Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
, ~ ~3 ~. 3.. ~ 8
~ 1
L'invention concerne un procédé de traitement d'un moût de
fermentation renfermant un polysaccharide dans le but d'en accroître la
filtrabilité. Elle concerne également le moût amélioré résultant et
l'utilisation de ce moût comme agent épaississant pour la récupération
assistée du pétrole.
~:i
.Les moûts de polysaccharides sont obtenus par un procédé de fer-
mentation bien connu : un micro-organisme producteur de polysaccharide,
:~et par exemple pour la production de Xanthane, appartenant au genre
Xanthomonas, est mis en culture dans un milieu aqueux nutritif
renfermant un hydrate de carbone, plus spécialement le glucose.
Pour la production de Xanthane, on peut par exemple utiliser
Xanthomonas Campestris. Pour produire du scléroglucane, on peut utiliser
le Sclérotium Rolfsii et pour le Schizophyllane le champignon
Schizophyllum Commune.
Au terme de la fermentation, on recueille un moût de fermentation
renfermant environ 0,5 à 4 % en poids de polysaccharide à côté de sels,
d'éléments nutritifs résiduels, de cellules ou de débris de champignons
et d'autres composés insolubles.
L'enlèvement des particules insolubles présentes dans le moût brut
peut être réalisé par filtration. Il subsiste toutefois des agrégats de
macromolécules, substances difficilement filtrables ayant un
comportement pseudo-plastique qui tendent à obstruer les pores des
formations souterraines lors des opérations de récupération assistée.
L'élimination de ces agrégats ou tout au moins la réduction de leur
nocivité est essentielle.
Le nombre de propositions à cet égard est considérable comme
reflété par exemple par l'abondante littérature-brevets.
I
,
~ ~.33.~.3~8
~ 2
::~
Le brevet US 3. 355.447 propose par exemple de chauffer un moût de
~ Xanthane et de le filtrer. Le brevet US 4.299.825 propose un chauffage
'~1 suivi d'ultrafiltration, dans le but de produire un moût clarifié et
concentré. Le brevet EP 0049 012 propose d'effectuer une ultra-
filtration, avec ou sans traitement enzymatique, dans le but d'obtenir
i une solution concentrée de Xanthane.
.,
~' Les brevets EP-0140724 et 0140725 proposent un chauffage suivi de
concentration par ultrafiltration avec éventuellement une
diafiltration . Il est indiqué que l'ultrafiltration est sans effet sur
la filtrabilité ou l'injectabilité des solutions de xanthane.
Les performances obtenues avec les procédés cités laissent à
désirer, et il y a donc place pour un procédé permettant d'obtenir un
moût présentant une bonne filtrabilité et surtout une filtrabilité
stable au cours du temps.
Le procédé selon l'invention de traitement des moûts de
polysaccharides comprend, dans l'ordre :
A) Une ultrafiltration effectuée avec une membrane dont la zone de
coupure (Mw), en masse moléculaire, se situe entre 10 000 et
100 000, de préférence entre 10 000 et 30 000, en laissant
filtrer au moins un volume de phase aqueuse et ajoutant au
moins un volume d'eau (ou d'eau salée) au moût, par volume de
ce dernier, et on recueille la fraction de moût qui n'a pas
traversé la membrane (rétentat),
B) Un chauffage du rétentat obtenu à l'étape (A), chauffage
eff'ectué à au moins 60 C, par exemple 60-130 C.
Les impuretés qui ont traversé la membrane peuvent être
rejetées.
;
~t~3~ 3~8
Dans l'ultrafiltration ci-dessus, de l'eau traverse la membrane
avec les impuretés, et le rétentat obtenu pourrait être plus concentré
en polysaccharide utile que le moût avant traitement. Ce n'est toutefois
pas le but de l'invention et on ajoute de l'eau, de préférence de l'eau
salée, de façon à maintenir, par exemple, la même concentration en
polysaccharide dans le moût avant traitement et dans le rétentat. Un
mode préféré de mise en oeuvre consiste même à poursuivre
l'ultrafiltration en ajoutant progressivement au moût au rnoins un volume
d'eau ou d'eau salée (par exemple à l-lOOg/l, calculé en NaCl, de sels
de métaux alcalins), par exemple 1 à 10 volumes, de préférence 5 à 10
volumes, par volume de moût traité, en laissant filtrer au moins un
volume d'eau, par exemple 1 à 10 volumes, et de préférence un volume
sensiblement égal à celui du liquide ajouté. Pour obtenir ce résultat or.
peut procéder en discontinu ou en continu, en passant dans plusieurs
cellules d'ultrafiltration et/ou en recyclant plusieurs fois la solution
dans une même cellule. Ce type de traitement est couramment appelé
diafiltration.
