Brevet FR3101522A1 — publié le 20210409

PROCÉDÉ DE TRANSFORMATION D’UNE BIOMASSE CONCENTRÉE EN VUE D’OBTENIR UNE PRÉPARATION ALIMENTAIRE. L’invention vise un procédé de transformation d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, pour obtenir une préparation alimentaire, qui comporte les étapes suivantes : - rinçage de la biomasse avec de l’eau stérilisée et - refroidissement de la biomasse rincée à moins de 9°C en moins de 40 minutes. L’invention vise également une préparation alimentaire obtenue par un tel procédé. Figure pour l’abrégé : figure 8 PROCÉDÉ DE TRANSFORMATION D’UNE BIOMASSE CONCENTRÉE EN VUE D’OBTENIR UNE PRÉPARATION ALIMENTAIRE. DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention vise un dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire de microalgues ou de cyanobactéries. La présente invention vise également un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. La présentation vise en outre un procédé de transformation d’une biomasse concentrée en vue d’obtenir une préparation alimentaire. La présente invention s’inscrit notamment dans le domaine de la production de microalgues pour la consommation alimentaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La production de biomasse de culture cellulaire de microalgues ou de cyanobactéries se développe dans le monde pour répondre à une demande accrue de produits de cette culture qui trouvent des applications notamment dans les biocarburants, comme alternatives protéinées, comme pigments, comme antioxydants et dans des applications médicales et paramédicales. Le moyen de culture privilégié de la culture cellulaire de microalgues est une culture en bassin dit « champs de courses » (ou «  raceway ponds  », selon la dénomination en anglais). Ces bassins occupent une très grande surface au sol. De plus, ils ne peuvent fonctionner que si le climat est favorable. En outre, ils présentent une très grande surface de contact avec l’air ambiant, ce qui expose la culture cellulaire à des contaminations. La biomasse exposée à des contaminations tend ensuite à présenter une durée de conservation moindre et des propriétés nutritives appauvries. La surface d’exposition à l’air empêche également l’optimisation de l’apport en nutriments, qui sont trop facilement évaporés à cause de la faible profondeur d’eau. La culture en bassin limite également l’apport de CO 2 par bullage, car le temps laissé pour la diffusion dans l’eau est trop faible en raison de la faible profondeur d’eau. La biomasse produite à partir des cultures cellulaires de microalgues ou de cyanobactéries produit une croissance exponentielle appelée efflorescence (ou «  bloom  » en anglais) et doit être récoltée périodiquement. La méthode de filtration mise en œuvre actuellement pour récolter cette efflorescence est une filtration mécanique sur tamis horizontal. Elle consiste à filtrer le milieu de culture sur une maille suffisamment petite pour retenir la biomasse algale cultivée, et laisser passer à travers le filtre le milieu de culture et les autres microorganismes plus petits que l’espèce cultivée. Cette filtration se fait aujourd’hui sur tamis horizontal, et repose sur la gravité pour faire passer le milieu de culture d’un côté à l’autre du tamis. Cette méthode de filtration présente l’inconvénient de nécessiter une main d’œuvre importante, car la biomasse concentrée sur le tamis doit être récoltée périodiquement. Cette méthode de filtration pose également le problème d’une éventuelle contamination au contact de l’air et d’une variation non contrôlée du pH de la biomasse concentrée en raison du séchage partiel de la biomasse concentrée sur le filtre. Pour prévenir le développement bactérien sur la biomasse obtenue et assurer une durée de conservation satisfaisante, la biomasse est commercialisée sèche. Pour ce faire, la biomasse est pressée par pression mécanique ou par dépression à vide jusqu’à atteindre une activité de l’eau (souvent désignée par l’acronyme « Aw » de l’anglais « Activity of Water ») inférieure à 40 %. Ce mode de conservation stabilise le produit sur un plan microbiologique. Cependant, ce processus dégrade les caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques de la biomasse et amoindrit ses caractéristiques antioxydantes. La biomasse peut être utilisée fraîche, à une Aw de l’ordre de 95 %. Elle garde alors des caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques avantageuses, mais souffre d’une durée de conservation de deux à trois jours qui rend difficile la valorisation de la biomasse fraîche. