WO2019030434A1 - Procédé de fermentation d'un jus contenant des sucres et appareil pour sa mise en œuvre - Google Patents

Procédé de fermentation d'un jus contenant des sucres et appareil pour sa mise en œuvre Download PDF

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fermentation
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René Chelle
François DAVAUX
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    • C12G2200/05—Use of particular microorganisms in the preparation of wine

Definitions

  • the present invention relates to the field of production by fermentation of beverages from liquid nutrient media containing sugars and, in particular to the field of the production of an alcoholic beverage such as wine, fermented fruit juice or beer.
  • This patent also describes a device for the implementation of the aforementioned method; this device comprises a first reactor for the aerobic culture of yeasts, a second reactor for anaerobic fermentation by means of said yeasts, these reactors being equipped with means for introducing a determined fraction of fruit juice, a unit of filtration fermentation product and transfer means between the reactors and the filtration unit to obtain, by batch, the desired product.
  • the present invention aims to reduce the time of obtaining a fermented product from a fruit juice and, in particular, a wine from a must, using microorganisms fixed on a solid support , the overall equipment implemented remains of a reduced cost despite the significant increase in productivity due to the rapid execution of the necessary fermentations.
  • the process can be used for alcoholic fermentation and / or for malolactic fermentation.
  • the process according to the invention gives rise to continuous production, which is particularly advantageous in terms of operation.
  • the present invention accordingly has, as a first object, a process for fermenting a continuous feed stream of liquid nutrient medium using yeasts or bacteria, this process comprising two stages, in the first of which, multiplication is ensured.
  • aerobic said microorganisms through the feed stream with which they are brought into contact, and in the second of which, the microorganisms thus multiplied during the first step are used to ensure the fermentation of said nutrient medium and to output a flow of medium fermented nutrient
  • process for which the continuous implementation consists in ensuring, in the first step, the adhesion-fixing of at least a portion of the microorganisms, on at least one fractional solid support, in order to constitute, with the (or the) supports) solid (s) thus loaded (s) microorganisms, at least one filtering barrier interposed between the supply of nutrient medium f and the outlet of the nutrient medium fermented, characterized in that, to form the filter dam, the nutrient medium is passed on said solid supports loaded micro
  • the microorganisms are yeasts of alcoholic fermentation.
  • the microorganisms are malolactic fermentation bacteria.
  • the liquid nutrient medium is a nutrient medium at least partially fermented and aeration is low.
  • the microorganisms are fixed to a plurality of fractional solid supports placed during said first step in the nutrient medium feed stream.
  • the fractional solid supports made of wood, metal, sintered metal, a porous or non-porous plastic material, a porous organic material or a porous mineral material, in particular a porous ceramic material, or any other porous material compatible with the liquid to be fermented.
  • one chooses solid supports constituting threads, steel wires, stainless or not, lamellae, agglomerates of lamellae and / or son, metallic helicoids of cylindrical or frustoconical shape, or grids metal.
  • said feed stream is passed through a fixed tray, which redraws the fractional supports to form a bed containing a large part of the microorganisms multiplied during the first stage.
  • said feed stream is passed vertically to through a stack of horizontal grids arranged parallel to each other, the fractional supports remaining trapped in the spaces between the grids.
  • the filtering barrier is constituted around a cylindrical feed zone in nutrient medium, the outlet of which is carried out peripherally, said filtering barrier being constituted by a cylindrical crown of fractional supports retained externally by a sleeve, which constitutes the housing and which passes the liquid flow of nutrient medium to form the outlet of the fermented nutrient medium.
  • the housing is a plurality of cartridges, which may be removable, containing the fractional supports, substantially tubular in shape implanted on a tray, impervious to liquid, placed in the passage between the two compartments, cartridge whose upper part, impermeable to liquid, overflows with respect to the horizontal plane of said plate, on the one hand and, whose side wall is perforated material or metal grids, on the other hand
  • the height of the overflow of the upper part of each cartridge corresponds substantially to the thickness of the bed of fractional solid supports on the plate which ensures the realization of a first fermentation.
  • the flow of partially fermented nutrient medium from the bed is poured into each of the cartridges to undergo the second fermentation.
  • the invention also relates to an apparatus for implementing the method defined above, an apparatus which comprises two compartments, one of the compartments being equipped with a withdrawal outlet for the extraction of a liquid constituted by a nutrient medium, which has already undergone the desired fermentation, the other compartment being equipped with a feeding feed of said nutrient medium, not or weakly fermented, and a transit outlet to the first compartment, a filtering dam being disposed between the two compartments and allowing the transit of the nutrient medium between the two compartments, the liquid of one of the compartments containing, during operation, at least one solid support on which microorganisms have adhered, which have been introduced into said first compartment during a start-up phase, characterized in that the filtering barrier consists of said solid supports which are grouped together inside the r of one or more housing, optionally removable, to output, peripherally, the fermented nutrient medium.
  • the microorganisms are introduced into the first compartment by recycling a fraction of the nutrient medium which has already undergone at least partially, the desired fermentation .
  • the filtering dam is a bed consisting of a layer of fractional carrier (s) carrying (s) adherent microorganisms, this bed being supported by a perforated plate or a fixed grid placed in the passage between the two compartments.
  • the two compartments are arranged in line with each other, the transit of the flow of nutrient medium being effected by gravity.
  • the housing may be a plurality of cartridges, containing the fractional supports, substantially tubular in shape implanted on a tray, impermeable to liquid, placed in the passage between the two compartments, the cartridge whose upper part, waterproof to the liquid, overflows with respect to the horizontal plane of said plate, on the one hand, and whose side wall is perforated material or in metal grilles, on the other hand.
  • the height of the overflow of the upper part of each cartridge corresponds substantially to the thickness of the bed of fractional solid supports.
  • the apparatus according to the invention comprises two units of the same structure, the withdrawal outlets of which are arranged in series to feed the inlet of a fermented product storage tank, one of the units ensuring a fermentation. by yeasts and the other by bacteria.
  • the bed of fractional supports is fluidized by the nutrient medium or air especially when it comes to yeasts.
  • the filtering dam is a cylindrical ring cluster of fractional supports retained, around a cylindrical feed volume of the nutrient medium, by a sleeve, which constitutes the housing, and which let the outlet flow of the fermented nutrient medium pass.
  • the second compartment is a closed volume delimited by a permeable perforated fabric or material fed by a pipe which brings therein the microorganisms, the oxygenated gas and the partially fermented liquid nutrient medium. . no, this second compartment enclosing the fractional supports on which the microorganisms adhere, the first compartment being an enclosure inside which said second compartment is disposed, said chamber being filled with the fermented liquid nutrient medium produced and then ejected from the second compartment the liquid circulation that passes through it, to feed an external storage tank.
  • Perforated material may be chosen as a plastic or metal material, the whole of which in its overall structure is permeable to the liquid nutrient medium. Such a material is in the form of film or membrane, flexible or not and thin.
