BE636176A - - Google Patents

Description

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  Procédé de purification do bouillons de fermentation 
La présente invention se rapporte à des perfection- nements apportés à la purification de bouillons ou jus de fermentation en vue de les débarrasser de matières cellu- laires et d'autres impuretés. 



   Dans la production de substances organiques par des procédés de fermentation, on obtient généralement, à l'issue de la fermentation, un bouillon ou jus contenant, outre les produits recherchés, différentes matières solides ou semi-solides telles que les cellules du ou des   microor-   ganismes utilisés pour la fermentation, des matières rési- 

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 duelles du milieu de culture et d'autres impuretés en solution ou en suspension aqueuse.

   Le produit de la fer- mentation, qui se présente généralement sous la forme   @   d'une solution, peut être isolé, lorsque les matières solides et semi-solides ont été retirées, en faisant appel à des procédés classiques tels que cristallisation, extrac- tion, précipitation et moyens analogues, 
A l'échelle industrielle, la Réparation de matières cellulaires des bouillons de fermentation se heurte à de sérieuses difficultés, cette séparation ne pouvant s'ef- fectuer aisément par filtration ou par centrifugation. De plus, lesdites matières cellulaires produisent un effet inhibiteur 3ors de la cristallisation et, si l'on fait appel à un échangeur d'ions, ces matières tendent rapide- ment à engorger la résine. 



   L'invention a trait à un procédé de purification de bouillons de fermentation permettant notamment de séparer de ces derniers les matières cellulaires et autres impuretés. 



  Ce procédé est remarquable notamment par le fait que l'on traite le bouillon de fermentation avec de l'hydroxyde de calcium, que l'on convertit   l'hydroxyde   de calcium compris dans le bouillon en carbonate de calcium et que l'on   sépara   le carbonate de calcium du susdit bouillon avec les matières cellulaires et autres impuretés qui précipitent en même temps. 

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   On   connaît   dans l'industrie sucrière un procédé de purification des mélasses appelé communément: "Purifi- cation à la chaux"; il est toutefois très surprenant qu'un procédé analogue puisse être appliqué avec succès pour l'élimination des cellules de microorganismes vivants ou non d'un bouillon de fermentation. 



   Un   certain   nombre de réactions semble se produire au cours du procédé; elles sont exposées ci-dessous mais il va de soi que ces considérations théoriques n'ont pas une portée limitative. En premier lieu, le contact de l'hydroxyde de calcium avec les parois cellulaires provoque une dénaturation des protéines qui composent principalement les cellules. Ces cellules se racornissent et, simultanément, acquièrent une charge négative. Le carbonate de chaclium, qui se forme peu à peu à partir de l'hydroxyde de calcium,pos- sède une charge positive ut absorbe les matières cellulaires négativement chargées avec, éventuellement, d'autres impu- retés telles que matières colorantes par exemple.

   Le carbo- nate de calcium étant insoluble dans l'eau, il précipite avec lesdites matières cellulaires et autres impuretés, ce qui permet de les séparer aisément du bouillon et d'obtenir une solution claire des produits de fermentation. La sépara- tion du précipité peut être effectuée par tout moyen conve- nable, notamment par filtrage, centrifugation,   décantation, etc...   



   Selon une forme d'exécution préférée du procédé, on ajoute au bouillon de fermentation à traiter une charge d'une solution de chaux, par exemple sous la forme d'un lait de 

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 chaux, calculée de façon que la teneur en calcium du bouillon soit comprise entre 0,1 et 10 %, do préférence 5 % environ (rapport pondéral basé sur l'oxyde). On laisse réagir le mélange pendant une période relativement courte, de préférence 10 à 20 minutes, avant la conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de   calcium .   



   Suivant une variante de   réalisation, l'hydroxyde   de calcium peut être formé in situ en ajoutant au bouillon do fermentation de l'oxyde de calcium finement broyé. 



   De préférence, le traitement à l'hydroxyde do cal- cium est effectué à une température élevée, comprise par exemple entre 70 et 90  C. Lorsque ce traitement est opéré par addition d'oxyde de calcium broyé, il n'est généralement pas nécessaire de chauffer le bouillon car la réaction est exothermique; dans la plupart des cas, la chaleur libérée est suffisante pour atteindre la température désirée, 
On a remarqué que le rendement du filtrage d'un bouillon de fermentation peut être amélioré si, avant la conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium, le bouillon est maintenu pendant une période de 5 à 40 mi- nutes à une température comprise entre 70 et 90  C ot pré- férablement 10 à 20 minutes 4 75 - 85  C. 



