FR2590903A1 - Improved fermenter for solid media - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux fermenteurs utiles notamment pour la mise en oeuvre de procedés de fermentations utilisant la croissance de micro-organismes sur des milieux de culture solides sous forme particulaire, et en particulier des perfectionnements apportés aux fermenteurs du type statique dans lesquels le milieu de fermentation ne se trouve pas soumis à une agitation, par des moyens mécaniques, en cours de traitement ou de transformation. The present invention relates to improvements made to fermentors useful in particular for the implementation of fermentation processes using the growth of microorganisms on solid culture media in particulate form, and in particular improvements made to static type fermenters in which the fermentation medium is not subjected to stirring, by mechanical means, during processing or transformation.
On sait que, dans un processus de fermentation du type rappelé ci-dessus, l'opération comporte deux phases principales. à savoir une phase de germination des spores et une phase de croissance mycélienne. It is known that, in a fermentation process of the type recalled above, the operation comprises two main phases. namely a spore germination phase and a mycelial growth phase.
Pendant la phase de germination des spores ainsi qu'au début de la phase de croissance mycélienne. il faut généralement apporter des calories pour maintenir la température à un niveau optimum et pendant la phase exponentielle de croissance et de ramification du mycélium correspondant à la phase de multiplication active de ce mycélium, il faut retirer des calories au milieu de culture du fait qu'on assiste à une réaction fortement exothermique.During the spore germination phase and at the beginning of the mycelial growth phase. it is usually necessary to provide calories to maintain the temperature at an optimum level and during the exponential phase of growth and branching of the mycelium corresponding to the phase of active multiplication of this mycelium, it is necessary to remove calories from the culture medium because there is a strongly exothermic reaction.
I1 en résulte que le facteur température constitue un des paramètres sur lequel il y a lieu d'intervenir au cours de l'opération en régulant et contrôlant ce paramètre. As a result, the temperature factor is one of the parameters on which it is necessary to intervene during the operation by regulating and controlling this parameter.
Au surplus, il y a lieu de contrôler et réguler le débit d'air nécessaire à un bon déroulement de la fermentation. Ce débit d'air représente aussi un paramètre important. In addition, it is necessary to control and regulate the air flow necessary for a good course of fermentation. This air flow is also an important parameter.
Sans vouloir entrer dans le degré d'importance des différents paramètres dont il faut tenir compte dans ce type de fermentation, on peut dire, de façon générale, qu'un fermenteur approprié devra comporter
- des moyens de régulation et de contrôle de la température
- des moyens de régulation et de contrôle de I'aération ;
- des moyens de mesure de l'oxygène etlou du C 2 provenant de la réaction.Without wishing to enter into the degree of importance of the various parameters that must be taken into account in this type of fermentation, it can be said, in general, that an appropriate fermenter will have to include
- Means for regulating and controlling the temperature
means for regulating and controlling the aeration;
means for measuring oxygen and / or C 2 from the reaction.
On peut, bien entendu. envisager d'autres régularisations et contrôles en réponse à d'autres mesures qui seraient faites, l'influence de tous ces paramètres étant parfaitement connus. Ils n'entrent dans le cadre de la présente invention que pour autant que le fermenteur qui en fait l'objet comportera une combinaison originale et nouvelle de ces moyens permettant d'agir sur ces différents paramètres connus. We can, of course. consider other adjustments and controls in response to other measures that would be made, the influence of all these parameters being perfectly known. They come within the scope of the present invention only insofar as the fermentor which is the object will comprise an original and new combination of these means for acting on these various known parameters.
Ainsi, l'invention couvre un fermenteur de type statique caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une enceinte destinée à recevoir le milieu de culture et, à l'intérieur de cette enceinte, au moins deux compartiments séparés par au moins un élément faisant office d'échangeur de chaleur, le fond de chaque compartiment comportant au moins un élément faisant office de diffuseur de gaz, alors que le haut de chaque compartiment est en communication avec le volume libre de ladite enceinte, laquelle présente éventuellement un élément de fermeture susceptible d'être lui-même mis en communication avec l'extérieur. Thus, the invention covers a fermenter of the static type, characterized in that it consists of an enclosure intended to receive the culture medium and, inside this enclosure, at least two compartments separated by at least one element acting as a heat exchanger, the bottom of each compartment having at least one element serving as a gas diffuser, while the top of each compartment is in communication with the free volume of said enclosure, which optionally has an element of closure likely to be put in communication with the outside.
Suivant un mode de réalisation possible et avantageux d'un tel fermenteur
- les parois faisant office d'échangeur de chaleur et se faisant face sont constituées par des radiateurs à circulation d'un fluide approprié et dont les conduites d'admission et d'évacuation traversent ledit élément de fermeture de ladite enceinte
- le fluide servant d'agent d'échange thermique est de préférence de l'eau ;
- les éléments de fond servant de diffuseur sont constitues par des parois à perforation en communication avec des moyens d'admission d'un gaz, de préférence de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène. According to a possible and advantageous embodiment of such a fermenter
the walls acting as heat exchangers and facing each other are constituted by radiators with circulation of a suitable fluid and whose intake and exhaust pipes pass through said closure element of said enclosure;
the fluid serving as heat exchange agent is preferably water;
the bottom elements serving as a diffuser consist of perforation walls in communication with means for admitting a gas, preferably air, air enriched with oxygen or oxygen.
