Brevet FR2132001A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne la production de microorganismes par fermentation, leur récupération par filtration du liquide de fermentation, et en particulier, la récupération des bactéries produites lors de la fermentation, à l'aide de filtres enduits autres micro-organismes. La carence mondiale actuelle en protéines et plus particulièrement en protéines bon marché destinées à la consommation/les animaux et les hommes, est bien connue. Afin de pallier cette carence, plusieurs procédés de biosynthèse ont étéymis au point, dans lesquels la croissance de bactéries ou de microorganismes sur divers substrats hydrogénés et carbonés, en particulier ceux qui sont relativement rentables, peut produire les protéines. L'une des techniques connues de biosynthèse consiste à faire pousser diverses levures, moisissures, algues ou bactéries sur des substrats à base de glucides.Cependant, les biosynthèses de ce type, outre qu'elles nécessitent pour leur mise en oeuvre des milieux nutritifs onéreux, nécessitent souvent l'addition de vitamines, acides aminés et autres milieux de culture coûteux, pour- assurer la croissance des micro-organismes voulus. Une technique récente et très prometteuse de synthèse biologique de protéines à usage alimentaire ou autre consiste à cultiver des micro-organismes sur des substrats à base d1hy- drocarbures de pétrole. Ce dernier type de biosynthèse des protéines est habituellement réalisé dans un bain aqueux contenant une source d'hydrocarbures, un inoculum des bactéries désirées et un milieu aqueux de croissance en plus de l'oxygène et des autres facteurs indispensables de nutrition et de croissance. Ce type de biosynthèse des protéines permet l'utilisation de pétrole, matière première encore moins couteuse que les glucides et ne nécessitant généralement pas 11 addition de facteurs de croissance tels que des vitamines, des acides aminés et analogues, pour assurer la croissance propre des micro-organismes. Les dimensions souvent très faibles (0,5 à 5 microns ou même moins) des micro-organismes produits, surtout de certaines bactéries, sot un obstacle sérieux à ]'adoxtion age ces techniques de biosynthèsc des proteines, et plus particu- lièrement de celles utilisant les hydrocarbures comme milieu principal d'alimentation. Il est difficile et ceux de récupérer complètement des micro-organismes si petits. Les difficultés de séparation des cellules du courant aqueux produit les contenant, lorsque ces cellules sont présentes à de faibles concentrations, par exemple 1 à 5 % en poids, tendent à accrottre le coût de la récupération des micro-organismes.Ces facteurs, ainsi que d'autres en dépendant, augmentent le court global de la récupération des micro-organismes obtenus. La séparation et les procédés de séchage peuvent représenter jusqu'à 25 % ou plus du coût total de la production des micro organismes sous une forme convenable pour lsutilisation dans des aliments riches en protéines ou de complément. Il est donc évident que toute amélioration notable de la déshydratation des micro-organismes, et plus particulièrement de ceux ayant un très petit diamètre, avant séparation et séchage, entralne une économie significative et réduit le coût global de la production d'aliments à forte teneur en protéines ou de complément. Jusqu'à présent, les méthodes de séparation des microorganismes du milieu de fermentation liquide comprennent la centrifugation, la filtration sur filtres microporeux, la congélation et la coagulation par des acides ou analogues. Chacune de ces méthodes présente certains inconvénients. Habituellement, la centrifugation n1 est pas efficace dans le cas des bactéries. L'utilisation de filtres microporeux ne permet qu'une filtration lente et, généralement, l'obtention de gâ- teau de petites dimensions pour un filtre donné. La congélation complète du liquide de fermentation et la séparation des cellules/celui-ci impliquent des opérations supplémentaires considérables. L'utilisation d'additifs chimiques de coagulation présente l'inconvénient d'introduire des agents contaminants indésirables dans le produit final. Par contre, la présente invention permet la récupération totale des bactéries par simple filtration, sans addition de quelque