Brevet FR2292039A1 — publié le 19760618

Depuis plusieurs années, il est fait de plus en plus appel à des processus de transformations biologiques pour valoriser les lactosérums issus des fabrications de fromages ou de caséines, Ainsi, dans le procédé faisant l'objet du brevet N 1.213.446 du 8 Avril 1958, l'acide lactique et les lactates qui dévaluent le lactosérum en tant que produit d'alimentation sont éliminés au moyen d'une "neutralisation biologique" consistant pour l'essentiel en une culture en aérobiose de certaines espèces de Saccharomycts qui consomment l'acide lactique de manière séleetive. Le brevet Ne 1.132.653 du 29 Septembre 1955 décrit un procédé qui, visant un but assez comparable, utilise une levure Torula utilis et dans lequel on ajoute du formol au milieu comme antiseptique afin d'éviter le développement de bactéries indésirables. Un résultat de même ordre peut être obtenu selon le brevet N0 2.049.425 du 10 Juin 1969 en pratiquant un recyclage d'une partie de la levure produite sur le fermenteur ou en associant plusieurs fermenteurs de manière à favoriser la consosra- tion de 11 acide lactique par rapport à celle du lactose. Dans sen brevet N 1.128.063 du 22 Juin 1955, la Demandereste a décrit un procédé de fabrication de levures lactiques consistant principalement en une séparation préliminaire des protéines thermocoagulables du sérum par floculation thermique au pH isoélectrique, suivie d'une consornation quasi complète du lactose et des lactates par un mélange de souches de levures utilisant le lactese, cultivées en aérobiose. Une installation fonetionnant conformément aux principes énoncés dans ce brevet a été décrite, notamment lors d'un séminaire F.I.L. sur les traitements et les utilisations du lactosérum qui s'est tenu à Weihenstephan (Allemagne fédérale) du 11 au 13 Novembre 1969. Or, ce procédé peut être considérablement amélioré du fait que, corme la Demanderesse l'a constaté, avec certaines seuches de Kluyveremyces, le rendement de la transformation du lactose en matière sèche de levure et la teneur en protéines de cette matière sèche augmentent sensiblement quand la teneur en lactose présent dans le milieu de culture, qui est ordinairement inférieur à 1 g/l, s'accrott sensiblement au-dessus de cette valeur trandis que la productivité volumétrique du réacteur de culture augmente également pour passer par un optimum et diminuer ensuite.L'évolution de ces trois paramètres est illustrée par les valeurs réunies dans le tableau 1, où R désigne le rendement de la transformation du lactose en matière sèche de levure, P la productivité volumétrique du rédacteur de culture, exprimée en grammes de biomasse sèche de levure par heure et par litre de milieu de culture et Mp la teneur en protéines de cette matière sèche. Ces valeurs se rapportent à un fermenteur industriel contenant 22e700 litres de moût enfermentation, fonctionnant en régime stable. Tableau 1 Débit d'alimen- :I,actose dans : tation sérum à Biomasse le milieu de : R : P : Mp 30 g/l de lactose: :culture litres/heure grammes/litre grammes/litre % g/l/h % 4.990 14,45 0,40 49,0 3,17 47,8 5.900 14,60 1,10 50,5 3,80 48,2 6.360 : 14,30 : 2,00 :51,0 :4,00 :49,0 6.810 13,00 5,10 52,3 3,90 50,6 7.260 : 11,12 : 9,40 :54,0 :3,56 :52,5 7.720 8,72 14,00 54,5 2,96 54,1 Selon une forme d'exécution avantageuse de l'inven- tion, on effectue la culture en deux stades tels que le lactose en excès au premier soit consommé dans sa presque totalité au second0 On pouvait craindre que les gains en rendement, en productivité volumétrique et en teneur en protéines ainsi obtenus au premier étage ne soient perdus au moins partiellement au second.Au contraire, la Demanderesse a trouvé qu'il était également possible d'obtenir des performances élevées au deuxième stade de la fermentation si un certain nombre de conditions se trouvaient réunies : teneur en lactose suffisamment faible, inférieure à 15 g/l à l'alimentation, concentration en biomasse supérieure à 8 g/t et taux de croissance imposé aux levures aussi élevé que possible, tout en restant compatible avec une teneur en lactose dans le moût épuisé inférieur à 1 g/l. Ce taux de croissance se situe dans la pratique vers 0,25 au second étage tandis que les cenditions imposées mentionnées ci-dessus amènent à appliquer un taux de croissance plus élevé, de l'ordre de 0,30, au premier. Dans un tel système bi-étagé, il est encore possible selon l'invention d'accreître la productivité volumétrique globale en augmentant la concentration en lactose dans le lactosé run introduit au premier étage. a effet, la Demanderesse a constaté que, d'une manière générale, il existait une concentration en lactose à l'alimentation d'un