Brevet FR2873720A1 — publié le 20060203

PROCEDE DE TRAITEMENT DU COTON COLLANT La présente invention se rapporte à un procédé de traitement du coton collant visant à réduire le caractère collant des fibres de coton ainsi 5 traitées. Plus particulièrement, l'invention a trait à un traitement du coton collant mettant en oeuvre des bactéries. Le coton est une des matières premières les plus utilisées de l'industrie textile. La production mondiale de fibres de coton est estimée à environ 20 millions de tonnes par an. Environ 20% du coton produit, représentant approximativement 4 millions de tonnes par an, est contaminé par des sucres, formant ce qu'on appelle le coton collant. Les fibres de coton peuvent être polluées par des miellats d'insectes, qui sont des déjections sucrées secrétées notamment par deux insectes homoptères polyphages, un puceron (Aphis gossypii) et un aleurode (Bemisia tabacs). Le coton collant provoque d'importants problèmes au cours de différentes étapes de production et de traitement de la fibre de coton dans l'industrie textile. Le collage du coton a un effet néfaste sur le procédé de préparation et de filature. En effet, la présence des miellats entrave la bonne marche des machines de préparation: ouvreuse, carde,... pouvant conduire à un blocage mécanique de celles-ci avec nécessité d'effectuer un nettoyage complet. De même, le collage provenant des sucres de miellats provoque des enroulements de fibres de coton au niveau des organes d'étirage (lanières, cylindres,...) tant au stade du banc à broches que du continu à filer, entraînant des casses de mèches ou de fils ainsi qu'une dégradation de la qualité du fil obtenu (augmentation du nombre de boutons et d'autres irrégularités). De nombreuses solutions ont été proposées pour réduire le caractère collant du coton. Dans les pays industrialisés, notamment aux Etats-Unis, les 2873720 2 producteurs de coton essayent de contrôler la source potentielle du collage en traitant les cultures de coton avec des pesticides. Cette solution ne donne satisfaction que partiellement: les résultats obtenus dépendent du nombre de traitements effectués, de la date du dernier traitement avant récolte, de la difficulté d'atteindre les insectes, localisés sur la face inférieure du feuillage. De plus, cette solution nuit gravement à l'environnement. Une autre approche consiste à remédier au problème du collage par le traitement des fibres de coton après récolte. De nombreuses méthodes de traitement sont connues dans ce sens: - traitement thermique des fibres de coton, par le document EP 196449; - traitement mécanique des fibres de coton, par le document US 5153968; - traitement thermomécanique des fibres de coton, par le document EP 344631; - traitement électromagnétique des fibres de coton, par le document EP 15 350669; - traitement enzymatique des fibres de coton, par le document EP 622487. Le document EP 622487 décrit un traitement enzymatique du coton collant par une composition comprenant au moins une enzyme sélectionnée dans le groupe: transglucosidase, pectinase, a-galactosidase, ces enzymes étant dérivées du champignon Aspergillus. Le procédé de traitement destiné à réduire le caractère collant du coton consiste à appliquer la dite composition enzymatique sur les fibres de coton, avant (par pulvérisation d'une solution des dites enzymes) et/ou après récolte (par trempage dans un bain contenant une solution à 4% des dites enzymes). Un tel traitement des fibres de coton collant, notamment dans sa variante après récolte , paraît difficilement applicable à des quantités industrielles de coton. Par ailleurs, la pulvérisation d'enzymes avant récolte doit nécessairement être accompagnée d'une irrigation soutenue des champs de coton, car ces enzymes ont besoin d'eau pour agir sur leurs substrats (hydrates de carbone présents sur les fibres de coton). Enfin, le prix de revient élevé des enzymes utilisées par cette méthode de traitement du coton collant ne permet pas d'envisager un usage généralisé. La présente invention se propose de pallier les inconvénients dus aux 5 méthodes de traitement de coton collant connues. Le but de la présente invention est de proposer une méthode biotechnologique de traitement visant à réduire le caractère collant du coton; cette méthode est d'application simple, peu coûteuse, sans impact négatif sur l'environnement et peut être utilisée pour traiter des quantités importantes de coton après récolte à l'échelle industrielle. Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de traitement d'un lot de fibres de coton collant destiné à diminuer le caractère collant des dites fibres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a. ensemencer les dites fibres de coton à l'aide de bactéries par pulvérisation, de préférence uniforme, d'une suspension aqueuse des dites bactéries, de sorte à en obtenir une humidité résultante maximum de 16% ; b. stocker les fibres de coton ainsi traitées sous forme de balle 20 compressée; c. laisser agir les bactéries ensemencées à température notamment ambiante pendant au minimum environ une semaine. Par humidité résultante on entend le taux de reprise en eau naturel de la balle de coton (environ 8%) auquel s'ajoute le pourcentage d'humidité apporté réellement (c'est-à-dire en tenant compte des pertes d'eau lors du traitement de pulvérisation) par le traitement des fibres de coton selon l'invention. Les conditions de stockage, en termes de durée et de stockage, sont déterminées pour obtenir le résultat souhaité à savoir la dégradation des 2873720 4 sucres conférant le caractère collant du coton. Ce résultat est obtenu en une semaine pour un stockage à température ambiante, entre 15 et 20 C, mais il peut l'être en un temps plus long ou éventuellement plus court en fonction des conditions climatiques locales. Dans une variante préférée de réalisation, l'humidité résultante à l'intérieur de la balle traitée selon le procédé de l'invention est comprise entre 8 et 13%. La suspension aqueuse de bactéries comprend au minimum 106 unités formant colonies de bactéries par ml d'eau. La concentration de bactéries ensemencées à l'intérieur de la dite balle est au minimum de 105 unités formant colonies par gramme de coton traité. La suspension aqueuse mise en oeuvre dans le procédé de traitement de coton collant comprend des bactéries sélectionnées parmi: Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus et Streptococcus. De manière caractérisante, ces bactéries sont aptes à métaboliser les sucres présents notamment dans les miellats d'insectes se trouvant sur les fibres de coton à traiter. Selon un mode de réalisation de l'invention, la suspension aqueuse comprend des bactéries sélectionnées dans le groupe: Lactobacillus plantarum et Lactobacillus casei rhamnosus. De préférence, ladite suspension aqueuse comprend des bactéries sélectionnées parmi les souches Lactobaci//us casei rhamnosus R0011 et Lactobacillus p/antarum R1012. Selon un second aspect, l'invention a trait à une poudre lyophilisée contenant les bactéries précitées, poudre qu'il suffit de dissoudre dans de l'eau pour obtenir la suspension à pulvériser. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un sachet contenant une quantité déterminée x de ladite poudre lyophilisée utilisée pour l'ensemencement d'une quantité y de coton collant. L'invention va maintenant être décrite en détail. La présente demande concerne un procédé de traitement de coton 2873720 5 collant qui vise à réduire le caractère collant des fibres de coton, et, par cela, d'optimiser la processabilité des fibres de coton ainsi traitées. Par processabilité du coton on entend la capacité des fibres de coton de subir les opérations d'égrenage, de cardage, de filature, de teinture, de tissage, permettant l'obtention de fils/fibres/tissus de coton de qualité. Le procédé de traitement du coton collant selon l'invention s'applique au coton récolté, soit pendant l'opération d'égrenage avant même la mise en balles, soit ultérieurement (par exemple au stade de la filature), avec, dans ce cas, la nécessité d'ouvrir les balles de coton ayant été antérieurement pressées. Le procédé de traitement de fibres de coton collant, destiné à diminuer le caractère collant des dites fibres comprend les étapes suivantes: a. ensemencer les fibres de coton à l'aide de bactéries par pulvérisation, de préférence uniforme, d'une suspension aqueuse des dites bactéries, de sorte à en obtenir une humidité de maximum 16% ; b. stocker les fibres de coton sous la forme d'une balle compressée; c. laisser agir les bactéries ensemencées à température notamment ambiante pendant au minimum environ une semaine. Dans