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,Procédé de préparation de levure.
Conformément au "procédé par titrage " ("Einstellver- fahren") autrefois universellement répandu, du moût très dilué est préparé avec une quantité relativement faible de levure (environ 1 kg. par hectolitre), après quoi on fait commencer la fermentation sous l'action d'une aération violente pour l'achever sans modification de volume du moût.
Au fur et à mesure que se développe la fermentation, la concentration en sucre du moût diminue progressivement, tandis que sa concentration en levure augmente de plus en plus ce qui fait que la concentration en levure dans le moût
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rermenté atteint 3 à 4,- lorsque la levure d'origine s'est multipliée par 3 jusqu'à 4. On sait que la qualité de la levure obtenue d'après le "procédé par titrage" est très bonne et qu'elle ne le cède à peine a celle de la levure de distillerie. Des es-ais ont permis de cgnstater que la qualité particulière lent bonne de la levure est due à l'augmentation très sensible de la concentration en levure dans le volume de moût qui reste constant.
Dams la quanti- té de liquide relativement grande par rapport à la quanti- té de levure initiale, le bourgeonnement aes cellules de levure commence rapidement (en raison de la forte action d'excitation au bourgeonnement que produit, comme on le sait, la grande dilution) et la multiplication s'opère lin- mediatement avec une granae rapidité.
La cuve ainsi que l'aérage sont, dès le début, utilisés complètement. Ces circonstances f'avorables du début se modifient toutefois assez rapidement; aéjà à la fin de la première moitiéàu temps de fermentation, la multiplication commence à dimi- nuer sensiblement et prend une allure de plus en plus lente; ,la fermentation tend également à prendre l'allure de la pro- duction d'alcool. L'utilisation de la matière première c'est- à-dire le rendement en levure donne encore moins satisfaction.
Dans le "procédé par adduction" ("Zulaufverfahren"), les conditions de concentration et de nutrition favorables a la multiplication de la levure sont maintenues pratique- ment constantes pendant toute la fermentation, ce qui fait que la quantité de solution initiale augmente constamment, devenant, dans l'industrie, au moins égale au double. Pour commencer, on utilise généralement de 2 à 2,5 kgs. de levure d'ensemencement, par hectolitre de solution initiale et on laisse la levure se multiplier de 3,5 à 4,5 fois. Etant don- né toutefois que la quantité de liquide augmente simultané- ment, la concentration en levure ne peut pas croître dans la
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même mesure.
C'est ainsi par exemple que pour une augmenta- tion du double du volume de la solution initiale, la concen- tration en levure n'est que le double pour une multiplica- tion par 4.
En regard des conditions favorables à la multiplica- tion de la levure pendant toute la fermentation au cours du "procédé par affluence", les conditions sont, il est vrai, tout particulièrement favorables dans le "procédé par titra- ge" mais celà uniquement au début. Si la qualite de la le- vure obtenue conformément au" procédé par titrage est, comme on l'a déjà dit, excellente, le rendement, dans ce procédé, est loin derrière ceJ.ui que donne le "procédé par affluence".
Grâce au présent procédé, on conserve et on combine les avantages des deux procédés susvisés tout en obviant à leurs inconvénients. Le nouveau procédé est caractérisé par l'application simultanée des moyens ci-après:
1 ) La fermentation débute dans une solution initia- le dont le volume est de 80 à 90% le volume de la solution finale (c'est-à-dire de la solution fermentée);
2 ) La quantité de levure initiale est déterminée et la multiplication est conduite de telle manière que la con- centration en levure de la solution finale soit au moins le triple de le concentration en levure de la solution initiale;.
3 ) L'affluence est réglée de telle manière qu'au cours de la première moitié du temps de fermentation, elle concorde avec la multiplication naturelle mais qu'elle soit re- tardée par rapport à cette multiplication au cours .de la deuxième moitié du temps de fermentation.