   La conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium s'opère par l'introduction d'ions de carbonate dans le bouillon. De bons résultats sont obtenus en faisant passer dans le bouillon un courant de dioxyde de carbone, Jusqu'à ce 

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 que   le   pH atteigne une valeur do 7,5 environ. On peut également introduire dans le bouillon une quantité   appro   priée de carbonate d'un métal alcalin, notamment du oar- bonate de soude. 



   Suivant une autre forme d'exécution du procédé, la conversion   de   l'hydroxyde de calcium en carbonate de cal- cium est effectuée en deux étapes et à des pH   de   valeurs différentes, avec séparation intermédiaire des substances précipitées. Lors de la première étape, le pH est amené à 9,4 -9,5 environ, de préférence au moyen d'un courant de dioxyde de carbone, ut le bouillon est filtré une pre-   mière   fois.

   La solution filtrée est alors traitée à nouveau nu dioxyde de carbone Jusque l'obtention de pH 7,7  puis elle est filtrée une seconde fois, 
Lorsque la conversion do l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium est effectuée en deux étapes, le bouillon est, de préférence,maintenu avant la conversion dans les conditions déjà exposées ci-dessus, c'est-à-dire à une température comprise entre 70 et 90  C pendant 5 à 40 minutes, par exemple à 75 - 85  C pendant 10 à 20 minutes. 



   Si les substances précipitées sont retirées du bouil- lon par filtrage, cette dernière opération peut avoir lieu à la température ambiante, mais il est préférable qu'elle, soit   effectuée   à une température comprise entre 50 et 60  C environ. 

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   Le procédé .selon l'invention permet d'obtenir unu solution de fermentation exempte de matières cellulaires et autres substances colloïdales et à partir de laquelle un pro- duit de fermentation de grande pureté est susceptible d'être extrait par des moyens simples et économiquesCe procédé présente un intérêt tout particulier pour la séparation des   matières     cellulaires   de bouillons de   fermentation     se     rappor-   tant à la production par fermentation de l'acide   g@utamique   (acide L-glutamique) dans des milieux qui peuvent contenir ou non de la biotine.

   Toutefois, l'application du présent procédé n'est pas limitée à de   tels   bouillons ou milieux et il peut être   utilisa     avantageusement   pour l'élimination des cellules de microorganismes et autres impuretés nu cours de la production, par des procédés de fermentation, de différents   acides   aminés tels que:   alanine,   acide   aspartique,     ornithine,   lysine, valine, thréonine, homosérine, isoleucine, acide dia- minopimélique ou (le lours sels et bétaines; de   substances   antibiotiques:

   pénicilline, auréomycine, streptomycine,   mito-     - veine;   de   nucléotides:     acide     inosinique   (inesine-5-phosphate),   @@nthosine,   ou, enfin, d'autres substances organiques telles   @   l'acide citrique, l'acide allo-isocitrique, l'acide   itaco-   nique, l'acide malique, l'acide orotique, le   5-cétofruotoso,   etc... 



   Les exemples suivants illustrent   la   mise; en   couvre   du procédé selon l'invention, laquelle n'est cependant pas li- mitée aux conditions qui y sont exposées, Les parties et pour-   centages   expriment des rapports pondéraux. 

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100 parties d'un bouillon de fermentation contenant   16 %   de matières solides, lesquelles comprennent notamment 
5 % d'acide glutamique et 3 % de matières cellulaires, ont été   chauffées    80    C. 10 parties d'un lait de chaux, con- tenant 40   %   d'hydroxyde du calcium, ont été ajoutées pendant 
20 minutes sous bonne agitation.

     Apres   une période de réaction de 10 minutes, un courant du dioxyde de carbone est introduit dans le bouillon sous bonne agitation jusqu'à l'obtention de pH 7,5. On laisse s'écouler une période de réaction de 15 mi-   nutes   et le carbonate de calcium précipité est filtré avec les matières cellulaires qui' précipitent en même temps, en vue d'obtenir un filtrat clair et exempt d'impuretés. L'acide glu-   tamique   est isolé par des moyens conventionnels, par exemple un précipitant le produit à un point isoélectrique déterminé (pH   3,2).   