un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l'invention s'applique à des balles ayant subi l'opération de pressage. Dans ce cas, la balle à traiter contenant du coton collant est d'abord ouverte au moyen d'un brise balle, pour former des couches minces de fibres. Dans une autre variante de réalisation, le procédé de traitement s'applique à des balles de coton juste avant qu'elles ne soient pressées, cette solution étant particulièrement intéressante pour les zones de production affectées par le phénomène du collage. Une suspension aqueuse de bactéries est ensemencée sur les fibres de coton collant de la dite balle par pulvérisation, de préférence uniforme. La pulvérisation peut être faite manuellement ou au moyen d'une installation de pulvérisation adaptée. Des essais préliminaires effectués par les demandeurs ont montré que certaines bactéries, notamment celles sélectionnées dans le groupe Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus et Streptococcus sont capables de métaboliser les hydrates de carbone présents sur les fibres de coton collant, hydrates de carbone comprenant les sucres physiologiques naturels du coton (le glucose, le fructose, le saccharose) et les miellats d'insectes. Les principaux sucres contenus dans les miellats sont le tréhalulose, le mélézitose, le saccharose, le fructose et le glucose. La balle ensemencée comme décrit est ensuite refermée et compressée. Le cas échéant, l'enveloppe en plastique ou coton de la balle traitée est fermée de manière étanche, de sorte à créer un environnement isolé des conditions extérieures, afin de garder une humidité constante à l'intérieur de la dite balle. Les bactéries sont laissées agir à température ambiante pendant au moins une semaine. Plus l'humidité à l'intérieur de la balle est élevée, plus l'activité métabolique des bactéries ensemencées est importante et plus la diminution du caractère collant des fibres de coton ainsi traitées est rapide. L'humidité résultante à l'intérieur de la balle ensemencée ne doit cependant pas dépasser 16%, afin de prévenir l'apparition de moisissures. Il a été constaté que, dans le cas du coton séché avant le traitement selon l'invention, l'activité des bactéries ensemencées est diminuée. Dans une variante préférée de réalisation, l'humidité résultante à 25 l'intérieur de la balle est inférieure à 13%, de préférence comprise entre 8 et 11%. Le traitement bactérien des fibres de coton collant selon l'invention n'affecte pas le degré de polymérisation du cellulose entrant dans la constitution de la fibre de coton. 2873720 7 L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples de réalisation non limitatifs suivants. Exemple 1. Digestion des carbohydrates présents sur les fibres de coton collant par des bactéries Vingt-quatre souches de bactéries de la collection Lallemand ont été soumises à un test d'utilisation de sucres selon la méthode API50CHL (BIOMERIEUX). Ce test permet de mettre en évidence la capacité d'une souche donnée à utiliser les différents sucres et polysaccharides. Les souches testées appartiennent aux genres Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus et Streptococcus. Parmi les souches testées, seules celles utilisant au moins deux des sucres suivants: saccharose, tréhalose et mélézitose, soit neuf souches, ont été soumises à un test de croissance dans un milieu de culture MRS, où le glucose avait été remplacé soit par le saccharose, soit par le tréhalose, soit par le mélézitose. La vitesse de croissance sur ces milieux a été estimée par mesure de la turbidité ou densité optique en fonction du temps pendant 24 heures d'incubation à 30 C. Les deux souches ayant présenté la meilleure croissance dans ces conditions: Lactobacil/us casei rhamnosus R0011 et Lactobacil/us p/antarum R1012, ont été retenues pour les tests d'application sur les fibres de coton. Ces deux souches ont été déposées auprès de la CNCM (Collection Nationale de Cultures de Microroganismes) sous les numéros suivants: Lactobacillus case/ rhamnosus R0011: CNCM I-1720; - Lactobacillus plantarum R1012: CNCM MA-18/50. De manière connue, ces bactéries ne sont pas pathogènes. Exemple 2. Application du procédé de traitement de fibres de coton collant à l'échelle du laboratoire Des micro-balles de 50 g ont été utilisées pour étudier l'effet du traitement bactérien sur le coton collant. Ces