  • the enclosure, which constitutes the first compartment is secured to the second compartment and its pipe to be placed in a storage tank as a unitary assembly constituting a cartridge .
  • the pipe of the second compartment is equipped with a pipe which, when its orifice is immersed in the tank, with which it is associated, allows a partial recirculation of the liquid contained in said tank .
  • the second compartment is an element containing at least one metal grid, whose son form supports for the culture of microorganisms.
  • the element comprises a plurality of grids, whose wires are close to each other to improve the efficiency of the fermentation, said grids being flat and parallel or rolled cylindrically, the element being provided with end sleeves, which hold the grids together and ensure the entry and exit of the liquid nutrient medium.
  • the liquid nutrient medium is a grape must and the fermented liquid nutrient medium obtained is a wine.
  • the liquid nutrient medium is a fruit juice and the apparatus produces a fermented juice.
  • the fermented nutrient medium obtained by the implementation of the apparatus is a beer.
  • FIG. 1 shows schematically, in axial section, a first embodiment of an apparatus according to the invention for ensuring the alcoholic fermentation of a grape must, the withdrawal of the fermentation product being a wine;
  • FIG. 2A shows schematically, in axial section, a second embodiment of an apparatus according to the invention having the same function as that of Figure 1, in its version for autonomous operation;
  • FIG. 2B represents the apparatus of FIG. 2A when it is directly associated with a vinification tank, this apparatus constituting a removable cartridge that can be associated with a tank or another;
  • Figures 3 to 7 show schematically different embodiments of supports for yeasts or bacteria, which can be inserted into devices according to Figures 1, 2A or 2B;
  • FIG. 8 shows schematically the combination of an alcoholic fermentation reactor and a malolactic fermentation reactor with a wine storage tank.
  • the reactor according to the invention has the shape of a cylindrical vessel designated by 1 as a whole, the vessel 1 comprising at the top a channel 2, through which a flow rate of air by means of a conventional device, whose detail is not shown (the arrow F0 symbolizes the air flow).
  • a pipe 3 which allows to introduce into the tank 1 according to the arrow Fl, a flow of wort which is the liquid nutrient medium to ensure the filling of the tank.
  • a withdrawal orifice 4 which allows, according to the arrow F2, the exit of the fermented liquid product that is desired.
  • the tank 1 is separated into two compartments 5 and 6 by a perforated plate 7 parallel to the bases of the cylindrical tank 1.
  • the perforated plate 7 is made of stainless steel and fixed on the side walls of the vessel 1; it is covered with a bed, of a certain thickness, consisting of small slices or wood chips on which adhere the yeasts that will be used to practice the alcoholic fermentation on the wort treated by the reactor.
  • the wort introduced along the arrow Fl passes through the perforated plate 7, so that the bed of wooden slats, designated pat 8 as a whole, constitutes a fluidized bed due to the upward movement of the liquid introduced along the arrow Pl.
  • the nature of the Wood slats 10 can be used to improve the organoleptic amounts of the fermentation product obtained.
  • the state of the fluidized bed 8, which has just been described, is that which exists in the vessel 1 in steady state; but, in a start-up phase, there is placed in the compartment 5, through the orifice 9, a load of wood slats 10 intended to constitute the bed 8.
  • a load of wood slats 10 intended to constitute the bed 8.
  • slats of wood thus introduced and falling by gravity towards the bed 8.
  • the wood slats thus loaded into the reactor have, by a prior treatment, been covered with yeasts which have adhered to them, these yeasts being those which will allow the alcoholic fermentation of the must introduced in the tank.
  • the wort contains, in the natural state, the yeasts of alcoholic fermentation, it is possible not to carry out, as a preliminary, the adhesion of the yeasts on the wood slices, but to add more or less Yeast trade through the orifice 9 so that the adhesion of yeasts on the wood slices 10 is carried out in the compartment 5.
  • the degree of fermentation in the compartment 6 remains constant since the yeasts of the fluidized bed 8 are multiplied as and when because of the oxygenation due to the introduction of air according to the arrow F0 and that the feeding according to the arrow Fl undergoes the alcoholic fermentation by the increase of the yeasts in the compartment 5.
  • the possibility of modification by the pump 12 the amount of bypass makes it possible to predict, if desired, a production of yeasts to be extracted from the withdrawal stream according to arrow F2.
  • the person skilled in the art knows the quantity of air necessary for the multiplication of the microorganisms, without altering, by oxidation, the quality of the desired final product.
  • FIG. 2A represents, in schematic axial section, a second embodiment of the reactor according to the invention.
  • This reactor is in the general form of a cylinder 100, which is filled with a nutrient medium 101 consisting of a grape must.
  • a pipe 102 through which can be introduced into the cylinder 100, firstly, according to the arrow F'O a flow of air and secondly, according to the F'I arrow, a flow of nutrient medium that is to be subjected to a fermentation step; this flow of nutrient medium is pumped by means of the pump 112 inside the cylinder 100.
  • the pipe 102 there is arranged around the pipe 102, a compartment which is delimited by a cylindrical sleeve of fabric, inside which buffers consisting of metal strips have been packed, this filling being sufficiently tight for liquid flow. brought by the pipe 102 has a large contact area with the filling; it is arranged that the outlet of the pipe 102 is situated mainly towards the bottom of the cylinder 100 and that the flow in the sleeve 107 is upward, the ends of the sleeve being hermetically closed, the flow of nutritive medium 101 is evacuated radially to through the metal pad that has been designated 108 as a whole.
  • the reactor of Figure 2A can be used in isolation as in Figure 1; but it can also (see Figure 2D) be used in combination with a tank, which contains a wine that has already undergone alcoholic fermentation from the original must.
  • the wine is placed in a tank 120, which has a manhole at its upper part, the hole being closed by a lid 121.
  • the lid 121 is assembled on the apparatus of FIG.
  • the cylinder 100 comprises at its base a pump 112, whose sorb ejects the liquid , according to the arrow F'2, contained in the cylinder 100 inside the tank 120.
  • the subset of FIG. 2A is therefore mobile and can be used, like a removable cartridge, on different storage tanks 120. It is also possible to provide an installation consisting of two reactors 131 and 132 respectively for the alcoholic and malolactic fermentations; each of the reactors is of the type shown in FIG. 2A and the outlets are connected in series to feed a storage tank 130.
  • the temperature is adjusted to around 15 ° C to initiate the establishment of alcoholic fermentation; once this is complete, the alcoholic beverage is withdrawn and introduced into the malolactic fermentation reactor 132; after which, the wine is sent to a storage tank 130.
  • This embodiment is shown in FIG.
  • FIG 3 there is shown, in perspective, a textile formed of stainless steel son; this textile is wound on itself to form a substantially tubular three-dimensional shape designated 200 as a whole.
