Brevet FR2610482A1 — publié le 19880812

Procédé pour l'obtention d'Albumine d'aliment pour le bétail, de haute qualité, à partir de petit lait ". Domaine d'utilisation de l'invention: L'invention concerne un procédé biotechnique pour cultiver des levures par fermentation en aérobie, continue des substances contenues dans le petit lait, dans des conditions technologiques définies et l'obtention d'albumine d'aliment de haute qualité. Elle est caractérisée en ce que le petit lait est mis à fermenter en aérobie avec une population mixte de levures des genres Debaryomyces, Kluyveromyces, Pichia, Aciculoconidium et Hansenula à une température de 30 à C, de préférence de 35 à 37 C, à une valeur de pH de 1,8 à 2,3 et une densité de 400 à 550 kg/m3 sous addition de ce qui est nécessaire en Azote, grace à quoi le processus de fermentation fonctionne d'une manière continue. L'invention peut être utilisée dans l'industrie de transformation du lait pour obte- nir par valorisation plus importante des substances du contenu du petit lait, un produit alimentaire pour le bétail à base d'albumine, qualitativement de haute valeur pour l'engraissement des Monogastridés. L'invention est à ranger dans la Classification Internationale des Brevets (CIB) en A 23 K 1/08 et en C 12 N 1/16. Caractéristiques des solutions techniques connues: La fermentation du petit lait avec pour objectif de transformer les substances du contenu utilisables - en particulier le lactose et l'acide lactique, en protéines brutes, et de cette façon de ré- hausser la valeur des sous-produits du petit lait, est amplement décrite dans la littérature technique et de brevet. Dans l'article récapitulatif "Microbial Bio- mass" de I. Meyroth et K. Bayer (publié en 1979 par Académie Press Edit. Londres, New-York, Toronto, Sidney, San-Francisco, p. 208-269), on a présenté un vaste ras- semblement au suJet des procédés de recherche mis en pratique dans le domaine de la fermentation du petit- lait, ainsi que les résultats obtenus. Le bilan de ce rassemblement est que "l'enlevurage"de sous-produits contenant des glucides liquides, constitue un proces- sus logique de valorisation et que la fermentation se- lon la grande technique du petit lait ne peut cependant être mise en pratique que dans certains cas, étant don- né que l'aliment à base d'Albumine obtenu doit pouvoir concurrencer sur le plan du prix les autres aliments d'albumine. Les inventions décrites dans la littérature de brevet sont caractérisées par les étapes de procédé suivantes: - stockage du petit lait et refroidissement à des tem- pératures de 10 environ, - séparation de l'Albumine du petit lait, fermentation, - transformation de l'écoulement du fermenteur par éta- pes en un produit sec, - mise en forme du produit. Ces étapes de procédé, prises isolément nécessitent une dépense en appareil, en mesures techniques et de régulations techniques de grande ampleur. Dans plusieurs demandes de brevet (demande de brevet allemand (OLS) publiée sous le nO 2 410 349.9, 2 500 323.0, 2 656 663.2 et 2 752 485.2), on revendique des procédés dans lesquels le petit lait et les eaux résiduaires contenant du lactose, occasion- nées par la transformation du lait, sont mis à fermen- ter, qui cependant ont tous ensemble, le défaut que, soit seulement une souche de levure déterminée peut en- trer en action, soit des combinaisons de souches de levures et de bactéries sont utilisés, qui en premier lieu transforment le lactose en acide lactique et en- suite assimilent sélectivement l'acide lactique et produisent de l'albumine. Dans le brevet français nO 80 22 402, on a décrit la mise en oeuvre d'un