FOOD
& INGREDIENTS
La fermentation en bioréacteurs agités est une méthode éprouvée pour produire de l’acide lactique destiné au marché de l’alimentation et des ingrédients. Dans ce projet, une entreprise met en place une ligne de fermentation de l’acide lactique qui utilise des bactéries lactiques telles que Lactobacillus pour convertir des sources de glucides comme la mélasse, les sirops de glucose, les hydrolysats d’amidon et le perméat de lactosérum en un ingrédient alimentaire constant. Il s’agit de la première installation de production d’acide lactique par micro-organisme dans le pays, convertissant des substrats organiques en produits respectueux de l’environnement. L’objectif est de garantir un processus reproductible, piloté par les données, prêt pour le scale-up et conforme aux exigences de qualité alimentaire. Découvrez comment Boccard a accompagné cette entreprise dans la réalisation de ses objectifs !
À quoi sert l’acide lactique dans la production alimentaire et d’ingrédients ?
L’acide lactique est un ingrédient alimentaire largement utilisé qui régule le pH, améliore la saveur et contribue à la stabilité microbienne dans les boissons, sauces, produits de boulangerie et la transformation de la viande. Dans l’UE, l’acide lactique est référencé en tant qu’additif E270. Aux États-Unis, il est reconnu comme GRAS (Generally Recognised As Safe), ce qui signifie que des experts estiment son usage sûr dans les conditions prévues et qu’il peut être utilisé dans les aliments conformément aux bonnes pratiques de fabrication actuelles. La production commerciale de qualité alimentaire repose couramment sur la fermentation de glucides.
Quels sont les autres usages diversifiés de l’acide lactique dans l’industrie alimentaire et des ingrédients ?
Au-delà de ses usages directs dans l’alimentation, l’acide lactique est le monomère utilisé pour fabriquer l’acide polylactique (PLA). Le PLA est un polymère biosourcé utilisé dans les emballages en contact alimentaire tels que les films, barquettes et bouteilles, ainsi que dans de nombreux autres produits de consommation. Il offre une compostabilité sous certaines conditions et peut être mélangé ou modifié pour améliorer ses propriétés thermiques et barrières selon les formats d’emballage.
Comment la fermentation permet-elle de produire de l’acide lactique à partir de substrats glucidiques ?
L’acide lactique est produit par des bactéries ou des champignons, la fermentation bactérienne étant la méthode principale. On retrouve les souches clés comme E. coli , Corynebacterium glutamicum et les espèces de Bacillus. Un défi commun est l’acidification du milieu de culture, car l’accumulation d’acide lactique abaisse le pH et devient toxique à forte concentration. Un contrôle rigoureux du pH et une fermentation continue sont essentiels pour optimiser le rendement, domaines dans lesquels Tekinbio™ propose des solutions efficaces.
Quels sont les leviers et paramètres à maîtriser pour produire de l’acide lactique par fermentation ?
- pH & neutralisation : La production d’acide lactique fait rapidement baisser le pH, donc l’ajout précis de base et les algorithmes de contrôle protègent le taux et le profil du produit.
- Stratégie carbone & alimentation : La variabilité de la mélasse et des autres sources de glucides exige leur caractérisation et le contrôle de l’alimentation pour optimiser le rendement et les sous-produits.
- Transfert d’oxygène (OTR) et agitation : Même en fonctionnement à faible DO, une capacité de transfert d’oxygène et une homogénéisation adéquates évitent les points chauds, les gradients de viscosité et les fermentations bloquées.
- Régulation thermique : Les phases exothermiques exigent un refroidissement réactif pour éviter les dérives de rendement ou la formation d’impuretés.
- Stérilité & conception hygiénique : Un nettoyage et une stérilisation répétés (NEP/SEP) ainsi que l’intégrité aseptique préservent la qualité alimentaire et minimisent les reprises.
Comment Boccard facilite la fermentation et le scale-up pour la production d’acide lactique ?
Pour passer du laboratoire à l’échelle pilote en toute confiance, Boccard a conçu la ligne amont pour la reproductibilité et l’intégrité des données :
- Skids pilotes prêts à connecter : Deux skids complets avec des bioréacteurs de 50 L et 300 L, une armoire de contrôle, la filtration des gaz et l’alimentation, une pompe de dosage et toute la tuyauterie nécessaire sur un châssis commun à pieds réglables. Préparés pour le raccordement aux utilités externes.