  • the constituent steel wire of this textile may have a diameter up to about 1 mm; the adhesion of microorganisms is improved by streaking the surface of the wire, the hollow space along the axis of the winding allows to set up a perforated pipe (not shown) to ensure the aeration of microorganisms fixed on the wire
  • Figure 4 shows, in perspective, another textile support made of stainless steel wire; this support 201 consists of several coaxial cylindrical windings, each sheet is spaced from neighboring sheets by a distance of up to 5 mm. The spacing between the layers allows good air circulation, which is necessary for the multiplication: microorganisms, especially yeasts.
  • FIG. 5 represents, in perspective, a cylindrical cartridge 202 intended to be placed vertically in a reactor according to the invention; the feeding of this cartridge is carried out from bottom to top, the nutrient medium being sent by the two low inputs and the output being effected at the top of the cartridge.
  • the interior of the cartridge 202 contains the fractional solid supports 202b, which are necessary for the fermentation; the cartridge is delimited, in the upper part as in the lower part, by plugs 202a, which hold the particulate supports arranged inside.
  • FIG. 6 represents a cartridge 203 of the type of that of FIG. 5 placed inside a vinification tank 204.
  • the structure of this cartridge comprises, at the bottom, a plug 203a, which receives the nutritive medium at ferment, in the upper part, a plug 20312, which also receives a feed and, between the two plugs, a side wall capable of passing the treated liquid medium.
  • This arrangement makes it possible to ensure good contact between the nutrient medium and the yeasts which have adhered to the filling elements 203c. placed in the volume between the side wall of the cartridge and its two plugs; this filling may be, as indicated in the state of the art, made of any suitable material, for example materials described in Figures 3 and 4 of this patent application.
  • the cartridge 203 is placed inside a vinification tank 204.
  • FIG. 7 represents, in perspective, a stack 205 of wire mesh constituting planar grids. These superposed metal sheets hold between them fractional supports 207, which are trapped between the parallel grids 206.
  • the materials that can be used for the structures according to FIG. 7, are all the materials indicated in FIG. state of the art relating to the adhesion of microorganisms.
  • FIG. 9 shows in perspective, not in scale, cartridges 91 implanted vertically on a horizontal plate 92 arranged in a reactor according to the invention.
  • the upper portion 93 of the cartridge 91 which protrudes with respect to the plane of the plate 92, is impervious to the liquid.
  • the tray 92 is liquid-tight which allows the implementation of a first fermentation of the nutrient medium by the fractional solid supports loaded with microorganisms, forming a bed on the tray.
  • the nutrient medium having partially fermented from the bed is poured into the cartridge 91 to undergo a second fermentation with the solid supports it contains.
  • the liquid having undergone the second fermentation leaves peripherally at its side walls 94.
  • the cartridges 91 may be removable for replacement or loading solid supports outside the reactor.
  • By-pass circulation can be provided, by means of a pipe which connects the compartment 6 and the compartment 5, with the liquid having undergone the first and the second fermentation (not shown).

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Abstract

Le procédé comporte une étape pour la culture des microorganismes et une étape de fermentation. L'appareil comporte deux compartiments (5,6), un pour chaque étape du procédé, et les deux sont séparés par un barrage filtrant (8), qui permet la circulation du milieu à fermenter.

Description

PROCÉDÉ DE FERMENTATION D'UN JUS CONTENANT DES SUCRES ET APPAREIL
POUR SA MISE EN ŒUVRE
La présente invention se rapporte au domaine de la production par fermentation de boissons à partir de milieux nutritifs liquides contenant des sucres et, notamment au domaine de la production d'une boisson alcoolisée telle que le vin, les jus de fruit fermentes ou la bière.
On a déjà proposé, dans le brevet français 2887257, un procédé de préparation d'une boisson fermentée à partir d'un jus de fruit ; dans ce brevet, on cherche essentiellement à produire une boisson à faible degré d'alcool à partir d'un jus de fruit naturel, dont le taux de sucre initial peut potentiellement conduire à une boisson ayant un degré d'alcool plus élevé. Ce procédé fait appel uniquement à des méthodes biologiques de culture et de fermentation de levures : il est fondé sur des mécanismes de fermentation identiques à ceux qui sont communément employés pour la production des vins et permet d'obtenir une boisson possédant des qualités organoleptiques attractives pour les consommateurs. Ce procédé consiste, d'une part, à alimenter un réacteur de culture aérobie contenant des levures en phase de multiplication avec une première fraction de jus de fruit, d'autre part, à alimenter un réacteur de fermentation anaérobie avec le milieu chargé en levures obtenu à l'étape citée ci-dessus et avec une seconde fraction de jus de fruit, pour obtenir un moût, et enfin à filtrer le moût pour séparer les levures et la boisson fermentée ainsi obtenue. Ce brevet décrit également un dispositif pour la mise en œuvre du procédé susmentionné ; ce dispositif comprend un premier réacteur pour la culture aérobie des levures, un deuxième réacteur pour la fermentation anaérobie au moyen desdites levures, ces réacteurs étant équipés de moyens d'introduction d'une fraction déterminée de jus de fruit, d'une unité de ûltration du produit de fermentation et de moyens de transfert entre les réacteurs et l'unité de Qltration pour obtenir, par batch, le produit désiré.
L'inconvénient de cet état de la technique est de requérir la mise en œuvre d'un matériel onéreux et de ne pas permettre une production continue du produit final. La portée du procédé selon cet état de la technique inclut, à l'évidence, la production de vins. Dans le cas du vin, le jus de raisin est soumis traditionnellement à une fermentation alcoolique et à une fermentation malolacttque : ces fermentations sont effectuées sur le moût dans des cuves non agitées, ce qui demande un temps relativement long, peu propice à l'obtention d'une productivité élevée.
On a donc proposé d'améliorer la performance en utilisant des microorganismes immobilisés et non plus des microorganismes libres dans le milieu liquide où s'effectuent les fermentations, mais ce mode opératoire n'est pas encore parfaitement au point (Z.Genisheva, J A. Teixeira et J.M. Oliveira, « Trends in Food Science and Technology », 40 (2014), p. 33-47). On sait, notamment, que le mode d'immobilisation des microorganismes peut agir sur la vitesse de la réaction de fermentation, sur la facilité de la séparation des microorganismes par rapport au milieu liquide circulant et sur la possibilité de récupération des microorganismes après la fin de la fermentation (P. Strehaiano, F. Centeno - IFV Midi-Pyrénées : « Rencontres techniques microorganismes et gestion thermique », (18.12.2008), p. 26-27). Parmi les difficultés qui se présentent, certaines sont relatives à l'activité des microorganismes mis en œuvre pour les fermentations, d'autres proviennent des modalités du maintien en place des microorganismes qui sont immobilisés sur des supports, d'autres enfin proviennent de la structure interne des réacteurs où sont disposés les microorganismes immobilisés.
