Brevet FR2714575A1 — publié le 19950707

NOUVEAUX GRANULES CONTENANT DES ORGANISMES VIVANT POUR L'ALIMENTATION ANIMALE La présente invention concerne de nouveaux granulés contenant un matériau vivant utilisé dans l'alimentation animale. Elle concerne plus particulièrement des nouveaux granulés, présentant une stabilité améliorée, contenant soit des enzymes soit des bactéries et utiles dans l'alimentation des animaux. Cette stabilité peut être améliorée vis à vis de la durée de conservation ainsi que vis à vis d'agressions extérieures telles que la température et/ou la pression. Cette invention vise encore plus précisement des compositions contenant des organismes vivant qui peuvent faire l'objet d'une granulation par compression directe à l'aide de la chaleur et de la pression sans dégradation notable. Il est connu selon le brevet US 3 515 642 de préparer des compositions enzymatiques stabilisées vis à vis de la chaleur et de la pression par addition à une solution aqueuse contenant une enzyme d'une quantité suffisante de sorbitol pour stabiliser cette enzyme, la solution aqueuse est ensuite lyophilisée et comprimée. La composition ainsi obtenue présente une stabilité améliorée à la chaleur humide lorsqu'elle est comparée à la même composition ne comportant pas de sorbitol, aucun essai ne décrit la préparation de granulés par l'action conjointe de la chaleur et de la pression et la tenue de l'enzyme à un tel traitement. Il est aussi connu selon le brevet publié sous le numéro WO 92/12645 de préparer des granulés contenant des enzymes qui peuvent être ensuite comprimés pour former en présence de chaleur humide des aliments particulaires pour les animaux. Selon ce brevet l'enzyme est protégée, après dépôt sur un coeur de cellulose, par une couche d'enrobage contenant une charge minérale et une cire ou une graisse à haut point de fusion. Ce granulé enrobé peut être soumis à des températures de compression, encore plus communément appelé "pelletization", atteignant 70"C, l'activité résiduelle de l'enzyme est encore de 90-100% calculée par rapport à l'activité initiale. L'invention décrite dans le brevet WO 92/12645 présente quelques inconvénients de mise en oe,',uvre, elle exige une série d'enrobages successifs, le premier est réalisé avec l'enzyme, le second avec la cire ou la matière grasse, le troisième avec la matière minérale puis on recommence avec une couche de cire et une couche matière minérale, cette série d'enrobage en pellure d'oignon est longue et couteuse à mettre en oeuvre. Il était recherché depuis longtemps un procédé économique de protection des enzymes ou des bactéries vivantes permettant d'obtenir des granulés qui pouvaient subir une "pelletization" sans dégradation importante des enzymes. La présente invention a permis d'atteindre cet objectif à un coût tout à fait raisonnable et selon un procédé tout à fait différent de ceux utilisés classiquement dans le domaine de la protection des enzymes. Les enzymes sont commercialisées sous forme liquide ou sous forme de poudre séchées souvent par lyophilisation. Lorsqu'elles sont vendues sous forme liquide leur stabilité à température ambiante est souvent relativement courte et leur utilisation est relativement difficile, car la quantité biologiquement nécessaire à ajouter à l'aliment est très faible, de l'ordre de quelques centaines de millilitres pour une tonne de produit fini. De ce fait, on préfère utiliser des enzymes séchées qui seront ensuite mélangées par des étapes successives avec l'aliment, les enzymes commerciales non protégées présentent un double inconvénient, elles sont d'une part pulvérulente et d'autre part ne peuvent être mélangées à l'aliment et subir directement une pelletization sans présenter une dégradation presque totale. La présente invention a permis de préparer intermédiairement un granulé contenant l'enzyme ou la bactérie à protéger, granulé qui peut subir une étape de pelletization sans dégradation importante. Ce granulé présente en plus une conservation au cours du temps et à température ambiante tout à fait étonnante La présente invention concerne de nouveaux granulés contenant des enzymes ou des cellules vivantes inclus dans une coque de gélatine ou de dextrine contenant éventuellement une charge inerte. Parmi les enzymes, on peut citer les xylanases, les cellulases, les béta-glucanases obtenues à partir de Bacillus, Actinomycetes, Fungi les alpha amylases obtenues