FR3101638A1 - Dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. - Google Patents
Dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. Download PDFInfo
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Abstract
DISPOSITIF DE FILTRATION D’UNE CULTURE CELLULAIRE EN VUE D’OBTENIR DE LA BIOMASSE CONCENTRÉE. L’invention concerne un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, qui comporte :- un réservoir, - un filtre positionné dans le réservoir et qui délimite le réservoir entre un premier compartiment et un deuxième compartiment, - une source d’alimentation en culture cellulaire se déversant dans le premier compartiment, - une évacuation du filtrat raccordée au deuxième compartiment, - un moyen de décolmatage comportant au moins une sortie de gaz ou au moins une sortie d’eau expulsant respectivement du gaz ou de l’eau vers le filtre, et - un collecteur configuré pour récupérer la biomasse concentrée dans le premier compartiment. L’invention concerne également un procédé de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. Figure pour l’abrégé : figure 6
Description
La présente invention vise un dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire de microalgues ou de cyanobactéries.
La présente invention vise également un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée.
La présentation vise en outre un procédé de transformation d’une biomasse concentrée en vue d’obtenir une préparation alimentaire.
La présente invention s’inscrit notamment dans le domaine de la production de microalgues pour la consommation alimentaire.
La production de biomasse de culture cellulaire de microalgues ou de cyanobactéries se développe dans le monde pour répondre à une demande accrue de produits de cette culture qui trouvent des applications notamment dans les biocarburants, comme alternatives protéinées, comme pigments, comme antioxydants et dans des applications médicales et paramédicales.
Le moyen de culture privilégié de la culture cellulaire de microalgues est une culture en bassin dit « champs de courses » (ou « raceway ponds », selon la dénomination en anglais). Ces bassins occupent une très grande surface au sol. De plus, ils ne peuvent fonctionner que si le climat est favorable. En outre, ils présentent une très grande surface de contact avec l’air ambiant, ce qui expose la culture cellulaire à des contaminations. La biomasse exposée à des contaminations tend ensuite à présenter une durée de conservation moindre et des propriétés nutritives appauvries.
La surface d’exposition à l’air empêche également l’optimisation de l’apport en nutriments, qui sont trop facilement évaporés à cause de la faible profondeur d’eau. La culture en bassin limite également l’apport de CO2par bullage, car le temps laissé pour la diffusion dans l’eau est trop faible en raison de la faible profondeur d’eau.
La biomasse produite à partir des cultures cellulaires de microalgues ou de cyanobactéries produit une croissance exponentielle appelée efflorescence (ou « bloom » en anglais) et doit être récoltée périodiquement.
La méthode de filtration mise en œuvre actuellement pour récolter cette efflorescence est une filtration mécanique sur tamis horizontal. Elle consiste à filtrer le milieu de culture sur une maille suffisamment petite pour retenir la biomasse algale cultivée, et laisser passer à travers le filtre le milieu de culture et les autres microorganismes plus petits que l’espèce cultivée. Cette filtration se fait aujourd’hui sur tamis horizontal, et repose sur la gravité pour faire passer le milieu de culture d’un côté à l’autre du tamis. Cette méthode de filtration présente l’inconvénient de nécessiter une main d’œuvre importante, car la biomasse concentrée sur le tamis doit être récoltée périodiquement. Cette méthode de filtration pose également le problème d’une éventuelle contamination au contact de l’air et d’une variation non contrôlée du pH de la biomasse concentrée en raison du séchage partiel de la biomasse concentrée sur le filtre.
Pour prévenir le développement bactérien sur la biomasse obtenue et assurer une durée de conservation satisfaisante, la biomasse est commercialisée sèche. Pour ce faire, la biomasse est pressée par pression mécanique ou par dépression à vide jusqu’à atteindre une activité de l’eau (souvent désignée par l’acronyme « Aw » de l’anglais « Activity of Water ») inférieure à 40 %. Ce mode de conservation stabilise le produit sur un plan microbiologique. Cependant, ce processus dégrade les caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques de la biomasse et amoindrit ses caractéristiques antioxydantes.
La biomasse peut être utilisée fraîche, à une Aw de l’ordre de 95 %. Elle garde alors des caractéristiques nutritionnelles et organoleptiques avantageuses, mais souffre d’une durée de conservation de deux à trois jours qui rend difficile la valorisation de la biomasse fraîche.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
À cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, qui comporte :
- un réservoir,
- un filtre positionné dans le réservoir et qui délimite le réservoir entre un premier compartiment et un deuxième compartiment,
- une source d’alimentation en culture cellulaire se déversant dans le premier compartiment,
- une évacuation du filtrat raccordée au deuxième compartiment,
- un moyen de décolmatage comportant au moins une sortie de gaz ou au moins une sortie d’eau expulsant respectivement du gaz ou de l’eau vers le filtre, et
- un collecteur configuré pour récupérer la biomasse concentrée dans le premier compartiment.
Grâce à ces dispositions, le risque de colmatage du filtre par la biomasse contenue dans la culture cellulaire est amoindri, en empêchant qu’elle adhère à la maille de filtration du filtre.
- un réservoir,
- un filtre positionné dans le réservoir et qui délimite le réservoir entre un premier compartiment et un deuxième compartiment,
- une source d’alimentation en culture cellulaire se déversant dans le premier compartiment,
- une évacuation du filtrat raccordée au deuxième compartiment,
- un moyen de décolmatage comportant au moins une sortie de gaz ou au moins une sortie d’eau expulsant respectivement du gaz ou de l’eau vers le filtre, et
- un collecteur configuré pour récupérer la biomasse concentrée dans le premier compartiment.
Grâce à ces dispositions, le risque de colmatage du filtre par la biomasse contenue dans la culture cellulaire est amoindri, en empêchant qu’elle adhère à la maille de filtration du filtre.
D’une part, le moyen de décolmatage crée un brassage de la culture cellulaire, la biomasse reste ainsi en suspension plutôt que de se coller au filtre par l’effet de la gravité. D’autre part, la projection de gaz ou de liquide en direction du filtre a une action mécanique qui décroche les amas susceptibles de boucher le filtre.
Le filtre est au moins en partie vertical ou inclinée par rapport à un plan horizontal, et la filtration est réalisée en milieu liquide lorsque le filtre est immergé par le liquide de culture cellulaire, de sorte que la biomasse concentrée filtrée à partir de la culture cellulaire n’est pas susceptible de sécher ou de s’accumuler par gravité sur le filtre.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte une surface positionnée au contact du filtre et le filtre est mobile en frottement contre ladite surface.
Grâce à ces dispositions, les frottements du filtre contre la surface contribuent à le décolmater. Le filtre est placé en contact avec une surface fixe, montée dans le réservoir. Le filtre n’est pas fixé, mais laissé libre de bouger au gré des mouvements de liquide dans le réservoir et sous l’action des moyens de décolmatage (sorties de gaz, sorties d’eau). Le filtre en mouvement contre ladite surface opère une action mécanique de frottement qui contribue à décolmater le filtre.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte une paroi perforée encerclant au moins partiellement le filtre et la surface positionnée au contact du filtre est une surface de ladite paroi.
