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"PRODUCTION DE SUBSTANCES RICHES EN PROTEINES".
Diverses méthodes de production de substance s riches en protéi- nes, pour aliments de bestiaux ou fourrages et autres applications, par voie biologique, peuvent avoir déjà été proposées et font l'objet d'inventions connues. Ces méthodes sont exclusivement basées sur l'utilisation d'eaux industrielles perdues ou usées comme sources de matières premières contenant des sucres aisément fermentables, en particulier les eaux usées des fabriques de cellulose.
Cependant, la production de substances riches en protéines suivant les méthodes techniquement antérieurement connues, ne s'est pas démontrée/réalisable, car le ré- sultat obtenu, en ce qui concerne le rendement en substances désirées et/le degré d'épuration des liquides soumis à fermentation, n'est pas satisfaisant et tout à fait hors de proportion relativement aux frais d'établissement et d'exploitation.
L'invention qui sera décrite plus complètement ci-après, évite et élimine complètement les inconvénients des méthodes antérieures et
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permet la production de substances riches en protéines et autres sub- stances de valeur, tandis que les liquides qui ont été soumis à la fermentation sont chimiquement et biologiquement clarifiés à un degré élevé, de sorte que le procédé de l'invention est non seulement ra- tionnel, mais économiquement rénumérateur.
Conformément à la présente invention, il est possible de produi- re des substances riches en protéines et autres matières de valeur à partir, soit de pulpes ou mpûts artificiels, dilués, de céréales, pommes de terre, betteraves, grains, mélasses, sirops, jus de fruits et semblables, soit même d'eaux perdues industrielles ou d'eaux-vannes provenant, par exemple, de sucreries, distilleries d'alcools, fabri- ques de levure et d'amidon, papeteries, fabriques de cellulose, d' égoûts publias, d'abattoirs, liquides fertilisants ou purains et li- quides analogues contenant des protéines et des hydrates de carbone à l'état de suspension ou colloïdal, et de solutions moléculaires de substances organiques et inorganiques, dont on peut extraire par une action biologique des aliments de valeur, comme des protéines,
hydra- tes de carbone et matières analogues, digestibles.
Conformément à l'invention, la réaction, la concentration et la température des liquides soumis au traitement, et le rapport mutuel des substances nutritives dont les protéines doivent être extraites par une action biologique, sont conditionnés de manière telle que les liquides en réaction forment un milieu fermentescible du degré optimum réalisable, pour les micro-organismes, dont la prolifération est dé- sirée dans les liquides. Le contrôle des facteurs principaux pré- énumérés de fermentation, est effectué en tenant compte de la nature chimique et biologique du liquide-donnée par l'origine du liquide traité-, et cela autant que faire se peut par voie biologique.
La réaction acide initiale des liquides dans la gamme.des pH de 3,6 à 7,1 , nécessaire suivant l'invention, est provoquée par addi- tion d'un moût de mélasse, ensemencé de bactéries lactiques, de pré- férence des bactéries lactiques naturelles visqueuses avec effet d' agglutination, que l'on laisse croître et se multiplier à une tempéra- ture de 30 à 40 C et sous aération modérée pendant une période d'une
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à trois heures. Aux liquides initialement déjà contaminés par des bac- éries lactiques, telles les eaux perdues de sucreries, aucun bouil- lon ensemencé de bactéries lactiques ne doit être ajouté, mais il suf- fit de faire fermenter ces liquides dans les conditions indiquées plus haut.
Les bactéries lactiques croissent et se multiplient rapidement dans ces conditions et suppriment en cours de fermentation toutes les autres bactéries indésirables, ouvrant ou dédoublant en outre partiel- lement les hydrates de carbone complexes et transformant ceux-ci en matières plus simples, plus aisément digestibles, par exemple par interversion de saccharose, et provoquant en outre la coagulation et l'agglutination de substances colloïdalement dispersées.
