Brevet FR2394252A1 — publié le 19790112

La présente invention est relative à un procédé de fermentation pour la production d'aliments pour animaux riches en protéines à partit de sous-produits de laiterie liquides qui contiennent du lactose et de l'acide lactique et en particulier à partir des sous-produits provenant de la fabrication du fromage. Les sous-produits laitiers liquides qui contiennent le lactose et l'acide lactique sont bien connus. Certains exemples deoelype de sous-produits sont le petit lait acide, le petit lait doux,les ultra-filtratsdu petit lait acide ou du petit lait doux ou du lait, le petit lait ou le lait partiellement ou totalement déproténéisé et des produits tels que ceux qui ont une teneur en lactose réduite. A la seule exception du petit lait doux, les sous-produits sont regardés dans l'industrie laitière comme des produits résiduaires qui présentent des problèmes pour leur rejet. Le petit lait acide brut a été utilisé pour l'alimentation des porcs ou des volailles. La quantité de sous-produits de ce type, produite par la plupart des fabriques, généralement dépasse nettement la demande en produits dans le voisinage immédiat de la fabrique. En outre, le prix de vente n'est pas suffisantpour justifier soit le coût du transport des produits à l'état liquide ou le coût du séchage. Le petit lait acide contient une quantité appréciable de protéines du lait et des procédés d'ultra-filtration ont été développés pour éliminer cette protéine de l'utilisation dans les fabrications du fromage. Des procédés similaires ont été développés pour récupérer la protéine du lait. En raison de la teneur faible en azote et du rapport élevé des cendres à l'azote ces ultra filtrats ne sont pas appropriés pour être utilisés en alimentation animale sans autre modification, par exemple par mélange avec une matière azotée. Bn plus, des produits de ce type sont souvent inappropriés pour atre utilisés comme aliments pour les jeunes animaux, par exemple veaux et porcelets, à cause de leur teneur élevée en acide lactique. Des procédés de fermentation sont connus pour enrichir la teneur en protéine de ces sous-produits pour donner des produits qui sont appropriés pour une utilisation en alimentation animale. Ces procédés ne sont pas entièrement satisfaisants et la demande pour un procédé satisfaisant pour la conversion des sous-produits en des produits plus utiles a été rappor tée par la tendance croissante de la législation relative au rejet des effluents liquides. L'objet de la présence invention est ae fournir un procédé pour la conversion, en des aliments pour animaux riches en protéines, des sous-produits laitiers liquides du type précédent qui contiennent le lactose et l'acide lactique et en particulier du petit lait acide ou du petit lait doux, OU des ultra-filtrats de petit lait acide ou de petit lait doux ou de lait ou des produits désionisés de ceux-ci. Selon la présente invention on vise un procédé pour la production d'un aliment riche en protéines à partir d'un sous-produitlaitier liquide contenant le lactose et l'acide lactique, qui consiste à cultiver dans dés conditions opératoires en continu une souche utilisant le lactose et l'acide lactique de la levure Trichosporon cutaneum dans un bouillon comprenant le sous-produit laitier liquide et une source d'azote atilisable, en présence drun gaz contenant de l'oxygène libre et à maintenir une concentration en oxygène dissous dans le bouillon à une valeur dans la gamme de 10 à 50% de la- concentration de saturation. Une caractéristique du procédé réside en ce qu'il peut etre réalisé de façon non aseptique et en continu avec peu ou aucune contamination par d'autres levures. Le gaz contenant de l'oxygène libre peut être et est normalement l'air. Les souches utilisant le lactose et l'acide lactique de la levure Trichosporon cutaneum sont connues et n'importe laquelle de ces souches peut être utilisée- dans le présent procédé. N'importe quel sous-produit laitier liquide contenant le lactose et l'acide lactique peut être utilisé dans le présent procédé. le produit peut être additionné de substances minérales contenant des ions fer, cuivre, zinc, magnésium et manganèse et des éléments sous forme de traces, par exemple molybdène et cobalt, requis par Ia levure Certains exemples de sous-produits laitiers qui sont appropriés pour i'application au procédé de la présente invention sont le petit lait