Dans des modes de réalisation, le moyen de décolmatage comporte une pluralité de sorties de gaz ou une pluralité de sorties d’eau positionnées pour expulser du gaz ou positionnée pour expulser de l’eau sur au moins une partie du pourtour du filtre.
Grâce à ces dispositions, l’action de décolmatage du moyen de décolmatage est rendue plus efficace.
Dans des modes de réalisation, le réservoir est étanche à l’air et la source d’alimentation en culture cellulaire est raccordée de manière étanche avec le réservoir, de sorte que la culture cellulaire évite toute contamination émanant de l’air ambiant.
Grâce à ces dispositions, le risque de contamination de la culture cellulaire à filtrer et de la biomasse concentrée est amoindri.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte un détecteur de niveau de liquide dans le réservoir et un déclencheur qui contrôle une vanne contrôlant le débit d’alimentation du réservoir en culture cellulaire ou contrôlant le débit d’évacuation de filtrat, en fonction du niveau détecté.
Grâce à ces dispositions, un certain niveau de liquide de culture cellulaire à filtrer est maintenu dans le premier compartiment du dispositif de filtration. Ces dispositions présentent l’avantage d’éviter que la biomasse concentrée ne sèche, de sorte que la biomasse concentrée ne subit pas de variation de pH susceptible de l’endommager et de manière que les contaminations par des contaminants de l’air sont moins fréquentes.
De plus, ces dispositions permettent d’automatiser le processus de filtration qui peut être mis en œuvre pour un grand volume de culture cellulaire qui alimente le dispositif de filtration au fur et à mesure.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte un moyen d’injection, configuré pour pomper puis injecter du filtrat ou de la culture cellulaire sur le filtre, de sorte à le décolmater.
Grâce à ces dispositions, le risque de colmatage du filtre est réduit.
Dans des modes de réalisation, le filtre est en maille de polyéthylène ou en maille de polyane, de taille de maille comprise entre un et cent micromètres.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte un premier dispositif de filtration tel que décrit précédemment et le réservoir du premier dispositif de filtration comporte un trop-plein et le trop-plein de culture cellulaire se déverse dans un deuxième dispositif de filtration du même type que le dispositif de filtration décrit précédemment.
Grâce à ces dispositions, plusieurs dispositifs de filtration objet de l’invention peuvent être mis en série de sorte à traiter un plus grand volume de culture cellulaire à filtrer. De plus, un deuxième dispositif de filtration est une sécurité en cas de débordement du premier pour quelque raison que ce soit.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte un moyen de refroidissement du liquide contenu dans le dispositif.
Grâce à ces dispositions, la température de la culture cellulaire à l’intérieur du dispositif de filtration peut être abaissée afin de limiter le développement microbien.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte au moins un vibrateur.
Grâce à ces dispositions, une vibration appliquée sur le filtre décolle des amas de matière et contribue à le décolmater.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un procédé de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, qui met en œuvre les étapes suivantes :
- un déversement de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment, et
- une collecte d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment.
Dans des modes de réalisation, le pH de la culture cellulaire est maintenu entre 8,5 et 11 et le pH de la biomasse concentrée est maintenu entre 8,5 et 11.
- un déversement de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment, et
- une collecte d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment.
Dans des modes de réalisation, le pH de la culture cellulaire est maintenu entre 8,5 et 11 et le pH de la biomasse concentrée est maintenu entre 8,5 et 11.
Grâce à ces dispositions, le pH de la biomasse est maintenu durant l’ensemble du processus dans une gamme de pH qui n’est pas favorable aux contaminations microbiennes. Cette précaution n’est pas respectée dans les procédés de l’art antérieur qui exposent souvent la biomasse à un pH entre 7 et 8 lors d’une exposition à l’air extérieur.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.
On observe, sur la figure 1, qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un premier mode de réalisation particulier du dispositif 20 pour la production de biomasse de culture cellulaire objet de la présente invention.
Le dispositif 20 comporte trois photobioréacteurs 210, 220 et 230. Chacun des photobioréacteurs 210, 220 et 230 comporte une enceinte étanche délimitant un volume dans laquelle est contenue une culture cellulaire en suspension 201.
Des tuyaux de circulation, 222 et 227, du milieu de culture cellulaire relient respectivement les photobioréacteurs, 210 et 220, et les photobioréacteurs, 220 et 230, et permettent au milieu de culture de circuler entre les photobioréacteurs. En d’autres termes, les volumes délimités par les enceintes des trois photobioréacteurs et par les tuyaux de circulation forment un unique volume contenant la culture cellulaire en suspension 201.
Les enceintes des photobioréacteurs 210, 220 et 230 sont au moins en partie translucides. Par exemple les enceintes de photobioréacteur sont des enceintes en verre ou en plexiglas. Dans un autre exemple, illustré par le photobioréacteur 210, en figure 1, l’enceinte étanche est une poche plastique translucide maintenue en place par un support, par exemple le support est une structure métallique grillagée. Dans des modes de réalisation, la matière plastique de l’enceinte comporte du Polyéthylène Haute Densité, usuellement abrévié PEHD.
Préférentiellement, les tuyaux de circulation, 222 et 227, sont également au moins en partie translucides. Dans des modes de réalisation, les tuyaux de circulation comportent une matière plastique translucide, ou du verre ou du plexiglas.
Dans des modes de réalisation, un tuyau de circulation 237 raccorde le photobioréacteur 230 à un autre photobioréacteur, ou à une pluralité d’autres photobioréacteurs. Dans des modes de réalisation, un tuyau de circulation 237 raccorde le photobioréacteur 230 au photobioréacteur 210, de sorte à former un circuit en boucle de trois photobioréacteurs connectés deux à deux. Une telle configuration du dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire sera mieux comprise à la lecture de la description des figures 2 et 3, qui illustrent un dispositif comportant de culture cellulaire de huit photobioréacteurs disposés en boucle.
Le dispositif 20 comporte un moyen de mise en circulation du milieu de culture cellulaire. Dans des modes de réalisation, le moyen de mise en circulation du milieu de culture cellulaire comporte un brasseur à hélice 225 positionné à l’extrémité du tuyau de circulation 227.
Le brasseur à hélice contribue à agiter le milieu de culture cellulaire de sorte à favoriser son homogénéisation. On souligne qu’un seul brasseur à hélice 225 est présent sur le dispositif 20. L’agitation du milieu de culture provoqué au niveau du brasseur à hélice 225 se répand dans l’ensemble des trois photobioréacteur 210, 220 et 230. Cette configuration est économiquement avantageuse, car elle ne nécessite l’installation et le maintien que d’un seul brasseur à hélice. Dans des modes de réalisation, au moins un brasseur à hélice additionnel est positionné dans un tuyau de circulation ou à son extrémité.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 20 comporte en outre un brasseur de type airlift.