mélange de populations qui a pour but, dans une collectivité de différentes souches de levures, d'utiliser les dif- férents constituants du milieu et ainsi d'élever le rendement. A cette fin, le petit lait du milieu de cul- ture est fermenté par les souches de levure: Kluyveromyces fragilis Kluyveromyces lactis Turolopsis borina. Les conditions pour le processus de fermentation se situent à 30-40 C, une valeur de pH de 3 à 4, et l'addition de sels d'oligo-éléments dé- terminés. Pour cela chaque souche de levure est com- pétente pour la conversion d'une substance du contenu déterminée. Dans la succession Lactose, Acide Lacti- que, Alcool, les souches de levure énumérées, sont compétentes pour la décomposition par fermentation. C'est pourquoi, il faut regarder comme un inconvénient le fait que le procédé de fermentation aérobie permet la formation d'alcool. Cet inconvénient peut également découler du brevet français 78 30 229 o la production de blomasse et d'alcool et son utilisation subséquente pour l'albumine, est décrite. En outre pour le fonc- tionnement Irréprochable du procédé dans les inventions mentionnées, il est nécessaire d'effectuer la séparation de l'Albumine contenue dans le petit lait. Ceci est réalisé, soit par précipitation par chauffage ou par étape de séparation additionnelle, dans laquelle une ultra-filtration avec des membranes appropriées pour la séparation sélective des protéines du petit lait est utilisée. But de l'invention: Le but de l'invention est d'obte- nir une augmentation du rendement en biomasse réalisée lors de l'"enlevurage" des substances du contenu du petit lait. A cette fin, la qualité de la biomasse ob- tenue, mesurée par la digestibilité et par les résul- tats d'engraissement doit être égale ou surpasser celle des produits comparables. A cause d'une teneur élevée en albumine et en Vitamines du produit, on doit attein- dre une élévation de l'utilisation de la nourriture. L'invention est caractérisée en ce que comme substrat, on introduit du petit lait de presure et/ou du petit lait acide non traités; pour la couverture des besoins en azote de la levure, on n'ajoute qu'une solution de sulfate d'Ammonium; le déroulement du fermenteur immédiatement ou après con- centration complété par un procédé de séparation ther- mique ou par une membrane, est thermolysé consécutive- ment dans un convertisseur de chaleur à plaques modi- fié à une température de 80 à 95 C de préférence à à 90 C et un temps de séjour de 40 à 80 s, de pre- férence de 45 à 60 s. Exposé de la nature de l'invention: L'invention repose sur le problème de développer un procédé en continu qui garantit un procédé de production sans trouble, d'obtention d'al- bumine d'aliments à partir du petit lait lors de con- centrations variables d'apport de Lactose, d'Acide lactique et de protéines du petit lait ainsi que des produits du métabolisme des cultures contenues dans le petit lait à partir de la production de fromages avec un rendement maximal des substances du contenu du petit lait en produits d'alimentation de haute va- leur. Le problème est résolu, selon l'invention, en ce qu'une population mixte déterminée de levures de l'espèce Debaryomyces, Kluyveromyces, Pichia, Acicu- loconidium, et Hansenula, dans un fermenteur de haute efficacité dans des conditions spéciales de fermenta- tion est fermentée avec le substrat Petit-lait. D'une manière surprenante, il a été trouvé qu'une population mixte de souches de levures: Debaryomyces hansenii LH 306 (ZIMET 43788) - Kluyveromyces marxianus LH 35 (ZIMET 43 786) - Pichia norvegensis H 73 (ZIMET 43 787) - Aciculoconidium aculeatum H 308 (ZIMET 43 790) et - Hansenula jadinii H 307 (ZIMET 43 789), qui se présentent dans la séquence mentionnée, pour une fraction située entre: - 75 à 82 %, de préférence 78 % - 12 à 18 %, de préférence 15 % - 3 à 5 %, de préférence 4 % - 1 à 3 %, de préférence 2 % et - 0,5 à 2 %, de préférence 1 % dans le mélange, utilise les substances du contenu, contenant des glucides pour un agent d'alimentation à base d'Albumine avec une haute teneur en vitamines. Le rassemblement selon l'invention d'une population mixte est produit dans le fermenteur et d'une manière correspondant au régime de démarrage du petit lait non traité, du petit lait de presure et du petit lait acide sont ajoutés. Ce mélange est mis en fermentation aérobie après addition de la quantité nécessaire pour les besoins en azote pour la fermentation dans le fer- menteur. Après un temps de séjour de 4 heures, la quan- tité nécessaire de petit lait correspondant à la taille du fermenteur est apportée. La température du fermen- teur est réglée de 30 à 40 , de préférence de 35 à 37 C. Le niveau d'oxygène dissous à environ 20 %. Selon la consommation d'azote de la levure, une solution de sul- fate d'Ammonium seulement est apportée comme source d'azote, pour laquelle l'apport d'azote en fonction de la concentration en azote résiduelle est ajusté à partir de 250 mg/l. Le procédé est mis en oeuvre à une valeur de pH de 1,8 à 2,3 et une densité de 400 à 550 kg/m3. Ces paramètres techniques garantissent un déroulement constant du processus. En fonctionne- ment-pilote, le fermenteur a été mis en marche pendant 17 mois. Les contrôles taxonomiques effectués mensuel- lement n'ont fourni que de petites variations dans les valeurs moyennes indiquées, de la concentration des souches individuelles. On a enregistré une augmenta- tion du rendement pour la biomasse obtenue par rapport aux autres procédés d'au moins 20 %. Les souches de levure mises en oeuvre selon l'invention, sont caractérisées par les critères suivants: Critères morphologiques: 1. Colonies après trois jours de développement sur Agar-Glucose à pH 5,4. Debaryomyces hansenii: gris-blanc, grandeur moyenne, terne, de profil convexe, ridées, en partie, bandes transversales enroulées en forme de circonvolution, bordure unie à sinueuse. Kluyveromyces marxianus: très grands, beige-crème, ternes, bordure unie, profil en forme de bouton. Pichia norvegensis: grosseur moyenne à grande, beige, terne à brillant, bordure unie, profil en bouton. Aciculoconidium aculeatum: petites à moyennement gran- des, blanc-beige, fortement brillantes, bordure unie, profil convexe. Hansenula Jadinii: grandes, brillantes, beige, bordure unie, profil en cône pointu. 2. Forme de cellules après trois jours de développement sur Agar-Glucose à pH 5,4. Debaryomyces hansenii: étirées en longueur ovale, en partie cellules courbées, principalement pseudo-mycelium, Blastospores multila- téraux. Grandeur: 9,00 x 2,6 pm (4,5 - 12 x 2,5 - 3 Pm) Kluyveromyces marxianus: ovales à étirées en longueur-ovales, Blastospores mul- tilatéraux. Grandeur: 6,3 x 3,85 pm (4,5 - 8,0 x 2,5 - 4,5 Pm) Pichia norvegensis: rondes à ovales - Blastospores multilatéraux. Taille: 3,56 x 2,88 pm (2,5 - 5 x 2,5 - 3,5 pm Aciculoconidium aculeatum: étirés en long, minces, Blastospores multilatéraux. Taille: 11,67 x 1,83 pm (2,5 - 5 x 1,5 - 2,5 pm) Hansehula jadinii: étirés en long-ovales, Blastospores multilatéraux. Taille: 6,57 x 2,93 Pm (5,55 - 7,5 x 2,5 - 4 Pm). Caractères physiologiques: Debaryomyces hansenii: pousse à 30 C: très bon développement sur Agar à 37 C: bon développement sur Agar à 45 C: bon développement sur Agar 0,01 % Cycloheximide: bon développement. Assimilation de: Clucose, Galactose Maltose Lactose Sorbose Trehalose Raffinose Xylose Méthyl D-Glucopy Melezitose ranoside L-Arabinose Cellobiose Amidon Sacccharose Salicine Erythritol Melibiose Arbutine Ribitol Mannitol Glucitol Inositol Gluconolactone L-Lactate Succinate Glucosamine Arabitol Gluconate de sodium + Ribose (+) Rhamnose (+) Inuline (+) Duicitol (+) Aucune assimilation de: D-arabinose Citrate de sodium Nitrate Fermentation de: Glucose, Galactose, Saccharose, Lactose, Raffinose. Aucune fermentation de: Maltose, Trehalose, Melibiose, Cellobiose, Melezitose, Amidon, Methyl-Glucopyranoside. Kluyveromyces marxianus: pousse à 30 C: très bonne pousse sur Agar à 37 C: bonne pousse sur Agar à 450C: bonne pousse sur Agar OnOl % Cycloheximide: bon développement Assimilation: Galactose Raffinose Xylose (+) Mannitol (+) L-Arabinose (+) Glucitol (+) Saccharose L-lactate Lactose Succinate Glucose Aucune assimilation de: Sorbose Maltose Ribose Trehalose D-Arabinose Méthyl-D-Glycopyranoside L-Rhamnose Cellobiose Dulcitol Inositol Glucosamine Arabitol Glucuronolactone Nitrate Salicine Amidon Arbutine Erythritol Melibiose Ribitol Melezitose Citrate de sodium Gluconolactone Gluconate de sodium Inuline Fermentation de: Glucose, Galactose, Saccharose, Lactose, Raffinose. Aucune fermentation de: Maltose, Trehalose, Melibiose, Cellobiose, Melezitose, Amidon, Méthyl-D-Glucopyranoside. Pichia Norvegensis: développement à 30 C très bon développement sur Agar à' 37 C bon développement sur Agar à 45 C pas de développement sur Agar 0,01 % Cycloheximide: pas de développe- ment. Assimilation de: Glucose, Cellobiose, Salicine, Arbutine, Gluconolacto- ne, Lactate, Succinate, Citrate de sodium et Glucosamine. Pas d'assimilation: Galactose, Sorbose, Ribose, Xylose, L-Arabinose, D-Ara- binose, L-Rhamnose, Saccharose, Maltose, Trehalose, Méthyl-D-Glucopyranoside, Melibiose, Lactose, Raffi- nose, Melezitose, Inuline, Amidon, Erythritol, Ribitol, Dulcitol, Mannitol, Glucisol, Inositol, Arabitol, Glu- 1.0 conate de sodium, Glucuronolactone, Nitrate. Fermentation de: Glucose (retardée) Cellobiose (retardée). Pas de fermentation: Calactose, Maltose, Saccharose, Trehalose, Melibiose, Lactose, Melezitose, Raffinose, Amidon, Méthyl-D-Glu- copyranoside. Aciculoconidium aculeatum: développement à 30 C: très bon développement à 37 C: bon développement à 45 C: bon développement 0,01 % Cycloheximide: pas de développe- ment. Assimilation de: Glucose, Saccharose, Maltose, Trehalose, Méthyl-D- Glucopyranoside, Melezitose, Ribitol, Glucitol, Succi- nate, Citrate de sodium et Glucosamine. Pas d'assimilation de: Galactose, Sorbose, Ribose, Xylose, L-Arabinose, D- Arabinose, L-Rhamnose, Cellobiose, Salicine, Arbutine, Melibiose, Lactose, Raffinose, Inuline, Amidon, Erythritol, Dulcitol, Inositol, Gluconolactone, Lacta- te, Arabitol, Gluconate de sodium, Glucuronalactone et Nitrate. Fermentation de: Glucose (retardée) Pas de fermentation de: Galactose, Maltose, Saccharose, Trehalose, Melibiose, Lactose, Cellobiose, Mélézitose, Raffinose, Amidon, Méthyl-D-Glucopyranoside. Hansenula jadinii: Pousse à 30 C: bonne pousse sur Agar à 37 C: bonne pousse sur Agar à 45 C: pas de pousse sur Agar 0,01 % Cycloheximide: pas de pousse. J1 Assimilation: Glucose, Galactose, Sorbose, Xylose (+), Saccharose, Maltose, Trehalose, Méthyl-D-Glucopyranoside, Cellobio- se, Salicine, Arbutine, Raffinose, Melezitose (+), Glucitol (+), Gluconolactone, Lactate, Succinate, Ci- trate de sodium, Gluconate de sodium, Nitrate. Pas d'assimilation de: Ribose, L-Arabinose, D-Arabinose, Melibiose, Lactose, Inuline, Amidon, Erythritol, Dulcitol, Mannitol, Inositol, Glucosamine, Arabitol, Glucuronolactone, L-Rhamnose. Fermentation de: Glucose, Saccharose. Pas de fermentation de: Galactose, Maltose, Trehalose, Melibiose, Lactose, Cellobiose, Mélézitose, Raffinose, Amidon, Méthyl-D- Glucopyranoside. Croissance sans addition de vitamine. Le matériau d'écoulement du fer- menteur est thermolysé pour être privé de salmonelle, directement ou après complète concentration par des étapes de séparation par voie thermique ou par des membranes, dans un dispositif de transfert de chaleur en plaques, à une température de 80 à 95 C, de préfé- rence de 85 à 90 C et un temps de séjour de 40 à 80 sec de préférence de 45 à 60 s. Pour une mise en jeu préférée lors de l'engraissement de Monogastridés, il se pro- duit en raison de la haute teneur en Albumine et en Vitamines ainsi que de l'action diététique du produit, une augmentation de l'utilisation de l'alimentation d'au moins 20 %. Selon le procédé d'après l'inven- tion, on a obtenu un produit qui peut être caractéri- sé comme suit: Teneur en substance sèche 43-45 g/1 Teneur en protéines brutes 20-22 g/l Teneur en Lactose résiduel max 1 g/1 Teneur en Lysine 35 g/kg en substan- ce sèche Teneur en Méthionine/Cystine 15 g/kg en substan- ce sèche Teneur en vitamines B2 60 mg/kg en substan- ce sèche B12 5 mg/lg en substance sèche E 15 mg/kg en substance sèche Teneur en Phosphore 15 g/kg en substance sèche. Exemple d'exécution: Le petit-lait qui arrive chaque jour dans une fromagerie, parvient dans un Tank frai- chement nettoyé et est amené d'ici au fermenteur à rayons par l'intermédiaire d'une pompe de dosage. Au démarrage de ce processus, le petit-lait brut non trai- té, est ajouté à la population mixte présentée selon l'invention et le fermenteur mis en fonctionnement en processus par lot (Batch process) aussi longtemps que la teneur en lactose est utilisée à moins de 1 g/kg. Au commencement, on ajoute encore une solution de sul- fate d'Ammonium pour un développement adéquat des le- vures pour les substances du contenu. Si le lactose est presque complètement consommé, on a entamé le dosage du petit lait. Cette dose est montée progressivement de 200 kg à lt/h. A cause du principe d'action du fer- menteur à rayons et de la propriété émulsionnante du petit lait, il apparaît une densité dans le fermenteur de 400 550 kg/m3. Les variations dans le temps de de 400 à 550 kg/m Les variations dans le temps de 26 10 48 2 séjour, qui en résultent n'ont pratiquement aucune in- fluence sur le rendement en levure dans le fermenteur. Dans la période d'essai du fonctionnement-pilote qui s'est étendue sur plusieurs mois, on a rapporté une production de biomasse de 28,2 + 2,4 g/kg de petit lait. L'addition de solution de sulfate d'Ammonium s'effectue d'une manière correspondante au développement des levures et de la pénétration de l'ins- tallation par une pompe doseuse commandée pour la te- neur en azote résiduel assimilable dans le substrat. En fonction des variations saison- nières de la composition du petit lait, on ajoute en- core de petites quantités de sels d'oligo-éléments variés. Le processus est mis en oeuvre à une valeur de pH de 1,8 à 2,3. Il n'est pas ajusté à un pH optimum prétendu, de 3,8 - 4,2 comme dans la littérature et dans les inventions citées, mais grâce à la coopéra- tion des différentes espèces de levures, à cette va- leur de pH, on obtient de même un rendement optimal. En outre à cause du pH de 1,8 à 2,3 d'autres micro- organismes, et en particulier des bactéries comme aussi les salmonelles, sont tenus écartés du processus. Les contrôles microbiologiques fournissent