Conformément à un mode de mise en oeuvre préféré du pro- cédé, on amène dans la solution initiale la solution nutritive fraiche sous la forme la plus concentrée qu'il soit possible d'obtenir. La teneur en sucre de la solution initiale est
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inférieure à 1% et n'est avantageusement que de 0,25 à 0,75%.
Lorsque cette solution initiale très diluée est préparée avec la quantité de levure usuelle dans le procédé par af- fluence pour des solutions d'une pareille teneur en sucre, cette quantité de levure se répartit dans une quantité de liquide qui est à peu près le double de celle qui serait prévue dans le "procédé par affluence". Il s'ensuit que les conditions sont analogues à ce qu'elles seraient dans le "procédé par titrage": après une courte période d'incu- bation, le bourgeonnement commence bientôt, bourgeonnement qui est favorisé par le fait que les cellules très divisées peuvent largement rencontrer les bulles d'air, etc..., la multiplication s'effectuant au début avec une grande rapi- cite.
Par contre, les inconvénients qui se manifestent bien- tôt dans le "procéde par titrage" (ralentissement prématuré de la multiplication, etc..) ne se produisent pas car la so- lution initiale ne contient qu'une partie du sucre a trans- former, le reste du sucre n'étant amené qu'ultérieurement à la levure en cours de multiplication et celà en proportion de cette multiplication.
Etant donné que Clans le procédé qui fait l'objet dé la présente invention, l'amenée du sucre au cours de la deuxième moitié du temps de fermentation est inférieure à la quantité nécessaire à la multiplication naturelle et que le volume de la solution n'augmente que aans une faible mesure, on s'écarte en grande partie du moyen fondamental au "procédé par affluence" conformément auquel les conditions de nutrition et de concentration doivent rester constantes autant que possible pendant toute la fermentation. Il s'ensuit que la courbe de multiplication s'ecarte considé- rablement de la courbe d'Euler; elle atteint plus rapide- ment un point d'inflexion mais elle débute d'une manière sensiblement plus raide.
Il s'ensuit que la durée de fer-
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mentation devient plus courte ou que, pour une même durée de fermentation, la phase de la multiplication principale se prolonge ; les produits nutritifs sont par conséquent mieux utilisés ce qui fait que le rendenent augmente. Dans le procédé qui fait l'objet de l'invention, la concentration en levure avec laquelle on débute dans le "procédé par ar- fluence " ne se produit par conséquent qu'au cours d'une phase déjà avancée de la multiplication, la levure, jusqu'à. ce que soit atteint ce degré de concentration, se multipliant dans des conditions beaucoup plus favorables que ce n'est le cas dans le "procédé par affluence", savoir: avec une gran- de rapidité et avec une utilisation très poussée de produits nutritifs.
Les diagrammes du dessin annexé ont été établis à la suite d'essais pratiques, essais qui, pour rendre possi- ble une comparaison, ont été exécutés sur les marnes bases.
Les durées de fermentation, les quantités de levure utili- sées au départ, les quantités de sucre (mélasse) utilisées, les sels nutritifs ainsi que les volumes des solutions fi- nales obtenues sont, par conséquent, égaux dans tous les cas.
Dans le diagramme I, le volume de toutes les solu- tions finales, pour une différence des volumes des solutions inities; est également de 100 hectolitres. Le diagramme II indique la quantité totale de mélasse traitée en kilogrammes pour 100 litres de solution finale. Le diagramme III montre, exprimée en kilogrammes, la quantité de mélasse non fermen- tée. existant à un moment donné quelconque dans 100 litres . de solution en fermentation , c'est-à-dire la concentration en mélasse ou en sucre au moment considéré. Le diagramme IV montre de même la concentration en levure à tout moment.
Le diagramme V indique l'augmentation de la concentration en le- vure en prenant pour point de départ une concentration en levure qui est de 2% au début, les détails étant rapportés
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aux conditions de l'exemple 2.