- Gestion de l’inoculum jusqu’à la production : Une gestion robuste de l’inoculum et une stratégie évolutive d’agitation et de gazage maintiennent la physiologie et la productivité sur différentes tailles de cuves.
- Analytique de procédé : pH et oxygène dissous en ligne avec des superpositions de lots pour détecter précocement les limitations en carbone ou en oxygène et ajuster les profils d’alimentation, de neutralisation et de température.
- Conception hygiénique et gestion des utilités : NEP/SEP validés, vapeur, gaz et gestion de l’air propre pour garantir le fonctionnement en qualité alimentaire. Si besoin, une inactivation thermique et/ou pH des effluents avant rejet est intégrée.
- Traçabilité numérique : La gouvernance des recettes et la comparaison lot à lot réduisent les risques lors du scale-up et accélèrent le transfert technologique.
Quelle est la solution technique de Boccard pour la production d’acide lactique par fermentation ?
Les capacités requises pour l’acide lactique sont intégrées en standard dans TEKINBIO™, le bioréacteur de Boccard dédié à la fermentation et au scale-up, avec Track Advance offrant le suivi en temps réel, la gestion des recettes et la comparaison de lots. Cette combinaison constitue un véritable pont entre l’échelle pilote et l’échelle industrielle pour les alimentaires et ingrédients
TEKINBIO™ intègre :
- Aération et transfert de masse optimisés,
- Mélange conçu avec homogénéisation validée par CFD,
- Contrôle thermique précis,
- Conception hygiénique avec CIP/SIP,
- Track Advance pour la gestion des recettes, la comparaison des lots et l’appui à la conformité.
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Points clés
Focus ingrédient alimentaire. L’acide lactique est un agent de contrôle du pH et un conservateur doux largement utilisé dans l’alimentation ; dans l’UE c’est l’additif E270 et aux États-Unis il est reconnu GRAS pour l’usage alimentaire. La fermentation des glucides est la voie standard pour la production de qualité alimentaire.
Flexibilité des substrats. Les sources d’alimentation incluent la mélasse, les sirops de glucose, les hydrolysats d’amidon et le perméat de lactosérum, permettant des stratégies carbone circulaires ou à faible coût.
Capacité pilote plug and connect. Deux skids complets avec bioréacteurs de 50 L et 300 L, armoire de contrôle, filtration des gaz et alimentation, pompe de dosage et tuyauterie sur châssis commun à pieds réglables, préparés pour le raccordement aux utilités externes.
Essentiels du scale-up et conformité. Contrôle du pH et neutralisation, agitation et OTR, capacité thermique, NEP/SEP et recettes pilotées par les données avec traçabilité, en plus de l’inactivation optionnelle des effluents avant rejet pour garantir des performances constantes.
Scope : équipements et services fournis
Ingénierie & préfabrication
- Ingénierie et préfabrication: Conception et fabrication de deux unités de production fonctionnelles comprenant des bioréacteurs de 50 L et 300 L, une armoire de commande, un système de filtration/alimentation en gaz, une pompe doseuse et un système d’analyse en ligne. La tuyauterie modulaire est montée sur un châssis support commun à pieds réglables et est préparée pour le raccordement aux utilités externes.
- Utilités et conception hygiénique: Préparation des raccordements NEP/SEP, vapeur, gaz et eau de process ; agencement hygiénique pour l’asepsie et la reproductibilité ; inactivation optionnelle des déchets (thermique et/ou pH) en amont du rejet.
- Optimisation du procédé (campagnes d’acide lactique): Aide à l’élaboration de recettes de fermentation : conditionnement du substrat, fenêtres d’alimentation et de neutralisation, contrôles du pH/OD/température et documentation pour des comparaisons de lots fiables.
- Voie vers l’industrialisation avec TEKINBIO™ et Track Advance : Transfert des enseignements tirés des projets pilotes dans TEKINBIO™, associé à Track Advance pour la surveillance en temps réel, la gouvernance des recettes, l’analyse lot à lot et la traçabilité réglementaire.
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