à partir de Bacillus, les lipases, les ligninases, les phytases. Ces enzymes sont utilisées dans l'alimentation des animaux d'élevage de façon courante, par exemple lorsque les volailles ou les porcs sont alimentés avec de l'orge et/ou de l'avoine, il est conseillé de complémenter cette alimentation par de l'ct-amylase ou de la 13-glucanase, lorsque les ruminants sont alimentés avec de l'ensilage de grains il est conseillé d'ajouter à leur alimentation de l'c-amylase ou des cellulases. Parmi les bactéries qui peuvent être ajoutées à l'alimentation des animaux on peut citer les Lactobacillus, Pediococcus et les Enterococcus. La gélatine utilisée dans la présente invention en tant qu'agent protecteur est utilisée avec ou sans réticulation, c'est à dire qu'elle est simplement dissoute dans une quantité nécessaire d'eau avec l'enzyme ou la bactérie et éventuellement une charge inerte, puis l'ensemble est séché. Au cours de ce séchage lorsque l'on cherche à réaliser une réticulation, une pulvérisation éventuelle d'un aldéhyde est effectuée. La gélatine est de préférence une gélatine présentant un indice bloom inférieur à 50, cet indice est un indice moyen qui peut être obtenu par mélange de différentes gélatines. Il est bien évident que les gélatines présentant un degré bloom plus élevé peuvent également être utilisées. L'aldéhyde utilisé pour la réticulation de la gélatine est choisi parmi, par exemple, l'acétaldéhyde, le glutaraldéhyde et le glyoxal. L'agent de réticulation est utilisé pur ou en solution aqueuse. Parmi les charges inertes on peut citer les sucres tels que le glucose, le lactose, les celluloses, les maltodextrines; le glycérol, les charges minérales hydrophiles. L'ensemble des éléments de la composition est mis en solution aqueuse puis séché notamment par tout moyen qui évite de porter l'enzyme ou la bactérie au dessus d'une température d'environ 500C pendant une période de temps relativement longue (supérieure à environ 15 minutes). Parmi les moyens de séchage on peut citer l'atomisation, la lyophilisation. On préfère utiliser l'atomisation car c'est un moyen de séchage particulièrement économique. L'atomisation est une technologie qui permet le passage de la composition préalablement décrite à une température très élevée mais pendant une période tellement courte que l'enzyme ou la bactérie ne subit presque aucune dégradation lors de ce type de séchage. On préfère utiliser une quantité d'enzyme calculée en poids d'enzyme séchée utilisée par rapport à la gélatine ou à la dextrine compris entre 5 et 50%. On préfère aussi utiliser une quantité de charge inerte calculée en poids de charge par rapport à la gélatine ou à la dextrine comprise entre 0 et 50tu. L'ensemble de ces matières solides est mis en solution dans une quantité d'eau minimale de l'ordre d'environ 100ml à 200ml pour 100g de matière sèche. Le mélange liquide obtenu est maintenu à une température inférieure à 55"C, de préférence compris entre 40 et 55"C, puis introduit dans un atomiseur dont la température d'entrée des gaz est comprise entre 100 et 300"C. L'atomisat ou le lyophilisat obtenu présente une granulométrie comprise entre 100 et 500 Cun et une population bactérienne ou une quantité d'enzyme comprise entre 60 et 100% de la population initiale incluse dans la composition aqueuse avant atomisation. Le granulé obtenu est mélangé à des supports végétaux ou minéraux utilisés pour l'alimentation des animaux. Parmi les supports végétaux utilisables on peut citer à titre non limitatif, les farines de blé broyé, les remoulages de blé, la farine de maïs, les tourteaux de soja broyés ou les téguments de soja. Le mélange des granulés contenant les enzymes et/ou les bactéries est granulé par passage à travers une filière dans laquelle est envoyé de l'air humide à une température comprise entre 65 et 90 C. La préparation selon l'invention présente une stabilité nettement améliorée par rapport à toutes les solutions déjà préconisées dans l'art antérieur. La présente invention sera plus complètemement décrite à l'aide des exemples suivants qui ne doivent pas être considérés comme limitatifs de l'invention. EXEMPLE 1 La solution d'enrobant est préparée par mélange sous agitation dans un flacon fermé de 325ml de 30 g de gélatine 0 bloom, de 15 g de lactose et de 52 g d'eau portée à 60"C, pendant 2 heures. Dans un bécher de 250 ml on dissout par agitation 26 g de bactéries, Enterococcus