Suivant d'autres caractéristiques le fermenteur selon l'invention comporte
- au moins une sonde servant à la détermination de la température du milieu de fermentation
- au moins un dispositif de régulation de l'échange thermique entre lesdites parois échangeuses de chaleur et ledit milieu de fermentation dans chaque compartiment
- au moins un dispositif de régulation du débit du fluide admis dans le fond diffuseur de chaque compartiment
- au moins un poste de commande des différents dispositifs agissant en fonction de l'évolution de la fermentation.According to other characteristics, the fermentor according to the invention comprises
at least one probe for determining the temperature of the fermentation medium
at least one device for regulating the heat exchange between said heat exchange walls and said fermentation medium in each compartment
at least one device for regulating the flow rate of the fluid admitted into the diffuser bottom of each compartment
at least one control station for the different devices acting according to the evolution of the fermentation.
Suivant un mode de réalisation possible et avantageux
- le paramètre température mesuré par la sonde de température contrôle la température et le débit de circulation du fluide dans les parois d'échange de chaleur lorsque celles-ci sont constituées par des radiateurs
- un dispositif de mesure de la teneur en CC2 est prévu dans le volume libre en communication avec chaque compartiment, ce dispositif agissant par tout moyen approprié sur le débit du gaz amené dans les diffuseurs au fond de chaque compartiment.According to a possible and advantageous embodiment
the temperature parameter measured by the temperature sensor controls the temperature and the flow rate of the fluid in the heat exchange walls when they are constituted by radiators
a device for measuring the content of CC2 is provided in the free volume in communication with each compartment, this device acting by any appropriate means on the flow rate of the gas brought into the diffusers at the bottom of each compartment.
D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique de face d'un fermenteur selon l'invention muni de dix compartiments séparés
- la figure 2 est une vue de coté du fermenteur illustré à la figure 1
-la figure 3 est une vue schématique d'ensemble d'un fermenteur selon l'invention équipé de tous ces accessoires
- les figures 4, 5 et 6 représentent des courbes cinétiques d'évolution de différents paramètres au cours d'opérations de fermentation effectuées avec différents micro-organismes sur différents milieux.Other features and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a diagrammatic front view of a fermenter according to the invention provided with ten separate compartments
FIG. 2 is a side view of the fermenter illustrated in FIG. 1
FIG 3 is a schematic overview of a fermenter according to the invention equipped with all these accessories
FIGS. 4, 5 and 6 represent kinetic curves of evolution of various parameters during fermentation operations carried out with different microorganisms on different media.
En se référant à ces dessins, on décrira un fermenteur et une installation selon l'invention dans leurs éléments constitutifs avec en cours de description, la fonction et le râle joués par chacun de ces éléments,
Un fermenteur selon l'invention est constitué d'une cuve rectangulaire (1) surmontée d'un couvercle (2) muni d'un conduit (8) permettant le passage des différents fluides (circuit d'eau (5) et (6) et évacuation des gaz (10). A l'intérieur de la cuve (1) sont placés, dans l'exemple de réalisation illustré ici, dix radiateurs (3 > espacés par des entretoises (4).Referring to these drawings, a fermenter and an installation according to the invention will be described in their constituent elements with the description and function and the rattle played by each of these elements,
A fermentor according to the invention consists of a rectangular tank (1) surmounted by a lid (2) provided with a conduit (8) allowing the passage of the various fluids (water circuit (5) and (6) and evacuation of gases (10) Inside the tank (1) are placed, in the embodiment illustrated here, ten radiators (3> spaced apart by spacers (4).
Chaque radiateur est raccordé à une arrivée d'eau 16) et à une sortie d'eau (5). L'ensemble des radiateurs montés avec les entretoises est solidaire. Cet ensemble est introduit à l'intérieur de la cuve (1). Each radiator is connected to a water inlet (16) and to a water outlet (5). All radiators mounted with the spacers is integral. This set is introduced inside the tank (1).
L'arrivée et la sortie des radiateurs (5 et 6) sont raccordées à un bain-marie régulé en température grâce à une résistance chauffante et un groupe frigorifique autonomes (26). Pour éliminer davantage de calories pendant la phase de croissance très exothermique, un échangeur (27 > placé sur le circuit de retour d'eau au bain-marie est mis en service par une électrovanne (25) commandée par une sonde de température (221 placée au sein du produit fermenté. Cette sonde, par l'intermédiaire dé l'organe de commande approprié qui lui est associa (23) . déclenche 1 électrovanne (25) lorsque la température atteint un point de consigne donné. Un enregistreur (24) permet de suivre en continu, l'évolution de la température du produit. The inlet and the outlet of the radiators (5 and 6) are connected to a temperature-controlled water bath by means of a heating resistor and an independent refrigeration unit (26). To eliminate more calories during the very exothermic growth phase, an exchanger (27> placed on the water return circuit in a water bath is operated by a solenoid valve (25) controlled by a temperature sensor (221 placed This probe, via the appropriate control unit associated with it (23), triggers 1 solenoid valve (25) when the temperature reaches a given setpoint. to follow continuously, the evolution of the temperature of the product.
Dans le bas de la cuve, se trouve une série de rampes d'aération (7). Chaque rampe est placée au milieu du compartiment délimité par deux radiateurs successifs ; elle a une longueur égale à celle du compartiment. At the bottom of the tank is a series of air booms (7). Each ramp is placed in the middle of the compartment delimited by two successive radiators; it has a length equal to that of the compartment.
