Brevet FR2217347A1 — publié le 19740906

L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un concentré stable ayant une teneur élevée en biofacteurs essentiels à partir de subtances aqueuses Sous la désignation de biofacteurs essentiels, on doit comprendre en première ligne les amino-acides, en particulier la lysine, et aussi les vitamines en particulier les vitamines du groupe 3, les hormones, les enzymes, et d'autres facteurs que l'on ne peut définir qui présentent un net intérêt en particulier pour des emplois techniques et surtout nutritifs.Sous la désignation de substances aqueuses, on doit comprendre des solutions aqueuses traitées ou non traitées, qui contiennent des amino-acides et/ou des vitamines, éventuellement les autres substances citées, en particulier des bouillons nutritifs fermentés, quand est terminée la culture de microorganismes appropriés à la production, et aussi différentes solutions obtenues par séparation d'albumine et matières analogues. L'élevage en grand du bétail à base de mélanges fourragers, équilibrés , avec addition de vitamines, d'antibiotiques et d'amino-acides,tient en première ligne, de même que toute autre production industrielle,à se procurer des matières premières avantageuses et accessibles. On apporte une attention croissante en particulier aux matières albumineuses et à leurs sources, car il s'agit là de produits nutritifs d'une importance capitale pour l'organisme, que l'on ne peut remplacer par aucun autre produit nutritif, et dont les besoins augmentent proportionnellement à l'augmentation des exigences de la population mondiale en aliments protéiques. Les recherches sur la valeur biologique des substances protéiniques et leurs résultats connus ces dernières années, et particulièrement les demandes en acides aminés séparés que l'organisme vivant doit recevoir sous une forme accessible, ont montré que, des 10 à 13 amino-acides dits indispensables, deux manquent en général dans les fourrages, savoir, la méthionine et la lysine. On a en outre constaté que quelques amino-acides peuvent, dans une certaine mesure, remplacer par leur action d'autres amino-acides, si ceux-ci sont contenus en concentration inférieure au seuil de concentration nécessaire, ou même manquent complètement dans le mélange fourrager. Dans un mélange fourrager, il est nécessaire de tenir compte de la présence d'un complexe d'amino-acides.Dans un tel complexe, on étude très à fond 10 amino-acides et en détermine les valeurs quantitatives , savoir, l'arginine, lthistidine, l'isoleucine, la leucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, le tryptophane et la valine, principalement sous la forme L. Ce sont principalement les procédés de biosynthèse qui ont pris la plus grande importance technique pour la fabrication des amino-acides, surtout de L-lysine, à l'aide de micro-organismes appropriés, en particulier du genre Cornebactérium ou Brevibactérium, dans un milieu liquide qui contient des sources de carbone et d'azote assimilable et des subtances nutritives minérales. Ce mode de fabrication généralement connu a été étudié de toutes les façons. La récupération de L-lysine pure, cristallisée, a été pratiquée à échelle industrielle, on a obtenu des rendements de 70 t iD % calculés sur la teneur en lysine du milieu fermenté après achèvement de la culture, et ce, en fonction de la technique d'isolement utilisées. Les pertes de 20 à 40 % de L-lysine ainsi que d'autres composants précieux, auxquelles on arrive au cours de ltisolement du produit pur cristallisé, ont toutefois une importance économique telle que lton a tenté, avec plus ou moins de succès, de supprimer ces déficiences. La difficulté de principe, à laquelle se sont heurtés les essais faits pour résoudre ce problème, par exemple sous la forme d'une préparation technique obtenue en séchant le milieu fermenté, réside en ce que le produit obtenu est fortement hygroscopique, n'est pas stable, qu'il est humide et déliquescent, et que lton ne peut le conserver en