Toutefois, après ladite diafiltration, on peut terminer par une
concentration classique par tout moyen, y compris l'ultrafiltration de
concentration.
On décrit ci-après les conditions préférées de mise en oeuvre de
l'invention :
Lors de l'ultrafiltration, la concentration en polymère du moût
est avantageusement comprise entre 5 et 100 g/l, de préférence entre 15
et 30 g/l. Des concentrations plus faibles, par exemple au moins 100
ppm, peuvent aussi convenir. Le choix de la membrane ne paraît pas
déterminant et de bons résultats ont été obtenus, par exemple, avec des
membranes en acétate de cellulose, éther de cellulose, polyamide,
polyoléfine, polystyrène, polystyrène sulfoné ou analogues, l'invention
ne se limitant pas à l'usage de telle ou telle d'entre elles.
. , " ., .,.. "~, ., . .. .... ... ,, , .. ,,, , ,, , ,, .. , ~ . ,
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~ ~ 3 ~
Le moût soumis à ultrafiltration renferme avanta-
geusement 1 à 100 g/l, de préférence 5 à 50 g/l, exprimé en
NaCl, d'un ou plusieurs sels de métaux alcalins.
Le moût peut avoir été soumis à une préfiltration
classique, par exemple pour enlever les débris cellulaires
de taille supérieure à 20 ~m ou, de préféren~e, de taille
supérieure à 1 ~m.
Le pH, au cours de l'ultrafiltration, est avanta-
geusement choisi entre 4 et 11 et la température est par
exemple entre 10 et 50C, de préférence entre 20 et 40C.
Lors du chauffage, la concentration en polym~re
peut être choisie dans les limites indiquées plus haut de 5
à 100 g/l, de préférence 15 à 30 g/l. Des concentrations
plus faibles, comme indiqué plus haut, peuvent aussi
convenir.
La durée du chauffage optimale est fonction du
résultat désiré et de la nature du polysaccharide et se
situe le plus souvent entre 1 et 60 minutes, de préférence
entre 5 et 15 minutes pour le Xanthane et tout particulière-
ment à une température allant de 90-110C, et 1 à 24 heures
pour le Scléroglucane et le Schizophyllane.
La présente invention sera mieux comprise à la
lecture de la description qui va suivre, faite avec
référence aux dessins suivants dans lesquels les figures 1
à 4 représentent des tests de filtrabilité pour des groupes
d'échantillons mentionnés respectivement aux exemples 1 à 5.
Les exemples comparatifs suivants illustrent la
mise en oeuvre de l'invention.
EXEMPLE 1
On a utilisé un moût brut de fermentation de
Xanthomonas Cam~estris que l'on a dilué pour amener sa
concentration à 380 ppm en poids; sa concentration en métaux
alcalins, exprimée en NaCl, a été amenée à 5 g/litre par
ajout de chlorure de sodium.
-- 4
~ ~3~ 3~8
Trois échantillons de la solution obtenue
(viscosité à 30C : 2.10 3 Pa.s 1 ; concentration :
380 ppm en poids) ont été prélevés.
L'échantillon n l a été porté à 110C pendant
10 minutes puis refroidi à 30C et soumis au test de
filtrabilité.
L'échantillon n 2 a été (selon l'invention)
ultrafiltré à 30C par mise au contact d'une membrane
d'acétate de cellulose ayant une zone de coupure de
20 000 ; on a laissé filtrer 5 volumes de liquide par
volume de l'échantillon n 2 en remplasant au fur et à
mesure le liquide filtré par le même volume d'une
solution aqueuse à 5g/litre de NaCl. Le rétentat
obtenu a éte soumis au même chauffage et refroidissement
que l'échantillon n 1. On l'a soumis ensuite au test de
filtrabilité.
L'échantillon n 3 a été d'abord chauffé et
refroidi comme l'échantilion n 1 puis ultrafiltré à
30C comme l'échantillon n 2 et enfin soumis au test
de filtrabilité.