acide ou le petit lait doux ou les ultra-filtrats de petit lait acide ou de petit lait doux ou de lait, ou les produits partiellement désionisés de ceux-ci. I1 est souhaitable d'utiliser des sous-produits ayant une faible teneur en cendres. La teneur en cendres est tne mesure de la quantité d'ions minéraux présents dans le produit. Les aliments pour animaux contenant des quantités importantes d'ions minéraux sont inappropriés pour être utilisés dans le régime des jeunes animaux tels que les veaux. La teneur encendres du petit lait peut être dans la gamme de 10 à 13% en poids des matières solides totales sèches et la teneur en cendres des ultra-filtrats de lait peut être dans la gamme de 5 à 9% en poids des matières solides totales séches. Les sousproduits laitiers partiellement désionisés sont particulièrement appropriés. La teneur en cendres du petit lait partiellement désionisé et de I'ultratfiltrat du lait peut être dans la gamme de 4 à 8% en poids de la teneur totale en matières solides. Les principaux ions éliminés par la désionisation partielle sont les ions chlorure, sulfate, sodium et potassium. Les ions phosphore et potassium normalement suffisants sont laissés dans les produits partiellement dés ionisés pour satisfaire aux exigences nutritcnnelles de la levure opérante. Le phosphore et le potassium sont regardés comme certains des éléments les plus couteux dans les exigences nutritionnelles de la levure. Lorsque le sous-produit est un petit lait, la teneur en matières solides peut être dans la gamme de 40 à 120 grammes par litre. La source d'azote peut être sous forme d'ions ammonium ou l'urée. Les ions ammonium sont préférés. Une méthode convenable pour apporter le complément d'ions ammonium est d'injecter l'ammoniac gazeux dans le bouillon. De plus, les ions ammonium peuvent être ajoutés sous forme d'hydroxyde d'ammonium. Le procédé selon la présente invention peut être réalisé dans n'importe quel type de récipient de fermentation. Les fermenteurs du type cuve sont préférés, principalement pour des raisons économiques. Des fermenteurs à soulèvement par air, agités ou à soulèvement par air et agités peuvent être utilisés. Le fermenteur peut avoir un tube central pour aider la circulation du bouillon. La température du bouillon peut être dans la gamme de 200C à 400C. De façon plus appropriées la température peut être dans la gamme de 30"C à 380C et de préférence dans la gamme de 32"C à 350C. Le pH du bouillon peut être dans la gamme de 2,5 à 7,0 de façon plus approrpiée le pH peut être dans la gamme de 3,0 à 5,0 et de préférence il est dans la gamme de 3,0 à 4,0. Lorsque les ions ammonium sont utilisés comme source d'azote, le pH du bouillon peut être contrôlé par addition d'une quantité constante d'ions ammonium dans le bouillon en une quantité qui est nécessaire pour satisfaire la demande en azote de la levure et en ajoutant un acide minéral tel que l'acide sulfurique en réponse aux variations de pH. En outre, une quantité constante d'acide peut être ajoutée en fonction du type de sous-produits laitiers et le pH contrôlé par addition d'ions ammonium. Lorsque l'opération est en continue, le taux de dilution peutêtre dans la gomme de 0,1 à 0,5 volume /vdbme/heure et de préférence dans la gamme de 0,2 à 0,3 volume /volume/heure. Une caractéristique du procédé selon la présente invention réside en ce que la concentration en oxygène dissous dans le bouillon doit être maintenue à une concentration dans la gamme de 10 à 50% de la concentration dans le bouillon à saturation. Ceci apparaît avoir l'effet de créer des conditions sélectives pour le développement de la levure opérante Trichosporon cutaneum et de réduire ou d'éliminer la contamination par les autres souches de levures. Des techniques sont connues pour maintenir la concentration en oxygène dissous du bouillon de fermentation dansune opération en continue à une valeur souhaitée ou dans une gamme souhaitée de valeurs. N'importe laquelle de ces technques peut être utilisée dans la présent procédé.Par-exemple, à un taux d'aération fixé la cacentration peut être contrôlée en faisant varier le débit et/ou la teneur en matire sèche du sous-produit laitier liquide fourni au bouillon. Une augmentation du débit a pour résultat une augmentation de la concentra- tion en oxygène dissous et une diminution du débit a pour résultat une diminution de la concentration en oxygène dissous, En outre, la