Bibliographie & annexes
Présentation
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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 :
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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 ;
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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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Présentation
Hydrodynamique et performances de transfert
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1. Généralités
1.1 Principes de choix et de dimensionnement
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Le choix du type de bioréacteur à utiliser dépend du nombre de phases à mettre en présence pour effectuer la bioréaction : une seule phase liquide ou une phase gaz dispersée dans une phase liquide (cas de cultures aérobies) ou encore une phase solide dispersée dans une phase liquide (cas, par exemple, d’enzymes immobilisées).
Il convient de remarquer que les micro-organismes ayant une taille inférieure à 20 µm et une masse volumique très proche de celle des milieux de culture, on assimile les suspensions de micro-organismes dans les milieux de culture à une phase liquide pseudo-homogène. Bien sûr cette hypothèse n’est plus valable si les micro-organismes tendent à s’agglomérer pour former des flocs (levures) ou des pelotes (champignons filamenteux).
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Le choix du type de bioréacteur effectué, son dimensionnement et son mode de conduite reposent sur la connaissance des vitesses des réactions biochimiques ou biologiques et de leur couplage avec les vitesses de transfert de substrats, lorsque ceux-ci se trouvent dans une autre phase.
Une présentation générale et rapide des principaux bioréacteurs est nécessaire.
HAUT DE PAGE1.2 Principaux types de bioréacteurs
Comparativement aux réactions chimiques, les bioréactions s’effectuent toujours dans un solvant, l’eau, et les concentrations en substrats et produits, ainsi que les vitesses de réaction, sont faibles. Pour obtenir des productions convenables, il est donc nécessaire de recourir à des volumes réactionnels et des temps de séjour importants ; par exemple, en brasserie, la fermentation principale s’effectue dans des cuves pouvant atteindre 600 m3 et dure de 5 à 10 jours.
Les principaux appareils utilisés pour effectuer des bioréactions sont les cuves mécaniquement agitées, aérées ou non, les colonnes à bulles et les airlifts et, enfin, les réacteurs à lit fixe ou fluidisé.
HAUT DE PAGE1.2.1 Cuve mécaniquement agitée
La cuve mécaniquement agitée...
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Généralités
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.
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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)
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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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