faecium, dose à 10,3 1010 ufc/g dans 26 g d'eau à température ambiante. La dispersion de bactéries est ensuite ajoutée à la solution d'enrobant. La température du mélange chute vers 400C. Selon les essais cette température est maintenue à 40"C à l'aide d'un bain marie, soit amenée à 60"C en 15 minutes environ. La concentration en bactéries de la suspension de départ est de 3,6 101 ufc/g. Cette dispersion aqueuse est ensuite introduite dans un atomiseur AEROMATIC, en bas de tour au moyen d'une buse. Un filtre de protection et de récupération est adapté au dessus de la cuve. La température des gaz à l'entrée de la buse est de 105"C, le débit d'air est de 110-m3/h, le temps de séjour dans l'appareil est de 20 minutes, la température de l'air de sortie est de 70-75"C. Les résultats de tenue des bactéries sont indiqués dans le tableau 1. TABLEAU 1 Essais Température du Durée de maintien Activité Population mélange du mélange (h) ufc/g conservée (%) 1 40"C 0 32 109 88,9 2 40"C 1 33 109 91,7 3 40"C 2 32 109 88,9 4 40"C 3 16 109 44,5 5 60"C 0 79 108 21,9 6 60"C 1 65 108 18 7 60"C 2 30 108 8,3 8 60"C 3 12 108 3,3 On mélange 1 kg d'atomisat obtenu à l'essai 1 avec une tonne de farine, l'analyse au temps TO montre la présence de 35 106 ufc(unité formant colonie)/g, après 3 semaines la même analyse montre la présence de 20 106 ufc/g et 11 semaines après l'analyse montre la présence de 20 106 ufc/g. EXEMPLE 2 On reproduit l'exemple 1 en remplaçant poids pour poids le lactose par de la maltodextrine et les bactéries par de la ss glucanase. La dispersion est obtenue par versement de la dispersion d'enzymes dans la solution aqueuse de l'enrobant. L'atomisation est réalisé dans un appareil AEROMATIC équipé d'une buse de 1,1 mm. L'activité du produit atomisé correspond à l'activité théorique du produit de départ (2342 U/g), voir résultats sur le tableau 2 ci après TABLEAU 2 MALTODEXTRINE RENDEMENT ACTIVITE (U/G) ATOMISATION Glucidex 29 39,4 2320 Glucidex 19 39,4 2550 Glucidex 6 45,8 2380 EXEMPLE 3 Selon le même mode opératoire qu'à l'exemple 1 on prépare une solution contenant: - glucanase 256 g - lactose 148 g - gélatine 0 bloom 296 g - eau 768g Ce mélange est passé dans un atomiseur MINOR MOBILE avec une buse de 2,1 mm de diamètre et sous une pression de 1 bar. La température d'entrée de l'air est de 240"C, celle de sortie est de 110 à 1200C. On recueille à la sortie: - 1173 g de particules agglomérées ayant une activité moyenne de 1740 unités par gramme correspondant à 74,3% de l'activité théorique des matières séches engagées, les agglomérats sont formés d'un ensemble de billes élémentaires dont le diamètre est supérieur à 25 Fm. - 1174 g d,particules agglomérées ayant une activité moyenne de 1420 unités par gramme correspondant à 60,6% de l'activité théorique des matières séches engagées, les agglomérats sont formés d'un ensemble de billes élémentaires dont le diamètre est supérieur à 50 ,um. Une partie de ces agglomérats subit une réticulation avec une solution aqueuse de glutaraldéhyde. Le principe de la réticulation consiste à mettre en dispersion les enzymes protégés dans un flux d'air chaud tout en pulvérisant une solution diluée de glutaraldéhyde. Cette opération se fait dans un atomiseur AEROMATIC équipé d'une buse de 0,5 mm placée en haut de tour, à une pression comprise entre 0,4 et 0,5 bar. L'air de séchage injecté, à 104"C, a un débit compris entre 50 et 100 m3/h. Pour 100 g d'atomisat, nous utilisons 3,12 g de glutaradéhyde pure que nous diluons à 125 g avec de l'eau distillée. La durée d'injection de la solution de réticulant est de une heure suivie de 5 minutes de séchage. Nous récupérons plus de 70 g d'enzymes protégées réticulées par raport aux 100 g d'enzymes protégées introduites. Les enzymes protégées réticulées présentent un changement de couleur par rapport aux enzymes de départ. Les enzymes protégées sont ensuite mélangées à une farine de composition centésimale suivante: orge 50 mais 17,37 gluten de mais 3,00 tourteaux de soja 15,75 farine de viande 5,0 huile de maïs 6,0 carbonate de chaux 0,45 phosphate bicalcique 0,43 amidon de blé 1,0 prémix croissance 1,0 La composition du premix croissance est la suivante: complexe vitamine croissance 2,5 oligo poulet croissance 5,0 choline 50Go 12,0 sel 30,0 carbonate de calcium 49,5 antioxydant ' 1,0 Pour la fabrication de la farine on pèse et on broye les céréales, on introduit dans un mélangeur les