Le dispositif 20 comporte un circuit d’alimentation en gaz qui est raccordé à des bulleurs. Le circuit d’alimentation en gaz comporte un tuyau principal 290 raccordé à une pompe (non représentée) d’une part et à des tuyaux secondaires d’autre part. Le tuyau secondaire 291 est raccordé au tuyau principal 290 et comporte un filtre à air 292 et un clapet anti-retour 293. L’extrémité 294 du tuyau 291 est un bulleur positionné au fond du photobioréacteur 220 de sorte que l’expulsion d’air à travers ledit bulleur provoque une agitation du milieu de culture.
Dans des modes de réalisation, l’extrémité 294 du tuyau 291 tient lieu de bulleur. Dans des modes de réalisation, un embout de micro-bullage est positionné sur le tuyau 291. L’embout de micro-bullage est par exemple un long tuyau percé de nombreux trous de sorte à expulser de l’air en plusieurs endroits.
Dans des modes de réalisation, le gaz expulsé par au moins un bulleur est de l’air atmosphérique.
Dans des modes de réalisation (non représentés), un filtre à air est disposé en amont sur un tuyau principal, par exemple à la sortie d’un compresseur d’alimentation en air.
Préférentiellement, des filtres à air sont positionnés sur chacun des tuyaux secondaires, au niveau de l’alimentation individuelle de chaque photobioréacteur. Ces dispositions permettent de limiter les pertes de charge sur le réseau d’alimentation en air, comparé à un filtre disposé en amont, par exemple à la sortie d’un compresseur d’alimentation en air.
En effet, le compresseur devra être plus puissant pour permettre de passer le filtre à air disposé directement à la sortie du compresseur. Disposer un filtre par volume individuel permet donc de limiter les coûts d’investissement sur le compresseur et les filtres.
Dans des modes de réalisation, un filtre à air est un filtre particulaire en cartouche ou en disque. La maille du filtre est comprise entre 0,2 et 0,6 micromètre, elle comporte par exemple du polytétrafluoroéthylène. Ces filtres permettent de bloquer les poussières et d’éliminer la plupart des bactéries et virus. Les spores sont bloquées par le filtre de 0,2 micromètre. Dans des modes de réalisation, le filtre à air 292 est une membrane traversée de pores de 0,45 micromètre.
Dans des modes de réalisation (non représentés), l’ensemble des photobioréacteurs est fermé hermétiquement par le haut au moyen d’un couvercle et mis en surpression par l’introduction d’air au moyen d’au moins un bulleur. Ainsi, le volume délimité par l’enceinte de chaque photobioréacteur est hermétique à l’air ambiant et la culture cellulaire 201 est protégée des contaminations aéroportées. Ces contaminations aéroportées incluent en particulier les spores et les résidus de pesticides.
Dans des modes de réalisation, une sortie d’air est percée dans le couvercle afin que l’air mis en surpression puisse être évacué. Ces dispositions permettent de prévenir une sursaturation en dioxygène néfaste pour la santé de la culture. La surpression liée au bullage d’air permet d’éviter que l’air n’entre par cette sortie d’air.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 20 comporte une vanne (non représentée) configurée pour contrôler le débit d’air expulsée par un ou plusieurs bulleurs.
Dans des modes de réalisation (non représentés), le gaz injecté par le bulleur est de l’air atmosphérique et le dispositif comporte un capteur de pH et la vanne configurée pour contrôler le débit d’air expulsée par un ou plusieurs bulleurs est contrôlée en fonction d’une valeur de pH mesurée dans l’enceinte d’un photobioréacteur.
Ce mode de réalisation sera mieux compris au regard de la figure 12 qui représente un graphique 100 de l’évolution de la valeur de pH dans un photobioréacteur objet de l’invention comportant un bullage d’air atmosphérique pour le contrôle du pH, représenté par une courbe 160. À titre de comparaison, l’évolution de la valeur de pH dans une culture de type champ de course selon l’art antérieur est représentée par une courbe 150. La valeur de pH est tracée sur l’axe des ordonnées 110, elle est ici comprise entre 8,5 et 10,5. Ces valeurs de pH ont été mesurées dans des culture de biomasse cellulaire de spiruline chaque jour durant une période de 30 jours. L’axe des abscisses 120 est un axe de temps ordonné chronologiquement, du jour 1 au jour 30.
On observe que l’augmentation de la valeur de pH au sein du photobioréacteur selon l’invention, illustré par la courbe de tendance 165, est moindre et moins rapide que l’augmentation de la valeur de pH, illustré par la courbe de tendance 155, constatée dans un dispositif de culture de l’art antérieur.
A nouveau en référence à la figure 1, dans des modes de réalisation, au moins un photobioréacteur 210, 220, 230 repose sur un socle 243 comportant une matière isolante thermiquement comme du liège, du bois ou du polystyrène extrudé, par exemple.
Dans des modes de réalisation, au moins un photobioréacteur 210, 220, 230 est surmonté par une coiffe comportant une matière isolante thermiquement.
Par exemple, la coiffe comporte un film de polytéréphtalate d’éthylène réfléchissant au moins une partie du rayonnement infrarouge qu’elle reçoit. En fonction du besoin, le rayonnement infrarouge peut être réfléchi vers le ciel, afin de limiter la montée en température, ou réfléchi vers l’enceinte d’un photobioréacteur afin de limiter la perte de chaleur.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 20 comporte un réseau de distribution de nutriments. Le réseau de distribution de nutriments sera décrit plus en détail en figure 3. On entend par nutriment tout élément apporté, ou intrant, nécessaire à la croissance de la culture cellulaire. Par exemple, un nutriment apporté est l’azote minéral, qui est un intrant majeur pour la croissance des microalgues.
Le réseau de distribution de nutriments comporte un tuyau principal 260 dans lequel circule une solution comportant les nutriments nécessaires à la croissance de la culture cellulaire. Le tuyau principal 260 du réseau de distribution de nutriments est maintenu au-dessus de photobioréacteurs par une suspente. Cette solution est distribuée au goutte-à-goutte par des tuyaux secondaires, par exemple le tuyau de distribution secondaire 261 qui se déverse dans le photobioréacteur 220.
On souligne que l’apport de solution nutritive au goutte-à-goutte peut être effectué dans chaque photobioréacteur ou seulement dans un seul photobioréacteur ou quelques photobioréacteurs.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 20 comporte un réseau électrique configuré pour alimenter tout appareil nécessitant une alimentation électrique, par exemple le brasseur à hélice 225.
Le dispositif 20 comporte une sortie de récolte 245 contrôlée par une vanne 246. Préférentiellement, le dispositif 20 comporte une unique vanne de récolte qui permet de récupérer du milieu de culture en vue de sa filtration et de sa valorisation.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 20 comporte un circuit d’alimentation en milieu de culture recyclé. Le milieu de culture recyclé est collecté à l’issue d’une filtration de la culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. Le circuit d’alimentation en milieu de culture recyclé comporte un tuyau principal 280 suspendu au-dessus des photobioréacteurs par une suspente et des tuyaux secondaires 281 de distribution du milieu de culture cellulaire recyclé.