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé de transformation d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, pour obtenir une préparation alimentaire, qui comporte les étapes suivantes : - rinçage de la biomasse avec de l’eau stérilisée et - refroidissement de la biomasse rincée à moins de 9°C en moins de 40 minutes. Grâce à ces dispositions, le milieu de culture présent dans la biomasse est au moins en partie évacué ou dilué avec une eau propre. La charge organique et minérale contenue dans le milieu de culture est au moins en partie évacuée. Une fois la biomasse rincée, son refroidissement permet de réduire fortement l’activité microbienne. Ces dispositions permettent de prolonger significativement la durée de conservation de la biomasse obtenue. À titre d’exemple, une biomasse fraîche algale de spiruline obtenue par le procédé de l’invention peut être conservée entre 0 °C et 4 °C jusqu’à quinze jours dans des conditions microbiologiques stables et satisfaisantes pour le consommateur, et au moins un an en congélation. Dans des modes de réalisation, le procédé comporte, après l’étape de rinçage, une étape d’essorage jusqu’à atteindre une activité de l’eau strictement supérieure à 80 %. Grâce à ces dispositions, une partie de l’eau contenue dans la biomasse est évacuée sans pour autant assécher les cellules. Ces dispositions permettent de proposer une biomasse dite « fraiche » qui conserve des caractéristiques nutritives et organoleptiques supérieures à la biomasse séchée. La biomasse séchée présente généralement une activité de l’eau de l’ordre de 40 %. Dans des modes de réalisation, le procédé comporte, après l’étape de rinçage, une étape d’essorage de la biomasse par centrifugation. On précise à ce stade que les termes « presser » ou « essorer » peuvent être utilisé indifféremment pour désigner l’action de réduire la quantité d’eau dans la biomasse. Pour plus de clarté, le terme « presser » sera utilisé dans les prochains paragraphes pour désigner une réduction d’eau par des moyens de l’art antérieur, notamment le pressage mécanique ou le pressage par dépression à vide. À l’inverse le terme « essorer » sera utilisé pour désigner une réduction d’eau selon l’invention par centrifugation. Grâce aux dispositions du procédé objet de l’invention, l’intégrité des cellules de la culture cellulaire formant la biomasse est conservée. Le déposant a pu observer que l’essorage par force centrifuge est moins contraignant pour les cellules que les pressages actuellement mis en œuvre, par presse mécanique ou par dépression à vide. La biomasse obtenue présente de meilleures caractéristiques nutritionnelles, organoleptiques et de conservation. En effet, la pression ou la dépression exercée par pressage mécanique ou par dépression à vide porte atteinte à l’intégrité des cellules algales ou microalgales, résultant en un écoulement du contenu intracellulaire sur l’ensemble de la biomasse et en une accélération de sa décomposition générale. Un avantage additionnel est que l’essorage selon l’invention est plus efficace que les pressages actuellement mis en œuvre actuellement. Ces derniers durent quinze minutes minimum pour obtenir un taux de matière sèche inférieur à 20 %. Un essorage selon l’invention permet d’obtenir un taux de matière sèche supérieur à 20 %, de l’ordre de 25 %, en cinq minutes. Un avantage additionnel de l’essorage par centrifugation est que la biomasse est pressée uniformément, contrairement à la biomasse pressée par les méthodes de pressages de l’art antérieur. Dans les pressages de l’art antérieur, les couches externes sont correctement pressées, mais le cœur de la biomasse reste très humide. Ce manque de contrôle dans l’homogénéité de l’humidité de la biomasse est incompatible avec tout projet de la conserver fraîche plus longtemps que deux ou trois jours. La présente invention surmonte ces limitations. Dans des modes de réalisation, l’eau stérilisée utilisée lors de l’étape de rinçage est portée à une température comprise entre 0 °C et 10 °C. Grâce à ces dispositions, le rinçage permet d’abaisser la température de la biomasse, et par là même contribue à limiter le développement microbien dans la biomasse de culture cellulaire. Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation objet de l’invention comporte, préalablement ou simultanément à l’étape d’essorage, un abaissement de la température de la biomasse à une température inférieure ou égale à 9 °C. Grâce à ces dispositions, le développement microbien dans la biomasse est limité. Le refroidissement peut être obtenu par rinçage de la biomasse à l’eau froide ou par réfrigération, par exemple. Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation objet de l’invention comporte les étapes suivantes : - un premier essorage de la biomasse par centrifugation à une vitesse de centrifugation inférieure à 1500 tours par minutes et - un deuxième essorage de la biomasse par centrifugation à une vitesse de centrifugation supérieure ou égale à 1500 tours par minutes. Grâce à ces dispositions, durant un premier essorage par centrifugation dite « lente », la vitesse de réduite permet à de l’eau de rinçage ou à du milieu de culture en excès d’être évacuée du tambour sans que la biomasse ne remonte sur les parois du tambour et ne sorte du dispositif d’essorage. Et durant un deuxième essorage par centrifugation dite « rapide », la vitesse de rotation permet un essorage efficace de la biomasse en un temps limité. Dans des modes de réalisation, au cours de l’étape de refroidissement de la biomasse à moins de 9°C en moins de 40 minutes la biomasse est soumise à un froid ventilé à une température comprise entre -8°C et -25°C. Le froid ventilé permet de descendre rapidement la température à cœur de la biomasse jusqu’à la température visée. Dans des modes de réalisation, l’étape de refroidissement de la biomasse à moins de 9°C en moins de 40 minutes comporte une étape de répartition de la biomasse sur un support en une couche de moins de vingt centimètres d’épaisseur. Grâce à ces dispositions, la biomasse disposée en une couche compacte refroidit de manière plus rapide et plus homogène. Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation objet de l’invention comporte une étape de conditionnement de la biomasse essorée dans un emballage étanche et de l’air est confiné dans l’emballage. Grâce à ces dispositions, l’air enfermé favorise un développement bactérien aérobie bénéfique pour la conservation de la biomasse. Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation objet de l’invention comporte une étape d’extrusion de la biomasse essorée ou une étape d’embossage de la biomasse essorée. Grâce à ces dispositions, un grand nombre d’unités de vente, par exemple des sachets d’emballage, peuvent être conditionnées rapidement sans contact direct des mains de l’opérateur avec l’intérieur de l’emballage. Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une préparation alimentaire obtenue au moyen du procédé de transformation d’une biomasse de culture cellulaire selon l’invention, qui comporte après treize jours de conservation à 6°C ou à une température inférieure : - une activité de l’eau supérieure ou égale à 90 % et - un nombre d’unités formant colonies de microorganismes aérobie, comptées après une incubation aérobiose à 30°C durant 48 heures, inférieur ou égal à 30 000 par gramme. Ainsi, la préparation alimentaire obtenue par la mise en œuvre du procédé présente des caractéristiques exceptionnelles de conservation tout en conservant les caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques associées à une biomasse fraîche. En effet, la préparation alimentaire obtenue est une biomasse fraîche, c’est-à-dire non séchée comportant une activité de l’eau supérieure ou égale à 90 % et préférentiellement supérieure ou égale à 94 %. La faible charge microbienne de la préparation après 13 jours de conservation lui permet d’être mangée sans risque pour le consommateur. Dans des modes de réalisation, la préparation présente également la caractéristique suivante : - un nombre d’unités formant colonie de microorganismes anaérobies sulfito-réducteur, après une incubation anaérobiose à 46 °C durant 24 heures, inférieur ou égal à 1000 par gramme. Selon un troisième aspect, l’invention concerne un dispositif de transformation d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, pour obtenir une préparation alimentaire, qui comporte : - un moyen de rinçage de la biomasse, - un moyen d’essorage de la biomasse par centrifugation et - une cellule de refroidissement configurée pour produire un froid ventilé à une température comprise entre -8°C et -25°C. Les buts, avantages et caractéristiques particulières du dispositif objet de la présente invention étant similaires à ceux du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire objet de la présente invention, représente, schématiquement, le circuit de circulation de milieu de culture d’un deuxième de mode de réalisation particulier du dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire objet de la présente invention, représente, schématiquement, le réseau de distribution de nutriment du deuxième de mode de réalisation particulier du dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire objet de la présente invention, représente, schématiquement, trois