Dans l'état de la technique (demande de brevet européen 0046613), on a indiqué que l'immobilisation de microorganismes par adhésion sur un support solide présente, par rapport aux autres procédés, l'avantage de maintenir un contact direct de la population microbienne avec le milieu liquide et, en conséquence, de réduire les limitations, par des phénomènes dits « fusionnels », du transfert des substances nutritives ou des substances produites par les microorganismes ; il a été indiqué également qu'une proportion élevée de microorganismes adhérents, conserve la capacité de réaliser des réactions enzymatiques et de se reproduire. Par ce même document, l'homme de métier sait que les supports de microorganismes adhérents utilisables peuvent être des matériaux minéraux et organiques très divers.
La présente invention a pour but de réduire le temps d'obtention d'un produit fermenté à partir d'un jus de fruit et, notamment, d'un vin à partir d'un moût, par utilisation de microorganismes fixés sur un support solide, l'appareillage global mis en œuvre restant d'un coût réduit malgré l'augmentation importante de la productivité due à l'exécution rapide des fermentations nécessaires. Dans le cas du traitement d'un moût de raisin en vue de l'obtention d'un vin, le procédé peut être utilisé pour la fermentation alcoolique ét/ou pour la fermentation malolactique. Le procédé selon l'invention donne lieu à une production en continu, ce qui est particulièrement avantageux sur le plan de l'exploitation.
La présente invention a, en conséquence, comme premier objet un procédé de fermentation d'un flux d'alimentation continu de milieu nutritif liquide grâce à des levures ou des bactéries, ce procédé comportant deux étapes, dans la première desquelles, on assure une multiplication aérobie desdits microorganismes grâce au flux d'alimentation avec lequel ils sont mis en contact, et dans la deuxième desquelles, on utilise les microorganismes ainsi multipliés au cours de la première étape pour assurer la fermentation dudit milieu nutritif et fournir en sortie un flux de milieu nutritif fermenté, procédé pour lequel la mise en œuvre en continu consiste à assurer, dans la première étape, la fixation par adhérence d'au moins une partie des microorganismes, sur au moins un support solide fractionnaire, afin de constituer, avec le (ou les) supports) solide(s) ainsi chargé(s) de microorganismes, au moins un barrage filtrant interposé entre l'alimentation en milieu nutritif et la sortie du milieu nutritif fermenté, caractérisé en ce que, pour constituer le barrage filtrant, on fait passer le milieu nutritif sur lesdits supports solides charges de microorganismes regroupés à l'intérieur d'un ou plusieurs logements, pour fournir en sortie, périphériquement, le milieu nutritif fermenté.
Selon une première mise en œuvre du procédé selon l'invention, les microorganismes sont des levures de fermentation alcoolique.
Selon une deuxième mise en œuvre du procédé selon l'invention, les microorganismes sont des bactéries de fermentation malolactique. Dans ce cas, le milieu nutritif liquide est un milieu nutritif au moins partiellement fermenté et l'aération est faible.
Selon une mise en œuvre du procédé selon l'invention, dans la première étape, on effectue la fixation des microorganismes sur une pluralité de supports solides fractionnaires mis en place, au cours de ladite première étape, dans le flux d'alimentation de milieu nutritif.
Dans une mise en œuvre de la variante ci-dessus définie, on réalise les supports solides fractionnaires en bois, en métal, en métal fritte, en un matériau plastique poreux ou non, en matériau organique poreux, en matériau minérale poreux, particulièrement en un matériau céramique poreux, pu tout autre matériau poreux compatible avec le liquide à fermenter.
Dans une autre mise en œuvre, on choisit des supports solides constituant des fils, des fils en acier, inoxydable ou non, des lamelles, des agglomérats de lamelles et/ou de fils, des hélicoïdes métalliques de forme cylindrique ou tronconique, ou des grilles métalliques.
Dans une mise en œuvre du procédé selon l'invention, pour constituer un barrage filtrant avec les supports fractionnaires mis en place dans le flux d'alimentation de milieu nutritif au cours de la première étape, on fait passer ledit flux d'alimentation à travers un plateau fixe, qui redent les supports fractionnaires pour former un lit renfermant une grande partie des microorganismes multiplies au cours de la première étape.
Dans une mise en œuvre du procédé selon l'invention, pour constituer un barrage filtrant avec les supports fractionnaires mis en place dans le flux d'alimentation de milieu nutritif au cours de la première étape, on fait passer ledit flux d'alimentation verticalement au travers d'un empilement de grilles horizontales disposées parallèlement les unes par rapport aux autres, les supports fractionnaires restant emprisonnés dans les espaces entre les grilles.
Dans une mise en œuvre du procédé selon l'invention, on constitue le barrage filtrant autour d'une zone d'alimentation en milieu nutritif de forme cylindrique, dont la sortie s'effectue périphériquement, ledit barrage filtrant étant constitué par une couronne cylindrique de supports fractionnaires retenus extérieurement par un manchon, qui constitue le logement et, qui laisse passer le flux liquide de milieu nutritif pour constituer la sortie du milieu nutritif fermenté. Dans une mise en œuvre du procédé selon l'invention, le logement est une pluralité de cartouches, pouvant être amovibles, renfermant les supports fractionnaires, de forme sensiblement tubulaire implantées sur un plateau, imperméable au liquide, mis en place dans le passage entre les deux compartiments, cartouche dont la partie supérieure, imperméable au liquide, déborde par rapport au plan horizontal dudit plateau, d'une part et, dont la paroi latérale est en matière perforée ou en grilles métalliques, d'autre part La hauteur du débordement de la partie supérieure de chaque cartouche correspond sensiblement à l'épaisseur du lit de supports solides fractionnaires sur le plateau qui assure la réalisation d'une première fermentation. Dans ce cas, le flux de milieu nutritif partiellement fermenté en provenance du lit se déverse dans chacune des cartouches pour y subir la seconde fermentation.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus défini, appareil qui comporte deux compartiments, l'un des compartiments étant équipé d'une sortie de soutirage pour l'extraction d'un liquide constitué par un milieu nutritif, qui a déjà subi la .fermentation désirée, l'autre compartiment étant équipé d'une alimentation d'introduction dudit milieu nutritif, non ou faiblement fermenté, et d'une sortie de transit vers le premier compartiment, un barrage filtrant étant disposé entre les deux compartiments et permettant le transit du milieu nutritif entre les deux compartiments, le liquide de l'un des compartiments contenant, en cours de fonctionnement, au moins un support solide sur lequel ont adhéré des microorganismes, qui ont été introduits dans ledit premier compartiment au cours d'une phase de démarrage, caractérisé en ce que le barrage filtrant est constitué desdits supports solides qui sont regroupés à l'intérieur d'un ou plusieurs logements, éventuellement amovibles, pour fournir en sortie, périphériquement, le milieu nutritif fermenté.