La concentration des liquides traités, conformément à l'invention, doit être très basse, en raison de la fermentation allant s'accélérant, la valeur optimum, pour la concentration étant de 0,1 à 2 Bé la quantité des carbohydrates les plus fermentescibles, c'est-à-dire l'amidon, le sucre, l'alco.ol, et semblables, ne devant pas dépasser 0,8 % par rapport à la teneur totale du liquide.
La valeur nutritive est augmentée, conformément à l'invention, en supplémentant celle-ci en ce qui concerne le constituant le plus fermentescible du liquide soumis à fermentation, le dit constituant étant, par définition, un carbohydrate comme l'amidon, la cellulose, le sucre, l'alcool, un acide organique, etc...,-et des substances nitrées ou sels de l'acide phosphorique moins fréquemment digestibles.
La valeur nutritive du liquide fermenté est supplémentée sur la base du bilan de la synthèse biologique optimum des protéines, en mé- langeant ensemble des liquides de diverses origines et de différentes compositions, c'est-à-dire des liquides contenant en prédominance des carbo-hydrates fermentescibles, et des liquides contenant en prédo- minance des substances nitreuses ou des sels phosphoriques, ou bien en mélangeant des eaux de la même origine mais à différents stades de dégénérescence biologique,ou décomposition, par exemple des eaux de fabriques de levure anaérobiquement décomposées dans des chambres de putréfaction, à une température de 42 C, et sous une alcalinité de.
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pH 7,5, par des bactéries d'eaux vannes.
Des matières nutritives minérales, des substances nitreuses et des sels phosphoriques ne sont pas ajoutés, ou ne sont ajoutés que de façon toute exceptionnelle.
Pour décomposer et utiliser parfaitement les matières fermentes- cibles dans des liquides en fermentation, un seul type ou classe de micro-organismes est insuffisant, car de tels micro-organismes, eu égard à leur physiologie spécifique, n'ouvrent ou ne dédoublent que . certaines substances déterminées. Par suite, conformément à l'inven- tion, les milieux fermentescibles sont ensemencés à l'aide de micro- organismes variés en ce qui concerne la physiologie spécifique des micro-organismes employés à cet effet, l'ensemencement étant effectué graduellement en raison de la difficulté de la désintégration chimi- que et de la digestion des matières nutritives à considérer.
Ainsi, les milieux de fermentation, comme déjà indiqué, sont/tout d'abord soumis à une fermentation lactique, et ensuite ensemencés à l'aide de bouillons forts de bactériums simples, notamment des champignons ou moisissures produisant de l'amylase, qui décomposent et tranforment partiellement des carbohydrates complexes, comme par exemple l'ami- don, les rendant digestibles pour des micro-organismes supérieurs comme des ferments.
Les liquides partiellement fermentés, sont sou- mis à une fermentation additionnelle à l'aide de bouillons de fer- ments de types simples, de préférence de levures épidermiformes natu- relles, de la classe des mycodermes qui provoquent une fermentation accélérée et transforment dans leur propre cellule ceux des produits @ dont il est difficile de produire la fermentation par d'autres micro-organismes, de même que les sécrétions de divers processus de fermentation antérieurs, consistant par exemple en alcools et acides organiques.
Après ensemencement des liquides à l'aide de bouillons de bacté- riums et moisissures ou champignons amylotiques (bacille amylobacter), l'aération est augmentée. Après avoir été ensemencés à l'aide de le- vures, les liquides sont aérés aussi intensément que possible pendant une période de 20 heures environ, approximativement à une température de 30 C.
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Les liquides qui ..ont ainsi été partiellement ou entièrement fer- mentés, en particulier ceux des liquides contenant des substances ai- sément fermentescibles dans leur état initial, sont alors soumis à fermentation à l'aide de bouillons forts de moisissures, formant un long mycélium, comme par exemple des moisissures des classes de la penicille, cytromyces, aspergilles, mucors, rhizopodes, cladospores, céphalothécie, verticilles, mais de préférence à l'aide de moisissu- res des types monilie et oidium.