Chaque rampe d'aération traverse la paroi frontale de la cuve jusqu'à la paroi opposée et est raccordée à une vanne manuelle (9) qui sert à faire varier le débit d'air envoyé dans la rampe. Un débitmètre (13) peut être intercalé entre chaque vanne et sa rampe correspondante, pour mesurer ce débit,
L'ensemble des vannes est relié au circuit général (12) d'air comprimé. Ce circuit comporte un humidificateur régulé en température (14), un rotamètre de débit général (15), une vanne (16) et un manomètre détendeur (17) qui le relie au circuit d air comprimé (18).Each aeration ramp passes through the front wall of the tank to the opposite wall and is connected to a manual valve (9) which serves to vary the air flow sent into the ramp. A flowmeter (13) can be inserted between each valve and its corresponding ramp, to measure this flow,
The set of valves is connected to the general circuit (12) of compressed air. The circuit comprises a temperature controlled humidifier (14), a general flow rotameter (15), a valve (16) and a pressure regulator (17) which connects it to the compressed air circuit (18).
A l'intérieur du couvercle du fermenteur (2) est placée une sonde d'échantillonnage (10) permettant le prélèvement en continu d'une portion des gaz à la sortie du produit fermenté (11) (voir figure 2). Cette sonde, par l'intermédiaire d'une pompe (19), est raccordée à un analyseur de C02 (20) et reliée à un enregistreur (21). Ceci permet de connaitre en permanence le pourcentage de C02 dans l'air de sortie du fermenteur et de réguler le débit d'aération à l'entrée du fermenteur. Inside the lid of the fermenter (2) is placed a sampling probe (10) for the continuous sampling of a portion of the gas at the outlet of the fermented product (11) (see Figure 2). This probe, via a pump (19), is connected to a CO 2 analyzer (20) and connected to a recorder (21). This makes it possible to know continuously the percentage of CO2 in the exit air of the fermenter and to regulate the aeration flow at the fermenter inlet.
Le remplissage du fermenteur se fait, lecouvercle étant soulevé, en garnissant chaque compartiment avec le milieu de culture préconditionnée. The filling of the fermenter is done, the lid being lifted, filling each compartment with the preconditioned culture medium.
Ceci peut étre réalisé à l'aide d'une vis de transfert
souple (non représentée) . laquelle peut également servir à la préparation du milieu puisqu'il est possible non seulement d'homageniser mais de chauffer, de refroidir, d'incorporer les sels et des spores de -façon homogène.This can be done using a transfer screw
flexible (not shown). which can also be used for the preparation of the medium since it is possible not only to homogenize but to heat, to cool, to incorporate salts and spores in a homogeneous manner.
Le couvercle est ensuite fermé et les différents circuits de contrâle sont connectés (aération. circuit de régulation de température et sondes diverses).The lid is then closed and the various control circuits are connected (aeration, temperature control circuit and various probes).
En fin d'opération, on déconnecte les circuits de contrôle et on enlève le couvercle, On sort alors de la cuve (1) l'ensemble des radiateurs (3) et le produit fermenté. En effet, ce dernier ayant pris- en masse, il est retenu en bloc entre deux radiateurs. Une fois sorti de la cuve, le produit fermenté est récupéré en exerçant une légère pression sur la partie supérieure.Le fermenteur objet de la présente invention est applicable pour la mise en oeuvre de différents procédés de fermentation utilisant la croissance de micro-organismes sur les milieux solides, en vue de la production de biomasse de métabolites ou de spores, en particulier celui décrit dans le brevet français N' 76 06 677 déposé le 9 mars 1976 et son addition N' 78 06 441 qui décrivent un procédé permettant la culture de champignons filamenteux sur substrat solide et en particulier l'enrichissement en protéines de substrats. At the end of the operation, the control circuits are disconnected and the lid is removed. Then all the radiators (3) and the fermented product are taken out of the tank (1). Indeed, the latter having taken en masse, it is held in block between two radiators. Once out of the tank, the fermented product is recovered by exerting a slight pressure on the upper part. The fermentor object of the present invention is applicable for the implementation of various fermentation processes using the growth of microorganisms on the solid media, for the production of biomass metabolites or spores, in particular that described in French Patent No. 76 06 677 filed March 9, 1976 and its addition No. 78 06 441 which describe a method for the cultivation of filamentous fungi on solid substrate and in particular the enrichment of substrate proteins.
L'ensemble des enseignements de ces brevets concernant le conditionnement et la mise en oeuvre de la fermentation en milieu solide est incorporé ici par référence.All of the teachings of these patents relating to the packaging and implementation of fermentation in solid medium is incorporated herein by reference.
Le substrat par exemple préconditionné, selon les enseignements du brevet N 76 06 677 contenant les sels ainsi que les spores du champignon, est réparti uniformément à l'intérieur de chaque compartiment du fermenteur. The substrate for example preconditioned, according to the teachings of patent N 76 06 677 containing the salts as well as the spores of the fungus, is distributed uniformly within each compartment of the fermenter.