     Exemple   2 
10 parties d'oxyde de calcium finement broyé sont ajoutées à 100 parties d'un bouillon de fermentation contenant 10 % de matières solides, lesquelles comprennent notamment 2,5% de bétain3 et 2,5 % de   matires   cellulaires. La réaction étant exothermique, la température du bouillon passe de 20  C à 90  C durant la conversion de l'oxyde de calcium en carbonate de cal- cium.   Apres   30 minutes, 19 parties de carbonate de soude sont introduites dans le bouillon et la réaction est maintenue pon- dant 20 minutes-. Lu carbonate de calcium précipité est alors 

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 filtré, de même que les matières cellulaires qui   précipi-   tent en même temps.

   On obtient une solution claire dont on peut éventuellement isoler la   bétaïne,   par exemple à l'aide d'un échangeur d'ions. 



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3,5 parties de chaux sont ajoutées à 100 parties d'un bouillon de.- fermentation contenant des matières cellu- laires et 5,5 parties d'acide glutamique. Le pH du bouillon est compris, à l'origine, entre 12,2 et 12,4,   Loouillon   est chauffé à 75 - 85  C et maintenu à cette température, sous bonne agitation, pendant'10 à 20 minutes. 



   Le pH est alors' ajusté à 9,4 - 9,5 au moyen d'un courant de dioxyde de carbone et la température est abaissée à 50 - 60  C. Le bouillon est alors aisément filtré une pre-      mière fois à cette dernière température. 



   On fait passer à nouveau un courant de dioxyde do carbone dans le filtrat Jusqu'à l'obtention de pH 7.7 puis ce dernier est filtré une seconde fois. 



   On obtient une solution claire d'acide glutamique qui peut être isolé par cristallisation en 2 fractions succes- sives. La pureté de la première fraction est de 95   %   et celle de la seconde est de 90 %. Le rendement est compris entre 75 et 80 %.

Claims (1)

1. Résumé La présente invention se rapporte à un procédé de pu- rification do bouillons ou jus de fermentation, comprenant notamment la séparation de ces derniers des matières cellu- laires et autres impuretés, ce procédé étant remarquable notamment par les points suivants, qui peuvent être consi- dérés séparément ou en toutes combinaisons: a) on traite le bouillon de fermentation avec de l'hydroxyde de calcium, on convertit l'hydroxyde de calcium compris dans le bouillon en carbonate de calcium et on.sé- pare le carbonate de calcium du susdit bouillon avec les matières cellulaires et autres impuretés qui précipitent en même temps ; b) le traitement uu bouillon avec l'hydroxyde de calcium est effectué, (le préférence, à une température élevée;

   c) la quantité d'hydroxyde de calcium utilisée pour le traitement du bouillon peut représenter, en poids, cal- culé sur la base de l'oxyde de calcium, 0,1 à 10 % du sus- dit bouillon ; d) on peut effectuer la conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium par l'introduction dans le bouillon d'un courant de dioxyde de carbone ou par une addi- <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1 tion nu bouillon d'une quantité sensiblement stoochiométrique de carbonate d'un métal alcalin;

   e) de préférence, la conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium s'opère à la température EMI10.2 ambiante ou, eventuellement, à une température élevée j f) le traitement du bouillon avec l'hydroxyde de calcium peut être effectua en formant l'hydroxyde do cal- cium in situ, par une addition u'oxyde de calcium nu bouillon de fermentation ou, le cas chéant, en ajoutant à ce dernier une solution d'hydroxyde de calcium; g) avant la conversion de l'hydroxyde de calcium en carbonate de calcium, le bouillon peut être maintenu à une température comprise entre 70 et 90 C pour une période EMI10.3 de 5 a ''<0 minutes c-t, pré Terriblement, une température comprise entre 75 et 85 C pendant 10 à 20 minutes;

   h) la conversion de l'hydroxyde de calcium en car- bonate de calcium peut être effectuée en deux étapes à des pH différents, les substances précipitées étant retirées du bouillon après chaque étape; i ) de préférence, le pH est ajuste à 9,4 - 9,5 au coure de la première étape alors qu'il est amené à 7,7 environ du- rant la seconde desdites étapes.