Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Jean-Pierre RIBA : Professeur à l’Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT) - École Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Génie Chimique (ENSIGC)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les procédés de préparation de plusieurs produits alimentaires de grande consommation comportent au moins une étape mettant en jeu des micro-organismes ou des enzymes :
-
lorsque cette étape fait appel à des micro-organismes qui se développent en consommant une partie d’un réactif appelé substrat et en transformant l’autre en divers produits, le réacteur employé est un fermenteur ;
-
si cette étape est une réaction biochimique catalysée par des enzymes transformant un substrat en produit, elle est réalisée dans un réacteur enzymatique.
Il est courant de faire une distinction entre fermenteurs et réacteurs enzymatiques, car les premiers mettent en jeu de la matière vivante et doivent souvent fonctionner en conditions stériles.
Les technologies de construction de ces deux types de réacteurs sont donc différentes ; en effet, les fermenteurs nécessitent l’emploi de matériaux résistant à la stérilisation par la chaleur et doivent être absolument étanches.
Cette distinction technologique masque, cependant, la similitude des phénomènes mis en jeu dans les réacteurs enzymatiques et les fermenteurs.
L’objectif de cet article est de présenter, d’un point de vue général, les différents types de fermenteurs et de réacteurs enzymatiques, leurs principes de conception et leurs modes d’utilisation.
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3. Couplages entre réactions biochimiques et transfert de matière
3.1 Cinétiques des réactions enzymatiques
Les enzymes sont des protéines qui ont, en raison de leur structure spatiale, la propriété de catalyser des bioréactions de manière très spécifique et très efficace. On connaît actuellement plus de 2 000 enzymes.
Le tableau 1 donne à titre d’exemple les enzymes utilisées en industrie alimentaire. On trouvera dans le tableau 2 les micro-organismes utilisés dans cette même industrie.
La structure d’une enzyme, et donc son activité catalytique, dépend du pH, il existe en général un pH optimal. Cette activité augmente avec la température, selon la loi d’Arrhénius, mais au-dessus d’une température limite, la structure de la protéine est dénaturée et l’activité catalytique diminue. Il existe donc aussi une température optimale de mise en œuvre de l’enzyme.
-
Une solution enzymatique possède un nombre fixe de sites catalytiques actifs auxquels le substrat peut se lier ; aussi, à partir d’une certaine concentration en substrat, tous les sites sont occupés et la vitesse de réaction devient indépendante de la concentration en substrat (figure 5).
La loi de vitesse de Michaelis et Menten est une des premières et des plus simples relations proposées pour modéliser la cinétique des réactions enzymatiques (figure 6 a )
avec :
- v (mol · m−3.s−1) :
- vitesse de la réaction
- vm (mol · m−3.s−1) :
- vitesse...
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Couplages entre réactions biochimiques et transfert de matière
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN’T RIET (K.) - Mass Transfer in Fermentation. - Trends in biotechnology 1, 4, 113, 1983.
-
(2) - AKITA (K.), YOSHIDA (F.) - Gas Holdup and Volumetric Mass Transfer in Bubble Columns. - Ind. Eng. Chem. Des. Dev. 12, 76, 1973.
-
(3) - SCHUMPE (A.), DECKWER (W.D.) - Viscous Media in Tower Bioreactors : Hydro-dynamic Characteristics and Mass Transfer Properties. - Bioprocess Eng. 2, 79, 1987.
-
(4) - CHUNG (S.F.), WEN (C.Y.) - Longitudinal Dispersion of Liquid Flowing Through Fixed and Fluidized Beds. - AIChE Journal 14, 6, 857, 1968.
-
(5) - DWIVEDI (P.N.), UPADHYAY (S.N.) - Particle-Fluide Mass Transfer in Fixed and Fluidized Beds. - Ind. Eng. Chem. Des. Dev. 16, 2, 157, 1977.
-
(6) - HAN (K.), LEVENSPIEL (O.) - Extended Monod Kinetics for Substrate, Product and Cell Inhibition. - Biotechnol. Bioeng. 32, 430, 1988.
- ...
ANNEXES
MASSÉ (A.) - Contribution à la mise en place d'un réacteur enzymatique à membrane travaillant en milieu supercritique. - Université des sciences et techniques du Languedoc (2001)
D'ALVISE (N.) - Mise au point d'un procédé d'hydrolyse de protéines de luzerne (Medicago Sativa Var. Europe) dans un réacteur enzymatique à membrane à l'échelle pilote. - Lille 1 (2000)
HAUT DE PAGE
Liste non exhaustive
HAUT DE PAGE2.1 Liste non exhaustive de constructeurs de bioréacteurs
Pierre Guérin : http://www.pierreguerin.fr
LSL Biolafitte S.A. : rachetée par Pierre Guérin : http://www.pierreguerin.fr
Goavec Engineering S.A. : http://www.goavec.com
Société Nouvelle de Constructions Soudées du Coteau SNCSC
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