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Génie des procédés : Bioréacteurs les Fermenteurs

par: Dr. Leila ARBIA
Disponible
Pages 110
Dimensions 16*23,5
Publication 2025-09-25
Éditeur —
Papier : 850.00 DA Numérique: 425.00 DA

Les bioréacteurs et les fermenteurs sont des systèmes de culture permettant de produire des cellules, des organismes ou des molécules. Ils sont utilisés dans diverses applications, notamment la recherche fondamentale et le développement, ainsi que la fabrication de produits biopharmaceutiques, d'aliments et d'additifs alimentaires, de produits chimiques et d'autres produits. Un large éventail de types de cellules et d'organismes peuvent être cultivés dans des bioréacteurs et des fermenteurs, notamment des cellules (comme les lignées cellulaires de mammifères, les cellules d'insectes et les cellules souches), les micro-organismes (comme les bactéries, les levures et les champignons), ainsi que les cellules végétales et les algues. . Bioréacteur et fermenteur sont deux mots désignant fondamentalement la même chose. Les scientifiques qui cultivent des bactéries, des levures ou des champignons utilisent souvent le terme fermenteur. Cet ouvrage est dédié aux étudiants du cyle LMD et aux ingénieurs de spécialités génie des procédés et de biotechnologie. C’est un guide précieux pour l’étudiant pendant sa formation et sa vie professionnelle puisqu’il explique parfaitement l’aspect technologique des procédés de fermentation et il offre toutes les étapes clés et nécessaires pour contrôler les paramètres de fonctionnement des fermenteurs de l’échelle laboratoire à l’échelle industrielle

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Chapitre I : Principaux types de bioréacteurs 09
1. Généralités 10
2. Différents types de bioréacteurs 11
2.1. Cuve mécaniquement agitée 11
2.1.1. Mobiles d’agitation 11
2.1.2. Temps de mélange 14
2.1.3. Transfert thermique 15
2.2. Cuves mécaniquement agitées aérées 15
2.2.1. Cuves et mobiles d’agitation 16
2.2.2. Régimes hydrodynamiques. Puissance consommée 16
2.2.3. Coefficient volumique de transfert de matière gaz-liquide 18
2.2.4. Rétention de gaz 18
2.2.5. Temps de mélange et transfert thermique 19
2.3. Colonne à bulles et réacteur air-lift 19
2.4. Réacteurs à lit fixe ou fluidisé 20
 Exercices 22
 Corrigés 24
Chapitre II : Fermenteurs 27
1. Fermenteurs 28
1.1. Mesures, contrôles et régulation des fermenteurs 28
2. Cinétiques des réactions de croissance cellulaire et de production 29
2.1. La courbe de croissance 29
2.2. Phases de la croissance, paramètres d’état 30
2.3. Physiologie des phases 31
2.4. Expression mathématique de la croissance 32
2.5. Cinétique de croissance limitée par un substrat 34
2.6. Cinétique de croissance non limitée par un substrat 35
3. Echange gazeux d’oxygène 35
3.1. Capacité de transfert 36
3.2. Le transfert du dioxygène dans une culture 36
3.3. Détermination de KLa 38
3.3.1. Méthode statique 38
3.3.2. Méthode dynamique
4. Stœchiométrie des processus biochimiques 40
4.1. Loi de conservation de la masse 41
4.2. Bilan matière 41
4.2.1. Degré de réduction 41
4.2.2. Demande d’oxygène 41
4.3. Rendement maximal 41
4.4. Rendement énergétique de la croissance 42
4.5. Rendement énergétique du produit 42
4.6. Fraction pondérale du carbone 42
4.7. Rendement de biomasse 42
4.8. Rendement de produit 43
4.9. Production de chaleur 43
 Exercices 44
 Corrigés 48
Chapitre III : Bilans massiques des fermenteurs 57
1. Equation du bilan massique sur le fermenteur
1.1. Fermentation discontinu non alimenté ou Batch
1.1.1. Le bilan matière de la biomasse en culture batch
1.1.2. Modèles avec des inhibiteurs de croissance cellulaire
1.1.3. Equation logistique 63
1.2. Fermentation discontinue alimentée ou Fed Batch
1.2.1. Culture discontinue alimentée avec un volume variable
1.2.2. Culture discontinue alimentée avec un volume constant
1.2.3. Avantages et inconvénients du système d'alimentation fed-batch
1.3. Fermentation en culture continue
1.3.1. Chemostat 69
1.3.1.1. Avantages et inconvénients du chemostat
1.3.2. Chemostat avec recyclage cellulaire 58
1.4. Fermentation en culture continue à gradient de concentration (PFR) 77
1.4.1. Les inconvénients du PFR 77
1.5. Comparaison entre les différents modes de culture 78
2. Mise à l’échelle ou scale up 78
2.1. Processus de mise à l’échelle (ou extrapolation) : scale up
2.2. Bases de la mise à l’échelle
2.3. Les termes physiques utiles pour la mise à l’échelle
3. Stérilisation de milieu de culture
3.1. Procédé de stérilisation en batch
3.2. Procédé de stérilisation en continu
3.2.1. Stérilisation en continu indirecte à l’aide d’échangeurs de chaleur à spirale
3.2.2. Stérilisation en continu au moyen d’injection directe de vapeur
4. Nettoyage sur place et stérilisation du bioréacteur 85
4.1. Nettoyage sur place 85
4.2. Stérilisation du bioréacteur 85
 Exercices 86
 Corrigés 92
Références bibliographiques
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