Conception d'un procédé continu de fermentation en lit fixe par levures immobilisées : étude de son application a la fermentation partielle de mout brassicole

par Laurent Ruhaut

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées

Sous la direction de Ivan Marc.

Soutenue en 1994

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Levure brasserie
• Microorganisme immobilise
• Lit fixe
• Fermentation
• Mout bière
• Brewer yeast
• Entrapped microorganism
• Fixed bed
• Fermentation
• Beer wort
• Porosité
• Brasserie
• Réacteurs à lit fixe

Résumé

Ce travail a pour objectif de concevoir un procédé de fermentation en lit fixe par levures immobilisées destiné à la fermentation partielle d'un mout brassicole. La première partie de ce travail a consisté à évaluer la capacité massique de rétention cellulaire d'un nombre important de matériaux différents. Le protocole mis en œuvre permet d'apprécier l'influence des matériaux sur le ph des milieux de fermentation, leur comportement à l'attrition et d'estimer la solidité de la liaison cellule-support. L'étude porosimétrique de ces matériaux permet de les classer en trois catégories : matériaux macroporeux, microporeux et de porosité intermédiaire et d'estimer la surface disponible pour l'immobilisation cellulaire. Ces études permettent une première sélection de cinq matériaux. L'étude comparative d'une fermentation de mout brassicole, en laboratoire, sur des lits fixes de ces matériaux, permet d'estimer leur capacité massique de rétention cellulaire, de vérifier la stabilité de la fermentation et de mesurer l'influence des matériaux sur la flaveur du produit fermenté. Ces études conduisent au choix d'un support d'immobilisation cellulaire. La seconde partie de ce travail concerne l'élaboration de protocoles de mise en œuvre de ce support, aisément transposables a l'échelle industrielle : stérilisation du matériau, colonisation cellulaire du matériau, traitement des pollutions microbiennes éventuelles. Le fermenteur a un comportement hydrodynamique complexe, qui peut être représenté par une combinaison de réacteurs parfaitement agités, de zones d'échanges, de zones mortes et de réacteurs pistons. La troisième partie de ce travail a concerné l'étude de la fermentation partielle d'un mout brassicole, au sens d'une faible production d'éthanol, a l'échelle pilote. Elle s'est intéressée a l'existence d'un gradient vertical stable de concentration en levures immobilisées, a la consommation de tous les sucres fermentescibles, au rendement de production d'éthanol et a celui de production de biomasse en suspension qui varient en fonction de la hauteur de lit, a la stabilité opérationnelle du fermenteur pilote, a la production de précurseurs de dicétones et a la consommation de composes carbonyles.

Titre traduit

Build-up of a fixed bed fermentation continuous process with immobilized yeasts study of its application for the limited fermentation of a brewery wort

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