Le procédé de filtration de la culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée sera mieux compris à la lecture de la description des figures 6 et 7.
On observe à présent les figures 2, 3 et 4, qui ne sont pas à l’échelle. La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif 30 pour la production de biomasse de culture cellulaire.
Plus particulièrement, la figure 2 représente, en plan schématique vu de haut, un ensemble de huit photobioréacteurs 310a, 320a, 310b, 310c, 320b, 310d, 310e et 330 et les tuyaux de circulation, 322 et 327, reliant ces photobioréacteurs. On précise à nouveau que l’ensemble des volumes délimités par les photobioréacteurs et par les tuyaux de circulation forment ensemble un volume unique abritant la culture cellulaire.
Plus particulièrement, la figure 3 représente, en plan schématique vu de haut, le réseau de distribution de nutriments du dispositif 30. Les tuyaux de circulation entre photobioréacteurs ne sont pas illustrés sur la figure 3.
Plus particulièrement, la figure 4 représente, schématiquement et en vue de face, les trois photobioréacteurs 320a, 310b et 310c du dispositif de culture cellulaire 30. On note dès à présent que le photobioréacteur 320a présente des caractéristiques similaires au photobioréacteur 220 décrit en figure 1 et que le photobioréacteur 310c présente des caractéristiques similaires au photobioréacteur 210 décrit en figure 1. Les caractéristiques desdits photobioréacteur ne sont pas rappelées ici.
Les huit photobioréacteurs illustrés en figure 2 sont reliés deux à deux, de proche en proche, par des tuyaux de circulation. Ainsi, l’ensemble des photobioréacteurs reliés entre eux forment une boucle.
Le moyen de circulation du milieu de culture cellulaire est configuré pour créer un flux orienté de circulation du milieu de culture d’un photobioréacteur vers le suivant, dans le sens des flèches illustrées en figure 2. Le moyen de circulation du milieu de culture cellulaire comporte deux brasseurs à hélice disposés dans les photobioréacteurs 320a et 320b.
En particulier, le tuyau de circulation 322 qui relie les photobioréacteurs 320a et 310b est équipé à une de ses extrémités d’un brasseur à hélice 325 qui permet de créer une perturbation dans la circulation des fluides, en forçant l’eau à se déplacer du volume délimité par l’enceinte du photobioréacteur 320a vers le volume délimité par l’enceinte du photobioréacteur 310b.
L’ensemble des volumes de culture cellulaire contenue dans l’ensemble des enceintes de photobioréacteurs sont connectés dans un circuit en boucle. Ainsi, toute la culture cellulaire est brassée de volume en volume, en continu, créant ainsi un volume homogène.
On souligne que les photobioréacteurs 310a, 310b, 310c, 310d et 310e ne comportent pas de brasseurs à hélice. Les inventeurs ont observé qu’un nombre limité de brasseurs à hélice est suffisant pour homogénéiser l’ensemble de la culture cellulaire du dispositif 30. La limitation du nombre de brasseurs à hélice permet de réduire les coûts ainsi que le temps nécessaire à l’installation et à l’entretien du dispositif 30. L’homogénéisation du milieu sera mieux comprise à la lecture de la description de la figure 4.
Le photobioréacteur 330 présente des caractéristiques similaires au photobioréacteur 230 décrit en figure 1. Un unique point de récolte de la culture cellulaire est positionné sur le photobioréacteur 330. Un tuyau 345 de récolte est contrôlé par une vanne 346. Dans des modes de réalisation, la vanne 346 et une électrovanne. Le tuyau 345 se déverse dans un dispositif 50 de filtration de la culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée. Le dispositif de filtration de la culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée sera mieux compris à la lecture de la description des figures 6 et 7.
En référence à la figure 3, le dispositif 30 comporte un réseau de distribution de nutriment. Le réseau de distribution de nutriments comporte un bac 365 de stockage de solution nutritive, un tuyau principal 360 relié à un débitmètre (non représenté) pour le transport de la solution nutritive et des tuyaux secondaires de distribution 361a, 361b et 361c qui se déversent chacun dans un photobioréacteur.
Le réseau de distribution de nutriment comporte une pompe (non représentée) à rotor ou une pompe péristaltique. Une dérivation 366 qui se déverse dans le bac 365 est présente seulement dans le cas de l’utilisation d’une pompe à rotor, afin de réguler la pression dans le réseau de distribution de nutriments.
Préférentiellement, le moyen de distribution de nutriments comporte une pompe péristaltique et l’apport de solution nutritive est réalisé au goutte-à-goutte.
L’apport au goutte-à-goutte au moyen d’une pompe type péristaltique permet un apport continu, adapté au rythme de croissance, avec une consommation énergétique minimale et des contraintes de débit et de pression limitées vis-à-vis du pompage.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 30 comporte un capteur de la concentration en nutriments dans le milieu de culture et le débit d’au moins une pompe du réseau de distribution de la solution de nutriment est déterminé en fonction de la valeur mesurée par le capteur de concentration en nutriments. Par exemple, le capteur de la concentration en nutriments est une sonde d’ammonium qui mesure la concentration en ammonium dans le milieu de culture.
En référence à la figure 4, on observe que des flèches illustrant la circulation et le brassage de la culture cellulaire sont illustrées.
Notamment, sur le photobioréacteur 320a sont illustrées en trait épais les flèches 901, 902, 903, 904, et 905. Ces flèches et les autres flèches en traits épais illustrent l’agitation du milieu par l’action combinée du brasseur à hélice 325 et de la circulation du milieu de culture entre photobioréacteurs selon le principe des vases communicants.
Par ailleurs, sur le photobioréacteur 310b sont illustrées en trait fin les flèches, 952, 953 et 954. Ces flèches et d’autres flèches en trait fin illustrent l’agitation du milieu de culture par l’action des bulleurs. On rappelle que l’extrémité 394 du tuyau 391 est un bulleur positionné au fond du photobioréacteur 310 b de sorte que l’expulsion d’air à travers ledit bulleur provoque une agitation du milieu de culture. La flèche verticale 950 illustre la remontée du bullage vers le haut du photobioréacteur.
Sur le photobioréacteur 310 c figurent à la fois les flèches illustrant l’agitation du milieu par l’action combinée du brasseur à hélice et par la circulation du milieu de culture entre photobioréacteurs selon le principe des vases communicants et l’agitation du milieu de culture par l’action du bulleur.
On observe en figure 5, sous forme de logigramme, un procédé 40 de production de biomasse d’une culture cellulaire de cyanobactéries ou de microalgues, au moyen d’une pluralité de photobioréacteurs reliés entre eux par des tuyaux de circulation de culture cellulaire, qui comporte les étapes suivantes
- une introduction 405 d’un inoculum de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une alimentation 410 en milieu de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une mise en circulation 415 du milieu de culture cellulaire entre les photobioréacteurs, et
- une collecte 420 de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur.
