Présentation
Auteur(s)
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Maurice NONUS : Ingénieur de rechercheUniversité de Technologie de Compiègne
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Patrice COGNART : ROBIN Industries
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Françoise KERGOAT : BSL Industries
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Jean-Michel LEBEAULT : ProfesseurUniversité de Technologie de Compiègne
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Lire l’articleINTRODUCTION
Sans même connaître l’existence de micro-organismes, les Égyptiens, en 4 000 avant Jésus-Christ, utilisaient les levures pour fabriquer du pain et des breuvages alcoolisés. Sans asepsie mais avec un sens développé de l’observation, des savoir-faire ont été perpétués et améliorés au cours des siècles. Ce n’est qu’au XIX e siècle qu’a vraiment démarré la mise en valeur des propriétés des micro-organismes à des fins utilitaires. Au progrès des connaissances s’est ajoutée la nécessité de satisfaire des besoins d’hygiène, de santé et d’alimentation qui ont permis l’essor des procédés de fermentation et le développement de technologies appropriées aux cultures microbiennes massives : les fermenteurs. L’homme maîtrise aujourd’hui les cultures de bactéries, levures, champignons, de cellules animales, végétales et d’insectes, de virus et bactériophages.
Compte tenu de cette diversité, des caractéristiques spécifiques de chaque classe d’organismes et des particularités d’espèces, de très nombreux réacteurs de laboratoire ont été décrits. Nous abordons dans cet article la conception des fermenteurs industriels les plus utilisés et principalement dédiés aux cultures de bactéries, levures et champignons.
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Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique
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Présentation
2. Fermentation. Terminologie. Définitions
2.1 Présentation de la fermentation
Afin de mettre en valeur les potentialités du vivant, les technologies et les équipements associés n’ont cessé d’évoluer tout au long des années.
Bien que le terme fermentation soit un abus de langage, car il concerne la respiration anaérobie selon Pasteur, il est, par extension, utilisé par le monde industriel pour désigner l’opération unitaire qui va permettre de réaliser les cultures cellulaires et d’effectuer les réactions de bioconversion, qu’elles soient aérobies ou anaérobies.
La fermentation est une étape d’un procédé industriel ; elle s’insère dans un ensemble d’opérations unitaires qui aboutiront à la valorisation de la biomasse et/ou de ses composantes et/ou à la valorisation des produits de bioconversion.
Nous décrivons figure 1 un schéma de principe de procédé de fermentation et son environnement.
Tout au long de l’enchaînement de ces opérations, il est nécessaire de pratiquer des contrôles afin de vérifier le bon déroulement du procédé.
Selon l’objectif poursuivi, l’homme de l’art va chercher à favoriser la croissance microbienne s’il souhaite la valoriser ou il préférera améliorer les capacités de bioconversion de cette biomasse.
Nous abordons ici la croissance cellulaire selon les types de micro-organismes :
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croissance par division (par exemple, les bactéries) ;
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croissance par bourgeonnement (par exemple, les levures) ;
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croissance mycellienne (par exemple, les champignons).
Plusieurs modèles ont été décrits pour caractériser ces types de croissance [13].
Ainsi la réalisation de fermentations industrielles nécessite-t-elle des étapes successives d’accroissement de la masse cellulaire afin de limiter la durée de la phase de latence citée dans le modèle de Monod [1].
Du stade laboratoire où les cultures sont de l’ordre de quelques centimètres cubes au stade production où les fermenteurs atteignent plusieurs centaines de mètres cubes, il sera nécessaire d’effectuer des étapes de propagation.
HAUT DE PAGE2.2 Terminologie
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