Au terme des traitements ci-dessus, les solutions
nos. 1 et 3 avaient toutes deux la même viscosité de
7.10 3 Pa.s l à 30-C et la solution n 2 une viscosité de
7,7.10 3 Pa s-l a 30C
Le test de filtrabilité a consisté à injecter
dans des conditions de faible gradient de cisaillement
(~ = 5 s 1) et à 30C la solution de polymère à travers
trois filtres Millipore*de diamètre de pore moyen 5~m
et à mesurer la réduction de mobilité (R) dans les
filtres en fonction du volume filtré (V).
Les courbes Ia, IIa et IIIa de la figure 1
correspondent respectivement au test de filtrabilité
ci-dessus défini, pour les échantillons nos. 1, 2 et 3.
* (m~e de oon~xe)
B ji - 5 -
~: : . . . ~ ~ :. : : . :.: ~ . . : -
s , : ~
~3~
La réduction de mobilite est le rapport
~ P polymere/~ P eau ou ~ P polymere est la perte de
charge pour la solution de polysaccharide et ~ P eau
la perte de charge pour la phase aqueuse saline sans
polysaccharide correspondante.
- 5a -
~ .
6 IL ~ 3 ~ 3 r ~
EXEMPLE 2
. . . _
On a répété l'exemple 1 avec des solutions identiques aux
solutions n 1 et 2, excepté que la concentration de sel, en NaCl, était
de 100 g/litre.
Après traitement, les solutions obtenues (respectivement Ib et
IIb) avaient une viscosité de 8,5.10 Pa.s
Les deux solutions ont été soumises au test de filtrabilité
(figure 2). Seule la solution n 2, qui avait subi le traitement de
l'invention s'est montrée non-colmatante.
EXEMPLE 3
Le test a porté sur un moût brut de Scléroglucane. Un moût brut de
fermentation de Sclérotium Rolfsii débarrassé par filtration des résidus
fongiques de taille supérieure à 20 micromètres a été dilué jusqu'à une
concentration de 600 ppm en poids, dans une solution de sel de
concentration 20 g/l en chlorure de sodium.
La solution obtenue (solution Ic) a été ensuite ultrafiltrée à
3CC par mise au contact d'une menbrane d'acétate de cellulose ayant une
zone de coupure de 20 000, comme décrit à l'exemple 1. Le rétentat
(IIIc) a été ensuite chauffé à 90 C sous pression atmosphérique pendant
48 heures. Après refroidissement à 30C, la solution obtenue ~IIc) a
subi le même test de filtrabilité que celui décrit dans l'exemple 1. La
réduction de mobilité à travers 3 filtres Millipore de diamètre de pore
moyen 5~m a été mesurée en fonction du volume filtré.
r~
Sur la Figure 3 sont représentés les tests correspondant à une
solution non traitée (Ic), une solution seulement ultrafiltrée (IIIc) et
une solution (IIc) ayant subi le traitement de l'invention
(ultrafiltration suivie de chauffage). On constate que les deux
premières solutions colma-tent très rapidement les filtres et que seule
la solution traitée selon l'invention présente un R constant
c'est-à-dire une excellente fil-trabilité.
EXEMPLE 4
Un moût de fermentation de xanthomonas campestris à une
concentration de 15 g/l a été chauffé à 110C pendant 10 minutes puis
refroidi à 30 C. Le moût (échantillon nl) a alors été dilué a une
concentration de 550 ppm en poids avec une solution aqueuse à 5 g/l
NaCl. Cette solution avait une viscosité de 9,7.10 Pa.s
Pour la préparation de l'échantillon n2, le moût de fermentation
a été ultrafiltré avec ajout d'une solution aqueuse à 5 g/l NaCl, dans
les mêmes conditions que celles utilisées pour l'échantillon n2 de
l'exemple 1. Il a ensuite été soumis au même chauffage et refroidisement
que l'échantillon nl. Le moût a également été dilué à une concentration
de 550 ppm en poids avec une solution aqueuse à 5 g/l NaCl. La viscosité
de cette solution était de 10,4.10 Pa.s
Les deux solutions préparées à partir des échantillons nl et n2
(respectivement Id et IId) ont été soumises au test de filtrabilité
(figure 4). Le moût qui avait subi le traitement de l'invention a permis
de préparer une solution non colmatante ce qui n'a pas été le cas du
moût non traité.