Les données des essais indiquées par les courbes a se rapportent au procédé par titrage tandis que les courbes d se rapportent au procédé conforme à l'invention. Les cour- bes b se rapportent au cas limite pratique du "procédé par ai'fluence" réalisé dans les conditions idéales et dans le- quel la concentration en sucre ainsi que la concentratio. en levure restent constantes pendant le processus ae fer- mentation ; les courbes c représentent l'autre cas limite pratique conformément auquel le volume de la solution de- vient double pour une concentration en sucre restant constam- ment la même.
Comme le montre le diagramme 1, la ligne a se pré- sente sous la forme d'une droite parallèle à l'abscisse des temps étant donné que le volume de la solution initiale est egal à celui de la solution finale. Sur le diagramme II, la ligne a est une droite parallèle à l'abscisse des temps car dans ce cas la solution initiale contient déjà toute la mé- lasse, savoir : 4 kgs. pour 100 litres de solution irtiale.
Dans le cas des courbes b, c et d, la quantité totale de mélasse est également de 4 kgs. par 100 litres rapportés toutefois à la solution finale. D'après la courbe a du dia- gramme III, la concentration en mélasse décroit après les quatre premières neures avec une vitesse croissante. Confor- mément au procédé qui fait l'objet de l'invention (courbe d) la concentration en sucre ne commence à décroître , quoique très lentement et uniformément, qu'à partir de la sixième neure. Le point de départ de la courbe d ne se trouve, pour une même teneur en mélasse, qu'à la moitié de la hauteur au point correspondant ae la courbe c, correspondant à une dilu- tion qui est environ le double.
Comme le montrela courbe a du diagramme IV, la con- centration en levure de la solution finale atteint la valeur
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de 3 4 %. Lorsque l'on utilise la même quantité de levure que dans le cas de la courbe a, la concentration en levure de la solution initiale est de 2% conformément à la courbe c pour atteindre, dans la solution finale, la valeur de 4%.
Conformément à la courbe b, la concentration en levure de la solution initiale étant de 4% reste constante. Comme le mon- tre la courbe d, la concentration intiale en levure n'est que de 1,1% quoique la quantité de levure initiale utilisée au début soit la même; elle atteint 4,5% dans la solution finale.
Comme le montre le diagramme V, la courbe d reste parallèle à la courbe a pendant les premières heures. Le redressement progressif de la courbe a reste toutefois en retard par rapport à celui de la courbe d déjà à partir de la quatrième heure à peu près. La courbe d s'élève plus rapidement et d'une manière plus raide que la courbe c car au la multiplication débute rapidement et se développe rapidEment/ début.La courbe d saplâtit, il est vrai, plus tôt que la courbe c car au cours de la deuxième moitié du temps de fer- mentation, on introduit une quantité de sucre inférieure à celle qui est nécessaire.
Etant donné toutefois qu'au cours des premières heures de la fermentation les produits nutritifs sont particulièrement bien utilisés, le rendement en levure atteint toutefois finalement une valeur supérieure à celle du cas c. D'après le diagramme V, la concentration en le- vure dans les solutions initiales est de 2% dans tous les cas .
Etant donné que dans le cas de la courbe d, la solution ini- tiale est le double de la solution initiale que montre la courbe c, la quantité de levure utilisée au début est, de toute évidence également le double pour que l'on atteigne la même concentration (2%) en levure. Pour une multiplication au quadruple de la levure, la concentration en levure atteint
4% dans le cas c, c'est-à-direqu'elle a doublé tandis que dans le cas de la courbe d, elle quadruple pour atteindre 8%.
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Les résultats des essais ont, à l'unanimité, coni'ir- mé que la qualité dota:1 lent la force de gonflement (Treibkra@t) de la levure est influencée d'une manière particulièrement iavorable par suite de la concentration automatique elevee de la levure dans la solution de fermentation.