Dans une variante de ' l'appareil selon l'invention, au cours de la phase de démarrage, les microorganismes sont introduits dans le premier compartiment par recyclage d'une fraction de milieu nutritif qui a déjà subi, au moins partiellement, la fermentation désirée.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le barrage filtrant est un lit constitué d'une couche de support(s) fractionnaire(s) porteur(s) de microorganismes adhérents, ce lit étant supporté par une plaque perforée ou une grille fixe mise en place dans le passage entre les deux compartiments.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, les deux compartiments sont disposés au droit l'un de l'autre, le transit du flux de milieu nutritif s'effectuant par gravité. Dans un tel cas, le logement peut être une pluralité de cartouches, renfermant les supports fractionnaires, de forme sensiblement tubulaire implantées sur un plateau, imperméable au liquide, mis en place dans le passage entre les deux compartiments, cartouche dont la partie supérieure, imperméable au liquide, déborde par rapport au plan horizontal dudit plateau, d'une part, et dont la paroi latérale est en matière perforée ou en grilles métalliques, d'autre part. La hauteur du débordement de la partie supérieure de chaque cartouche correspond sensiblement à l'épaisseur du lit de supports solides fractionnaires.
Dans une variante, l'appareil selon l'invention comporte deux unités de même structure, dont les sorties de soutirage sont disposées en série pour alimenter l'entrée d'une cuve de stockage de produit fermenté, l'une des unités assurant une fermentation par des levures et l'autre par des bactéries.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le lit de supports fractionnaires est fluidisé par le milieu nutritif ou de l'air spécialement lorsqu'il s'agit des levures.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le barrage filtrant est un amas en couronne cylindrique de supports fractionnaires retenu, autour d'un volume d'alimentation cylindrique du milieu nutritif, par un manchon, qui constitue le logement, et qui laisse passer le flux de sortie du milieu nutritif fermenté.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le deuxième compartiment est un volume fermé délimité par un tissu ou une matière perforée perméable et alimenté par une canalisation qui y amène les microorganismes, le gaz oxygéné et le milieu nutritif liquide partiellement fermenté ou. non, ce deuxième compartiment renfermant les supports fractionnaires sur lesquels adhèrent les microorganismes, le premier compartiment étant une enceinte à l'intérieur de laquelle est disposé ledit deuxième compartiment, ladite enceinte étant remplie par le milieu nutritif liquide fermenté produit puis éjecté du deuxième compartiment pat la circulation liquide qui le traverse, pour alimenter une cuve de stockage externe.
On peut choisir comme matière perforée un matériau plastique ou métallique dont l'ensemble dans sa structure globale est perméable au milieu nutritif liquide. Une telle matière se présente sous forme de film ou de membrane, souple ou non et de faible épaisseur.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, l'enceinte, qui constitue le premier compartiment est solidaire du deuxième compartiment et de sa canalisation pour pouvoir être mise en place dans une cuve de stockage en tant qu'ensemble monobloc constituant une cartouche.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, la canalisation du deuxième compartiment est équipée d'une tuyauterie qui, lorsque son orifice est plongé dans la cuve, à laquelle il est associé, permet une recirculation partielle du liquide contenu dans ladite cuve.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le deuxième compartiment est un élément contenant au moins une grille métallique, dont les fils forment des supports pour la culture des microorganismes.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, l'élément comporte une pluralité de grilles, dont les fils sont proches les uns des autres pour améliorer l'efficacité de la fermentation, lesdites grilles étant planes et parallèles ou enroulées cylindriquement, l'élément étant muni de manchons d'extrémité, qui maintiennent les grilles entre elles et qui assurent l'entrée et la sortie du milieu nutritif liquide.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le milieu nutritif liquide est un moût de raisin et le milieu nutritif liquide fermenté obtenu est un vin.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le milieu nutritif liquide est un jus de fruit et l'appareil produit un jus fermenté.
Dans une variante de l'appareil selon l'invention, le milieu nutritif fermenté obtenu par la mise en œuvre de l'appareil, est une bière.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire ci-après plusieurs exemples de réalisation et de mise en oeuvre représentés sur le dessin annexé.
Sur ce dessin :
- la figure 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un premier mode de réalisation d'un appareil selon l'invention permettant d'assurer la fermentation alcoolique d'un moût de raisin, le soutirage du produit de fermentation étant un vin ;
— la figure 2A représente schématiquement, en coupe axiale, un deuxième mode de réalisation d'un appareil selon l'invention ayant la même fonction que celui de la figure 1, dans sa version pour fonctionnement autonome ;
- la figure 2B représente l'appareil de la figure 2A lorsqu'il est associé directement à une cuve de vinification, cet appareil constituant une cartouche amovible que l'on peut associer à une cuve ou une autre ;
- les figures 3 à 7 représentent schématiquement différentes réalisations de supports pour levures ou bactéries, susceptibles d'être insérés dans des appareils selon les figures 1, 2A ou 2B ;
- la figure 8 représente schématiquement l'association d'un réacteur de fermentation alcoolique et d'un réacteur de fermentation malolactique avec une cuve de stockage de vin.
En se référant à la figure 1, on voit que le réacteur selon l'invention a la forme d'une cuve cylindrique désignée par 1 dans son ensemble, la cuve 1 comportant en partie haute une canalisation 2, par laquelle on introduit un débit d'air au moyen d'un dispositif classique, dont le détail n'est pas représenté (la flèche F0 symbolise le débit d'air). A la base de la cuve 1, se trouve une canalisation 3, qui permet d'introduire, dans la cuve 1 selon la flèche Fl, un débit de moût qui constitue le milieu nutritif liquide pour assurer le remplissage de la cuve. Au voisinage de la partie haute de la cuve 1, on a prévu un orifice de soutirage 4, qui permet, selon la flèche F2, la sortie du produit liquide fermenté que l'on désire. La cuve 1 est séparée en deux compartiments 5 et 6 par une plaque perforée 7 parallèle aux bases de la cuve cylindrique 1. La plaque perforée 7 est réalisée en acier inoxydable et fixée sur les parois latérales de la cuve 1 ; elle est recouverte d'un lit, d'une certaine épaisseur, constitué de petites lamelles ou copeaux de bois sur lesquels adhèrent les levures qui seront utilisées pour pratiquer la fermentation alcoolique sur le moût traité par le réacteur. Le moût introduit selon la flèche Fl traverse la plaque perforée 7, de sorte que le lit de lamelles de bois, désigné pat 8 dans son ensemble, constitue un lit fluidisé en raison du mouvement ascendant du liquide introduit selon la flèche Pl. La nature du bois des lamelles 10 est susceptible d'être utilisée pour améliorer les quantités organoleptiques du produit de fermentation obtenu.