Les liquides ensemencés, par exemple à l'aide d'un bouillon d'une culture pure d'oidium lactis, sont modérément aérés à une température de 25 à 30 C et avec une acidité optimum de pH 6. L'oidium est, en pareille condition, rapidement multiplié et se développe en forme de longues branches de mycélium. Il agit/antibiotiquement sur les bacté- ries et levures ayant auparavant végété dans les liquides, affaiblis- sant et finalement tuant celles-ci et les agglutinant, en même temps que les fines matières en suspension et les substances colloïdales, sur son mycélium, vivant et s'accroissant de ces substances et des corps des micro-organismes agglutinés. Par suite l'oidium forme des agglutinations de plus en plus puissantes de mycélium chargé des ma- tières précitées.
La fermentation terminée et l'aération arrêtée, ces agglutinations de mycélium se déposent rapidement.dans le fond et peuvent être extraites par centrifugation ou filtration à l'état solide, comme une excellente matière albumineuse.
Les bouillons de bactériums,moilissures, champignons et levures, conformes à l'invention, qui sont nécessaires pour faire fermenter les liquides, sont cultivés à partir d'une culture pure des dits micro-organismes, par une large propagation dans des milieux liquides qui, quant aux compositions et origine, sont identiques ou très semsont blables à ceux des liquides qui doivent en être ensemencés,et/ainsi clarifiés.
La séparation des micro-organismes, des milieux soumis à fermen- tation, par les méthodes usuelles, c'est-à-dire par centrifugation et filtration, serait trop onéreuse, car il faudrait soumettre à la cen- trifugation ou la filtration la masse totale, qui d'ordinaire est très
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diluée. Le dépôt et la décantation sont d'autre part inadéquat- et nécessitent toujours une période de temps trop étendue.
Tous les processus connus pour recueillir les micro-organismes dans les liquides qui ont été soumis à fermentation, sont susceptibles d'engendrer des pertes notables en matières nutritives de valeur présentes dans les liquides sous ferme de fines suspensions, comme par exemple les bactériums, ou sous forme de solutions colloïdales ou moléculaires, comme par exemple divers produits de décomposition ou dédoublement de protéines, acides organiques, etc... Ces matières restent dans les liquides, centrifugés et analogues et réduisent très notablement, comme matière de charge, la clarification de ces liquides, les maintenant troubles et très contaminés.
Ce sérieux inconvénient est éliminé par le procédé de l'invention, grâce à l'addition aux liquides soumis à fermentation à la manière dé- crite plus haut, de lait de chaux, pendant une période suffisante pour que le liquide se "rompe" c'est-à-dire donne naissance à un fort trou- ble, soit uns sorte de voile ou boue grossièrement floconneux, épais et très volumineux, se déposant rapidement, qui, par sédimentation fait office d'un filtre efficace grâce auquel tous les suspensoids, même les plus fins, sont entrainés au fond comme le sont, par exemple, les particules colloïdales et les bactériums. Le trouble ou voile précité se produit pour une alcalinité de pH 8 à 11. Par l'addition de chaux, divers acides organiques sont de même précipités et entrai- nés au fond.
Après dépota du trouble ou boue, le liquide traité sera normalement parfaitement clair et pratiquement stérile biologiquement parlant.
Le liquide ainsi clarifié est soutiré et renvoyé à sa destination normale dans la fabrication considérée, ou évacué à l'égoût.
Si c'est nécessaire, son alcalinité peut être abaissée par mélan- ge avec de l'eau de rivière, dans un rapport de 1 à 1, l'hydroxyde de calcium étant alors précipité soua forme de carbonate, qui se dépose rapidement au fond et peut être éliminé. Le sédiment boueux du fond de la cuve de fermentation est centrifugé ou filtré, sous pression,
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dans des filtres-presses, en procurant une masse solide qui peut être séchée. La boue ainsi traitée contient 10 à 45 % de protéines, en plus de diverses autres matières organiques de valeur, et de la chaux.