Les exemples d'application ci-apres ne sont nullement limitatifs et ne sont donnés qu'à titre d'illustration : ils ont été réalisés dans un fermenteur objet de la présente invention. La cuve (1) avait les dimensions suivantes : 0,50 x 0,40 x 0,65 m. Dans cette cuve etaient placés dix radiateurs (3) espacés de 5 cm et ayant chacun une épaisseur hors tout de 4,6 mm. The following examples of application are in no way limiting and are given by way of illustration only: they have been made in a fermentor which is the subject of the present invention. The tank (1) had the following dimensions: 0.50 x 0.40 x 0.65 m. In this tank were placed ten radiators (3) spaced 5 cm and each having an overall thickness of 4.6 mm.
ExemDle 1
Le substrat : 20 kg de pulpe de pomme de terre. résidus de féculerie, obtenu en petits grains de 1 à 5 mm de diamètre et à 10 Z d'humidité.EXAMPLE 1
The substrate: 20 kg of potato pulp. starch residues, obtained in small grains 1 to 5 mm in diameter and 10% moisture.
La souche : un champignon filamenteux amylolytique Aspergillus hennebergii du groupe A. niger a été utilisé. L'inoculation du milieu se fait avec une quantité de 2 x 107 spores de substrat sec. The strain: an amylolytic filamentous fungus Aspergillus hennebergii of the A. niger group was used. Inoculation of the medium is done with a quantity of 2 × 10 7 spores of dry substrate.
La solution saline : la composition de la solution saline pour 20 kg de substrat sec est la suivante : (NH4)2 HPO4. 520 g , urée, 480 g : KH2PO4, 500 g. Eau il litres , H3P04 + H2SO4 q.s.p. pH = 2,2. Saline solution: the composition of the saline solution for 20 kg of dry substrate is as follows: (NH4) 2 HPO4. 520 g, urea, 480 g: KH 2 PO 4, 500 g. Water liters, H3P04 + H2SO4 q.s. pH = 2.2.
Conditionnement : le but de cette étape est de préparer le milieu de culture pour assurer un parfait développement du champignon. En particulier il est absolument nécessaire de gélatiniser l'amidon afin de le rendre plus accessible aux enzymes amylolytiques. Conditioning: the goal of this step is to prepare the culture medium to ensure a perfect development of the mushroom. In particular it is absolutely necessary to gelatinize the starch to make it more accessible to amylolytic enzymes.
L'apport également d'un complément en azote, phosphore et potassium est indispensable pour une bonne croissance du micro-organisme. Enfin le milieu est amené à 40 Z d'humidité avec 11 litres d'eau dans lesquels sont dissous les sels.The addition of a supplement of nitrogen, phosphorus and potassium is essential for a good growth of the micro-organism. Finally the medium is brought to 40% humidity with 11 liters of water in which the salts are dissolved.
Après mélange de cette solution avec le substrat, l'ensemble homogénéisé est porté à 110C pendant deux heures. After mixing this solution with the substrate, the homogenized assembly is heated at 110 ° C. for two hours.
Inoculation : Après refroidissement le produit est inoculé avec 13 litres d'une suspension contenant 5,4 x 1011 spores. Ce volume important de la suspension permet une parfaite répartition des spores dans le milieu de culture. A ce stade, le produit ainsi inoculé se trouve a 60 Y d'humidité et à pH = 3,8 qui sont les conditions requises pour un développement optimum du micro-organisme. Inoculation: After cooling the product is inoculated with 13 liters of a suspension containing 5.4 x 10 11 spores. This large volume of the suspension allows a perfect distribution of spores in the culture medium. At this stage, the product thus inoculated is at 60 Y humidity and pH = 3.8 which are the conditions required for optimum development of the microorganism.
Début de fermentation : le produit homogène ainsi obtenu est uniformément réparti dans chaque compartiment du fermenteur ; il atteint une hauteur de 45 cm/compartiment. Afin de l'amener rapidement à la température de consigne (35"C) on fait circuler de l'eau chaude (45 C) dans les radiateurs. Beginning of fermentation: the homogeneous product thus obtained is uniformly distributed in each compartment of the fermenter; it reaches a height of 45 cm / compartment. In order to bring it rapidly to the set temperature (35 ° C), hot water (45 ° C) is circulated in the radiators.
Le débit initial de l'air, saturé en eau à 35-C, est de 100 1/h/kg. La mesure du taux de C02 se fait en continu. pendant toute la fermentation, en prélevant un débit de 5 l/h dans le flux sortant du fermenteur. The initial flow rate of air, saturated with water at 35 ° C., is 100 l / h / kg. The measurement of the C02 rate is continuous. during the whole fermentation, by taking a flow rate of 5 l / h in the flow leaving the fermenter.
Déroulement de la fermentation : le produit est maintenu à 35'C grâce F une circulation d'eau dans les radiateurs provenant d'un bain-marie régulé. Lorsque la croissance du mycélium atteint la phase exponentielle exothermique, l'élimination des calories excédentaires est obtenue au moyen d'un échangeur thermique placé sur le circuit de retour au bain-marie. Cet échangeur est mis en service gracie à l'électrovanne commandée par la sonde thermique placée au sein du produit. Son fonctionnement intervient à partir du dépassement de la valeur de température de consigne du produit. De sorte que la température du milieu de culture ne dépasse jamais iO-C. Process of the fermentation: the product is kept at 35 ° C. thanks to a circulation of water in the radiators coming from a regulated water bath. When the growth of the mycelium reaches the exponential exothermic phase, the elimination of excess calories is obtained by means of a heat exchanger placed on the return circuit in a water bath. This exchanger is put into service thanks to the solenoid valve controlled by the thermal probe placed within the product. Its operation comes from exceeding the set temperature value of the product. So that the temperature of the culture medium never exceeds 10 ° C.