L'état du lit fluidisé 8, qui vient d'être décrit, est celui qui existe dans le cuve 1 en régime permanent ; mais, dans une phase de démarrage, on a mis, dans le compartiment 5, par l'orifice 9, une charge de lamelles de bois 10 destinées à constituer le lit 8. Sur le dessin, on a représenté des lamelles de bois ainsi introduites et tombant par gravité en direction du lit 8. Les lamelles de bois ainsi chargées dans le réacteur, ont, par un traitement préalable, été recouvertes de levures qui ont adhéré sur elles, ces levures étant celles qui vont permettre la fermentation alcoolique du moût introduit dans la cuve. Dans une variante, étant donné que le moût contient, à l'état naturel, les levures de fermentation alcoolique, on peut ne pas effectuer, à titre préalable, l'adhésion des levures sur les lamelles de bois, mais ajouter plus ou moins de levures du commerce par l'orifice 9 pour que l'adhésion des levures sur les lamelles de bois 10 s'effectue dans le compartiment 5.
Pour régler, dans le compartiment 5, la fermentation alcoolique, on peut mettre en œuvre une circulation de by-pass au moyen d'une tubulure 11, qui relie le compartiment 6 et le compartiment 5 pour éviter le passage à travers le lit fluidisé 8, le débit de cette canalisation 11 étant réglé par une pompe 12.
Lorsque la phase de démarrage est terminée et que l'on a atteint le degré, de fermentation désiré dans le compartiment 6, le degré de fermentation dans le compartiment 6 reste constant puisque les levures du lit fluidisé 8 se multiplient au fur et à mesure en raison de l'oxygénation due à l'introduction de l'air selon la flèche F0 et que l'alimentation selon la flèche Fl subit la fermentation alcoolique par l'augmentation des levures dans le compartiment 5. La possibilité de modifier par la pompe 12 la quantité de by-pass permet de prévoir, si on le souhaite, une production de levures à extraire du flux de soutirage selon la flèche F2. L'homme du métier connaît la quantité d'air nécessaire à la multiplication des microorganismes, sans altérer, par oxydation, la qualité du produit final désiré.
Il est clair qu'en régime permanent le compartiment 5 ne comporte pratiquement pas de lamelles 10 qui, après le démarrage, ont toutes sédimenté dans le lit 8. Le fait que les levures se trouvent adhérées sur les supports fractionnaires que constituent les lamelles de bois, est favorable pour leur efficacité en fermentation. Il est clair que dans la phase de démarrage du réacteur, qui vient d'être décrit, phase qui sert essentiellement à faire la culture des levures, on peut utiliser, comme milieu nutritif, une solution de mélasse qui sera ultérieurement évacuée du réacteur par la canalisation 3.
La figure 2A représente, en coupe axiale schématique, un deuxième mode de réalisation du réacteur selon l'invention. Ce réacteur se présente sous la forme générale d'un cylindre 100, qui est rempli d'un milieu nutritif 101 constitué par un moût de raisin. Selon l'axe du cylindre 100, on a disposé une tuyauterie 102 par laquelle on peut faire entrer, dans le cylindre 100, d'une part, selon la flèche F'O un débit d'air et d'autre part, selon la flèche F'I, un débit de milieu nutritif que l'on souhaite soumettre à une étape de fermentation ; ce débit de milieu nutritif est pompé au moyen de la pompe 112 à l'intérieur du cylindre 100.
Dans le cylindre 100, on a ménagé autour de la canalisation 102, un compartiment qui est délimité par un manchon cylindrique de tissu, à l'intérieur duquel on a entassé des tampons constitués de lamelles métalliques, ce remplissage étant suffisamment serré pour que flux liquide amené par la canalisation 102 ait une grande surface de contact avec le remplissage ; on fait en sorte que la sortie de la canalisation 102 soit située principalement vers le bas du cylindre 100 et que le flux dans le manchon 107 soit ascendant, les extrémités du manchon étant fermées hermétiquement,, le flux de milieu nutritif 101 est évacué radialement à travers le tampon métallique que l'on a désigné par 108 dans son ensemble.
Dès lors que le flux F' contient des levures, ces levures adhèrent sur le métal constitutif du tampon 108 avant que le flux liquide ne sorte du manchon 107 pour aller dans le cylindre 100 et l'on peut donc assurer la sortie du milieu nutritif 101 ainsi traité par la partie haute du cylindre 100, cette sortie n'étant pas représentée sur la figure 2A. Le réacteur de la figure 2A. peut être utilisé isolément comme celui de la figure 1 ; mais il peut également (voir figure 2D) être utilisé en combinaison avec une cuve, qui contient un vin ayant déjà subi une fermentation alcoolique à partir du moût initial. Dans ce cas, le vin est mis en place dans une cuve 120, qui comporte un trou d'homme à sa partie supérieure, le trou étant fermé par un couvercle 121. Le couvercle 121 est assemblé sur l'appareil de la figure 2A, de sorte que le cylindre 100 est plongé dans la cuve 120 et que l'extrémité libre de la canalisation 102 plonge aussi dans le liquide contenu dans la cuve 120. Le cylindre 100 comporte à sa base une pompe 112, dont la sorbe éjecte le liquide, selon la flèche F'2, contenu dans le cylindre 100 à l'intérieur de la cuve 120.
Dans cette utilisation, le sous-ensemble de la figure 2A est donc mobile et peut être utilisé, comme une cartouche amovible, sur des cuves de stockage 120 différentes. On peut aussi prévoir une installation constituée de deux réacteurs 131 et 132 respectivement pour les fermentations alcoolique et malolactique ; chacun des réacteurs est du type de celui de la figure 2A et les sorties sont raccordées en série pour alimenter une cuve de stockage 130. Lorsque l'on estime que la multiplication des levures est maximale dans le réacteur 131, on règle la température aux environs de 15°C pour enclencher la mise en place de la fermentation alcoolique ; une fois celle-ci terminée, on soutire la boisson alcoolisée que l'on introduit dans le réacteur de fermentation malolactique 132 ; après quoi, le vin est envoyé dans une cuve de stockage 130. Cette modalité de mise en oeuvre est représentée sur la figure 8.
On va décrire ci-après différents modes de réalisation de supports en matériaux métalliques susceptibles d'être utilisés pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, notamment dans les modes de réalisation précédemment décrits pour l'appareil selon l'invention.
Sur la figure 3, on a représenté, en perspective, un textile formé de fils d'acier inoxydable ; ce textile est enroulé sur lui-même pour constituer une forme tridimensionnelle sensiblement tubulaire désignée par 200 dans son ensemble. Le fil d'acier constitutif de ce textile peut avoir un diamètre jusqu'à environ 1 mm ; l'adhérence des microorganismes est améliorée en striant la surface du fil, L'espace creux selon l'axe de l'enroulement permet de mettre en place une tubulure perforée (non représentée) pour assurer l'aération des microorganismes fixés sur le fiL
La figure 4 représente, en perspective, un autre support de textile en fils d'acier inoxydable ; ce support 201 est constitué de plusieurs enroulements cylindriques coaxiaux, dont chaque nappe est espacée des nappes voisines d'une distance pouvant aller jusqu'à 5 mm. L'espacement entre les nappes autorise une bonne circulation de l'air, qui est nécessaire à la multiplication: des microorganismes, spécialement des levures.