magasin, de sorte qu'il ne peut à peu près pas être utilisé pour la production industrielle des mélanges fourragers.On trouve une certaine amélioration dans la fabrication d'un concentré de L-lysine, dans laquelle on élimine le mycélium du milieu fermenté par filtration à pH 5,5 à 6,5 , ramène le filtrat à 1/5 à 1/12 de volume de départ, et élimine l'eau de la solution ainsi réduite, après avoir réglé le pH à 4 à 5, par séchage sur un tambour sécheur ou dans un atomiseur. L'hygroscopicité de ce produit qui est due à la présence de restes de sucres non consommés est en outre supprimée par addition de substances qui peuvent former des composants du mélange fourragers, comme le son, les recoupes et produits analogues, ou de substances capables de fixer lteau, telles que le sulfate de calcium, le sulfate de sodium ou le ca-rbonate de sodium déshydratés. Jamais ce procédé n'a fourni un produit suffisamment stable, et il n'a en conséquence pas été exploité industriellement. Ce procédé n'est pas non plus avantageux au point de vue économique, car il entraîne des pertes pouvant aller jusque 30 9'o de la matière active lors de la filtration du milieu fermenté. Le-s inconvénients et déficiences citées sont supprimées par le procédé suivant l'invention pour la fabrication d'un concentré stable, ayant une teneur élevée en biofacteurs essentiels à partir d'une matière aqueuse, Ce procédé est caractérisé en ce que l'on soumet la matière de départ aqueuse, contenant une certaine proportion de biofacteurs essentiels, de préférence la biomasse, y compris le milieu nutritif fermenté non filtré, dont le pH se situe de 6 à 8, de préférence de 7,2 à 7,5 , à une thermolyse à des températures de 50 à 1200C, avec évaporation simultanée ou postérieure de l'eau0 On effectue la thermolyse -de préférence avec addition de 0,001 à 0,1 ys d'un enzyme protéolytique, quantité calculée sur le poids de la matière de dépa-rt aqueuse. Cette addition n'-est pas indispensable, mais elle est toutefois avantageuse dans les cas où l'on peut redouter la formation d'une mousse excessive, en particulier dans les phases du début de la thermolyse. La matière de départ aqueuse peut subir l'éva- poration de liteau pour arriver à un concentré final dont la teneur en matière sèche sera de-20 à 100 O/o, pendant que l'on peut ajouter, avant cette évaporation , pendant qu'elle est en cours ou après son achèvement, un agent de conservation et/oude stabilisation. Si c'est nécessaire, on peut utiliser à cet effet une ou plusieurs substances physiologiquement inoffensives, qui ajustent le pH du concentré final à 3 à 6,5. Le concentré final peut aussi être traité en y mélangeant une matière support physiologiquement inoffensive. On peut utiliser comme matière support physiologiquement inoffensivement, par exemple. de la perlite expansée, de la farine de bois, éventuellement un glycine ou une matière fourragère protéique, telle que le son et/ou foin en poudre, et/ou des recoupes, et/ou des céréales brisées. Quand on exécute le procédé suivant l'invention, on chauffe le milieu nutritif fermenté , sans filtration, et sans autre traitement, à part un ajustement éventuel du p-H à la valeur optimale,par exemple peu à peu, à une température supérieure à 900 C, éventuellement jusqu'au point d'ébullition, au mieux directement dans la cuve de fermentation , éventuellement dans un autre récipient approprié, ouvert ou fermée Après ce chauffage, on assure ltévapora- tion de l'eau à partir du milieu fermenté, de préférence après addition d'un produit anti-mousse, par exemple une huile de silicone, éventuellement d'une quantité la plus petite possible d'un enzyme protéolytique dont l'effet est le même, en particulier dans les phases du début de l'évaporation, où le liquide mousse considérablement. L'évaporation peut être effectuée à la pression atmosphérique, à une pression plus élevée ou à une pression diminuée, que l'on règle de façon que le liquide à évaporer prë- sente une température minimum de Ij'Ii 55 - 5 OC ; on peut se servir à cet effet d'une installation d'évaporation quelconque. Au cours de la thermolyse et de l'évaporation subséquente de l'eau, on arrive à une décompostion des composants organiques du milieu en suspension, surtout de la biomasse, de sorte qu'après évaporation de la proportion d'eau nécessaire, on se trouve en présence d'un concentré sous la forme d'un liquide visqueux brun-rouge, qui contient tous les composants essen-tiels, en particulier les amino-acides et les vitamines, qui ont été formées en partie par biosynthèse pendant la fermentation et en partie les nouveaux composants qui se sont formés par thermolyse des composants solides en suspension. On n'a pas observé, au cours de la thermolyse, de destruction des produits actifs, ni de diminution de leur teneur, ni aucun autre effet défavorable.La cinétique de la réaction de thermolyse se déroule, dans les conditions indiquées, plus rapidement que l'évaporation proprement dite de 'eau en excès au cours de la concentration des produits actifs. Quand l'évaporation atteint déjà la moitié du volume primitif environ, on obtient un liquide sans particules en suspension visibles. Le concentré de biofacteurs essentiels fabriqué de la façon ci-dessus représente le produit final qui est stérélisé, qui est stable pour une certaine durée, et qui -est susceptible d'être transportd et stocké sous forme liquide ou semi-liquide. Si l'on compte l'utiliser immédiatement, il n'est pas nécessaire d'ajouter un agent de conservation et/ou de stabilisation. Le concentré peut être utilisé directement, après que lon a déterminé par analyse sa teneur en composants de base, surtout en L-lysine et en vitamine 32 dans la ration de fourrage destinée à la consommation, par exemple, dans une installation utilisée couramment pour la préparation des fourrages mélassés. Il est recommandé pour un magasinage de courte durée ou un transport éventuels, suivant les conditions climatiques régnantes, d'ajouter un agent de conservation et/ou de stabilisation. Pour un stockage ou un transport prolongé, il est nécessaire de faire absorber le concentré par une des ma tières support physiolôgiquement inoffensives précitées. Le choix de la matière support dépend des conditions locales, du prix et des possibilités d'accès des matières supports,et de l'emploi envisagé pour le concentré stable de biofacteurs essentiels suivant l'invention. Comme masse absorbante appropriée pour le concentré de biofacteurs essentiels, on peut citer comme ayant fait ses preuves, par exemple, la perlite expansée, dans la proportion de 5 à 10 % en poids, calculée sur le poids du milieu fermenté ; ce produit représente une matière peu coûteuse facilement accessible, et qui se travaille facilement, ayant pas de propriétés physiologiques défavorables, la quantité qui entre dans le fourrage avec les biofacteurs essentiels et qui représente principalement les cendres n'ayant pas d'effets physiologique.Quand on mélange le concentré avec la perlite expansée, on obtient déjà un mélange qui est humide, mais qui peut déjà s'écouler, et qui- s'écoule parfaitement, après séchage à une température ne dépassant pas 1000C, et broyage à la granulation nécessaire. La poudre ainsi obtenue ne prend pas en masse, n'est pas déliquescente, et dans des conditions normales ne forme pas de grumeaux ,meme lors d'un stockage en vrac de longue durée. Un point particulièrement important est que le produit n'est nullement hygroscopique de sorte qu'on peut l'emballer dans un emballage ordinaire, et que sa stabilité est totale, sans perte notable de produits actifs de base, surtout de L-lysine et de vitamine B2. On peut naturelîment aussi utiliser d'autres produits absorbants, c'est à dire d'autres matières supports, pour autant qu'elles présentent les propriétés nécessaires, et qu'elles permettent d'obtenir un effet analogue à celui que l'on obtient en utilisant de la perlite expansée. Le procédé suivant l'invention représente un nouveau principe, qui n'a pas été décrit