Brevet FR2695649A1 — publié le 19940318

DESCRIPTION: Al Domaine technique de l'invention La présente invention concerne la conception et le procédé d'utilisation d'un fermenteur permettant: - Une phase de germination: laver, tremper, décontaminer et germer une majorité de graines de céréales, protéagineux et légumineuses. - Une phase de fermentation lactique dans une solution additionnée de bactéries et d'enzymes sélectionnées pour leur capacité à produire des acides lactiques à isomères L+, ceci en anaérobiose, et, avec une homogénéisation optimale sans dégradation des graines fragiles (protéagineux). - L'utilisation d'un complexe bactérien à partir de souches permettant la fabrication d'acide lactique isomère Lt Le produit fini est consommable par tous les animaux et les humains en complément de l'alimentation traditionnelle. BI Etat de la technique antérieure La germination et la fermentation lactique sont des techniques bien connues. Les céréales germent naturellement, mais de manière non homogène. La fermentation lactique permet l'arrêt de la germination, une certaine conservation des produits obtenus et un apport nutritionnel. Cette fermentation est complexe et ne donne pas toujours les résultats escomptés sur la stabilité du produit, sa durée de conservation et la production d'acides lactiques bénéfiques. I1 existe deux formes (isomères) de l'acide lactique: l'isomère Lo (qui dévie la lumière polarisante vers la droite) et l'isomère D- (qui dévie la lumière polarisante vers la gauche). Les deux formes ont la même formule chimique, mais la structure de leur molécule diffère: Acide lactique D- Acide lactique L+ L'isomère L+ est celui qui se forme normalement dans l'organisme humain. L'isomère D- n'apparaît dans l'organisme que lorsqu'il est ingéré dans les aliments ou produit par les bactéries intestinales, ou encore dans certaines perturbations du métabolisme cellulaire. L'acide lactique L+, contenu dans les aliments passe dans le sang par la muqueuse intestinale et participe au métabolisme général de la même manière que l'acide lactique produit par l'organisme. I1 est utilisé pour la synthèse du glycogène ou décomposé en gaz carbonique et en eau et éliminé par la respiration. L'acide lactique D-, au contraire, est éliminé par l'urine ou oxydé par le foie. L'élimination par l'urine, se faisant sous forme de sels, l'absorption d'une trop grande quantité d'acide lactique D- peut conduire, surtout chez les enfants à des pertes excessives en calcium et magnésium, qui se combinent à l'acide lactique. Parmi les ferments favorisants la production d'acide lactique isomère L+, ont été développées les deux souches suivantes: - Lactobacillus plantarum (CY058) Cette souche a été isolée à partir d'un échantillon de prairie naturelle ensilée qui représentait toutes les caractéristiques d'un fourrage bien conservé. La souche fermente des sources de carbone très variées. Elle n'est pas tuée par par l'oxygène, mais une aération trop forte des cultures par agitation réduit considérablement la vitesse de croissance. Comme l'ensemble de l'espèce L-Plantarum, à laquelle elle appartient, elle est homofermentaire; l'acide lactique qu'elle produit abaisse rapidement le Ph du milieu de culture à 3-3.5. Elle présente également une bonne résistance à la pression osmotique, puisqu'elle se développe dans un milieu de culture additionné de 50 g / 1 de chlorure de sodium. Cette souche se développe à des températures comprises entre 20 et 40' C. avec un optimum à 30' C. Par ailleurs, le lactobacillus plantarum (CY058) est non toxique. L'habitat naturel de L-plantarum est la surface des plantes saines. - Streptococus faecium (CY06) Cette souche est anaérobie facultative. Cette caractéristique lui permet de se développer même dans un milieu riche en oxygène. Son développement est possible dans une gamme de température de 10 à 50"C. Sa température optimale de croissance se situe entre 30 et 40'C. Elle est amylolytique et résistante à la pression osmotique. Elle peut croître dans des milieux contenant jusqu'à 50 g / 1 de Na C1. Elle est homofermentaire: 1 glucose ou 1 fructose pour 2 acide lactique et se développe dans une zone de Ph de 6.5-7 à 4.5. En 7 heures, dans un milieu de culture de base d'amidon et de protéines végétales, le Ph de départ 6.5/7 est abaissé à 4/4.5 uniquement gracie à la production d'acide lactique. La forme isomérique d'acide lactique produit est L+. Cette forme d'acide lactique est très rapidement métabolisée pour la néoglucogénèse et évite donc les risques d'acidoses possibles dans le cas de production