- une introduction 405 d’un inoculum de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une alimentation 410 en milieu de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une mise en circulation 415 du milieu de culture cellulaire entre les photobioréacteurs, et
- une collecte 420 de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur.
Durant l’étape d’introduction 405 l’inoculum de culture cellulaire est en particulier choisi parmi le groupe constitué des classes Cyanophyceae, telles queArthrospira platensis, Arthrospira maxima, Arthrospira fusiformis, Trichodesmium erythraeumouAphanizomenon flosaquae,Phormidium terebriformeet Trebouxiophyceae tel queChlorella vulgaris.
Dans des modes de réalisation, le procédé 40 de production de biomasse d’une culture cellulaire est mis en œuvre au moyen du dispositif production de biomasse d’une culture cellulaire objet de l’invention.
On observe en figure 6, représenté schématiquement, un mode de réalisation particulier d’un dispositif 50 de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée.
Le dispositif 50 comporte un réservoir 510 étanche dans lequel est positionné un filtre 515. Le filtre 515 délimite le réservoir 510 entre un premier compartiment 530 et un deuxième compartiment 540.
On appelle « biomasse concentrée » la substance liquide, partiellement liquide ou pâteuse obtenue à partir de la culture cellulaire privée d’une fraction de sa partie liquide dont la taille de particule n’excède pas la taille du filtre. En d’autres termes, la biomasse concentrée est la culture cellulaire initialement déversée dans le premier compartiment, une fois privée du filtrat. La biomasse concentrée peut également être désignée sous le terme de pulpe.
Une vanne 555 qui se déverse dans le premier compartiment contrôle l’alimentation en culture cellulaire à filtrer. Dans ce mode de réalisation particulier, la source d’alimentation en culture cellulaire est un dispositif 30 pour la production de biomasse de culture cellulaire, tel que décrit précédemment.
Dans des modes de réalisation, le filtre est en maille de polyéthylène de taille de maille comprise entre un et cent micromètres. Dans des modes de réalisation, le filtre est en maille de polyane.
Dans des modes de réalisation, le filtre est en inox et comporte une taille de maille comprise entre un et cent micromètres.
Préférentiellement, la plus grande partie de la surface filtrante du filtre est sur un plan vertical ou sur un plan incliné par rapport à l’horizontale.
Préférentiellement, le réservoir 510 est étanche à l’air et la source d’alimentation en culture cellulaire est raccordée de manière étanche avec le réservoir 510, de sorte que la culture cellulaire évite toute contamination émanant de l’air ambiant.
Préférentiellement, le filtre 515 présente la forme d’un cylindre et le premier et le deuxième compartiment, 530 et 540, sont contenus l’un dans l’autre.
Préférentiellement, le filtre 515 a la forme d’un cylindre droit. Par exemple, le filtre 515 a la forme d’un cylindre droit à base circulaire de hauteur supérieure ou égale au rayon de sa base.
La culture cellulaire déversée dans le premier compartiment 530 subit une filtration en milieu liquide au travers du filtre. Le filtre comporte des mailles 516 de taille configurée pour prévenir le passage des cellules d’intérêt, cultivées lors de la culture cellulaire. Les cellules d’intérêt sont retenues dans le premier compartiment 530 et au moins une partie du milieu de culture cellulaire passe au travers des mailles 516 vers le deuxième compartiment 540.
On appelle filtrat le liquide ayant subi une filtration, par exemple le liquide ayant traversé le premier compartiment 515 vers le deuxième compartiment 540.
Une évacuation 560 du filtrat est raccordée au deuxième compartiment 540. Dans des modes de réalisation, l’évacuation est ouverte et s’écoule en continu. Dans d’autres modes de réalisation, l’évacuation est contrôlée par une vanne (non représentée). Le filtrat récupéré depuis l’évacuation 560 peut être réutilisé comme milieu de culture dit recyclé.
Le filtrat servant de milieu de culture recyclé peut être récupéré par pompage discontinu au moyen d’un interrupteur à détecteur de niveau, la pompe et l’interrupteur étant placés à l’intérieur du réservoir 510. L’interrupteur ne déclenche la pompe que lorsque l’eau a atteint un niveau prédéterminé dans le réservoir 510.
Autrement, le filtrat peut autrement être collecté par un trop-plein et acheminé, par pompage ou par gravité, vers un dispositif pour la production de biomasse de culture cellulaire.
Autrement, le filtrat est évacué par pompage continu au moyen d’une pompe à débit réglable ou d’un jeu de vannes. Dans ce cas le débit de sortie devra être égal au débit d’entrée pour assurer le bon fonctionnement du dispositif de filtration.
Un collecteur 570 est raccordé au premier compartiment 530, le collecteur 570a pour fonction de permettre la récupération de la biomasse concentrée en vue de sa valorisation.
Dans des modes de réalisation (non représentés), le dispositif de filtration 50 comporte une surface positionnée au contact du filtre et le filtre est mobile en frottement contre ladite surface. Le filtre est placé en contact avec une surface fixe montée dans le réservoir. Le filtre n’est pas fixé, mais laissé libre de bouger au gré des mouvements de liquide dans le réservoir et sous l’action des moyens de décolmatage (sorties de gaz, sorties d’eau). Le filtre en mouvement contre ladite surface exerce une action mécanique qui participe au décolmatage.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comporte une paroi perforée encerclant au moins partiellement le filtre et la surface positionnée au contact du filtre est une surface de ladite paroi. Préférentiellement, ledit filtre est une toile filtrante repliée sur elle-même pour former une poche et ladite paroi encercle complètement ladite poche.
Le dispositif de filtration 50 comporte un moyen de décolmatage comportant au moins une sortie de gaz ou au moins une sortie d’eau expulsant respectivement du gaz ou de l’eau vers le filtre.
Dans des modes de réalisation, le moyen de décolmatage comporte une pluralité de sorties de gaz réparties sur un bulleur à air circulaire 580, les sorties de gaz sont positionnées pour expulser du gaz sur le pourtour du filtre 515.
Dans des modes de réalisation, le gaz expulsé est de l’air filtré.
Dans des modes de réalisation, des sorties de gaz additionnelles sont réparties sur le pourtour du filtre 515. Par exemple, plusieurs bulleurs à air circulaires 580, 581 et 582 sont positionnés à différentes hauteurs du filtre 515. Dans un autre exemple de réalisation, un bulleur à air en forme de spirale court le long du pourtour du filtre 515.
Dans des modes de réalisation, le moyen de décolmatage comporte un moyen d’injection (non représenté), configuré pour pomper puis injecter du liquide sur le filtre, de sorte à le décolmater.
Dans des modes de réalisation, le liquide pompé puis projeté sur le filtre est du filtrat, de la culture cellulaire ou de l’eau filtrée.