jusqu'ici, pour la transformation d'un milieu fermenté, et une disposition fondamentalement nouvelle dans la technologie de la fabrication et de la transformation de préparations techniques présentant une certaine teneur en biofacteurs essentiels, en particulier pour l'emploi dans les fourrages, en première ligne au point de vue d'un rendement maximal en matières actives et- de leur stabilité. Dans les exemples suivant, on décrit quelques possibilités de réalisation du procédé selon l'invention, sans épuiser toutefois toutes les possibilités , et sans aucune idée de limitation de l'invention. EXEMPLE 1 . on fait passer-, d'une cuve de fermention dans un réservoir, 1 520 litres d'un milieu fermenté non filtré dont la teneur en L-lysine est de 49g par litres à pH 7,5, c'est à dire ayant une teneur totale en L-lysine de 74,5 kg et on pompe le milieu, sans autre traitement, peu à peu, dans un évaporateur sous vide, où on le ramène, à une température de 53 à 700 C, à un concentré dont le volume est de 400 litres soit 550 kg. On envo-ie le concentré encore chaud dans un réservoir muni d'une enveloppe chauffante, le stérilise en le chauffant à 1050C, et le transfère dans une citerne de transport nettoyée à la vapeur, en ajoutant 500 g d'acide propionîque comme agent de conservation.Le concentré réduit contient 160 g/ 1 soit 135 g/kg de L-lysine, 56 mg/l de vitamine 32 et 12 mg/l d'aminde nicotinique , son pH est de 5,55. La teneur totale du concentré en L-lysine est de 73,6 ka. de sorte que le rendement atteint 98,7 % , calculé sur la teneur en L-lysine du milieu de départ. Le concentré peut être ensuite traité de façon à l'homogénéiser avec des recoupes dans le rapport de 1 à 9. Le mélange obtenu avec une teneur de L-lysine de 1,3 est fluide et essentiellement sec. A partir de 25 kg de ce mélange -(teneur en L-lysine 337 g), on peut préparer, par mélange avec des composants appropriées, 100 kg de fourrage qui est destiné à être consommé rapidement. EXEMPLE 2 : On chauffe 1000 ml soit 1070 g d'un milieu fermenté non filtré dont la teneur en L-lysine est de 39 à 40 g/o et le pH de 7,2 , après addition d'une prépation technique de protéase contenant 0,001 % de matière à action protéolytique, calculé sur le volume de départ du milieu. Quand le point d'ébullition est atteint, on évapore à la pression atmosphérique. Au commencement le liquide que l'on évapore mousse fortement, la mousse diminue peu à peu jusqu'à ce qu'on constate une ébullition calme Après concentration à un volume d'environ 300 g 3 on mélange le concentré foncé, sirupeux, avec TOO g de perlite expansée, sèche à ltair libre pendant deux jours, puis à 450 C jusqu'à poids constant. Après broyage, on obtient 290 g de produit fluide homogène dont la teneur en L-lysine est de 13, 7 %, ce qui correspond à un rendement de 96 à 97 fo calculé sur la teneur du milieu de départ.Au bout de quelques moisde magasinage dans des conditions normales, on n'a constaté dans un échantillon, aucune diminution de la teneur en matières actives. EXEMPLE 3 On chauffe à 1000C 50 kg d'un milieu non filtré, dont la teneur en L-lysine est de 46 g/l et le pX de 7,3, et transfère dans le réservoir d'un évaporateur rotatif. Après addition de 5g d'huile de silicone comme anti-mousse on fait évaporer à une température de 55 à 600c + 5 C jusqu'à un poids de 11,95 kg. On mélange le concentré.brun-rouge obtenu avec 4 kg de perlite expansée. Il se forme un mélange humide presque fluide que l'on sèche jusqu'à poids constant dans un séchoir à fluide, avec une température de 50 à 60 C à la sortie d'air. Le produit sec, 12,1 kg, est broyé a une grosseur de grain maximum de 0,4 mm et homogénéisé. Il donne une masse fluide, non hygroscopique qui se mélange bien avec les matières en poudres utilisées comme additifs ou mélanges pour fourrages.Le rendement en L-lysine obtenu de cette façon se monte à environ 95 ffi calculé sur la teneur du milieu fermenté. La stabilité de cette p-réparationa été observée quelques mois, et l'on n'a