massive d'acide lactique D-. Le pouvoir d'acidification de Streptococus faecium (CYO6) est donc très important. Elle est non toxique: cette souche a été isolée d'une préparation destinée à la fabrication de produits pour l'alimentation humaine. Ci Exposé de l'invention Notre invention permet la production maitrisée de céréales germées par: - un réveil de la dormance uniforme - un contrôle de la température et de l'hygrométrie - un brassage des graines homogène - un apport d'oxygène - un arrêt de la germination uniforme - le respect de l'intégrité des graines Cette production est effectuée dans une cuve solidaire de son caisson et gracie à un équipement de transfert interne hydrodynamique. Notre invention permet également, sans changement de réceptacle, de procéder à une fermentation lactique homogène des graines en maitrisant les acidifications et la production d'acide lactique isomère L+. Nous avons choisi deux souches particulièrement intéressantes pour leurs caractéristiques: - Lactobacillus plantarum (CY058) - Streptococus faecium (CYO6) Notre invention apporte ainsi la production d'un aliment stable assurant une prédigestion optimale pour l'organisme. DI Dessins: Les dessins annexés illustrent l'invention: - figure 1: vue en coupe du dispositif de l'invention - figure 2: vue en coupe du support et des accessoires - figure 3: vue en plan de la partie supérieure de la cuve El Exposé détaillé de l'invention Notre invention consiste en la fabrication d'un matériel et de son procédé d'utilisation. Ce matériel est monté sur chèssis dont l'installation, l'utilisation et les déplacements sont faciles. I1 est prêt à fonctionner seul. Il faut seulement prévoir une alimentation en eau et en électricité, et le tout à l'égout pour son fonctionnement ainsi qu'un Ph-mètre afin de contrôler la fin du procédé. I1 comprend: 1/ Une cuve et son caisson solidaire - Cette cuve (1) va servir à laver, trier, décontaminer, faire germer les graines et à effectuer une fermentation lactique. La cuve est équipée d'un déversoir (la) à son extrémité supérieure qui permet d'éliminer les impuretés de surface. - Ce caisson , fixé à l'extrémité inférieure de la cuve, va servir au transfert de la ventilation dans la cuve et de la récupération des produits élaborés. Il comprend: - une grille amovible (lb) sur un cadre On utilise des grilles de tamis différents selon les graines travaillées. - une porte (lc) avec fermeture à forte attache rapide pour l'évacuation des graines - une vanne de vidange (nid) - une trappe (le) permettant l'obturation de l'orifice d'arrivée d'air et de sortie d'eau lors de l'évacuation des graines 21 Infrastructure de la cuve (2) L'ensemble cuve + caisson est équipé: - de 3 pieds supports (2a), d'une base permettant le déplacement par transpalette dans sa version 2 m3 (2b), d'une plate-forme circulaire (2c), d'une échelle d'accès C2d) et d'un cadre support (2e) de l'équipement de transfert interne. 3/ Un équipement de transfert hydrodynamique (3) Dans cette cuve, le transport, le mélange, le brassage et le décompactage des graines sont obtenus à l'aide des fluides air, eau et C02, dont le mouvement est assuré par un équipement de transfert interne hydrodynamique. A la mise en fermentation, l'homogénéisation de la solution "graines-bactéries-enzymes" est effectuée par transfert hydrodynamique afin d'éviter toutes dégradations des graines (protéagineux). I1 est constitué par: - un cylindre au centre (3a) de la cuve (1), terminé en sa partie inférieure par un cône , et surmonté en sa partie supérieure d'un disperseur d'eau (3b) - 2 cannes omnidirectionnelles (3c) pour l'alimentation liquide - 2 cannes omnidirectionnelles (3d) pour l'alimentation gazeuse Ces cannes vont servir de propulseur à l'extrémité inférieure de ce tube, au moyen d'un jet de fluides (eau, gaz, additifs) en fonction de la phase de production. Ces cannes sont, soit utilisées vers l'intérieur de la colonne centrale pour faire circuler le mélange graines-liquide de bas en haut (brassage), soit dirigées vers l'extérieur de la colonne pour séparer les graines dans la cuve et dégager les parois (décompactage). Les cannes ( & rotation et à buses réglables) sont dans le dispositif solidaires de la colonne (3a). Elles sont alimentées en gaz et eau au sommet de la cuve où se trouve le dispositif de rotation (flexible) (3e) muni de poignées t3f). Cet ensemble "tube - cannes" est maintenu par des tiges supports (3g) sur la cuve. Des paliers-guides (3h) maintiennent l'ensemble de cannes colonne. 