EXEMPLE 1.- On introduit dans une cuve de fermen- tation ayant une capacite de 130 hectolitres, 9.000 litres d'une solution contenant 50 kgs. de mêlasse, 4 kgs. de phos- phate de diammonium et 4kgs. de sulfate d'ammonium. Après ré- partition de 100 kilogrammes (le levure Clans la solution, on commence l'aération. Le pH de la solution est maintenu à 5 à l'aide d'acide sulfurique dilue tandis que la tempé- rature est maintenue entre 28 et 30 . Par la suite, le pH est maintenu entre 4,5 et 5,5 par une 'addition d'ammoniaque .
Dans un récipient distinct, on prépare 1.000 litres de solu- tion aqueuse contenant 350 kgs. de mélasse, 6 kgs. de phos- phate de diammonium et 3 kgs. de sulfate d'ammonium. Après une heure et demie environ, on commence à verser dans la cu- conc entrcle ve de fermentation, la solution/susvisée, et ceci avec des rations horaires de 60, 75, 95, 130, 150, 160,170 et 160 li- tres. Après L heures et demie de fermentation additionnelle, c'est-à-dire après une dure de fermentation totale de 12 heures, on sépare la levure ae la solution finale dont le volume avec la solution "d'affluence", avait atteint 10.000 litres.
La quantité ae levure séparée est de 450 legs. Si l'on déduit de cette quantité la quantité de levure initiale, soit 100 kgs, il subsiste 350 kgs., cequi, rapporte aux 400 kgs. de mélasse utilisée, correspond à un rendement (le @7,5%.
En vue d'une comparaison, on a egalement traité 400 kgs. de mélasse d'après le "procédé par affluence" con- formement à la courbe c pendant une durée de fermentation to- tale de 12 heures ; la quantité de levure utilisée initialement était également de 100 kgs. De la solution finale (10. 000 litres
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également) on a séparé 402 kgs. de levure. L'augmentation de levure était donc de 302 kgs. ce qui, calculé par rapport à la mélasse traitée, correspond à un rendement de 75,5%.
On a également procédé à un essai comparatif de fer- mentation en travaillant d'après la courbe a. Dans une so- lution de 400 kgs. de mélasse dans 10.000 litres on a égale- ment répartit 100 kgs. de levure initiale. Après une durée de fermentation de 12 heures, on a pu séparer 330 kgs. de levure ; le rendement en levure est par conséquent de 67,5% calculé par rapport à la mélasse traitee.
EXEMPLE 2.- On introduit, dans une cuve de fermenta- tion analogue à celle spécifiée dans l'exemple 1, 8.500 litres d'une solution contenant 100 kgs. de mélasse, 8 kgs. de phosphate de diammonium ét 8 kgs. de sulfate d'ammonium.
Après répartition de 200 kgs. de levure initiale dans la so- lution, on fait commencer la fermentation dans les mêmes conditions que celles spécifiées dans l'exemple 1.
Dans un récipient distinct, on prépare une solution aqueuse de 1. 500 litres contenant 700 kgs. de mélasse, 12 kgs. de phosphate de diammonium et 16 kgs. de sulfate d'am- monium. Cette solution concentrée est versée dans la premiè- re au bout de 90 minutes et suivant les rations horaires ci-après: 92, 113, 144, 186, 225, 240, 260 et 240 litres.
La quantité de levures séparée après deux heures et demie de fermentation additionnelle, c' est-à-dire après une durée totale de fermentation de 12 heures , est de 794 kgs. On a, par conséquent, récupéré, des 800 kgs. de mélasse traités, 794 - 200 594 kgs. de levure, ce qui correspond à un ren- dement de 74,2%. La force de gonflement de la levure sépa- rée était d'environ 25% supérieure à celle de la levure ob- tenue conformément à l'exemple 1 et présentant également une excellente qualité.
Les solutions de melasse indiquée dans les exemples ou des solutions encore plus concentrées peuvent être obtenues
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sans difficultés à l'aide d'un séparateur à mêlasse. Il est également possible de préparer des moûts ayant des teneurs en sucre aussi élevées, par exemple à partir de céréales.