micro-balles présentent la même densité que les balles de dimensions standard. Des essais préliminaires ont eu pour but de déterminer, dans un premier temps, la meilleure façon d'ensemencement et humidification des micro-5 balles. Deux méthodes d'ensemencement ont été testées: - l'injection de l'eau à l'intérieur des micro-balles. Le résultat n'est pas satisfaisant en raison de la grande densité des fibres de coton à l'intérieur d'une micro-balle, qui rend la pénétration des aiguilles très difficile et empêche le liquide injecté de se disperser uniformément à l'intérieur des micro-balles; la pulvérisation de l'eau sur les fibres de coton; dans cette variante, la micro-balle est ouverte, une solution est pulvérisée de manière uniforme sur les fibres, puis la micro-balle est refermée et gardée à température ambiante. L'effet des bactéries appartenant aux espèces Lactobacillus plantarum et Lactobacillus casei rhamnosus sur le caractère collant du coton a été testé sur des micro-balles de coton de 50 g, comme décrit plus haut. Plus l'humidité à l'intérieur de la balle est élevée, plus l'activité métabolique des bactéries ensemencées est importante et plus la diminution du caractère collant des fibres de coton ainsi traitées est rapide. Il a été constaté que, dans le cas du coton séché avant le traitement selon l'invention, l'activité des bactéries ensemencées est diminuée. De manière préférée, l'humidité résultante à l'intérieur de la microballe doit être comprise entre 8 et 13%. Le traitement bactérien des fibres de coton collant selon l'invention n'affecte pas le degré de polymérisation de la cellulose entrant dans la constitution de la fibre de coton. La meilleure efficacité a été obtenue en utilisant une suspension de Lactobaci//us plantarum à hauteur de 2,5 x 106 unités formant colonies par 2873720 9 gramme de coton, pour une humidité résultante de 16% à 21 C pendant une semaine. Les résultats ont été validés par un test classique d'adhésivité du coton traité. Exemple 3. Application du procédé de traitement de fibres de coton collant à l'échelle d'une station pilote Un essai pilote a ensuite été réalisé, consistant à traiter des fibres de coton avec un haut degré de collage par des bactéries du genre Lactobaci//us plantarum à une concentration de 4 x 106 unités formant colonies par gramme de coton traité, l'humidité résultante à l'intérieur de la balle étant comprise entre 9,5 et 12%. Les fibres de coton ainsi traitées ont été ensuite soumises à une opération de filature classique utilisant un banc à broches et un continu à filer à anneaux ou encore à une opération de filature à rotor utilisant le principe de la force centrifuge (machine open end). Les résultats obtenus ont été positifs, montrant la disparition totale du caractère collant du coton ainsi traité. La qualité des fils ainsi obtenus n'est pas affectée par le traitement. Des essais complémentaires ont montré qu'une humidité ajoutée de 5% ne conduit pas à l'apparition de moisissure même après un mois d'incubation à température ambiante, ce qui conduit à conclure qu'il n'est pas nécessaire de stopper la croissance des micro-organismes par un traitement subséquent. Exemple 4. Procédé de traitement industriel des fibres de coton collant Les essais de traitement à l'échelle industrielle du coton collant ont utilisé 6 balles de coton présentant 3 niveaux de collage comme suit: collage faible: balles S6 et S7; ii. collage moyen: balles S8 et S9; iii. collage élevé : balles S1 et S5. 2873720 lo Les deux balles présentant des niveaux de collage proches ont été mélangées avant le traitement, le poids total ainsi obtenu pour chaque niveau de collage étant ensuite divisé en deux parts afin de pouvoir effectuer des essais de filage sans et avec traitement bactérien. Trois des six balles ainsi obtenues ont été ensemencées par pulvérisation d'une suspension de micro-organismes dans l'eau. La suspension a été préparée à partir d'une poudre lyophilisée contenant des bactéries lactiques, notamment des bactéries appartenant aux genres Lactobaci/lus plantarum et Lactobaci//us casei rhamnosus. La dite poudre lyophilisée est conditionnée dans des sachets d'un poids déterminé, par exemple sachets de 100 g. Dans chaque sachet de 100 g se trouve une dose de bactéries nécessaire et suffisante pour ensemencer 200 kg de coton. Le