Brevet FR2794129A1 — publié le 20001201

Dispositif pour la culture de micro-organismes, tels crue des bactéries. La présente invention a pour objet un dispositif pour la culture de micro-organismes, tels que des bactéries, comportant une cuve de réaction comprenant un fond et pourvue dl au moins une arrivée de nutriment, de moyens de dispersion de gaz dans ladite cuve, d'au moins une sortie de gaz et d'au moins une source de chaleur. Dans les dispositifs connus de ce type, surtout quand ils sont utilisés pour la culture et la production en continu de micro-organismes, il y a nécessité d'assurer un brassage et une oxygénation efficaces, réguliers et continus du milieu de réaction ; ce résultat est obtenu notamment par un système d'agitation mécanique consommateur d'énergie, souvent encombrant et à effet irrégulier. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et pour ce faire elle propose un dispositif tel que défini au premier paragraphe de cette description, qui est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conduit s'étendant vers le haut dans ladite cuve et pourvu d'au moins une ouverture d'entrée au voisinage de son extrémité inférieure et d'au moins une ouverture de sortie au voisinage de son extrémité supérieure, ladite source de chaleur étant située dans ledit conduit ou au moins partiellement surplombée par ladite ouverture d'entrée et la surface de ladite ouverture de sortie étant inférieure à la surface de ladite ouverture d'entrée et inférieure à la surface latérale du cylindre dont les bases sont respectivement constituées par ladite ouverture d'entrée et la projection de cette dernière sur le fond de ladite cuve de réaction. On comprendra que sous l'effet de la source de chaleur le milieu liquide de culture présent au voisinage de cette source, va être le siège d'un mouvement ascendant dans le conduit pour être finalement expulsé par l'ouverture de sortie avec une vitesse supérieure à celle qu'il possédait au début de son ascension. Il s'ensuit un brassage du milieu liquide au sein de la cuve de réaction. 'Un tel brassage est encore favorisé par le gaz issu des moyens de dispersion et qui, lorsque ces moyens sont judicieusement situés, vient à contre-courant du liquide expulsé. On ajoutera qu'un tel déplacement à contre-courant favorise en outre l'oxygénation du milieu de culture quant ledit gaz est de l'air utilisé si les micro-organismes sont du type aérobie. Selon un mode de réalisation préféré, le conduit présente la forme d'un tronc de cône dont la petite base est située au-dessus de la grande base, étant précisé que l'ouverture d'entrée est de préférence constituée par la grande base et que l'ouverture de sortie est de préférence située au voisinage de la petite base et sur la surface latérale du conduit en forme de tronc de cône. on assiste alors à une accélération progressive du milieu liquide de culture depuis la grande base jusqu'à l'ouverture de sortie, et partant, à un brassage uniforme et sans à-coups. De préférence, les moyens de dispersion de gaz sont situés dans la partie inférieure de la cuve de réaction, à l'extérieur du conduit et dans une ou plusieurs zones non surplombées par l'ouverture d'entrée dudit conduit et plus préférentiellement situés au voisinage de ladite ouverture d'entrée, afin que le gaz s'échappant desdits moyens de dispersion se déplace à contre-courant du milieu liquide de sur la plus grande distance possible. Selon un autre mode de réalisation, le conduit communique au voisinage de son extrémité supérieure, avec un prolongement qui débouche à l'extérieur de la cuve de réaction ; de la sorte, ce prolongement peut jouer le rôle de sortie de gaz. Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre un réservoir de nutriment, traversé par ledit prolongement, ce réservoir coopérant avec ladite arrivée de nutriment. La présence d'un tel réservoir présente évidemment tout son intérêt quand ledit dispositif est utilisé pour la production en continu de micro-organismes. Par ailleurs, le nutriment étant généralement constitué par un fluide relativement visqueux, il est souvent nécessaire d'élever sa température pour le rendre plus fluide et ainsi faciliter son écoulement par l'arrivée de nutriment. Un tel chauffage peut avantageusement être obtenu si le prolongement susmentionné est constitué au moins sur une partie de sa longueur, cette