Préférentiellement, le jet de liquide projeté contre la surface du filtre forme un angle compris entre 0 et 45 degrés avec le filtre.
Dans des modes de réalisation, le moyen de décollage comporte au moins une brosse (non représentée) configurée pour opérer un frottement mécanique sur le filtre, en vue de le décolmater.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration 50 comporte un détecteur de niveau 595 et un déclencheur 596. Le déclencheur 595 ajuste le débit de déversement de culture cellulaire dans le réservoir étanche, par la source d’alimentation en culture cellulaire, en fonction du niveau de liquide détecté. Dans des modes de réalisation, le déclencheur 596 est un moyen de contrôle de la vanne 555 de l’alimentation en culture cellulaire.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration 50 comporte un détecteur de niveau 595 et un déclencheur 597 qui ajuste le débit d’évacuation de filtrat du réservoir étanche, en fonction du niveau détecté.
Dans des modes de réalisation, le réservoir 510 du premier dispositif de filtration comporte un trop-plein 545 et le trop-plein de culture cellulaire se déverse dans un deuxième dispositif de filtration 500, similaire au dispositif de filtration 50 décrit précédemment.
Le trop-plein 545 est raccordé au premier compartiment 530. Lorsque le niveau de culture cellulaire contenu dans le premier compartiment dépasse un niveau de liquide prédéterminé, le trop-plein de liquide se déverse depuis le premier compartiment du dispositif de filtration 50 vers le premier compartiment du deuxième dispositif de filtration 500.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration 50 comporte un moyen de refroidissement (non représenté) du liquide contenu dans le dispositif.
Dans des modes de réalisation, le moyen de refroidissement est un groupe frigorifique relié à un échangeur de chaleur disposé dans la cube. Ledit échangeur de chaleur est par exemple un serpentin en spirale.
Le moyen de refroidissement abaisse la température de la culture cellulaire à l’intérieur du dispositif de filtration 50 afin de limiter le développement microbien. Dans des modes de réalisation, la température est abaissée à neuf degrés Celsius.
On observe en figure 7 un procédé 60 de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, qui comporte les étapes suivantes :
- un déversement 605 de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration 610 en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage 615 du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation 620 d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment, et
- une collecte 625 d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment.
- un déversement 605 de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration 610 en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage 615 du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation 620 d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment, et
- une collecte 625 d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment.
Préférentiellement, le pH de la culture cellulaire est maintenu entre 8,5 et 11 et le pH de la biomasse concentrée est maintenu entre 8,5 et 11. Pour ce faire, la culture cellulaire et la biomasse concentrée sont maintenues dans un milieu liquide, semi-liquide ou pâteux, sans contact prolongé avec l’air.
Dans des modes de réalisation, afin de maintenir la valeur de pH de la culture cellulaire en cours de filtration à une valeur souhaitée, les étapes suivantes sont mises en œuvre :
- une détection du niveau de liquide dans le réservoir du dispositif de filtration,
- un contrôle d’au moins une vanne contrôlant l’alimentation en culture cellulaire, l’évacuation de filtrat ou l’évacuation de biomasse concentrée, afin de maintenir le niveau de liquide dans le réservoir à un niveau prédéterminé.
- une détection du niveau de liquide dans le réservoir du dispositif de filtration,
- un contrôle d’au moins une vanne contrôlant l’alimentation en culture cellulaire, l’évacuation de filtrat ou l’évacuation de biomasse concentrée, afin de maintenir le niveau de liquide dans le réservoir à un niveau prédéterminé.
On observe sur la figure 8, une succession d’étapes particulières d’un procédé 70 de transformation de la biomasse, en vue d’obtenir une préparation alimentaire.
Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation 70 comporte une étape 705 de concentration de la biomasse par filtration. Par exemple, l’étape 705 comporte les étapes du procédé 60 de filtration, objet de l’invention. Ces étapes détaillées dans la description de la figure 7 ne sont pas rappelées ici. À l’issue de l’étape 70, une grande partie du milieu de culture a été évacué. À titre d’exemple, une culture cellulaire initiale de 3500 litres est réduite en un concentré de culture cellulaire contenu dans un volume de vingt litres. La biomasse obtenue reste toutefois humide.
Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation 70 comporte un premier rinçage 710 de la biomasse. Le premier rinçage 710 comporte une étape de déversement dans la biomasse d’une eau stérilisée. Cette étape permet de nettoyer la biomasse algale en chassant la charge organique et minérale contenue dans le milieu de culture. Préférentiellement, l’eau de rinçage est à une température comprise entre 0 °C et 10 °C, par exemple à 4 °C. Le rinçage à l’eau froide permet de refroidir la biomasse et ainsi de limiter un développement bactérien.
Au sens de l’invention, une eau stérilisée est une eau qui a subi une étape de stérilisation susceptible de détruire tout ou partie des germes microbiens contenus dans l’eau. Par exemple, l’eau est passée sous rayonnement UV, porté à haute température, distillée, osmosée, oxygénée ou traitée par un traitement chimique. Cette eau stérilisée est dite « propre », car elle contient une charge microbienne moindre qu’avant l’étape de stérilisation.
Le premier rinçage 710 peut être réalisé sur tamis (non représenté). Le premier rinçage peut également être réalisé dans l’enceinte d’un dispositif de filtration selon l’invention, par exemple un dispositif du type de celui décrit en figure 6. Le premier rinçage 710 peut encore être réalisé dans une poche filtrante. Ladite poche filtrante pourra être placée dans une centrifugeuse d’essorage lors du rinçage.
Dans des modes de réalisation, le procédé de transformation 70 comporte un deuxième rinçage 715 de la biomasse réalisé dans l’enceinte d’une centrifugeuse d’essorage.
Par exemple, la centrifugeuse d’essorage mise en œuvre est la centrifugeuse d’essorage 80 illustrée en figure 9. La centrifugeuse d’essorage 80 comporte un tambour 810 en inox percé de trous 811, 812, et monté sur un axe 820 entraîné par un moteur 830 permettant d’atteindre une vitesse de rotation de la partie extérieure du tambour de 3000 tours/minute. Une enceinte 850 abritant le tambour 810 permet de collecter le liquide qui a percolé au travers du tambour et de l’évacuer par une bonde placée au bas de l’enceinte. Dans des modes de réalisation, une poche de filtration de taille adaptée est introduite dans le tambour avec la biomasse humide à l’intérieur. Dans des modes de réalisation, l’enceinte 850 de la centrifugeuse d’essorage 80 est réfrigérée de sorte à abaisser ou à maintenir la température de la biomasse en dessous d’une valeur de température prédéterminée, par exemple 9 °C. Dans des modes de réalisation, la centrifugeuse d’essorage 80 comporte des jets d’eau (non représentés) utiles au deuxième rinçage.
À nouveau en référence à la figure 8, le procédé 70 comporte une étape d’essorage 720 par centrifugation.