fermenteur au-dessus de laquelle le rendement diminue.Cette diminution est liée au ra lentissement des transferts de matière - nutriments et oxygène du liquide aux cellules, dans un milieu plus riche en biomasse de levures. Dès lors que la totalité du lactese n'est pas consommée au premier étage, il devient possible d'en accreître la concentration sans inconvénient pour le rendement et avec un gain en productivité volumétrique notable. Le tableau 2 indique des valeurs comparatives caractérisant le fonctionnement d'un ensemble de fermenteurs en mar- che mono-étagée et en marche bi-étagée conformément aux principas de l'invention. Pratiquement, avec une souche de Kluyveromyces fragilim les meilleurs résultats ont été obtenus avec une concentration en lactose de l'ordure de 30 g/l pour une marche monoétagée et de 11 ordre de 36 g/t pour une marche bi-étagRe. Dans la pratique industrielle, il peut s'avérer souhaitable oependant de sacrifier quelque peu le rendement pour obtenir un accroissement de capacité de traitement du sérum. Ra effet, dans une exploitation de l'industrie laitière, la quantité de sérum disponible peut certains jours dépasser la capacité nominale d'une installation de levurerie. Pour éviter de rejeter cet excédent dans le milieu récepteur, une solution selon l'in- vention consiste simplement à moins diluer le sérum afin d'en régler la concentration en lactose à une valeur sensiblement supérieure à 36 g/l, par exemple 40 gyi. Mais une telle solution n'est pas toujours praticable; certaines fabrications en effet conduisent à des sérums relativement peu concentrés avec des teneurs en lactose inférieure à 40 et même à 35 g/l. La Demanderesse a trouvé qu'il était possible dans un tel cas d'obtenir une augmentation de capacité équivalente, au prix, de la même manière, d'une certaine baisse du rendement, en pratiquant un recyclage de levure dans des conditions bien précises : le recyclage n'est pratiqué que sur et à partir du premier étage de telle façon que la teneur en biomasse n'y excède pas 12 à 14 g h, la levure recyclée est concentrée par centrifugation à uné teneur en biomasse d'au moins 100 gyl avant d'être réintroduite sur le fermenteur et, d'une manière générale, les conditions pour un fonctionnement bi-étagé conformément à l'invention sont respectées telles qu'elles ont été précédemment édictées. Le tableau 2 donne les valeurs caractéristiques de ce type de Fonctionnement, Tableau 2 Marche mono-étagée Marche bi-étagée Marche bi-étagee Caractéristiques trois fermenteurs deux fermenteurs avec recyclage de 22.700 1 + un fermenteur en parallèle en série Débit de lactosérum l/h 17.700 14.400 16.600 Lactose dans le sérum g/l 30 37 37 1er étage Recyclage levure 100 g/l - - 750 Taux de croissance 0,26 0,32 0,29 Productivite g/l/h 3,9 4,0 4,6 Rendement % 50,5 53,5 48,9 Teneur en protéines % 48,0 53,5 51,0 Concentration en biomasse 14,5 12,1 21,3 2ème étage Taux de croissance - 0,24 0,25 Productivité - 4,7 4,7 Rendement - 56,7 56,0 Teneur en protéines - 48,0 48,0 Concentration en biomasse - 19,1 18,5 Ensemble Productivité 3,9 4,2 4,65 Rendement 50,5 54,7 52,6 Teneur en protéines 48,0 51,2 49,9 Lactose dans l'effluent g/l 0,5 0,7 0,7 Lactese consommé kg/h 522,0 523,0 602,0 Levure produite kg/h 264,0 286,0 317,0 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication des levures lactiques, caractérisé par le fait qu'on conduit la culture dans un milieu riche en lactose, renfermant pratiquement de 5 à 15 g/l de ce sucre. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moût levure issu du fermenteur, contenant moins de 15 1 de lactose et plus de 8 g/l de biomasse, est envoyé dans un second fermenteur dans lequel le taux de croissance imposé aux levures est réglé à une valeur aussi élevée que possible compatible avec une teneur finale en lactose résiduelle inférieure à 1 g/I. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le flait qüe la concentration en lactose du lactosérum admis sur le fermenteur principal est réglée à une valeur supérieure d'environ 6 g/l à celle qui est utilisée habituellement en culture continue mono-étagée, soit 30 g/l. 4.- Procédé selon la rëvendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on augmente la concentration dü lactose admis sur le fermenteur principal au delà de 36 g/l, à condition de ne pas dépasser une concentration de 14 g/l en biomasse. 5.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une certaine quantité de moût levuré issu du premier fermenteur est centrifugée pour en extraire une crème de levure à au moins 100 g/l de biomasse, cette crème étant retournée dans le fermenteur, sans que la concentration totale en biomasse dépasse une concentration de 14 g/l.