partie prenant naissance au voisinage de l'extrémité supérieure du conduit, par un matériau termoconducteur. De la sorte, une utilisation astucieuse est faite de l'énergie apportée par la source de chaleur pour réchauffer, par conduction thermique, le nutriment et à tout le moins celui présent dans la partie inférieure dudit réservoir de nutriment ; cette disposition permet donc de s'affranchir d'un moyen de chauffage complémentaire. on ajoutera que la cuve de réaction du dispositif selon l'invention peut en outre comporter au moins une arrivée d'eau et au moins une tubulure de sortie de mélange eau- micro-organismes, cette tubulure prenant naissance à la partie inférieure de la cuve de réaction, et de préférence sous l'ouverture d'entrée du conduit, c'est à dire là où les micro-organismes auront tendance à se rassembler. Un mode d'exécution de la présente invention est décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation et en coupe longitudinale de ce mode d'exécution, - la figure 2 est un agrandissement de la partie II de la figure 1, et - la figure 3 est une vue selon la ligne III-III de la figure 1, la paroi supérieure de la cuve de réaction ayant été omise. De manière connue en soi, le dispositif pour la culture de micro-organismes objet des figures 1 à 3 comprend une cuve de réaction 1 comportant une paroi latérale cylindrique 2, un fond légèrement concave 3 et une paroi supérieure légèrement concave 4. La cuve 1 est pourvue d'au moins une arrivée 5 de nutriment (débouchant dans la cuve 1 par la paroi supérieure 4) et de moyens 6 de dispersion de gaz dans ladite cuve. Les moyens 6 comprennent un certain nombre de conduits reliés à une source de gaz (non représentée) et se terminant au voisinage du fond 3 ; ces conduits sont de préférence régulièrement répartis dans la cuve 1. Dans le mode de réalisation représenté, ces conduits sont au nombre de quatre et référencés 6a-6d et se terminent chacun par un ajutage référencé respectivement Ge- 6h. La cuve comporte en outre une source de chaleur 7, de préférence disposée sur le fond 3 de ladite cuve. Il peut s'agir notamment d'une surface chauffante s'étendant sur une partie substantielle du fond 3, un système de régulation de la température (non représenté) étant associé à cette surface. Cette source de chaleur est choisie pour conférer au milieu de culture une température appropriée au bon développement des micro-organismes (généralement 200C à 401C selon la nature de ces derniers). Conformément à la présente invention, le dispositif décrit comprend en outre un conduit disposé dans la cuve 1, ce conduit ayant la forme d'un tronc de cône 8 défini par une surface latérale tronconique 9 et dont la petite base 10 est située au-dessus de la grande base il. Par ailleurs, la surface latérale 9 du tronc de cône 8 comporte des ouvertures de sortie ou découpes 12 (au nombre de quatre dans le cas du mode de réalisation décrit), ces découpes étant régulièrement réparties autour de la petite base 10. Le tronc de cône 8 est positionné à 1 intérieur de la cuve 1 de telle sorte que la grande base il surplombe la surface chauffante 7, l'aire de cette dernière étant de préférence sensiblement égale à l'aire de ladite graneid= base 11. Le tronc de cône 8 est solidarisé, par exemple par soudage, par sa petite base 10 à la paroi supérieure 4 de la cuve 1. Cette paroi 4 est par ailleurs pourvue d'un perçage pour mettre en communication l'intérieur du tronc de cône 8 avec un conduit vertical 13 s'étendant à l'extérieur de la cuve 1, cette communication étant assurée par un raccord 14. Ce dernier comprend une première partie de raccord 15 solidarisée par son extrémité inférieure à la paroi supérieure 4 et autour dudit perçage, son extrémité supérieure portant un filetage 16 en prise avec un filetage 17 situé à l'extrémité inférieure d'une deuxième partie de raccord 18 dont l'extrémité supérieure est solidarisée au conduit 13. Le raccord 14 et le conduit 13 définissent une sortie de gaz pour la cuve de réaction 1. En outre, ce raccord 14 et éventuellement le conduit 13 sont réalisés en un matériau ayant de bonnes propriétés de conductibilité thermique, tel que le cuivre par exemple. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend en outre un réservoir de nutriment 19 comportant une surface latérale 20, un fond 21 et une paroi supérieure 22. Ce réservoir est traversé de part en part par le conduit 13, l'extrémité supérieure de ce conduit, émergeant au-dessus de la paroi 22, pouvant comporter un évent 23. La paroi supérieure 22 du réservoir 19 est pourvue d'une entrée d'air 24 et d'une entrée de remplissage 25 ; quant à son fond 21, il est équipé d'une sortie de nutriment 26 en communication par un raccord 27 à l'entrée 5. Une canalisation d'eau 28 est par ailleurs prévue pour se raccorder sur l'entrée de nutriment 5, étant précisé que cette canalisation 28 et le raccord 27 sont chacun pourvus d'un moyen de réglage de débit (non représenté). Le dispositif ainsi décrit est complété par une tubulure 29 de sortie de mélange eau-micro-organismes. Cette tubulure prend naissance au-dessous du tronc de cône 8 et sensiblement au voisinage de son axe longitudinal. Enfin, comme le montre la figure 1, les conduits d'air 6a-6d peuvent être reliés à une canalisation 30 communiquant avec une source d'air sous pression (non représentée). Le dispositif ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Une dose de micro-organismes adaptés à l'utilisation à laquelle ils sont destinés, est introduite dans la cuve de réaction 1 par exemple par le conduit 13. Cette même cuve 1 est alors remplie d'eau par ce conduit 13 et/ou la canalisation d'eau 28. La cuve 1 reçoit en outre une quantité de nutriment suffisante à la multiplication des micro-organismes, puis un goutte-à-goutte est instauré pour que la cuve 1 soit alimentée en continu par une quantité suffisante de nutriment pour assurer un bon développement des micro-organismes. Simultanément, la surface chauffante 7 est amenée en fonctionnement et un gaz est amené à barboter dans le milieu d e culture par les conduits 6a-6d et les ajutages 6e-6h . On notera que ce gaz est de l'air dans le cas où lesdits micro- organismes sont du type aérobie ou un gaz neutre (tel que de l'azote par exemple) dans le cas où lesdits micro-organismes sont du type anaérobie. La base 11 du tronc de cône 8 est de préférence située à faible distance de la surface chauffante 7 afin d'obtenir un brassage optimal du milieu de culture. En fait, plusieurs paramètres permettent d'agir sur ce brassage, et notamment la distance évoquée ci-dessus, l'inclinaison de la surface latérale tronconique 9 et la surface des ouvertures 13. En tout état de cause, il est indispensable que la surface totale des ouvertures 13 soit inférieure à celle de la grande base il. Il faut en outre que la surface totale des ouvertures 13 soit inférieure à la surface latérale du cylindre dont les bases sont respectivement constituées par la grande base il du tronc de cône 8 et la projection de cette grande base sur le fond 3 de la cuve 1. Cette seconde condition s'applique lorsque le milieu liquide accède au tronc de cône 8 par une surface inférieure à celle de la grande base il. Cela étant, la surface chauffante 7 a pour effet de chauffer le milieu de culture aqueux et notamment celui qui se trouve dans son voisinage immédiat. Il en résulte un mouvement d'ascension du liquide ainsi chauffé (voir flèches verticales sur la figure 1) et une accélération de ce mouvement à l'intérieur du tronc de cône depuis sa grande base jusqu'aux ouvertures 12 d'où ledit liquide est expulsé. Il est ensuite dirigé vers le fond de la cuve 1 en suivant les flèches dirigées vers le bas à l'extérieur du tronc de cône, pour parvenir à nouveau au-dessus de la surface chauffante à partir d'où le cycle ci-dessus est répété ; une telle circulation du milieu liquide conduit au brassage de ce dernier au sein de la cuve 1. Par ailleurs, le gaz expulsé par les ajutages 6e-6h sous la forme de bulles remonte dans la cuve 1 à contre-courant du milieu liquide expulsé par les ouvertures 12 ce qui favorise d'une part, le brassage dudit milieu et donc son uniformité et d'autre part, son oxygénation (ce qui est essentiel quand les micro-organismes sont du type à développement aérobie). Après un certain temps, fonction de la nature des micro- organismes (par exemple 24 heures), au cours de laquelle les micro-organismes se sont multipliés dans une mesure suffisante, on admet un débit d'eau régulé dans la cuve 1 par la canalisation d'eau 28, ce qui provoque l'évacuation par la tubulure 29 du même débit d'eau chargée à saturation de micro-organismes qui se sont développés au sein de la cuve 1, les