une image de propreté des cellules dans laquelle la population mixte introduite selon l'in- vention se présente d'une manière propre dans la com- position choisie. La température de fermentation est réglée à 35-39 C. La composition, selon l'invention, de la population de levures a été à plusieurs repri- ses contrôlée au cours de la période d'essai de 8 mois et il n'a été constaté pratiquement aucune varia- tion significative de la valeur moyenne indiquée. Le substrat "enlevuré" qui s'écou- le d'une manière continue du fermenteur, est emmagasi- né dans un récipient et dégazé. Le petit lait "enle- vuré" et dégazé est amené à l'installation de thermo- lyse. On utilise pour la thermolyse un réchauffeur de lait qui est mis en route pour cet objectif selon un régime spécial. Le concentré d'Albumine ainsi ob- tenu est amené pour l'alimentation du détail aux porcs d'engraissement. Le concentré de nourriture obtenu se- lon la présente description a été donné à manger à l'engraissement des porcs dans un essai sur 90 porcs pendant une période totale d'engraissement dans des conditions proches de la pratique. A côté d'une très bonne prise de nourriture et une très bonne toléran- ce, on a obtenu des résultats d'engraissement supé- rieurs à la moyenne. En outre par suite du raccour- cissement du temps d'engraissement, l'efficacité des installations d'engraissement est augmentée d'une manière importante. 26 10482 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé pour l'obtention d'albumine pour la nourriture de haute qualité à par- tir de petit lait par "enlevurage" des substances du contenu du petit lait avec une population mixte de le- vures dans un fermenteur aéré à haute performance, de préférence un fermenteur à rayons, caractérisé en ce que le petit lait est mis à fermenter en aérobie avec une population mixte de levures des genres Debaryomy- ces, Kluyveromyces, Pichia, Aciculoconidium et Hanse- nula à une-température de 30 à 40 C, de préférence de à 37 C, à une valeur de pH de 1,8 à 2,3 et une densité de 400 à 550 kg/m3 sous addition de ce qui est nécessaire en Azote, grâce à quoi le processus de fer- mentation fonctionne d'une manière continue. 2 ) Procédé selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la population mixte est constituée des souches de levures: Debaryomyces hansenii LH 306 (ZIMET 43788) Kluyveromyces marxianus LH 35 (ZIMET 43786) Pichia Norvegensis H 73 (ZIMET 43787) Aciculoconidium aculeatum H 308 (ZIMET 43790) Hansenula jadinii H 307 (ZIMET 43789). 3 ) Procédé selon les revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que les souches de levures se présentent dans la population mixte - dans la séquence indiquée - selon les pourcentages entre et 82 % de préférence 78 % 12 et 18 %, de préférence 15 % 3 et 5 %, de préférence 4 % 1 et 3 %, de préférence 2 % ainsi que 0,5 et 2 %, de préférence 1 %. 4 ) Procédé selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que comme substrat, on in- troduit du petit lait de presure et/ou du petit lait acide non traités. ) Procédé selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que pour la couverture des besoins en azote de la levure, on n'ajoute qu'une so- lution de sulfate d'Ammonium. 6 ) Procédé selon les revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le déroulement du fermenteur immédiatement ou après concentration com- plété par un procédé de séparation thermique ou par une membrane, est thermolysé consécutivement dans un convertisseur de chaleur à plaques modifié à une tem- pérature de 80 à 95 C de préférence à 85 à 90 C et un temps de séjour de 40 à 80 s, de préférence de 45 à 60 s.