contenu d'un sachet est dissous dans l'eau (100 g de poudre lyophilisée pour 2 litres d'eau propre) ; le mélange poudre-eau est bien agité. Cette étape est suivie d'une étape de dilution dans l'eau, à température ambiante, de la première suspension obtenue; le volume d'eau ajouté dans cette étape de dilution est fonction du poids de coton collant à traiter et de l'humidité souhaitée. Par exemple, pour obtenir une humidité apportée de 10% à l'intérieur d'une balle de 200 kg, on dilue la suspension (2 litres) dans 20 litres d'eau. La suspension diluée ainsi obtenue doit être pulvérisée sur les fibres de coton à traiter dans un délai suffisamment bref pour éviter toute diminution de l'activité bactérienne. Les balles ont ensuite été refermées et pesées afin de connaître avec précision la quantité d'eau ajoutée réellement sur les fibres. Les balles sont ensuite stockées pendant une semaine à température 25 ambiante. Après contrôle, l'humidité ajoutée a été respectivement de: 11% pour S1+S5; 7,2% pour S6+S7; 8% pour S8+S9. 2873720 11 Une comparaison entre les résultats qualitatifs (mesurés avec un équipement Uster) correspondant aux fils (NE 30/1) obtenus à partir de différentes balles est montrée dans le tableau 1. Les résultats ci-dessous montrent que le traitement des fibres de coton 5 collant selon l'invention n'engendre pas de dégradation de la qualité du fil. USTER S1 S5 S1 S5 S6 S7 S6 S7 S8 S9 S8 S9 avec sans avec sans avec sans traitement traitement traitement traitement traitement traitement peigné peigné cardé cardé cardé cardé CV de 13.38 13.42 16.31 16.45 15. 82 14.71 masse (%) Fin 2 4 16 14 10 7 Epais 136 124 406 406 303 174 Neps 370 395 808 792 567 450 Ebouriffage 5.87 5.74 6.73 6.54 6.48 6.29 Ténacité 14.94 14.15 13.14 12.76 13.50 14.12 (cN/Tex) Elongation 4.35 4. 57 3.99 3.70 4.03 3.99 (%) Tableau 1 Un test rapide de dépistage du contenu en sucres des fibres de coton appartenant auxdites balles (selon la méthode Parkins) a été également réalisé (tableau 2). Ces résultats confirment l'effet positif du traitement sur la quantité de sucre contenu au sein des cotons collants. Echant Echantillon Positif négatif Contenu commentaires N en sucres (%) 1 S1-S5 avec traitement V 0.35 Sucres 3 S6-S7 avec traitement V 0.35 Sucres S8-S9 avec traitement V 0.35 Sucres 2873720 13 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de fibres de coton collant destiné à diminuer le caractère collant des dites fibres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a. ensemencer les dites fibres de coton à l'aide de bactéries par pulvérisation, de préférence uniforme, d'une suspension aqueuse des dites bactéries, de sorte à en obtenir une humidité résultante maximum de 16% ; b. stocker les fibres de coton ainsi traitées sous forme de balle compressée; c. laisser agir les bactéries ensemencées à température notamment ambiante pendant au minimum environ une semaine. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la balle traitée compressée est enveloppée de manière étanche. 3. Procédé de traitement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'humidité résultante de la balle de coton traitée est au maximum de 13%. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la concentration de bactéries ensemencées à l'intérieur de la dite balle est au minimum de 105 unités formant colonies par gramme de coton. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite suspension aqueuse comprend des bactéries sélectionnées parmi: Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus et Streptococcus. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la suspension aqueuse comprend des bactéries appartenant au groupe: Lactobacillus plantarum et Lactobacillus casei rhamnosus. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisée en ce que la suspension aqueuse comprend des bactéries appartenant à des souches sélectionnées parmi Lactobacillus casei rhamnosus R0011 et Lactobacillus plantarum R1012. 8. Poudre lyophilisée contenant des bactéries sélectionnées parmi: Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium, Lactococcus, Leuconostoc, Enterococcus et Streptococcus, mise en oeuvre dans le procédé selon l'une des revendications 5 à 7. 9. Sachet contenant une quantité déterminée x de poudre selon la revendication 8 pour l'ensemencement d'une quantité y de coton collant.