micro-organismes ainsi évacués étant directement opérationnels pour les tâches auxquelles ils sont destinés. On notera que le débit régulé d'eau introduite par la canalisation 28 sera fonction des besoins en micro- organismes ; par ailleurs, le dosage en nutriment est adapté à ce débit régulé d'eau. Le gaz dispersé dans la cuve 1 est pour sa part évacué par le conduit vertical 13. En outre, du fait des bonnes propriétés de conductivité thermique du raccord 14, il y a réchauffement du nutriment par conduction thermique, ce qui lui confère une température sensiblement constante, et partant, une viscosité sensiblement fixe et donc un écoulement régulier dans le raccord 27 et l'entrée 5. Le dispositif selon l'invention trouve son application dans tous les domaines nécessitant la mise en #uvre de micro-organismes. Ainsi, par exemple, il peut être utilisé pour dégrader les graisses d'effluents graisseux, retenues dans les bacs à graisses disposés entre les réseaux d'égouts (ou une station d'épuration) et le point de production desdits effluents ; dans une telle application, le dispositif en cause est utilisé pour alimenter, généralement de manière continue, lesdits bacs à graisse en micro- organismes, ces derniers étant alors des bactéries ayant la capacité voulue de dégradation des graisses. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la culture de micro-organismes, tels que des bactéries, comportant une cuve de réaction (1) comprenant un fond (3) et pourvue d'au moins une arrivée de nutriment (5), de moyens de dispersion de gaz (6a-6h) dans ladite cuve, d'au moins une sortie de gaz (13) et d'au moins une source de chaleur (7), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conduit (8) s'étendant vers le haut dans ladite cuve et pour-vu d'au moins une ouverture d'entrée (11) au voisinage de son extrémité inférieure et d'au moins une ouverture de sortie (12) au voisinage de son extrémité supérieure, ladite source de chaleur (7) étant située dans ledit conduit (8) ou au moins partiellement surplombée par ladite ouverture d'entrée (11) et la surface de ladite ouverture de sortie (12) étant inférieure à la surface de ladite ouverture d'entrée (11) et inférieure à la surface latérale du cylindre dont les bases sont respectivement constituées par ladite ouverture d'entrée (11) et la projection de cette dernière sur le fond (3) de ladite cuve de réaction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit présente la forme d'un tronc de cône dont la petite base (10) est située au-dessus de la grande base (11). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite ouverture d'entrée est constituée par la grande base et en ce que ladite ouverture de sortie (12) est située au voisinage de la petite base (10) et sur la surface latérale (9) du conduit en forme de tronc de cône (8). 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de dispersion de gaz sont situés dans la partie inférieure de la cuve de réaction, à l'extérieur du conduit (8) et dans une ou plusieurs zones non surplombées par l'ouverture d'entrée (11) dudit conduit. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de dispersion de gaz sont situés au voisinage de ladite ouverture d'entrée. 6. Dispositif selon d'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au voisinage de son extrémité supérieure le conduit communique avec un prolongement (14,13) qui débouche à l'extérieur de la cuve de réaction (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite sortie de gaz est constituée par ledit prolongement (14,13). 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réservoir de nutriment (19), traversé par ledit prolongement, ce réservoir coopérant avec ladite arrivée de nutriment (5). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le prolongement est constitué au moins sur une partie (14) de sa longueur, cette partie prenant naissance au voisinage de l'extrémité supérieure du conduit (8), par un matériau termoconducteur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuve de réaction comporte en outre au moins une arrivée d'eau (28) et au moins une tubulure de sortie (29) de mélange eau-micro- organismes, cette tubulure prenant naissance à la partie inférieure de la cuve de réaction. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite tubulure prend naissance sous l'ouverture d'entrée (11) du conduit (8).