Après la période de germination des spores, le débit d'air est augmenté progressivement pour atteindre une valeur de 400 l/h/kg de substrat. Ce débit est maintenu alors constant jusqu'à la fin de la fermentation. After the spore germination period, the air flow is gradually increased to a value of 400 l / h / kg of substrate. This flow rate is then kept constant until the end of the fermentation.
On peut constater, grâce à l'enregistrement en continu du taux de CO2 produit que celui-ci n'a jamais dépassé les valeurs de 1,5 Y au cours de la fermentation. Il semble donc qu'une aération de 400 l/h/kg de substrat soit suffisante pour assurer un parfait développement du micro-organisme,
Afin de suivre l'évolution de différents paramètres au cours de la fermentation, on peut procéder à des prélèvements dans la masse du produit. Ceux-ci renseignent sur l'évolution du pH, de l'humidité, des protéines. sucres libres, sucres totaux présents dans le milieu.It can be seen, thanks to the continuous recording of the CO2 produced that it has never exceeded the values of 1.5 Y during fermentation. It seems therefore that aeration of 400 l / h / kg of substrate is sufficient to ensure a perfect development of the microorganism,
In order to follow the evolution of various parameters during the fermentation, samples can be taken from the mass of the product. These provide information on the evolution of pH, humidity and proteins. free sugars, total sugars present in the middle.
Exemple 2
Le substrat : mélange de 10 kg de bagasse de canne à sucre et de 2 kg de son de blé, obtenu en petits brins inférieurs à 3 mm de longueur et à 5 Y d'humidité.Example 2
The substrate: mixture of 10 kg bagasse of sugar cane and 2 kg of wheat bran, obtained in small strands less than 3 mm in length and 5 Y of moisture.
La souche : un champignon filamenteux cellulolytique Trichoderma harzianum a été utilisé. The strain: a cellulolytic filamentous fungus Trichoderma harzianum was used.
L'inoculation du substrat se fait avec une quantité de 3 x 107 spores/g de substrat sec.The inoculation of the substrate is done with a quantity of 3 × 10 7 spores / g of dry substrate.
La solution saline : la composition de la solution saline pour 12 kg de substrat sec est la suivante : (NH4)2S04, 1,170 g ; urée, 282 g KH2PO4, 600 g ; eau, 18 litres : pH = 4,4. Saline solution: the composition of the saline solution for 12 kg of dry substrate is as follows: (NH4) 2SO4, 1.170 g; urea, 282 g KH 2 PO 4, 600 g; water, 18 liters: pH = 4.4.
Le conditionnement : l'humidité produit est amenée à 60 Y en mélangeant le substrat et la solution saline. Un prétraitement à la chaleur (autoclave 4 h à 110 C) du mélange ainsi obtenu permet d'améliorer l'accessibilité de la cellulose aux enzymes cellulolytiques et de faciliter la culture de T. Packaging: the moisture produced is brought to 60 Y by mixing the substrate and the saline solution. Pretreatment with heat (autoclave 4 hours at 110 ° C.) of the mixture thus obtained makes it possible to improve the accessibility of cellulose to cellulolytic enzymes and to facilitate the cultivation of T.
harzianum.harzianum.
L'inoculation : après refroidissement, le substrat prétraité est inoculé avec 14 litres d'une suspension de 3,6 x 1011 spores de T. harzianum. A ce stade, l'humidité du substrat inoculé se trouve à 72 Y d'humidité et à un pH = 5,6 qui sont les conditions requises pour un développement optimum du micro-organisme. Inoculation: After cooling, the pretreated substrate is inoculated with 14 liters of a suspension of 3.6 × 10 11 T. harzianum spores. At this stage, the humidity of the inoculated substrate is at 72 Y humidity and a pH = 5.6 which are the conditions required for optimum development of the microorganism.
La fermentation : le substrat uniformément inoculé est réparti dans chaque compartiment du fermenteur : il atteint une hauteur de 55 cm / compartiment. La fermentation aérobie est obtenue par passage continu d'un flux d'air humidifié à travers la masse du substrat ; la température de consigne est de 29'C ; la fermentation est arrêtée après 48 heures,
Resultats
Sur les tableaux I et II ci-apres sont rapportés les résultats des analyses concernant les exemples d'application qui ont été décrits ci-dessus.Fermentation: the uniformly inoculated substrate is distributed in each compartment of the fermenter: it reaches a height of 55 cm / compartment. Aerobic fermentation is achieved by continuously passing a humidified airflow through the mass of the substrate; the set temperature is 29 ° C; the fermentation is stopped after 48 hours,
Results
In Tables I and II below are reported the results of the analyzes concerning the application examples which have been described above.
