Procédé de préparation, par fermentation, d'acides gras volatils. La présente invention a pour objet un pro cédé :de préparation d'acides gras volatils, en particulier de .1 'acide acétique, à partir de so lutions de sucre, par fermentation à l'aide d'organismes thermophiles.
Lorsqu'une solution de sucre, par exem ple un moût de mélasse, est inoculée avec des organismes thermophides tels que, par exem ple, les organismes qui fermentent la cellu lose avec formation d'acides gras, il ne se forme que de petites quantités d'acide acéti que, à moins que la concentration :du sucre soit extrêmement faible. Avec les concentra tions en sucre employées normalement dans .les procédés ,de fermentation, il se forme des acides non volatils en même temps que (de fai bles :quantités seulement d'acide acétique.
Au fur et â mesure -que la concentration en sucre diminue, le rendement .en acide volatil, parti culièrement en acide acétique, augmente et lorsque le moût ne contient plus que de très faibles concentrations en sucre, pratiquement tout l'acide produit. est -de l'acide volatil.
On comprend -cependant facilement que la préparation :d'acides gras volatils dans ces conditions, c'est-à-dire avec une liqueur en f ermentation ayant une très faible concentra tion en sucre (par exemple 0,5 à 1 %) n'est pas rentable. En effet, :cette préparation né cessiterait non seulement d'emploi de réci pients -de très bande capacité pour le traite ment,de grandes masses de liquides, mais la récupération .des acides gras volatils .de ces grandes masses serait très :on)reuse.
Le procédé objet de la présente invention permet d'o'bvier à ces difficultés. Il est carac térisé en -ce que l'on établit la fermentation dans un liquide de :concentration en sucre très faible et en ce .que l'on ajoute une solution de sucre en quantité et d'une teneur en sucre telles que la concentration en sucre dans le fermenteur reste au-dessous de celle à laquelle une accumulation d'acide non volatil aurait lieu.
La Meneur en sucre de la solution ajoutée peut donc être forte, les quantités ajoutées étant faibles, ce -qui permet de travailler avec de petites masses de liquide. Les adjonctions peuvent se faire par intermittence ou conti nuellement et des quantités, de liquide fer menté peuvent être retirées du fermenteur d'une manière analogue.
La concentration des ions hydrogène .du liquide en fermentation est .de préférence maintenue- à un point optimum (par exem ple entre Pn5 et Pn9) pour les organismes employés, par addition périodique ou conti nue de .corps alcalins, tels que. par exemple, le bicarbonate ide sodium, l'ammoniaque, l'eau de chaux, le carbonate ,de calcium et autres corps semblafles.
Lorsqu'il est nécessaire, des substances nutritives telles que l'ammoniaque, le sulfate d'ammonium, le, phosphate d'ammonium, etc., peuvent être ajoutées au liquide en fermenta tion et, si on le désire, ces substances peuvent être ajoutées en même temps que la solution de sucre. De cette manière, on peut obtenir une concentration économique en sels d'aci des gras, en particulier d'acide acétique, à partir desquels l'acide peut être récupéré par n'importe quel moyen connu.
La fermentation peut être exécutée d'une manière continue et du ,liquide fermenté peut être retiré par intermittence ou continuelle ment, d'une manière telle que n'importe quelle concentration désirée de sel d'acide bras peut être maintenue dans le moût.
Comme solution de sucre, on peut utiliser des mélasses,di-luées provenant de la fabrica tion du .sucre de canne @ou ,du sucre @de bette rave, des solutions sucrées obtenues de la saccharose-brute, des solutions de glucose, des solutions sucrées obtenues du sorgho, des ca roubes et d'autres produits végétaux conte nant .du sucre, des solutions :
de sucre obtenues par hydrolyse -de cellulose et ide matières con tenant de la cellulose, telles que celles obte nues par traitement de sciure avec de l'acide, ou celles obtenues parle traitement au sulfite, du bois, pour obtenir de la -pulpe de cellulose, ou encoredes solutions sucrées obtenues par l'hydrolyse de -l'amidon et de substances con tenant de l'amidon.
Lors de la mise en eeuvre du procédé de la présente invention, on exécute de préférence la fermentation dans une brande masse de li quide de concentration en sucre nécessaire- ment faible et en ajoutant continuellement ou pkiodiquement,des quantités relativement petites de solution de sucre de concentration en sucre relativement forte, mais en propor- fon telle que la concentration en sucre de la.
brande masse ne s'élève pas au-dessus de celle < à, laquelle. n'importe quelle fermentation ap préciable donnant,des acides non volatils, prendrait place. On procède :à .des retraits de liquide fermenté corresipondant avec les addi tions des solutions de sucre.
