La mousse est un problème fréquent en fermentation industrielle et, si elle n’est pas correctement maîtrisée, elle peut perturber l’ensemble du processus. Comprendre comment la mousse se forme, les problèmes qu’elle peut engendrer et comment la gérer est essentiel pour une fermentation fluide et efficace.
Types de mousse en fermentation
Il existe généralement deux types de mousse qui apparaissent pendant la fermentation. Le premier type se forme à la surface du liquide. Cette mousse superficielle est légère, chargée de gaz et nettement séparée du liquide en dessous. Elle apparaît souvent aux premiers stades de la fermentation ou dans les cultures de germes minces.
Le deuxième type est plus complexe et se produit dans les liquides de fermentation plus épais, notamment ceux contenant du mycélium. Cette mousse est finement dispersée, stable et se mélange harmonieusement au liquide environnant. À mesure que l’on progresse du bas vers le haut de la cuve, la concentration en gaz dans le liquide augmente progressivement, ce qui rend la mousse plus dense près de la surface.
Pourquoi de la mousse se forme pendant la fermentation
La mousse se forme pour plusieurs raisons :
- Ventilation et agitation : Un apport d’air et une agitation importants peuvent générer davantage de mousse, surtout au début du processus, lorsque le milieu de culture est encore riche et réactif. Réduire le débit d’air et la vitesse d’agitation dès le début, puis les augmenter progressivement, peut contribuer à minimiser la formation de mousse. Des antimousses peuvent également être ajoutés pendant cette phase si nécessaire.
- Composition et viscosité du milieu : Les milieux de culture épais et riches en nutriments sont plus susceptibles de mousser et plus difficiles à agiter. Ces conditions favorisent une mousse stable et persistante.
- Type de souche et volume d’inoculation : Les souches à croissance rapide consomment rapidement les nutriments et produisent moins de mousse. Les souches à croissance plus lente peuvent nécessiter un volume d’inoculation plus important pour éviter une mousse excessive.
- Qualité de la stérilisation : Une mauvaise stérilisation peut endommager les nutriments, freiner la croissance microbienne et entraîner une dégradation cellulaire, ce qui augmente la production de mousse. Dans ce cas, même l’ajout d’antimousses peut s’avérer inefficace.
L’impact de la mousse
Une mousse incontrôlée peut causer plusieurs problèmes pendant la fermentation :
- Réduit le volume effectif du réservoir, diminuant ainsi l’utilisation de l’équipement.
- Crée un environnement microbien inégal.
- Augmente le risque de contamination.
- Peut entraîner une perte de produit.
- Piège les gaz, affectant le transfert d’oxygène et les processus métaboliques.
- Peut provoquer une dégradation prématurée des cellules.
- Rend l’extraction en aval plus difficile si les antimousses ne sont pas soigneusement choisis.
Détection et contrôle de la mousse
Le moyen le plus simple de détecter la mousse est d’observer le regard de la cuve de fermentation. Si la mousse continue de monter, un antimousse peut être ajouté manuellement.
Pour un contrôle plus poussé, des capteurs peuvent être installés près du haut du réservoir. Lorsque la mousse atteint le capteur, celui-ci envoie un signal pour ajouter automatiquement de l’antimousse depuis un réservoir de stockage. Une fois le niveau de mousse diminué, le signal s’arrête et l’ajout d’antimousse est interrompu.
La mousse peut être contrôlée par des méthodes physiques ou chimiques :
démoussage physique
Cette méthode repose sur la force mécanique pour briser la mousse. Elle peut être réalisée à l’intérieur du réservoir à l’aide de dispositifs tels que des palettes brise-mousse, ou à l’extérieur du réservoir en retirant la mousse et en séparant le liquide, puis en le restituant.
Avantages : Aucune contamination chimique, respectueux de l’environnement, faible coût.
Inconvénients : Ne s’attaque pas aux causes profondes de la formation de mousse.
démoussage chimique
Cela implique l’ajout de substances qui déstabilisent la structure de la mousse. Ces produits chimiques peuvent neutraliser les charges électriques ou réduire la tension superficielle de la mousse, provoquant son effondrement.
Avantages : Très efficace et à action rapide.
Inconvénients : Certains antimousses peuvent interférer avec le transfert d’oxygène ou rendre le traitement en aval plus difficile s’ils ne sont pas soigneusement sélectionnés.
Types d’antimousses
- Huiles naturelles : comme l’huile de maïs, de son de riz, de soja, de coton, de poisson et de saindoux. Elles sont biodégradables et sans danger pour la plupart des procédés.
- À base de polyéther : Commun en production, notamment le polyoxypropylène glycérol et le polyoxyéthylène propylène glycol. Convient à la fermentation bactérienne.
- Alcools supérieurs : comme l’octadécanol, parfois utilisé avec un excipient. Le saindoux pressé à froid est efficace dans la production de pénicilline. Le polyéthylène glycol assure un contrôle durable de la mousse.
- À base de silicone : comme le polydiméthylsiloxane. Ces composés sont très efficaces, notamment dans les fermentations bactériennes à faible alcalinité.
Choisir le bon antimousse
Lors du choix d’un antimousse, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :
- Il doit être sans danger pour le processus de fermentation et le produit final.
- Il doit résister à la stérilisation sans tomber en panne ni corroder l’équipement.
- Il ne doit pas interférer avec les capteurs (par exemple, les capteurs de pH ou d’oxygène).
- Il devrait être abordable et facilement disponible.
- Il doit agir rapidement et durer suffisamment longtemps pour éviter la reformation de mousse.
- Cela ne devrait pas affecter le transfert d’oxygène ni causer de problèmes lors de l’extraction du produit.
La mousse est un phénomène naturel de la fermentation, mais elle peut devenir un problème sérieux si elle n’est pas gérée. En comprenant les causes et en utilisant la bonne combinaison de techniques de surveillance, de contrôles physiques et d’antimousses chimiques, il est possible de maîtriser la mousse et d’assurer un processus de fermentation fluide et efficace.