matière indésirable que ce soit, au produit final obtenu. a a présente invention se rapporte donc à la récupéra- tion des bactéries et autres micro-organismes du liquide de tereentation par simple filtration, sans addition de conta minants ni d'étapes complexes au procédé. L'invention concerne un procédé de récupération des bactéries des liquides de fermentation qui les contiennent, mettant en oeuvre un second micro-organisme utilisé comme enduit de filtre. Les micro-organismes habituellement utilisés dans la production de protéines par fermentation se répartissent en deux catégories principales : les bactéries et les levures. Les bactéries croissent plus rapidement et synthétisent une substance plus riche en protéines que les levures, bien quel les soient considérablement plus petites (de l'ordre de 0,5 à 4 microns, tandis que les levures mesurent environ 5 à 8 microns). Les bactéries sont donc plus favorables que les levu rées, bien que plus difficiles à récupérer des solutions de fermentation. Un mode de réalisation avantageux de l'invention comprend l'entretien de deux systèmes, ltun produisant des levures, l'autre des bactéries. Les levures sont produites en faibles quantités, juste suffisantes pour 'remplir le rôle d'enduit de filtre contribuant à la filtration des solutions contenant les bactéries. Les bactéries représentent la majeure partie des micro-organismes produits. N'importe quel filtre classique, une fois enduit de levures, peut être utilisé pour éliminer les bactéries. les filtres ayant des dimensions de pores comprises entre 1 et 100 microns conviennent. Cependant, des filtres dont les pores mesurent 20 à 60 microns sont préférables. Il est remarquable que les dimensions des pores sont supérieures aussi bien à celles des bactéries qu'à celles des levures, mais on constate que les levures forment, à la surface des filtres, un gâteau qui convient pour la filtration ultérieure des bactéries. Le filtre particulier qu'il faut utiliser doit etre choisi en fonction du micro-organisme par- ticulier, des taux de filtration, des dimensions des gâteaux, etc. La levure est appliquée sous forme d'un enduit d'épaisseur convenable pour permettre la filtration complète des bactéries. La quantité d'enduit est fixée, dans une large mesure, par la dimension des pores du filtre choisi, la dimension des cellules bactériennes, le rendement voulu de filtration, et il faut remarquer que, dans des conditions normales, un filtre destiné à éliminer des bactéries de dimensions normales doit avoir des pores de dimensions comprises entre 0,45 et 1,00 micron tandis que, grâce au procédé de l'invention, des filtres dont les pores ont des dimensions comprises entre 1 et 100 microns ont une efficacité suffisante. L'invention présente les avantages suivants par rapport aux procédés de l'art antérieur : des rendements de filtration améliorés, une même efficacité avec des filtres dont la dimension des pores est plus grande, une accumulation de particules plus importante sur un filtre donné ainsi que d'autres avantages qui sont évidents à l'homme de l'art. Ltinvention présente en outre l'avantage, que ne donne aucun des autres procédés, d'utiliser comme enduit de filtre une substance renfermant elle-meme des protéines et n'introdui sant donc aucune matière contaminante dans le produit final. Ceci est important du fait de la tendance actuelle à réaliser des essais approfondis de chaque composant et additif introduit dans un produit alimentaire, car les deux produits dont il est question sont des produits alimentaires et sont acceptables individuellement comme tels. D'autres procédés utilisent des matières qui, soit doivent être éliminées du produit avant la vente et l'utilisation, soit doivent subir des essais pour établir la légalité de leur introduction dans un produit alimentaire. L'invention peut s'appliquer à tout système dans lequel de petites cellules de micro-organismes tels que des bactéries doivent eAtre filtrées et dans lequel des cellules relativement grandes, de 1,25 à 16 fois la taille des petites cellules, par exemple des levures, sont disponibles comme enduit de filtre, lors de l'élimination des cellules bactériennes, plus petites qu'elles. Des bactéries qui peuvent être récupérées des solutions de