La manière dont @fonctionne le procédé, dans des circonstances particulières, données à titre d'exemple, peut être comprise plus com- plètement en :considérant la description com parative suivante entre des applications d'un procédé connu et,du procédé selon l'invention: On dilue 258 kg de mélasse de betterave, avec de l'eau, jusqu'à, un volume de 272.5 li tres.
On fait fermenter cette dilution directe ment avec un organisme termophile fermen tant la cellulose à la température habituelle pour les fermentations avec ces organismes, notamment aux environs de 60 C. La con centration en ions hydrogène .est maintenue dans des limites convenant à la fermentation par les, moyens habituels.
On trouve qu'après six jours, l'acide total produit, calculé comme acide acétique, est égal à<B>58%</B> @de la quantité de sucre transformé. Laquantité -d'acide vo latil produit, :calculée comme acide acétique, n'est, cependant égale qu'à<B>28,30%</B> seulement ide la, quantité de sucre transformé.
Comparativement au mauvais rendement en acide volatil obtenu par le !processus qui vient -d'être décrit on peut obtenir un rende ment en acide qui .est pratiquement entière ment de l'acide volatil, en procédant comme suit, selon la présente invention: En supposant que l'on emploie un fer menteur d'une capacité de 2725 litres: on verse dans ce fermenteur, chaque jour pen dant :sept jours, une solution de 36 kg de mé lasse dans 3,63 litres d'eau.
Il est entendu que 1a cuve ide fermentation a été chargée avec un organisme thermophile de fermenta tion -de la cellulose et qu'une température d'environ 60 C est maintenue, il est égale ment entendu que la concentration en ions hydrogène est maintenue optimum (par exemple entre Pii5 et PO par les adjonc tions périodiques habituelles.
Pendant le pre mier jour l'acide total produit -sera en partie de l'acide non volatil, du fait de la concen tration de la. mélasse, comme on le compren dra., mais on .comprendra également -que de jour en jour la concentration de la mélasse -di- zninuera et, par conséquent, la production d'acide non volatil diminuera et de plus, ce dernier pourra en partie servir comme sub stance nutritive. Donc, à la fin des sept. jours, la .cuve de fermentation sera pratiquement pleine d'un liquide de concentration -en sucre très faible et contenant également ,des acétates -- at une faible quantité de sels. d'acides non vo latils.
En ayant ainsi préparé un moût ide @ai- ble concentration en sucre, approprié pour de nouvelles adjonctions. et des retraits corres pondants, on peut alors retirer 363 litres de liquide fermenté par jour et ajouter pair jour 363 litres d'une @solution à 10 % de mélasse.
L'adjonction et le retrait peuvent évidem- rnent avoir lieu soit à, intervalles, soit conti- nuellem-ent. On comprendra que la concentra tion en ions hydrogène sera maintenue fai ble comme précédemment et. que la tempéra- turc sera maintenue à un (degré approprié, de préiférence aux environs -de 60 C.
Si c'est nécessaire, .des substances nutritives sont éga lement ajoutées, mais dans le cas -de mélasse de ;betterave, .cette .adjonction n'est. pas haabi- tuellement nécessaire.
Process for the preparation, by fermentation, of volatile fatty acids. The present invention relates to a process: for the preparation of volatile fatty acids, in particular acetic acid, from sugar solutions, by fermentation using thermophilic organisms.
When a sugar solution, for example molasses wort, is inoculated with thermophid organisms such as, for example, organisms which ferment cellulose with the formation of fatty acids, only small amounts are formed. of acetic acid, unless the concentration of: sugar is extremely low. With the sugar concentrations normally employed in fermentation processes, non-volatile acids are formed along with (only small amounts of acetic acid).
As the sugar concentration decreases, the yield of volatile acid, particularly acetic acid, increases and when the wort contains only very low sugar concentrations, practically all the acid produced. is volatile acid.
It is easily understood, however, that the preparation of: fatty acids volatile under these conditions, that is to say with a fermenting liquor having a very low concentration of sugar (for example 0.5 to 1%) n is not profitable. In fact: this preparation would require not only the use of very high capacity containers for the treatment of large masses of liquids, but the recovery of the volatile fatty acids of these large masses would be very: on) reuse.