concentra -tion en oxygène dissous peut être contrôlée en faisant varier le taux d'aération et/ou la pression supérieure du récipient de fermentation; Une augmentation de la pression supérieure a pour résultat une augmentation de la concentration en oxygène dissous et une diminution a pour résultat une diminution de la concentration en oxygène dissous. De façon'plus appropriée, la concentration en oxygène dissous peut avoir une valeur- dans la gamme de 10 à 30% de la valeur à saturation et de préférence dans la gamme de i5 à 25%. Le bouillon cultivé peut avoir une teneur en matières solides microbiennes dans la gamne de 10 à 100 grammes par litre et plus généralement dans la gamme de 20 à 50 grammes par litre. Afin d'obtenir un produit commercial le bouillon cultivé peut être concentré pour éliminer l'eau -de préférence par évaporation pour donner une teneur en matières solides dans la gamme de 20 à 40% en poids. L'appareillage et les techniques pour l'élimination de l'eau à partir du bouillon de fermentation cultivé par évaporation sont connus. N'importe quel appareillage et technique connus sont appropriés pour l'application du procédé selon la présente invention. Le bouillon concentré peut être utilisé tel quel comme aliment liquide pour animaux. En outre, il peut êtreséché, par exemple, par une technique-de séchage par pulvérisation pour donner un aliment solide pour animaux. Le produit sec peut avoir une teneur en protéines dans la gamme de 40 à 55% par rapport au poids total du produit, une teneur en cendres dans la gamme de 10 à 20% en poids et une teneur en lipides dans la gamme de 3,0 à 5,0 X en poids. Le produit peut être utilisé comme aliment général pour animaux. La présente invention est illustrée par l'exemple non limitatif ci-après. EXEMPLE Un fermenteur à soulèvement par air ayant un volume de travail de 12m3 est rempli avec 4000 litres d'un petit lait acide ayant une teneur en matières solides de 65 grammes par litre et une teneur en cendres de 12% en poids des matières solides totales sèches, une teneur en lactose de 65% en poids et une teneur en acide lactique de 12% en poids. Le petit lait est supplémenté par de faibles quantités de matières minérales contenant du cuivre, du zinc, du manganèse, du fer et des éléments sous forme de traces par exemple molybdène et cobalt, en & quantités qui sont requises par la levure opérante pour son développement. Le fermenteur est une cuve ouverte ayant une section droite circulaire, une hauteur de 10 mètres et un diamètre de 1,3 mètre.L'aération est faite au moyen d'un tube d'introduction capable d'débit d'air de lOOOm par heure. Le petit lait est ensemencé avec la culture d'une souche utilisant le lactose et l'acide lactique de la levure Trichosporon cutaneum et l'opération est commencée en continue de façon aérobie, non aseptique. La source d'azote pour la levure est des ions ammonium qui sont injectés dans le bouillon sous forme d'ammoniac gazeux . Le pH du bouillon est controlé à environ 3,5 par addition d'acide sulfurique en réponse aux variations de pH. La température est contrôlée à environ 350C. Le débit d'air est d'environ 750m/heure de vitesse superficielle. Le petit lait est conduit au bouillon pour donner un taux de dilution de 0,2 volume/volume/heure. Le débit d'air est ajusté pour donner une concentration en oxygène dissous dans le bouillon de 25% de la concentration a saturation. Ia concentration est mesurée par un dispositif d'analyse d'oxygène conventionnel. Dans ces conditions d'état stable l'opération continue est établie à une densité de cellules de 25grammes/litre avec peu ou aucune contamination par d'autres souches de cellules. Une analyse du bouillon cultivé récupéré du fermenteur donne une teneur en lactose de 0,2 gramme/litre et une teneur en acide lactique de 0,25 gramme/litre. Le bouillon cultivé est passé du fermenteur à une évaporation à films tombant à trois étages où il et concentré pour l'élimination de l'eau pour donner une teneur en matières sèches de 250grammes/litre. Le bouillon concentré est ensuite passé dans un échoir par pulvérisation où il est séché pour former un produit pulvérulent ayant une teneur en protéines de 50% en poids, une teneur en acide lactique de 0,5% en poids, une teneur en lactose de 0,5% en poids, une teneur en cendres de 20% en poids, une t6tL6lll en pclysaccharide de 25 n p3Ids, et une teneur en lipides de 3,0% en poids. Le