photobioréacteurs du deuxième mode de réalisation particulier du dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire objet de la présente invention, des flèches illustrant l’agitation et la circulation au sein des photobioréacteurs figurent également sur ce schéma, représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé de production de biomasse d’une culture cellulaire, objet de la présente invention, représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, objet de la présente invention, représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulières du procédé de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée objet de la présente invention, représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulières du procédé de transformation de la biomasse, en vue d’obtenir une préparation alimentaire, représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier d’une centrifugeuse d’essorage, représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulières du procédé global incluant le procédé pour la production de biomasse de culture cellulaire, suivi du procédé de filtration de la culture cellulaire, suivie du procédé de transformation de la biomasse filtrée, en vue d’obtenir une préparation alimentaire, représente, schématiquement, un mode de réalisation un mode de réalisation particulier d’une installation comportant un dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire, un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, une centrifugeuse d’essorage de la biomasse concentrée, une cellule de refroidissement et une chambre froide, et représente, sous forme de graphique, l’évolution de la valeur de pH mesurée dans un photobioréacteur objet de l’invention et l’évolution de la valeur de pH mesurée dans un dispositif de culture de biomasse cellulaire de l’art antérieur. Procédé de transformation d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, pour obtenir une préparation alimentaire, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - rinçage (710, 715) de la biomasse avec de l’eau stérilisée et - refroidissement (730) de la biomasse rincée à moins de 9°C en moins de 40 minutes. Procédé selon la revendication 1, qui comporte, après l’étape de rinçage, une étape d’essorage (720) de la biomasse par centrifugation. Procédé selon la revendication 2, qui comporte, préalablement ou simultanément à l’étape d’essorage, un abaissement de la température de la biomasse à une température inférieure ou égale à 9°C. Procédé selon la revendication 2 ou 3, qui comporte les étapes suivantes : - un premier essorage (723) de la biomasse par centrifugation à une vitesse de centrifugation inférieure à 1500 tours par minutes et - un deuxième essorage (727) de la biomasse par centrifugation à une vitesse de centrifugation supérieure ou égale à 1500 tours par minutes. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’eau stérilisée utilisée lors de l’étape de rinçage est portée à une température comprise entre 0°C et 10°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, au cours de l’étape de refroidissement de la biomasse à moins de 9°C en moins de 40 minutes la biomasse est soumise à un froid ventilé à une température comprise entre -8°C et -25°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel l’étape de refroidissement de la biomasse à moins de 9°C en moins de 40 minutes comporte une étape de répartition de la biomasse sur un support en une couche de moins de vingt centimètres d’épaisseur. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, qui comporte une étape de conditionnement (735) de la biomasse dans un emballage étanche et dans lequel de l’air est confiné dans l’emballage. Préparation alimentaire d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, obtenue par le procédé de transformation selon l'une des revendications 1 à 8, et caractérisée en ce qu'elle présente les caractéristiques suivantes après treize jours de conservation à 6°C ou à une température inférieure : - une activité de l’eau supérieure ou égale à 90 % et - un nombre d’unités formant colonie de microorganismes aérobie, comptées après une incubation aérobiose à 30°C durant 48 heures, inférieur ou égal à 30 000 par gramme. Dispositif de transformation d’une biomasse de culture cellulaire de microalgue, ou de cyanobactérie, pour obtenir une préparation alimentaire, caractérisé en ce qu’il comporte : - un moyen de rinçage de la biomasse, - un moyen d’essorage (80) de la biomasse par centrifugation et - une cellule de refroidissement (880) configurée pour produire un froid ventilé à une température comprise entre -8°C et -25°C.