La figure 5 représente, en perspective, une cartouche cylindrique 202 destinée à être placée verticalement dans un réacteur selon l'invention ; l'alimentation dé cette cartouche est effectuée de bas en haut, le milieu nutritif étant envoyé par les deux entrées basses et la sortie s'effectuant en haut de la cartouche. L'intérieur de la cartouche 202 contient les supports solides fractionnaires 202b., qui sont nécessaires à la fermentation ; la cartouche est délimitée, en partie haute comme en partie basse, par des bouchons 202a, qui maintiennent les supports particulaires disposés à l'intérieur.
La figure 6 représente une cartouche 203 du type de celle de la figure 5 mise en place à l'intérieur d'une cuve de vinification 204. La structure de cette cartouche comporte en partie basse, un bouchon 203a, qui reçoit le milieu nutritif à faire fermenter, en partie haute, un bouchon 20312, qui reçoit aussi une alimentation et, entre les deux bouchons, une paroi latérale susceptible de laisser passer le milieu liquide traité. Cette disposition permet d'assurer un bon contact entre le milieu nutritif et les levures qui ont adhéré sur les éléments de remplissage 203c. mis en place dans le volume compris entre la paroi latérale de la cartouche et ses deux bouchons ; ce remplissage peut être, comme indiqué dans l'état de la technique, constitué de tout matériau approprié, par exemple des matériaux décrits dans les figures 3 et 4 de la présente demande de brevet. Dans cette réalisation, la cartouche 203 est placée à l'intérieur d'une cuve de vinification 204.
La figure 7 représente, en perspective, un empilement 205 de toiles métalliques constituant des grilles planes. Ces toiles métalliques superposées maintiennent entre elles des supports fractionnaires 207, qui sont emprisonnés entre les grilles parallèles 206. Comme indiqué pour la réalisation de la figure 6, les matériaux utilisables pour les structures selon la figure 7, sont tous les matériaux indiqués dans l'état de la technique relatif à l'adhérence des microorganismes.
Sur la figure 9, on a représenté, en perspective non à l'échelle, des cartouches 91 implantées verticalement sur un plateau 92 horizontal disposé dans un réacteur selon l'invention. La partie supérieure 93 de la cartouche 91, qui déborde par rapport au plan du plateau 92, est imperméable au liquide. Le plateau 92 est étanche au liquide ce qui permet la mise en œuvre d'une première fermentation du milieu nutritif par les supports solides fractionnaires 10 chargés de microorganismes, formant un lit sur le plateau. Le milieu nutritif ayant partiellement fermenté en provenance du lit se déverse dans la cartouche 91 pour y subir une seconde fermentation grâce aux supports solides qu'elle renferme. Dans cette cartouche 91, le liquide ayant subi la seconde fermentation sort périphériquement au niveau de ses parois latérales 94. Avantageusement, les cartouches 91 peuvent être amovibles en vue de leur remplacement ou de leur chargement en supports solides en dehors du réacteur. On peut prévoir une circulation de by-pass, au moyen d'une canalisation qui relie le compartiment 6 et le compartiment 5, du liquide ayant subi la première et la seconde fermentation (non représenté).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fermentation d'un flux d'alimentation continu de milieu nutritif liquide grâce à des levures ou des bactéries, ce procédé comportant deux étapes, dans la première desquelles, on assure une multiplication aérobie desdits microorganismes grâce au flux d'alimentation avec lequel ils sont mis en contact, et dans la deuxième desquelles, on utilise les microorganismes ainsi multipliés au cours de la première étape pour assurer la fermentation dudit milieu nutritif et fournir en sortie un flux de milieu nutritif fermenté, procédé pour lequel la mise en oeuvre en continu, consiste à assurer, dans la première étape, la fixation par adhérence d'au moins une partie des microorganismes, sur au moins un support solide fractionnaire, afin de constituer, avec le (ou les) support(s) solide(s) ainsi chargé(s) de microorganismes, au moins un barrage filtrant interposé entre l'alimentation en milieu nutritif et la sortie du milieu nutritif fermenté, caractérisé en ce que, pour constituer le barrage filtrant, on fait passer le milieu nutritif sur lesdits supports solides chargés de microorganismes regroupés à l'intérieur d'un ou plusieurs logements, pour fournir en sortie, périphériquement, le milieu nutritif fermenté.
2. Procédé selon là revendication 1, caractérisé en ce que les microorganismes sont des levures de fermentation alcoolique.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les microorganismes sont des bactéries de fermentation malolactique.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la première étape, on effectue la fixation des microorganismes sur une pluralité de supports solides fractionnaires mis en place, au cours de ladite première étape, dans le flux d'alimentation de milieu nutritif.
5. Procédé selon la* revendication 4, caractérisé en ce que l'on réalise les supports solides fractionnaires en bois, en métal, en métal fritté, en un matériau plastique poreux ou non, en matériau organique poreux, en matériau minérale poreux, particulièrement en un matériau céramique poreux.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on choisit des supports solides constituant des fils, des fils en acier, inoxydable ou non, des lamelles, des agglomérats de lamelles et/ou de fils, des hélicoïdes métalliques de forme cylindrique ou tronconique, ou des grilles métalliques.
7. Procédé selon l'une des revendications 1, 4 à 6, caractérisé en ce que l'on constitue le barrage filtrant autour d'une zone d'alimentation en milieu nutritif de forme cylindrique, dont la sortie s'effectue périphériquement, ledit barrage filtrant étant constitué par une couronne cylindrique, , de supports fractionnaires retenus extérieurement par un manchon, qui constitue le logement et, qui laisse passer le flux liquide de milieu nutritif pour constituer la sortie du milieu nutritif fermenté.
8. Procédé selon l'une des revendications 1, 4 à 6, caractérisé en ce que le logement est une pluralité de cartouches, renfermant les supports fractionnaires, de forme sensiblement tubulaire implantées sur un plateau, imperméable au liquide, mis en place dans le passage entre les deux compartiments, cartouche dont la partie supérieure, imperméable au liquide, déborde par rapport au plan.horizontal du plateau, d'une part et, dont la paroi latérale est en matière perforée ou en grilles métalliques, d'autre part
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la hauteur du débordement de la partie supérieure de chaque cartouche correspond sensiblement à l'épaisseur du lit de supports solides fractionnaires sur le plateau qui assure la réalisation d'une première fermentation.
10. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, appareil qui comporte deux compartiments (5,6), l'un des compartiments étant équipé d'une sortie de soutirage (4) pour l'extraction d'un liquide constitué par un milieu nutritif, qui a déjà subi la fermentation désirée, l'autre compartiment étant équipé d'une alimentation d'introduction (3) dudit milieu nutritif, non ou faiblement fermenté, et d'une sortie de transit vers le premier compartiment, un barrage filtrant (8) étant disposé entre les deux compartiments et permettant le transit du milieu nutritif entre les deux compartiments, le liquide de l'un des compartiments contenant, en cours de fonctionnement, au moins un support solide (10) sur lequel ont adhéré des microorganismes, qui ont été introduits dans ledit premier compartiment (S) au cours d'une phase de démarrage, caractérisé en ce que le barrage filtrant (8) est constitué desdits supports solides (10) qui sont regroupés à l'intérieur d'un ou plusieurs logements (107,200,201,203,91), éventuellement amovibles, pour fournir en sortie, périphcriqucment, le milieu nutritif fermenté.
11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que, au cours de la phase de démarrage, les microorganismes sont introduits dans le premier compartiment (5) par recyclage d'une fraction de milieu nutritif qui a déjà subi au moins partiellement la fermentation désirée.
12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux compartiments (5,6) sont disposés au droit l'un de l'autre, le transit du flux de milieu nutritif s'effectuant par gravité et que le logement est une pluralité de cartouches (91), renfermant les supports fractionnaires (10), de forme sensiblement tubulaire implantées sur un plateau (92), imperméable au liquide, mis en place dans le passage entre les deux compartiments (5,6), cartouche dont la partie supérieure (93), imperméable au liquide, déborde par rapport au plan horizontal dudit plateau, d'une part, et dont la paroi latérale (94) est en matière perforée ou en grilles métalliques, d'autre part
13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la hauteur du débordement de la partie supérieure (93) de chaque cartouche (91) correspond sensiblement à l'épaisseur du lit de supports solides fractionnaires (10).
14. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux unités de même structure (131,132), dont les sorties de soutirage sont disposées en série pour alimenter l'entrée d'une cuve de stockage (130) de produit fermenté, l'une des unités (131) assurant une fermentation par des levures et l'autre (132) par des bactéries.
15. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le barrage filtrant (8) est un amas en couronne cylindrique de supports fractionnaires (10) retenu, autour d'un volume d'alimentation cylindrique du milieu nutritif, par un manchon (107) qui constitue le logement (107,200,201,203), et qui laisse passer le flux de sortie du milieu nutritif fermenté.
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le deuxième compartiment est un volume fermé délimité par un tissu ou une matière perforée perméable et alimenté par une canalisation (102) qui y amène les microorganismes, le gaz oxygéné et le milieu nutritif liquide partiellement fermentée ou non, ce deuxième compartiment renfermant les supports fractionnaires (108) sur lesquels adhèrent les microorganismes, le premier compartiment étant une enceinte à l'intérieur de laquelle est disposé ledit deuxième compartiment, ladite enceinte étant remplie par le milieu nutritif liquide fermenté produit puis éjecté du deuxième compartiment par la circulation liquide qui le traverse, pour alimenter une cuve de stockage externe.
17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'enceinte, qui constitue le premier compartiment est solidaire du deuxième compartiment et de sa canalisation (102) pour pouvoir être mise en place dans une cuve de stockage (120) en tant qu'ensemble monobloc constituant une cartouche.
18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la canalisation (102) du deuxième compartiment est équipée d'une tuyauterie qui, lorsque son orifice est plongé dans la cuve (120), à laquelle il est associé, permet une recirculation partielle du liquide contenu dans ladite cuve.
19. Appareil selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que le deuxième compartiment est un élément contenant au moins une grille métallique, dont les fils forment des supports pour la culture des microorganismes.
20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'élément comporte une pluralité de grilles (203g), dont les fils sont proches les uns des autres pour améliorer l'efficacité de la fermentation, lesdites grilles étant planes et parallèles ou enroulées cylindriquement, l'élément étant muni de manchons d'extrémité (202a,203¾,203b), qui maintiennent les grilles entre elles et qui assurent l'entrée et la sortie du milieu nutritif liquide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022146596A (ja) * 2021-03-22 2022-10-05 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 情報処理装置、及び情報処理プログラム
ES2932808B2 (es) * 2021-07-20 2023-06-01 Univ Cadiz Dispositivo de flotacion para la regeneracion artificial del velo de flor
CN118652739A (zh) * 2024-08-20 2024-09-17 山东秦池酒业有限公司 一种提高酱香酒品质的酿造系统及工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046613A1 (fr) 1980-08-22 1982-03-03 Région Wallonne représentée par l'Exécutif Régional Wallon Procédé d'immobilisation de cellules microbiennes globulaires par adhésion à un support solide
EP0979268A1 (fr) * 1997-04-29 2000-02-16 Oy Panimolaboratorio - Bryggerilaboratorium Ab Procede de maturation de la biere
EP1292672A1 (fr) * 2000-06-19 2003-03-19 N.V. Bekaert S.A. Support d'immobilisation comprenant un milieu poreux
FR2887257A1 (fr) 2005-06-17 2006-12-22 7 Ind Sa Ab Procede de preparation d'une boisson fermentee peu alcoolisee
US20100124584A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Benjamin Alexander Apparatus and method for continuous fermentation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0046613A1 (fr) 1980-08-22 1982-03-03 Région Wallonne représentée par l'Exécutif Régional Wallon Procédé d'immobilisation de cellules microbiennes globulaires par adhésion à un support solide
EP0979268A1 (fr) * 1997-04-29 2000-02-16 Oy Panimolaboratorio - Bryggerilaboratorium Ab Procede de maturation de la biere
EP1292672A1 (fr) * 2000-06-19 2003-03-19 N.V. Bekaert S.A. Support d'immobilisation comprenant un milieu poreux
FR2887257A1 (fr) 2005-06-17 2006-12-22 7 Ind Sa Ab Procede de preparation d'une boisson fermentee peu alcoolisee
US20100124584A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Benjamin Alexander Apparatus and method for continuous fermentation

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAROLINE KASSIM HOUSSENALY: "Vinification continue avec levures immobilisées: Analyse du système et conception du réacteur industriel.", 27 February 2012 (2012-02-27), XP055464581, Retrieved from the Internet <URL:https://www.vignevin-sudouest.com/publications/theses-GIS/documents/fermentation-continu.pdf> [retrieved on 20180404] *
KOURKOUTAS Y ET AL: "Immobilization technologies and support materials suitable in alcohol beverages production: a review", FOOD MICROBIOLOGY, ACADEMIC PRESS LTD, LONDON, GB, vol. 21, no. 4, August 2004 (2004-08-01), pages 377 - 397, XP002607322, ISSN: 0740-0020, [retrieved on 20040310], DOI: 10.1016/J.FM.2003.10.005 *
P. STREHAIANO; F. CENTENO, RENCONTRES TECHNIQUES MICROORGANISMES ET GESTION THERMIQUE, 18 December 2008 (2008-12-18), pages 26 - 27
Z.GENISHEVA; J.A. TEIXEIRA; J.M. OLIVEIRA, TRENDS IN FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 40, 2014, pages 33 - 47

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