produit est un aliment pour animaux satisfaisant pour le régime de porcs, de volailles et de jeunes animaux, par exemple veaux ou porcelets. Dans une autre méthode de récupération d'un produit solide, le bouillon est chauffé à 750C dans un échangeur thermique à plaques et passé dans un centrifugeur Alfa laval HVQX 210 pour séparer une fraction aqueuse dense ayant une teneur en matières sèches de 200grammes/litre d'une fraction aqueuse moins dense ayant une teneuren matières sèches de 15 grammes par litre. La fraction dense est ensuite séchée par pulvérisation pour donner un produit pulvérulent ayant une teneur en protéines de 65% en poids et une teneur en cendres de 8% en poids. La fraction la moins dense est concentrée par évaporation-et ensuite séchée par pulvérisation pour donner un produit pulvérulent ayant une teneur en protéines de 38% en poids, une teneur en cendres de 40% en poids Les produits sont des aliments pour animaux satisfaisants soit lorsqu'ils sont utilisés séparément, soit lorsqu'ils sont mélangés en différentes proportions. A titre de comparaison le débit d'air est diminué pour donner une concentration en oxygène dissous inférieure à 10% de la concentration à saturation. La contamination par les souches de levures autres que Trichosporon cutaneum atteint rapidement un dénombrement de cellules de 90% du nombre total des cellules présentes dans le bouillon. L'une des cellules contaminantes est identifiée comme étant une souche de Kluyveromyces fragilis. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un aliment riche en protéines à partir d'un sous-produit laitier liquide contenant du lactose et de l'acide lactique, caractérisé en ce qu'il consiste à cultiver dans des conditions d'opérations continues une souche utilisant le lactose et l'acide lactique de la levure Trichosporon cutaneum dans un bouillon comprenant le sousproduit laitier liquide et une source d'azote utilisable en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre et à maintenir une concentration en oxygène dissous dans le bouillon à une valeur dans la gamme de 10 à 50% de la concentration à saturation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce -que le gaz contenant de l'oxygène libre est l'air. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les conditions opératoires sont non aseptiques. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sous-produit laitier liquide est un petit lait acide ou doux. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source d'azote est représentée par les ions ammonium qui sont ajoutés sous forme d'ammoniac gazeux injecté dans le bouillon. 6.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la culture a lieu dans un fermenteur à soulè- vement par air du type cuve. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bouillon est maintenu à une température ayant une valeur dans la gamme de 200C à 400C. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé e n ce que le bouillon est maintenu à une température ayant une valeur dans la gamme de 30"C à 38"C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le pH du bouillon est maintenu à une valeur dans la gamme de 3 à 5. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le pH du bouillon est contrôlé par addition d'une quantité constante d'ions ammonium en une-quantité qui est requise pour satisfaire la demande en azote de la levure et par addition d'un acide minéral en réponse aux variations de pH. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le taux de dilution du bouillon est dans la gamme de 0,1 à 0,5 volume/volume/heure. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dissous est maintenue à une valeur dans la gamme de 10 à 30% de la saturation. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dissous est maintenue à une valeur dans la gamme de 15 à 25% de la saturation. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dissous est maintenue à une valeur requise en faisant varier le débit et/ou la teneur en matières sèches du sous-produit laitier liquide fourni au bouillon. 15. Procédé selon llune quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dissous est maintenue à une valeur requise en faisant varier la vitesse à laquelle oxygène est fourni au bouillon et/ou la pression d'oxygène en contact avec le bouillon. 16. Aliment riche en protéines produit selon le procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 15.