Exemple 1
La teneur en eau du produit évolue de 60 à 68Y en 30 heures de culture avec une augmentation de type exponentiel. Cette augmentation est liée à l'activité respiratoire du champignon (voir figure 4). Cette figure illustre, par des courbes, en portant en abscisses le temps en heure et en ordonnées le pourcentage d'humidité, le pH et le pourcentage de C02, la cinétique de l'évolution de ces trois paramétres au cours de la culture de A. hennergii sur pulpe de pomme de terre en fermenteur statique, La courbe A correspond à l'évolution de l'humidité, la courbe B à celle du pH et la courbe C à celle du taux de CO2,
Après 30 heures de fermentation, la teneur en proteines vraies d'un résidu de féculerie de pomme de terre passe de 5 à 15 Y et sa teneur en glucides de 75 à 44 z (voir figure 5).Cette figure illustre, par des courbes, en portant en abscisses le temps en heures et en ordonnées la consommation des sucres totaux, la libération des sucres réducteurs et la production de protéines, la cinétique de ces trois paramètres au cours de la culture de A. hennergii sur pulpe de pomme de terre en fermentation statique, La courbe D correspond à la consommation des sucres totaux, la courbe E à la libération des sucres réducteurs et la courbe F à la production de protéines.Example 1
The water content of the product changes from 60 to 68 Y in 30 hours of culture with an increase of the exponential type. This increase is related to the respiratory activity of the fungus (see Figure 4). This figure illustrates, by curves, bearing in abscissa the time in hour and the ordinate the percentage of humidity, the pH and the percentage of CO2, the kinetics of the evolution of these three parameters during the culture of A hennergii on potato pulp in static fermentor, curve A corresponds to the evolution of humidity, curve B to that of pH and curve C to that of CO2,
After 30 hours of fermentation, the true protein content of a potato starchy residue changes from 5 to 15 Y and its carbohydrate content from 75 to 44 z (see Figure 5) .This figure illustrates, by curves , plotting the time in hours and ordinate the consumption of total sugars, the release of reducing sugars and the production of proteins, the kinetics of these three parameters during the cultivation of A. hennergii on potato pulp in static fermentation, curve D corresponds to the consumption of total sugars, curve E to the release of reducing sugars and curve F to the production of proteins.
Le pH reste stable pendant les dix premières heures, Sa valeur initiale est de 3,8 celle elle augmente ensuite pour atteindre un palier de 5,5. Cette augmentation est due principalement à l'hydrolyse de l'urée. Il redescend ensuite progressivement pendant la période de la croissance maximum du mycélium (voir figure 4). The pH remains stable during the first ten hours, its initial value is 3.8, and then increases to a level of 5.5. This increase is mainly due to the hydrolysis of urea. It then decreases progressively during the period of maximum growth of the mycelium (see Figure 4).
Cette figure donnant l'évolution du pourcentage du C02 en fonction du temps d'incubation montre qu'aprés une latence de 4 heu-res, on observe une phase d'accélération. suivie d'une croissance exponentielle avec un temps de doublement de 2 heures. This figure giving the evolution of the percentage of CO2 as a function of the incubation time shows that after a latency of 4 hours, an acceleration phase is observed. followed by exponential growth with a doubling time of 2 hours.
Après 16 heures d incubation, un palier est atteint.After 16 hours of incubation, a plateau is reached.
L'étude de la croissance en milieu solide, grâce à la mesure de la vitesse de production de C02, présente de très nombreux avantages. Elle permet de mesurer directement le taux de croissance spécifique et l'évolution cinétique sur un meme échantillon tout au long de la période d incubation, et cela sans apporter de perturbations au fermenteur. The study of growth in a solid medium, thanks to the measurement of the production rate of CO2, has many advantages. It makes it possible to directly measure the specific growth rate and the kinetic evolution on the same sample throughout the incubation period, without disturbing the fermenter.
Exemple 2
La figure 6 montre l évolution cinétique des différents paramètres qui ont été etudiés au cours de la croissance de T. harzianum sur un substrat lignocellulosîque : (pH (-courbe G), humidite du produit (courbe H), production d'enzymes cellulolytiques (courbes I et J).Example 2
FIG. 6 shows the kinetic evolution of the various parameters which were studied during the growth of T. harzianum on a lignocellulosic substrate: (pH (-curve G), product moisture (curve H), production of cellulolytic enzymes ( curves I and J).
Après 48 heures de fermentation, le mycélium est foisonnant, le substrat est envahi uniformément par le micro-organisme. A cet instant la production maximale de cellulases est atteinte (figure 6). Au total. pour 12kg de substrat poids sec initial, on a obtenu le bilan suivant en cellulases
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Carboxyméthyl cellulase.After 48 hours of fermentation, the mycelium is abundant, the substrate is invaded uniformly by the microorganism. At this time the maximum production of cellulases is reached (Figure 6). In total. for 12 kg of initial dry weight substrate, the following cellulase balance was obtained
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Carboxymethyl cellulase.
Le fermenteur selon l'invention tel que décrit et dont des exemples d'applications ont été donnés ci-dessus est, comme on le voit, utile et efficace pour la mise en oeuvre de fermentations exploitant la croissance de micro-organismes sur des milieux de culture solides, en particulier des champignons filamenteux. The fermentor according to the invention as described and whose examples of applications have been given above is, as can be seen, useful and effective for the implementation of fermentations exploiting the growth of microorganisms on media. solid culture, especially filamentous fungi.
Un tel fermenteur allie l'avantage d'un procédé en milieu statique qui reste la technique la plus sure pour les substrats amylacés et lignocellulosiques avec l'utilisation d'échangeurs de chaleur au sein de la masse de ces substrats,
La présence de radiateurs verticaux dans les fermenteurs selon l'invention permet le contrôle et la régulation de la température optimale pour la croissance des micro-organismes le volume compris entre deux radiateurs et qui détermine un compartiment bénéficie d'une aération autonome assurant une bonne oxygénation du milieu de culture. Le réacteur pouvant être constitué d'une succession de compartiments, le fermenteur se présente alors comme un fermenteur modulaire compact et extrapolable.Such a fermenter combines the advantage of a static medium process which remains the safest technique for starch and lignocellulosic substrates with the use of heat exchangers within the mass of these substrates.