4/ D'une pompe (4) auto-amorçante permettant le transfert des fluides des circuits d'alimentation (5), de recyclage (6) et d'extraction des jus (7). 5/ D'un circuit d'alimentation liquide (5) composé: - d'un bac de préparation (5a) dans lequel on aura soit préparé le mélange bactérien (inoculum), soit réchauffé l'eau de trempage des graines au moyen d'une résistance thermoplongeante (5b) (en option s'il n'y a pas d'arrivée d'eau chaude). L'alimentation liquide est effectuée après ouverture de la vanne (5c) et est dirigée vers le dessus de la cuve par le circuit de recyclage. 61 D'un circuit de recyclage liquide (6) Le recyclage du flux liquide est effectué de la manière suivante en partant du caisson: - Vanne sortie caisson (6a) - Filtre (6b) - Pompe (4) - Clapet de non retour (6c) - Vanne vers cuve (6d) Notre procédé contient ensuite 2 possibilités: - soit, le fluide est dirigé vers la conduite du système interne après ouverture de la vanne vers cannes, (6e) - soit, il est dirigé directement sur le dessus de la cuve vers le disperseur, après ouverture de la vanne d'arrosage (6f) Ensuite: - Passage dans la cuve - Retour au caisson 7/ D'un circuit d'extraction des jus (7) Il est composé de: - Une vanne de récupération du produit liquide à la fin du processus de fermentation (7a) vers bac de stockage. - Un bac de stockage anaérobiose (7b) ai Un système de purge constitué de 3 sorties: - Une purge de caisson pour les impuretés (sable, graviers .) (nid) - Une purge d'alimentation de pompe (8a) - Une purge de refoulement de pompe (8b) 9/ D'une climatisation (9) pour ventiler de l'air chaud ou froid en bas de la cuve par la tuyauterie de ventilation (9a) avec un thermostat (9b) permettant la maitrise de la germination. Le thermostat est couplé à une canne hygrométrique (9c) permettant la mesure d'humidité des graines. 10/ D'un compresseur d'air (10) avec manomètre réglable et filtre déshuileur qui permet la circulation des graines en trempage, d'où l'oxygénation, l'homogénéisation et le nettoyage de celles-ci après ouverture ou fermeture des vannes (10a, lOb). Lors de la fermentation lactique, on utilise une bouteille de 02 avec un détenteur (10c) et la vanne (10d) de réglage. 111 D'une armoire électrique (11) fixée sur le support qui permet le fonctionnement des moteurs. Elle peut être équipée d'un programmateur, ainsi que d'alarmes de sécurité. PRINCIPALES PHASES DE FABRICATION A - GERMINATION Le choix des graines: il est obligatoire que celles-ci soient en possession de toutes leurs capacités de germination. 1. Lavage, trempage: opération caractérisée par le remplissage en eau potable de la cuve à mi-hauteur à laquelle on ajoute de l'eau oxygénée à 35 en proportion de 1 pour mille, puis introduction des graines par le sommet de la cuve à raison de 600 kg de grains pour 1000 litres d'eau. Le remplissage en eau se poursuit jusqu'à débordement par le déversoir, ce qui permet de débarrasser les graines des pailles, glumes et poussières. L'arrivée d'eau est ensuite coupée. Une opération de bullage (air comprimé) est effectuée pour permettre l'oxygénation, l'hydratation et la décontamination des graines par la circulation du mélange pendant 8 heures. Puis, évacuation de l'eau après ouverture de la vanne d'évacuation. 2. Respiration par ventilation et climatisation pour éviter tout étouffement des graines. Durée: 8 heures 3. Remplissage jusqu'au niveau déversoir (eau à 18' C) afin d'éliminer les impuretés de surface. Décontamination par un apport de 1 pour mille litres d'eau oxygénée à 35'. Brassage par recyclage des fluides pendant 1 heure en tournant les cannes vers l'extérieur du cylindre et en alimentant en gaz et liquide. Homogénéisation par bullage d'air comprimé pendant 8 heures après avoir tourné les cannes vers l'intérieur du cylindre. Vidange après 8 heures. 4. Respiration, ventilation en air climatisé à 18' C jusqu'à apparition des radicelles de 10 à 15 mm Durée 12 à 24 heures. Arrêt de la ventilation et de la climatisation 5. Remplissage de la cuve en eau potable non chlorée à 30 C à 20 cm au-dessus du niveau des graines (anaérobiose) Décompactage en tournant les cannes vers l'extérieur du tube (15 mn) puis brassage en tournant les cannes vers l'intérieur du tube (15 mn). B - FERMENTATION LACTIQUE: Pendant toute la phase de fermentation il faut surveiller le niveau de l'eau et, au besoin, en rajouter afin de rester en anaérobiose (température 30'C.) 6. Préparation dans le bac du complexe bactérien composé de strepto et lacto bacilles. On utilise deux bactéries lyophilisées sur support sucré conditionné en sachets thermosoudés: - Lactobacillus Plantarum, contenant 2 x 10 puissance 10 U/g - Streptococus Faecium, contenant 1 x 10 puissance 10 U/g Chaque sachet doit être stocké au froid +2/+6 C. au maximum six mois Revivification dans une eau propre et potable pendant 3 à 4 heures à une température de 30' à 35' C. Introduction de ce complexe bactérien dans la cuve (environ 10 w du liquide total de la cuve). 