Dans des modes de réalisation, l’essorage 720 par centrifugation comporte deux étapes de centrifugation successives à différentes vitesses. Dans des modes de réalisation, un premier essorage 723 par centrifugation est réalisé à une vitesse inférieure à 1500 tours par minute et le deuxième essorage 727 par centrifugation est réalisé à une vitesse supérieure ou égale à 1500 tours par minute.
Dans des modes de réalisation, le premier essorage 723 par centrifugation est réalisé à une vitesse comprise entre 500 et 1000 tours par minute, pendant cinq à quinze minutes. Cette vitesse permet à l’eau de s’évacuer du tambour sans que la biomasse ne remonte sur les parois du tambour et sorte de la centrifugeuse.
Dans des modes de réalisation, le deuxième essorage 727 par centrifugation est réalisé à une vitesse comprise entre 1500 et 3000 tours par minute, pendant 5 à 10 minutes.
Dans des modes de réalisation, lors d’une étape de rinçage ou de centrifugation, la biomasse est placée dans une poche de filtration. La poche de filtration est par exemple une toile de maille et qui a été cousue en forme de poche adaptée aux dimensions du tambour d’une centrifugeuse mis en œuvre dans le procédé. La taille de maille est choisie en fonction de l’espèce cultivée lors de la culture cellulaire. Ladite poche peut-être installée comme une seconde peau à l’intérieur du tambour de la centrifugeuse afin d’empêcher le contact de la poche de filtration avec ce tambour de sorte à améliorer la percolation de l’eau à travers la poche de filtration.
Lors d’une étape de refroidissement 730, la biomasse est refroidie à une température inférieure à 9°C en moins de quarante minutes. Préférentiellement, la température de la biomasse est abaissée à une température de 6°C, mesurée à cœur, en moins de quarante minutes. La biomasse est disposée dans une pluralité de bacs en couches homogènes de moins de vingt centimètres d’épaisseur, par exemple en couches de cinq à dix centimètres d’épaisseur. Les bacs sont introduits dans une cellule de refroidissement rapide. La cellule de refroidissement rapide produit un froid ventilé d’une température située entre - 10°C et - 18°C.
Le temps maximum de quarante minutes pour le refroidissement de la biomasse est décompté à partir du début de l’étape de refroidissement, c’est-à-dire à partir du moment où la biomasse est introduite dans la cellule de refroidissement rapide.
Préférentiellement, les bacs sont des bacs en inox. Préférentiellement, les bacs sont fermés avec un couvercle pour éviter que le froid produit par la cellule de refroidissement rapide ne détériore la surface exposée de la biomasse.
Préférentiellement, l’étape de refroidissement est interrompue avant que la couche externe de la biomasse ne gèle en descendant sous les 1°C. À titre d’exemple, pour de la biomasse de culture cellulaire de spiruline, l’étape de refroidissement est interrompue lorsqu’une température à cœur de 6°C est mesurée. Ces dispositions permettent d’éviter la détérioration des parois cellulaires de la biomasse, afin d’optimiser sa durée de conservation une fois conditionnée.
Lors d’une étape de conditionnement 735, la biomasse est conditionnée dans une unité de vente. L’unité de vente est l’enveloppe protectrice scellée dans laquelle la biomasse est introduite en vue de son stockage puis de sa vente. Elle peut être dans n’importe quelle matière apte au contact alimentaire. Par exemple, une enveloppe en verre peut être utilisée. Le verre est facile à le stériliser, solide, recyclable et inerte du point de vue chimique. L’enveloppe au contact direct de la biomasse est de préférence stérilisée par un procédé de chauffage soit par un produit désinfectant.
Préférentiellement, l’introduction de la biomasse dans l’unité de vente doit nécessiter le moins de manipulations humaines possible. L’utilisation d’un poussoir hydraulique comportant un piston permet de conditionner rapidement un grand nombre d’unités de vente sans contact direct des mains de l’agent. Le poussoir hydraulique peut comporter une canule spécifique pour la mise en forme de la biomasse, par exemple en longs brins.
Dans des modes de réalisation, de l’air ou un gaz comportant 15 % à 30 % de dioxygène et au moins 65 % de diazote est confiné dans l’unité de vente. L’unité de vente est aussi appelée l’emballage. L’air enfermé dans l’unité de vente permet de favoriser un développement bactérien aérobie plutôt qu’anaérobie, ce qui est bénéfique pour la conservation optimale de la biomasse.
Grâce aux dispositions particulières du procédé de transformation objet de l’invention, le conditionnement de la biomasse algale n’implique pas de procédé de pasteurisation, qui dégraderait les caractéristiques nutritionnelles ou organoleptiques du produit final.
Lors d’une étape de stockage 740, les unités de vente conditionnées et scellées sont conservées à une température de conservation, par exemple entre zéro et quatre degrés Celsius. Les unités de vente sont par exemple stockées dans une chambre froide.
On observe en figure 10, une succession d’étapes particulières d’un procédé global 90 incluant le procédé pour la production de biomasse de culture cellulaire, suivi du procédé de filtration de la culture cellulaire, suivi du procédé de transformation de la biomasse filtrée, en vue d’obtenir une préparation alimentaire.
Les étapes particulières de ce procédé global 90 ayant déjà été décrites précédemment elles ne sont pas décrites à nouveau ici. Le procédé global 90 comporte les étapes suivantes :
- une introduction 405 d’un inoculum de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une alimentation 410 en milieu de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une mise en circulation 415 du milieu de culture cellulaire entre les photobioréacteurs,
- une collecte 420 de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- un déversement 605 de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration 610 en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage 615 du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation 620 d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment,
- une collecte 625 d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment,
- un essorage 720 de la biomasse par centrifugation et
- un refroidissement 730 de la biomasse essorée à moins de 9 °C en moins de 40 minutes.
- une introduction 405 d’un inoculum de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une alimentation 410 en milieu de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- une mise en circulation 415 du milieu de culture cellulaire entre les photobioréacteurs,
- une collecte 420 de culture cellulaire dans au moins un photobioréacteur,
- un déversement 605 de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration 610 en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage 615 du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation 620 d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment,
- une collecte 625 d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment,
- un essorage 720 de la biomasse par centrifugation et
- un refroidissement 730 de la biomasse essorée à moins de 9 °C en moins de 40 minutes.
On précise que les caractéristiques des modes de réalisation particuliers précédemment décrits du procédé pour la production de biomasse de culture cellulaire, du procédé de filtration de la culture cellulaire, et du procédé de transformation de la biomasse filtrée peuvent être mis en œuvre dans le cadre du procédé global 90.
On observe en figure 11, une représentation schématique, d’une installation 1000 comportant un dispositif 30 pour la production de biomasse de culture cellulaire, un dispositif 50 de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, une centrifugeuse d’essorage 80 de la biomasse concentrée, une cellule de refroidissement 880 et une chambre froide 890.