constaté ni diminution notable, de la teneur en matières actives, ni modification de l'aspect, ou de la consistance. La teneur en matières actives dans le milieu de départ fermenté et dans le concentré sec est indiquée dans le tableau ci-dessous MILIEU mg/ml concentré mg/g Glucose o 5,9 Saccharose 7,5 32,33 L-lysine 45,4 183,5 Arginine 0,98 4,03 Acide asparaginîque 0,35 1,50 Acide glutaminique 3,48 16,05 Proline 0,8 3,3 Glycine 0,95 2,8 Alanine 3,86 17,0 Valine 0,98 9,3 Isoleucine 0,63 2,6 Leucine o,48 2,2 Tyrosine traces traces Thiamine non déterminé 1,40 /ug Riboflavine - - 125,40 /ug Nicotinamide - o - 42,00 /ug Vitamine B12 - o - 0,15 /ug Cendres - o - 34,6 yO EXEMPLE 4 On soumet 100 1 soit 106 kg dtun milieu fermenté non filtré, à pH 7,2 dont la teneur en L-lysine est de 50,1 g/l , et la teneur en vitamine B2 de 17,6 mg/l, à une thermolyse, dans un autoclave, avec de la vapeur, à une température de 115 O c + 5 C , pendant 3 à 4 heures. Après détente, on dissout, dans le liquide encore chaud, 10 kg de chlorure de sodium, et sèche la solution dans un atomiseur, avec un gradient de température de 14/900C, On obtient 23,7 kg de concentré que l'on mélange avec 76,3 kg de son. Dans 100 kg de ce mélange on a trouvé 4720 g de L-lysine, c'est à dire 94 % de la quantité primitive. On a utilisé 65 kg de ce mélange pour la préparation d'une tonne de fourrage; EXEMPLE 5 On déshydrate 10 1 de concentré fabriqué suivant l'exemple 2 en le mélangeant avec 30 litres de méthanol anhydre . On filtre ce précipité obtenu, le lave avec du méthanol anhydre (5 litres) et sèche sous vide. On obtient 4,1 kg d'un produit sec dont la teneur en L-lysine est de 42% ce qui repré sente un rendement de 94 % calculé sur la teneur en L-lysine du concentre. Bien entendu, l'invention n1 est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus réprésentes à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l t invention. REVENDICATIONS 10 Procédé pour la fabrication d un concentré stable ayant une teneur élevée en biofacteurs essentiels7 à partir de matières aqueuses, caractérisé en ce que l'on soumet la matière de départ aqueuse, dont la teneur en biofacteurs est relativement importante, de préférence la biomasse, y compris le milieu nutritif fermenté non filtré, dont le pH est de 6 à 8, de préférence de 7,2 à 7755 à une thermolyse, à des températures de 50 à 1200C avec évaporation simultanée ou postérieure de l'eau 20) procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on opére la thermolyse après addition de 0,001 à 0,1 % d'un enzyme protéolytique, calculé sur le poids de la matière aqueuse 30) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on traite la matière de départ aqueuse par évaporation de l'eau pour arriver à un concentré dont la teneur en matière sèche est de 20 à 100 %. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lton ajoute à la matière de départ aqueuse, avant- l'évaporation de l'eau, au cours de cette opération, ou après son achèvement, un agent de conservation et/ou de stabilisation. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que l'on utilise comme agent de conservation et/ou de stabilisation, un ou plusieurs produits physiologiquement inoffensifs qui ajustent le pH du concentré final à 3 à 6,5 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on mélange le concentré final avec une substance support, physiologiquement inoffensive, et sèche éventuellement 70) Procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que l'on utilise comme substance support, physiologiquement inoffensive, la perlite expansée. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que l'on utilise comme substance support, physiologiquement inoffensive, la farine de bois 90) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce aue l'on utilise comme substance supportS physiologiquement inoffensives une substance choisie parmi les glycides et les produits fourragers protéiques tels que le son, le foin en poudres les recoupes, les déchets de céréales