fermentation, par mise en oeuvre de l'invention, sont par exemple : Micrococcus species, Pseudomonas species, Bacillus species, et Corvnebacterium species.Des micro-organismes de grandes dimensions qui conviennent pour constituer l'enduit de filtre et récupérer des bactéries telles que celles citées ci-dessus sont, par exemple, des levures des souches suivantes : Candida tropicalis, Candida lipolytica, Candida utilis, Saccharom+ces cerevisiae et Torulopsis utilis. Il est bien entendu que l'invention n'est en aucune façon limitée aux matières et micro-organismes cités ci-dessus uniquement à titre d'exemples, mais stapplique à n'importe quel système comprenant des micro-organismes dont les cellules sont petites et qui doivent être récupérées et des micro-organismes convenables, dont les cellules sont plus grandes et qui sont disponibles pour former un enduit sur le filtre. Il est donc évident que l'invention présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes connues. En particulier, elle met en oeuvre un nombre réduit d'étapes et, par consé- quent, est très facile à contrôleur, aucun agent contaminant n'est nécessaire pour récupérer les micro-organismes et la totalité de la matière récupérée est utilisable comme produit final. D'autres avantages et caractéristiques de llinvention apparaîtront dans les exemples suivants. Exemples. Une suspension de bactéries (Pseudononas species) contient 3,56 g/lhe matières sèches. On filtre 1 litre de cette suspension sur un entonnoir de Buchner de 63,5 mm de diamètre, garni d'un papier "Whatman" n 1 et mis sous vide partiel. On récupère, au bout de 2 minutes, 1,4 g de cellules bactériennes (en poids sec). Le taux de récupération des bactéries par filtration est donc de (1,4/3,56) x 100, soit 39,4 %. Une solution de levures (Candida tropicalis) est utilisée pour enduire un entonnoir de Rucher de 63,5 mm de diamètre, garni de papier-filtre "V1atman" n 1 et mis sous un vide partiel. La suspension de levures analysée contient 8,7 g/l de matières sèches. Un enduit de 0,87 g de levures (base sèche) est préparé à partir de 100 ml de la suspension de levures par filtration de cette solution. On répète la filtration des bactéries décrite ci-dessus. Les conditions sont les me- mes excepté qu'il faut maintenant 5 minutes pour filtrer la même-quantité de matière. Cet les solides bruts (en basesèche) récupérés par filtration repra"entent' 3,3 g.En soustrayant les 0,87 g de levures utilisé induit enduit (base sèche), on obtient une récupération nette de 2,33 g de cellule; bactériennes (base sèche). Le taux de récupération des bactéries est alors de (2,33/3,56)x 100, soit 65,5 %. Les essais ci-dessus indiquent que l'utilisation de filtres enduits de levures augmente le taux de récupération des bactéries de 2,33 - 1,4 x 100, soit 66,4 fio. Il est donc évident que ce procédégaméliore de façon significative le taux de récupération des cellules bactériennes difficiles à séparer en comparaison des procédés de filtration des solutions ne contenant que des bactéries. Il va de soi que l'invention a été décrite ci-dessus simplement à titre indicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toutes modifications sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de récupération des bactéries de liquides de fermentation les contenant, par filtration, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un filtre enduit préalablement d'un second micro-organisme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second micro-organisme est'constitué de particules de dimensions 1,25 à 16 fois plus grandes que celles des microorganismes que l'on désire récupérer. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bactéries sont Micrococcus species, Pseudomonas species, Bacillus Species, ou Corynebacterium species. 4. Procédé selon la reveddication 1, caractérisé en ce des levures que les autres micro-organismes sont/de souche Candida troricalis Candida lipolyticaq Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, ou Torulopsis utilis. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bactéries sont Pseudomonas species, et l'autre microorganisme est une souche de levure Candida tropicalis, et en ce que le rendement de la filtration est augmenté par pression différentielle.