7. Recyclage pour homogénéisation de la solution, toutes les graines seront en contact avec le complexe bactérien afin d'assurer une bonne fermentation lactique. Décompactage en tournant les cannes de C02 et les cannes d'alimentation liquide vers l'extérieur du tube central pendant 30 mn. Brassage en tournant les cannes de C02 et de recyclage liquide vers l'intérieur du tube pendant 30 mn. Répéter l'opération une fois par jour jusqu'à la fin de la fermentation. 8. La fermentation va durer de 24 à 72 heures. Le développement et la multiplication des bactéries descendent le Ph jusqu'au point de stabilisation pour une production d'acides lactiques à dominante isomere L+. Dès les premières 24 heures, controler la fermentation par mesure du Ph. Le Ph doit être descendu entre 3.5 et 3.8. Ce contrôle doit être répété tous les jours jusqu'à obtention du Ph mentionné. Si après 48 heures, le Ph n'est pas atteint, il faut réintroduire dans la cuve un complexe bactérien à hauteur de 10 fois l'ensemencement original puis répéter les opérations 7 et 8. Lorsque le Ph a atteint 3.5 - 3.8, le procédé est terminé. On peut alors extraire les graines et le jus. APPLICATION INDUSTRIELLE Les produits obtenus, graines germées et extrait liquide issus de la fermentation lactique, sont utilisables sous forme de complément en alimentation humaine et animale. En outre, le produit liquide peut être utilisé sous forme de fertilisant foliaire. Dans sa version de 2 m3, notre invention permet à 1' éleveur de s'équiper d'un matériel lui permettant de fabriquer directement les compléments d' alimentation nécessaires à son cheptel. Ce procédé offre à l'éleveur la possibilité de développer son auto-consommation et de diminuer les coûts de l'alimentation de son cheptel. De plus, il permet: - Une plus grande consommation de céréales et protéagineux. - une augmentation générale des défenses immunitaires. - une amélioration qualitative et quantitative dans les gains de poids. - une amélioration de la fécondité des naissances. - une assimilation optimisée des rations alimentaires par une digestibilité plus complète. - une meilleure utilisation par l'animal de son potentiel génétique. Dans sa version de capacité supérieure, notre invention permet la fabrication de compléments alimentaires liquides et solides destinés à la vente par les distributeurs. REVENDICATIONS: 1. Fermenteur modulaire qui permet à la fois la germination et la fermentation lactique de graines de céréales, protéagineux et légumineuses, caractérisé par l'association d'une cuve solidaire de son caisson (1) avec un équipement de transfert interne hydrodynamique (3). 2. Fermenteur selon revendication 1 caractérisé par une cuve (1) de forme cylindrique verticale terminée en sa partie inférieure par un cône 3. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de transfert interne hydrodynamique (3) installé au centre du cylindre et descendant à l'extrémité du cône 4. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de transfert interne hydrodynamique composé d'une colonne centrale (3a) sur laquelle sont fixés quatre cannes. (3c) (3d) 5. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de transfert interne hydrodynamique (3) extractable de la cuve. 6. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de transfert interne hydrodynamique (3) dont les quatre cannes (3c) (3d) sont omnidirectionnelles grâce à un dispositif de rotation (3e) (3f) 7. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de transfert interne hydrodynamique (3) permettant la propulsion dans la cuve par des gaz (air ou C02) et par des liquides (eau avec ou sans additifs (eau oxygénée, complexe bactérien)). 8. Fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un équipement de climatisation (9) et de ventilation assurant un contrôle de la température et de l'apport en oxygène durant la phase de germination 9. Procédé de fermentation obtenu par le fermenteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'apport d'un complexe bactérien composé de bactéries homofermentaires lyophilisées sur support sucré: streptococus faecium, lactobacillus plantarum, sélectionnées pour leur capacité à produire des acides lactiques isomère L+.