Par abus de langage, le terme fermentation est couramment utilisé en industrie pour désigner le procédé qui permet de réaliser les cultures cellulaires (de bactéries, levures et champignons, de cellules animales, végétales et d'insectes, de virus et bactériophages) et d'effectuer les réactions de bioconversion, qu'elles soient aérobies ou anaérobies. Le développement et la modernisation des fermenteurs ont bénéficié des progrès du génie génétique appliqués aux productions de métabolites traditionnels et des protéines recombinantes. Cet article expose la conception des fermenteurs industriels les plus utilisés, les critères qu’il faut retenir, et tous les aspects à prendre en compte dans leur réalisation.
La fermentation en milieu solide (FMS) se doit d'être différenciée de la fermentation solide qui se produit en milieu naturel. LA FMS englobe un ensemble de procédés mis au point en laboratoire et permettant l'élaboration de produits variés, comme le pain ou encore le fromage. Ce procédé connaît un regain d'intérêt en Occident grâce aux progrès faits dans les équipements pilotes et industriels, et face à la situation économique et écologique mondiale qui pousse à explorer de nouvelles voies de production. Les régulations et équipements nécessaires à la fermentation en milieu solide sont étudiés, tout comme les productions issues de cette technique, qu'elles soient alimentaires ou non.
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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