The presence of vertical radiators in the fermentors according to the invention makes it possible to control and regulate the optimum temperature for the growth of the microorganisms. The volume comprised between two radiators and which determines a compartment benefits from autonomous aeration ensuring good oxygenation. from the culture medium. Since the reactor may consist of a succession of compartments, the fermenter is then a modular and extrapolatable modular fermenter.
Cette régulation de température dans la masse du substrat ainsi que ces contrôles de l'opération permet de diminuer sensiblement la durée de la phase de germination des spores, Par la suite, les conditions favorables peuvent être maintenues grâce aux divers dispositifs montés sur ledit fermenteur soit pour la croissance aérobie du micro-organisme, soit pour le métabolisme secondaire de la biomasse fongique. This regulation of the temperature in the mass of the substrate as well as these controls of the operation makes it possible to appreciably reduce the duration of the spore germination phase. Subsequently, the favorable conditions can be maintained thanks to the various devices mounted on said fermenter. for aerobic growth of the microorganism, or for the secondary metabolism of fungal biomass.
TABLEAU n I
Evolution de différents paramètres (Humidité, pH, Sucres libres, Sucres totaux, Protéines) au cours de la croissance de A. hennebergii en milieu solide sur un résidu de féculerie (pulpe de pomme de terre : 20 kg).
Evolution of different parameters (Moisture, pH, Free sugars, Total sugars, Proteins) during the growth of A. hennebergii in solid medium on a starchy potato residue (potato pulp: 20 kg).
Temps <SEP> Humidité <SEP> Matière <SEP> Sucres <SEP> li- <SEP> Sucres <SEP> to- <SEP> Protéines
<tb> Echantillon <SEP> pH
<tb> Heures <SEP> en <SEP> % <SEP> sèche <SEP> en <SEP> % <SEP> bres <SEP> % <SEP> MS <SEP> taux <SEP> % <SEP> MS <SEP> % <SEP> MS
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 60,7 <SEP> 39,3 <SEP> 3,80 <SEP> 0,4 <SEP> 73,0 <SEP> 5,6
<tb> 1 <SEP> 6 <SEP> 61,4 <SEP> 38,6 <SEP> 3,80 <SEP> 1,4 <SEP> 73,0 <SEP> 6,7
<tb> 2 <SEP> 22 <SEP> 65,3 <SEP> 34,7 <SEP> 5,60 <SEP> 4,2 <SEP> 59,9 <SEP> 11,9
<tb> 3 <SEP> 24 <SEP> 65,5 <SEP> 34,5 <SEP> 5,50 <SEP> 5,0 <SEP> 58,0 <SEP> 13,5
<tb> 4 <SEP> 26 <SEP> 65,9 <SEP> 34,1 <SEP> 5,25 <SEP> 6,1 <SEP> 54,0 <SEP> 13,0
<tb> 5 <SEP> 28 <SEP> 66,2 <SEP> 33,8 <SEP> 5,20 <SEP> 8,8 <SEP> 52,0 <SEP> 14,1
<tb> 6 <SEP> 30 <SEP> 67,2 <SEP> 32,5 <SEP> 4,95 <SEP> 6,5 <SEP> 44,3 <SEP> 15,0
<tb> MS - Matière Sèche TABLEAU N II
Evolution de différents paramètres (humidité, pH, cellulases) au cours de la croissance de T. Harzianum. Cultures en milien solide, sur un mélauge de bagasse et de son de blé (12 kg)
<tb> Sample <SEP> pH
<tb> Hours <SEP> in <SEP>% <SEP> dry <SEP> in <SEP>% <SEP> bres <SEP>% <SEP> MS <SEP> rate <SEP>% <SEP> MS <SEP >% <SEP> MS
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 60.7 <SEP> 39.3 <SEP> 3.80 <SEP> 0.4 <SEP> 73.0 <SEP> 5.6
<tb> 1 <SEP> 6 <SEP> 61.4 <SEP> 38.6 <SEP> 3.80 <SEP> 1.4 <SEP> 73.0 <SEP> 6.7
<tb> 2 <SEP> 22 <SEP> 65.3 <SEP> 34.7 <SEP> 5.60 <SEP> 4.2 <SEP> 59.9 <SEP> 11.9
<tb> 3 <SEP> 24 <SEP> 65.5 <SEP> 34.5 <SEP> 5.50 <SEP> 5.0 <SEP> 58.0 <SEP> 13.5
<tb> 4 <SEP> 26 <SEP> 65.9 <SEP> 34.1 <SEP> 5.25 <SEP> 6.1 <SEP> 54.0 <SEP> 13.0
<tb> 5 <SEP> 28 <SEP> 66.2 <SEP> 33.8 <SEP> 5.20 <SEP> 8.8 <SEP> 52.0 <SEP> 14.1
<tb> 6 <SEP> 30 <SEP> 67.2 <SEP> 32.5 <SEP> 4.95 <SEP> 6.5 <SEP> 44.3 <SEP> 15.0
<tb> MS - Dry Matter TABLE II
Evolution of different parameters (humidity, pH, cellulases) during the growth of T. Harzianum. Cultures in solid, on a mixture of bagasse and wheat bran (12 kg)
N <SEP> Temps <SEP> Humidité <SEP> Poids <SEP> sec <SEP> APF <SEP> ACMC
<tb> pH
<tb> Echantillon <SEP> Heures <SEP> % <SEP> % <SEP> UI/100 <SEP> g <SEP> SPS <SEP> UI/100 <SEP> g <SEP> SPS