Elle constitue par suite une matière précieuse qui peut être utilisée soit directement comme complément d'aliment de bétail, soit comme matière servant à la préparation de protéines pour la préparation de produits alimentaires et autres buts.
Le trouble et la boue volumineux se produisant conformément à l'invention avec la participation de moisissures formant un long mycélium, et d'agents de précipitation comme la chaux, ont une effi- cacité marquée. Si la substance sèche n'atteint, par rapport au volu- me de liquide, que 0,1 à 0,3 %, ils fonctionnent déjà comme un filtre parfait, retenant pratiquement tous les plus fins suspensoids conte- nus. dans le liquide. Une utilisation n'épuise pas la dite efficacité et le remploi à plusieurs reprises est possible comme moyen de filtra- tion pour extraire des liquides les bactériums et les autres fines suspensions.
Exemple.
1000 hectolitres d'eau perdue des presses et batterie de diffu- sion d'une sucrerie, sont déversés dans une cuve/de fermentation.
Cette eau est naturellement contaminée par des bactéries lactiques et modérement aérée à une température de 25 à 35 C pendant 1 à 2 heures. Ensuite l'eau est inocculée à l'aide d'un bouillon d'une culture pure d'oidium lactis développée par la méthode d'aération dans un moût de mélasses à 3 % (20 hectolitres).Après l'inocculation, le liquide est aéré pendant 2 à 6 heures. La durée de la fermenta- tion dépend de la période de fermentation du sucre. Dès que le sucre est entièrement fermenté, on ajoute du lait de chaux jusqu'à obtenir une alcalinité de pH 9 à 10 et la formation de flocons grossiers et la "rupture" dans le liquide. Ensuite l'aération est arrêtée en permettant au trouble ou voile de gagner le fond.
Cette sédimentation prend de 1 à 3 heures suivant le niareau du liquide dans la cuve de fermentation. Le liquide clair subsistant au dessus du àédiment bou- eux est soutiré et renvoyé à la fabrication. La boue, représentant
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l/6ème à 1/lOème environ du total est soumise à filtration dans des filtres-presses et forme alors une masse solide. Elle est cassanté, et séchée à l'état broyé dans un sécheur à couloir ou un autre appa- reil de séchage approprié.
De 1000 hectolitres d'eau perdue on obtient 10 quintaux de boue en moyenne, à 25 % de manière sèche, c'est-à-dire 250 kg. de matière sèche contenant 45 à 50 kg. de protéines. Tout le processus de cla- rification --fermentation, précipitation et filtration de la boue-- ne prend que 8 à 12 heures.
L'avantage principal du procédé conforme à l'invention consiste, par conséquent, dans l'obtention de quantités de produits riches en protéines et autres substances nutritives à partir de liquides dilués contenant les matières nécessaires à la synthèse biologique des proté- ines, bien plus élevées que celles qu'il a été antérieurement possi- ble d'atteindre en exécutant les procédés biologiques ou chimiques connus de production.
Un autre avantage substantiel réside dans la purification chimi- que et biologique accélérée et plus complète des liquides soumis à fermentation. Ainsi, tous les carbohydrates digestibles et tous les baotériums et fines matières en suspension sont extraits des liquides soumis à fermentation par la méthode conforme à l'invention.
Les liquides purifiés sont parfaitement clairs et pratiquement stériles, de sorte que les liquides clarifiés peuvent sans danger être retournés à la fabrication. Ce point est d'importance spéciale pour les fabrications nécessitant de grandes quantités d'eaux, qui sont fortement souillées et contaminées au cours des processus de fabrica- tion et provoquent de sérieux inconvénients lorsqu'elles sont diverséee en rivière ou analogue, comme c'est le cas pour les eaux perdues des sucreries.
Une autre caractéristique du procédé selon l'invention réside dans les frais peu élevés du traitement, qui sont très largement com- pensés et au delà par le gain en protéines extraites, de sorte que l'invention permet de convertir la clarification, antérieurement ennuyeuse et improductive, des eaux perdues, en une opération rénu- mératrice.