliminant dans le perméat presque la moitié du volume de la solution extractante d’hydroxyde de sodium (Facteur de concentration massique de 2) avec toutes les molécules de faibles poids moléculaires, essentiellement les sels minéraux et les monosaccharides. En général, les sels minéraux sont apportés par l’hydroxyde de sodium lors de l’extraction, les monosaccharides proviennent de la dégradation des hémicelluloses en milieu alcalin.
Les hémicelluloses et les molécules possédant un poids moléculaire supérieur à 30 kDa sont retenues dans le rétentat par la membrane d’ultrafiltration. L’inconvénient majeur de cette étape est le volume mort de l’installation utilisée qui génère de grandes pertes en hémicelluloses, ce qui sous-estime les rendements des hémicelluloses récupérées à la fin du procédé global.
La chromatographie échangeuse d’anion, quant à elle, permet de fixer des quantités importantes des molécules co-extraites colorées et/ou des molécules issues de la dégradation de certains composés colorés telles que les molécules possédant des groupements phénoliques, des groupements quinones et des groupements esters méthyliques et esters d’acide phénolique. L’échange d’ion libère des ions chlorure dans le milieu, ceci augmente légèrement la quantité de sels minéraux des extraits après cette étape.
adsorption ou bien à la fixation des substituants phénoliques de certaines de ces chaînes sur cette même résine. En effet, certaines des chaînes hémicellulosiques portent des groupements acides de type 4-O-méthyl-glucuronique qui peuvent adsorber sur la résine qui possède des propriétés basiques. Une autre explication de ces pertes proviennent du fait que certains composés phénoliques (acide férulique, acide coumarique) sont généralement associés aux polysaccharides hémicellulosiques en fin des chaînes substituantes peuvent aussi s’adsorber sur la résine.
Tous les résultats collectés durant les étapes de purification permettent de conclure que les structures ligneuses sont les molécules qui limitent le plus l’obtention des poudres hémicellulosiques de pureté élevée. En effet, la lignine est récupérée avec les hémicelluloses dans les rétentats lors de l’ultrafiltration et elle semble présenter moins d’affinité pour l’IRA 958-Cl que les hémicelluloses branchées avec des groupements phénoliques.
Globalement, l’inversion des étapes de concentration et de purification (Ultrafiltration et Chromatographie sur résine échangeuse d’anion) influe légèrement sur la composition des extraits, mais n’a aucune influence sur la composition, la pureté et la couleur des poudres hémicellulosiques finales, car à ce stade c’est l’étape de précipitation éthanolique qui est déterminante.
Etant donné que les extraits étaient percolés sur la résine avec un débit de percolation assez faible (5 BV/h) pour pouvoir éliminer le maximum des composés colorants et permettre les phénomènes d’échange d’ions. L’extrapolation à l’échelle industrielle du procédé nécessitera de traiter des grandes quantités de matières, il sera donc préférable, pour conserver les conditions opératoires, de concentrer les extraits avant de les décolorer par la résine. Pour cette raison et pour limiter les risques d’encrassement du lit de la résine lors de la percolation, il a été décidé, pour les essais à l’échelle pilote, de placer l’étape de concentration par ultrafiltration avant l’étape de décoloration par chromatographie sur résine échangeuse d’anions.