Les caractéristiques particulières des différentes parties de l’installation 1000 ayant déjà été décrites précédemment, elles ne sont pas décrites à nouveau ici. On précise que tous les modes de réalisation particuliers précédemment décrit du dispositif 30 pour la production de biomasse de culture cellulaire, du dispositif 50 de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, de la centrifugeuse d’essorage 80 de la biomasse concentrée et de la cellule de refroidissement 880 peuvent être mis en œuvre dans le cadre de l’installation 1000.
L’invention concerne également une préparation alimentaire obtenue au moyen du procédé de transformation d’une biomasse de culture cellulaire décrit précédemment.
De préférence, la préparation alimentaire est obtenue après mise en œuvre du procédé global 90 incluant le procédé pour la production de biomasse de culture cellulaire, suivi du procédé de filtration de la culture cellulaire, suivi du procédé de transformation de la biomasse filtrée, en vue d’obtenir une préparation alimentaire.
Une préparation alimentaire de spiruline obtenue par le procédé objet de l’invention a été testée après 13 jours de conservation à 6°C. Les résultats des analyses microbiologiques obtenues démontrent une charge microbienne exceptionnellement basse qui n’a jamais été atteinte pour les préparations alimentaires de spiruline fraîche obtenues par les procédés de culture de biomasse de l’art antérieur.
Les résultats d’analyses microbiologiques sont synthétisés dans le tableau ci-dessous.
| Microorganisme(s) recherché(s) | Méthode | Unités | Résultats |
| Microorganismes aérobies à 30 °C | XP V08-034 | UFC/g | 27 000 |
| Clostridium perfringens | NF EN ISO 7937 | UFC/g | <10 |
| Escherichia coli (b-Glucuronidase +) | NF ISO 16649-2 | UFC/g | <10 |
| Anaérobie Sulfito-réducteur 46 °C | NF V 08-061 Boîte | UFC/g | <100 |
| Bacillus cereus présomptifs à 30 °C | BKR 23/06-02/10 | UFC/g | <10 |
| Staphylocoques à coagulase positive | NF V08-057-1/Méthode spirale | UFC/g | <100 |
| Pseudomonas spp présumés | Rhapsody agar | UFC/g | <1 000 |
| Levures + Moisissures | NF V08-059 | UFC/g | <1 000 |
| Salmonella | BKR 23/07-10/11 | UFC/25g | Non détecté |
| Listeria monocytogenes | AES 10/03-09/00 | UFC/25g | Non détecté |
| Vibrio cholerae | NF EN ISO 21872-1 | UFC/25 g | Non détecté |
| Vibrio parahaemolyticus | NF EN ISO 21872-1 | UFC/25 g | Non détecté |
| Vibrio vulnificus | NF EN ISO 21872-1 | UFC/25 g | Non détecté |
On lit dans la première colonne de ce tableau le nom du microorganisme, ou de la catégorie de microorganisme, recherché. On lit en deuxième colonne la méthode utilisée. Ces méthodes sont bien connues de l’Homme du métier et ne sont pas rappelées en détail ici. On lit en troisième colonne l’unité utilisée. L’acronyme « UFC » désigne « unité formant colonie ». On lit en quatrième colonne le résultat de comptage du microorganisme recherché, mentionné dans la même ligne du tableau, au moyen de la méthode précisée sur la même ligne du tableau et dans l’unité mentionnée dans la même ligne du tableau.
Tout particulièrement, la préparation alimentaire présente un nombre d’unités formant colonie de microorganismes aérobie, comptées après une incubation aérobiose à 30°C durant 48 heures, inférieur ou égal à 30 000 par gramme.
Tout particulièrement, la préparation alimentaire présente un nombre d’unités formant colonie de microorganismes anaérobies sulfito-réducteur, comptées après une incubation anaérobiose à 46 °C durant 24 heures, inférieur ou égal à 1000 par gramme, préférentiellement inférieur ou égal à 100 par gramme.
Claims (11)
- Dispositif de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un réservoir (510),
- un filtre (515) positionné dans le réservoir et qui délimite le réservoir entre un premier compartiment (530) et un deuxième compartiment (540),
- une source d’alimentation en culture cellulaire se déversant dans le premier compartiment,
- une évacuation (560) du filtrat raccordée au deuxième compartiment,
- un moyen de décolmatage comportant au moins une sortie de gaz ou au moins une sortie d’eau expulsant respectivement du gaz ou de l’eau vers le filtre, et
- un collecteur (570) configuré pour récupérer la biomasse concentrée dans le premier compartiment. - Dispositif de filtration selon la revendication 1, qui comporte une surface positionnée au contact du filtre et dans lequel le filtre est monté mobile en frottement contre ladite surface.
- Dispositif de filtration selon la revendication 2, qui comporte une paroi perforée encerclant au moins partiellement le filtre et dans lequel la surface positionnée au contact du filtre est une surface de ladite paroi.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen de décolmatage comporte une pluralité de sorties de gaz ou une pluralité de sorties d’eau positionnées pour expulser du gaz ou positionnée pour expulser de l’eau sur au moins une partie du filtre.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le réservoir est étanche à l’air et dans lequel la source d’alimentation en culture cellulaire est raccordée de manière étanche avec le réservoir, de sorte que la culture cellulaire évite toute contamination émanant de l’air ambiant.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 5, qui comporte un détecteur de niveau (595) de liquide dans le réservoir et un déclencheur (597) qui contrôle une vanne contrôlant l’alimentation du réservoir en culture cellulaire ou contrôlant l’évacuation de filtrat, en fonction du niveau détecté.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 6, qui comporte un moyen d’injection, configuré pour pomper puis injecter du filtrat ou de la culture cellulaire sur le filtre, de sorte à le décolmater.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le filtre est en maille de polyéthylène ou de polyane de taille de maille comprise entre un et cent micromètres.
- Dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 8, qui comporte un premier dispositif de filtration selon l’une des revendications 1 à 8 dans lequel le réservoir du premier dispositif de filtration comporte un trop-plein (545) et dans lequel le trop-plein de culture cellulaire se déverse dans un deuxième dispositif de filtration (500) selon l’une des revendications 1 à 8.
- Procédé (60) de filtration d’une culture cellulaire en vue d’obtenir de la biomasse concentrée, caractérisé en ce qu’il met en œuvre les étapes suivantes :
- un déversement (605) de culture cellulaire dans un premier compartiment d’un dispositif de filtration,
- une filtration (610) en milieu liquide au travers d’un filtre délimitant le premier compartiment d’un deuxième compartiment,
- un décolmatage (615) du filtre par expulsion de gaz ou de liquide en direction du filtre,
- une évacuation (620) d’au moins une partie du filtrat contenu dans le deuxième compartiment, et
- une collecte (625) d’au moins une partie de la biomasse concentrée contenue dans le premier compartiment. - Procédé de filtration selon la revendication 10, dans lequel le pH de la culture cellulaire est maintenu entre 8,5 et 11 et dans lequel le pH de la biomasse concentrée est maintenu entre 8,5 et 11.
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