céréales broyées puis les minéraux et le premix à l'exeption de l'amidon de blé. L'huile est pulvérisée sous pression à l'aide d'une buse, la farine est alors mise en attente. L'enzyme protégée, ayant subie ou non l'étape de réticulation, est dosée puis diluée une première fois avec un rémoulage de façon à obtenir une activité enzymatique d'environ 200 Unités AGL/g. L'enzyme diluée est alors mélangée dans un petit mélangeur avec l'amidon de blé non utilisé lors de la fabrication de la farine, dans ces exemples les 100g d'enzyme dilués sont dilués à nouveau avec 1 kg d'amidon de blé. Ce kilo est ensuite ajouté à 99 kg de farine préparée préalablement. La granulation est réalisée dans une presse KAHL horizontale ou dans deux presses verticales. La farine est introduite dans le maturateur, la vapeur est introduite dans le maturateur à une température et à une débit tels que la température mesurée sur le flux de farine à la sortie du maturateur soit comprise entre 65"C et 95"C. La farine tombe ensuite sur la filière de la presse et est comprimée par les cylindres cannelés. Après coupe des joncs en sortie de la filière et mesure de la température, les granulés sont refroidis. Les granulés obtenus sont prelevés pour analyse et stabilité dans le temps. Les résultats sont indiqués dans le tableau 3. EXEMPLE 4 On reproduit l'exemple 3 en utilisant le mélange suivant: - glucanase 204 g - gélatine 140 blooms 356 g - eau 1040 g Les conditions opératoires sont les mêmes qu'à l'exemple 3. On recueille à la sortie: - 850 g de particules particules agglomérées ayant une activité moyenne de 1790 unités par gramme correspondant à 76,8 % de l'activité théorique des matières séchées engagées, les agglomérats sont formés d'un ensemble de billes élémentaires dont le diamètre est supérieur à 25 Fun. - 470 g de particules agglomérées ayant une activité moyenne de 1470 unités par gramme correspondant à 63,1 % de l'activité théorique des matières séchées engagées, les agglomérats sont formés d'un ensemble de billes élémentaires dont le diamètre est supérieur à 50 Fm. Ces particules sont granulées de la même façon que celles de l'exemple précédent, les résultats de survie sont indiqués dans le tableau 3. TABLEAU 3 NATURE DE L'ECHANTILLON TITRE TITRE farine Rendement granulé Rendemen 20 jours (%) 50 jours (u/kg) (u/kg) farine seule non granulée 37 26 farine granulée à 750C 23 8 farine granulée à 85"C 22 4 farine granulée à 95"C 20 2 farine/enzyme/0 bloom non granulée 224 215 farine granulée à 75"C 108 45,4 85 40,7 farine granulée à 85"C 41 10,2 28 12,7 farine granulée à 95"C 22 1,0 10 4,2 farine/enzyme/0 bloom tannée 3 % 159 159 non granulée farine granulée à 75"C 101 69,3 82 55,6 farine granulée à 85"C 39 26,3 26 16,5 farine granulée à 95"C 7 3,8 6 3,0 farine/enzyme/140 blooms non 175 175 granulée farine granulée à 75 C 46 25,5 46 24,0 farine granulée à 85 C 18 9,4 16 7,6 farine granulée à 95 C 4 1,3 farine/enzyme/140 blooms tancée 3 % 167 177 non granulée farine granulée à 75 C 74 50 73 43,0 farine granulée à 85 C 53 40 29 16,6 farine granulée à 95 C 5 2,2 6 2,6 REVENDICATIONS - 1 - Granulés présentant une stabilité améliorée caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'un matériau vivant et de gélatine et/ou de dextrine. - 2 - Granulés selon la revendication 1 caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'une bactérie ou d'une enzyme et de gélatine et/ou de dextrine. - 3 - Granulés selon la revendication 1 caractérisés en ce qu'ils sont constitués d'une bactérie ou d'une enzyme, d'une charge inerte et de gélatine et/ou de dextrine. - 4 - Granulés selon la revendication 1 caractérisés en ce que la bactérie est choisie parmi les Enterococcus, les Pediococcus et les Lactobacillus. - 5 - Granulés selon la revendication 1 caractérisés en ce que l'enzyme est choisie parmi les B glucanases et les xylanases, les cellulases, les alpha amylases, les lipases, les lignignases, les phytases. - 6 - Granulés selon la revendication 1 caractérisés en ce que la charge inerte est choisie parmi les sucres et le glycérol. - 7 - Procédé de préparation des granulés selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on réalise une suspension aqueuse contenant la bactérie et/ou l'enzyme, la gélatine et éventuellement la charge inerte que l'on déshydrate ensuite. - 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la déshydratation est effectuée par lyophilisation ou atomisation.