The method of the present invention overcomes these difficulties. It is characterized in that the fermentation is established in a liquid of: very low sugar concentration and in that a sugar solution is added in an amount and a sugar content such as the concentration sugar in the fermenter remains below that at which a build-up of non-volatile acid would take place.
The sugar leader of the added solution can therefore be high, the added amounts being small, which makes it possible to work with small masses of liquid. The additions can be made intermittently or continuously and quantities of fermented liquid can be withdrawn from the fermenter in a similar manner.
The concentration of hydrogen ions in the fermenting liquid is preferably maintained at an optimum point (eg between Pn5 and Pn9) for the organisms employed, by periodic or continuous addition of alkali bodies, such as. for example, sodium bicarbonate, ammonia, lime water, carbonate, calcium and the like.
When necessary, nutrients such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium phosphate, etc. can be added to the fermenting liquid and, if desired, these substances can be added. added at the same time as the sugar solution. In this way, an economical concentration of fatty acid salts, in particular acetic acid, from which the acid can be recovered by any known means can be obtained.
Fermentation can be carried out in a continuous fashion and fermented liquid can be withdrawn intermittently or continuously, so that any desired concentration of arm acid salt can be maintained in the wort.
As the sugar solution, it is possible to use molasses, diluted from the manufacture of cane sugar or cane sugar, beet sugar, sweet solutions obtained from crude sucrose, glucose solutions, sugar. sweet solutions obtained from sorghum, beans and other vegetable products containing sugar, solutions:
of sugar obtained by hydrolysis of cellulose and of materials containing cellulose, such as those obtained by treating sawdust with acid, or those obtained by treating wood with sulphite to obtain -pulp. cellulose, or even sugary solutions obtained by the hydrolysis of starch and starch-containing substances.
In carrying out the process of the present invention, the fermentation is preferably carried out in a bulk liquid of necessarily low sugar concentration and with the continuous or periodic addition of relatively small amounts of the sugar solution. relatively high sugar concentration, but in a proportion such as the sugar concentration of the.
brande mass does not rise above that <to, which. any appreciable fermentation giving non-volatile acids would take place. We proceed: with. Withdrawals of fermented liquid corresponding to the additions of the sugar solutions.
The manner in which the method operates, under particular exemplary circumstances, can be understood more fully by: considering the following comparative description between applications of a known method and, of the method according to invention: 258 kg of beet molasses are diluted with water to a volume of 272.5 liters.
This dilution is fermented directly with a termophilic organism closing the cellulose at the usual temperature for fermentations with these organisms, especially around 60 C. The concentration of hydrogen ions is kept within limits suitable for fermentation by the usual means.
It was found that after six days the total acid produced, calculated as acetic acid, was equal to <B> 58% </B> of the amount of sugar processed. The amount of acid in the product, calculated as acetic acid, is, however, only <B> 28.30% </B> only to the amount of sugar processed.
Compared to the poor yield of volatile acid obtained by the process which has just been described, an acid yield which is practically entirely volatile acid can be obtained by proceeding as follows, according to the present invention: assuming that we use a lying iron with a capacity of 2725 liters: we pour into this fermenter, every day for: seven days, a solution of 36 kg of molasses in 3.63 liters of water.
It is understood that the fermentation tank has been loaded with a thermophilic cellulose fermenting organism and that a temperature of about 60 ° C is maintained, it is also understood that the concentration of hydrogen ions is kept optimum ( for example between Pii5 and PO by the usual periodic additions.
During the first day the total acid produced will be partly non-volatile acid, due to the concentration of. molasses, as will be understood., but it will also be understood -that day by day the concentration of molasses -di- zninu and, consequently, the production of non-volatile acid will decrease and moreover, the latter may in part to serve as a nutrient. Therefore, at the end of the seven days, the fermentation tank will be practically full of a liquid of very low concentration - sugar and also containing acetates - and a small amount of salts. of non-vo latile acids.
Having thus prepared a wort with a low sugar concentration, suitable for further additions. and the corresponding withdrawals, then 363 liters of fermented liquid can be withdrawn per day and 363 liters of a 10% molasses solution added daily.
The addition and removal can of course take place either at intervals or continuously. It will be understood that the concentration of hydrogen ions will be kept low as above and. that the temperature will be maintained at an (appropriate degree, preferably around -60 C.
If necessary, nutrients are also added, but in the case of beet molasses, this. Addition is not. not usually necessary.