<tb> Z <SEP> 80 <SEP> 0 <SEP> 72,0 <SEP> 28,0 <SEP> 5,45 <SEP> 68 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 81 <SEP> 8 <SEP> 71,7 <SEP> 28,3 <SEP> 5,38 <SEP> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 82 <SEP> 21 <SEP> 72,2 <SEP> 27,8 <SEP> 4,70 <SEP> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 83 <SEP> 26 <SEP> 72,6 <SEP> 27,4 <SEP> 4,16 <SEP> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 84 <SEP> 30 <SEP> 72,7 <SEP> 27,3 <SEP> 4,91 <SEP> 86 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 85 <SEP> 33 <SEP> 72,8 <SEP> 27,2 <SEP> 5,23 <SEP> 432 <SEP> 4.577
<tb> Z <SEP> 86 <SEP> 45 <SEP> 72,0 <SEP> 28,0 <SEP> 5,63 <SEP> 1.344 <SEP> 11.011
<tb> Z <SEP> 87 <SEP> 48 <SEP> 72,3 <SEP> 27,7 <SEP> 5,73 <SEP> 1.344 <SEP> 12.803
<tb> APF = Activité Papier Filtre
UI = Unités Internationales
ACMC = Activité Carboxyméthylcellulase N <SEP> Time <SEP> Humidity <SEP> Weight <SEP> sec <SEP> APF <SEP> ACMC
<tb> pH
<tb> Sample <SEP> Hours <SEP>% <SEP>% <SEP> UI / 100 <SEP> g <SEP> SPS <SEP> UI / 100 <SEP> g <SEP> SPS
<tb> Z <SEP> 80 <SEP> 0 <SEP> 72.0 <SEP> 28.0 <SEP> 5.45 <SEP> 68 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 81 <SEP> 8 <SEP> 71.7 <SEP> 28.3 <SEP> 5.38 <SE> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 82 <SEP> 21 <SEP> 72.2 <SEP> 27.8 <SEP> 4.70 <SEP> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 83 <SEP> 26 <SEP> 72.6 <SEP> 27.4 <SEP> 4.16 <SEP> 96 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 84 <SEP> 30 <SEP> 72.7 <SEP> 27.3 <SEP> 4.91 <SEP> 86 <SEP> 0
<tb> Z <SEP> 85 <SEP> 33 <SEP> 72.8 <SEP> 27.2 <SEP> 5.23 <SE> 432 <SEP> 4.577
<tb> Z <SEP> 86 <SEP> 45 <SEP> 72.0 <SEP> 28.0 <SEP> 5.63 <SE> 1.344 <SEP> 11.011
<tb> Z <SEP> 87 <SEP> 48 <SEP> 72.3 <SEP> 27.7 <SEP> 5.73 <SE> 1.344 <SEP> 12.803
<tb> APF = Paper Filter Activity
IU = International Units
ACMC = Carboxymethylcellulase activity
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8517934A FR2590903B1 (en) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | IMPROVED FIRMER FOR SOLID MEDIA |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8517934A FR2590903B1 (en) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | IMPROVED FIRMER FOR SOLID MEDIA |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2590903A1 true FR2590903A1 (en) | 1987-06-05 |
| FR2590903B1 FR2590903B1 (en) | 1988-12-02 |
Family
ID=9325432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8517934A Expired FR2590903B1 (en) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | IMPROVED FIRMER FOR SOLID MEDIA |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2590903B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6197573B1 (en) | 1998-11-17 | 2001-03-06 | Biocon India Limited | Solid state fermentation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5094184A (en) * | 1973-12-26 | 1975-07-26 | ||
| FR2549851A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-02-01 | Gradient Ass Loi 1901 | Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation |
| GB2146979A (en) * | 1983-09-21 | 1985-05-01 | Inst Biokhim I Fiziol Mikroorg | Apparatus for bioconversion of vegetal raw material |
-
1985
- 1985-12-04 FR FR8517934A patent/FR2590903B1/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5094184A (en) * | 1973-12-26 | 1975-07-26 | ||
| FR2549851A1 (en) * | 1983-07-29 | 1985-02-01 | Gradient Ass Loi 1901 | Device permitting the regulation of dissolved gas concentrations in fermentation |
| GB2146979A (en) * | 1983-09-21 | 1985-05-01 | Inst Biokhim I Fiziol Mikroorg | Apparatus for bioconversion of vegetal raw material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 84, no. 7, 16 fevriér 1976, page 327, abstract no. 41971v, Columbus, Ohio, US; & JP - A - 75 94184 (AMANO PHARMACEUTICAL CO., LTD.) 26-07-1975 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6197573B1 (en) | 1998-11-17 | 2001-03-06 | Biocon India Limited | Solid state fermentation |
| US6664095B1 (en) | 1998-11-17 | 2003-12-16 | Biocon India Limited | Solid state fermentation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2590903B1 (en) | 1988-12-02 |
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