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Chapitre II: Cinétiques microbiennes
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Introduction
La culture en milieu non renouvelé ou une culture
discontinue (« batch » en anglais) constitue en
l'étude de l'évolution des paramètres de la
croissance (Biomasse, Substrat, Produit) lors
d'une culture ou le milieu est défini au départ et
non modifié par la suite.
I. Culture en milieu non renouvelé
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I.1. Cinétique de la biomasse
Lors de leur division les cellules bactériennes
s'allongent puis se divisent en deux. On peut
ainsi définir :
Le nombre de génération : n : le nombre de
génération double à chaque génération ; si N0 est
le nombre de bactéries au départ.
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temps nombre de bactéries / ml0 N0n 2*N0 = N12n 2*N1 = 2*(2*N0) = N23n 2*N2 = 2*(2*N1) = 23*N0 = N3
après n génération, on a :
Nt = N0 * 2n
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Le temps de génération : G : C'est le temps que dure un cycle
de croissance = temps de doublement de la population
Si une génération (n) dure un temps (t), alors G = t/n
Par exemple pour E. coli, G = 20 min dans les conditions
optimales de croissance
L'âge des bactéries : l'âge d'une bactérie est compris entre 0 et
G.
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Dans une population en croissance deux situations extrêmes
peuvent se présenter :
•« Première situation » : toutes les bactéries ont le même âge :
c'est le cas des cultures synchrones (à tout moment, toutes les
bactéries formant la population se trouvent à un même stade de
croissance). C'est à ces cultures que peut s'appliquer N = N0 * 2n
•« Deuxième situation » : aucune bactérie n'a le même âge : c'est
le cas des des cultures asynchrones (le plus proche de la
réalité). C'est à ces cultures que peut s'appliquer X = X0 * 2n (X :
Biomasse en g/L)
Cas d'une population en croissance
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La quantification de la biomasse
1 : Méthode optique :
Turbidimétrie ou néphélémétrie
2 : Méthode gravimétrique :
Détermination de la masse par pesée selon un protocole
précis
Détermination du volume cellulaire
3 : Autres méthodes :
Dénombrement hématimétrique
Bioluminescence
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Procédé de culture discontinue
Réalisation en milieu FERME,
sans ajouts ou prélèvements
(sauf pour le suivi) de milieu de
fermentation après l'inoculation.
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Exemple
en STR (« Stirred tank Reactor » : fermenteur agité
mécaniquement ) ou air lift (fermenteur à agitation pneumatique)
Acide citrique : acidulant (boisson, confiture, confiserie..)
: Aspergillus niger ou Candida guiliermondii.
Ferments lactiques : Streptococcus thermophilus, Lactobacillus
bulgaricus : yaourt, Streptococcus cremoris, Penicillium
roqueforti : fromages
Remarque:
Ces fermentations sont les plus anciennes et les plus utilisées à
l'échelle industrielle.
Le but est d'obtenir une concentration en produits ou en
biomasse, la plus élevée possible (productivités élevées) et un
temps d'occupation du fermenteur le plus bref possible.
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Étude de la biomasseÉtude des phases de la croissance : Ln A = f(t)Les paramètres d'état ou variables d'état
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Étude des phases de la croissance : Ln A = f(t)
Définition:
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La courbe Ln A600 = f(t) permet de distinguer différentes phases lors de cultures asynchronesa : Phase de latence : Période d'adaptation, au cours de laquelle la cellule synthétise les enzymes et perméases ... qui lui seront nécessaires pour métaboliser les nutriments présents dans le milieu de culture.Durant cette première phase, il n'y a pas de reproduction cellulaire : A =A0
b : Phase d'accélération : Démarrage de la croissance, la reproduction cellulaire commence. A600 augmente, lentement puis de plus en plus vite.c : Phase exponentielle de croissance : Durant cette phase, la vitesse de reproduction cellulaire est au maximum.Cette phase varie d'un micro-organisme à l'autre et pour un même micro-organisme. En effet, elle est fonction des conditions de culture : milieu de culture, température, 02, pH etc...d : Phase de ralentissement ou décélération : Durant cette phase, il y a épuisement du milieu de culture en nutriments nécessaires à la croissance, et accumulation de produits inhibiteurs résultant du métabolisme.e : Phase stationnaire : A600 est à son maximum, la croissance s'arrête. Cet arrêt est du à une carence nutritionnelle et / ou à des variations physico-chimiques du milieux (forte acidification ou alcalinisation). Les cellules y demeurent vivantes grâce à leur produits de réserve ou au développement de formes de résistance (ex : spore).Rq : Cette phase est de durée variable : de quelques heures à plusieurs jours.f : Phase de déclin : Les cellules se lysent et meurent (autolysines).
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Pour réduire au maximum le temps de latence, il faut :
- un inoculum de 12 à 18 heures (fin phase expo)
un milieu neuf de même composition que celui du levain
un ensemencement du milieu neuf à 10 %
un milieu neuf pré-incubé à température (pas de choc
thermique)
Détermination des phases de la croissance
Attention des différentes phases d'une croissance
asynchrone discontinue se distinguent sur ce graphe en
traçant les tangentes aux phases a, c et e.
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Les paramètres d'état ou variables d'état
Ce sont des paramètres qui décrivent l'état d'une culture.
La vitesse de croissance
Évolution de la biomasse (ou A600, ou C) en fonction du temps :
r'''X = dX/dt
La vitesse spécifique de croissance
Elle correspond à la vitesse de croissance en biomasse (évolution
de la biomasse en fonction du temps) rapportée à l'unité de
biomasse (ou A600 ou C).
µX = (dX/dt)*(1/X) = (dX/X)*(1/dt) = dLnX/dt
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Évolution de µx en fonction du temps
a : µx = 0 pendant la phase
de latence,
b : µx augmente pendant la
phase d'accélération,
c : µx maximal et constant
pendant la phase
exponentielle,
d : µx diminue pendant la
phase de décélération
e : µx =0 pendant la phase
stationnaire.
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attention:La vitesse spécifique exponentielle de croissance
Appelée aussi vitesse spécifique maximale de croissance, c'est la valeur de µx
en phase exponentielle de croissance : évolution de la biomasse en fonction
du temps rapportée à l'unité de biomasse en phase exponentielle de
croissance.
Remarque, pendant la phase exponentielle de croissance, elle peut être
déterminer par la différence entre 2 Ln séparé d'une heure.
Méthode:
Détermination graphique : c'est le coefficient directeur de la droite en phase
exponentielle sur la courbe Ln X = f(t)
Définition:Le temps de génération
C'est le temps de doublement de la biomasse pendant la phase
exponentielle. G = Ln2/µexpX
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Le papier semi log fait la conversion des A600, N ou X en log de A600, N ou X , sans utiliser de calculatrice, c'est le quadrillage de la feuille qui réalise automatiquement cette conversion.Ce papier reste très utilisé, car il permet une saisie et un tracé immédiat en cours de croissance. Il faut choisir à priori ces caractéristiques c'est à dire le nombre de modules nécessaire au tracé (un module correspond à une puissance de 10. Souvent deux à trois modules suffisent pour la durée des TP.Méthode de travail :Positionner les pointsRepérer la phase exponentielleChoisir les points X1 et X2 = 2X1Déterminer graphiquement GCalculer µ
Courbe de croissance sur papier semi log
Travail sur papier semi log
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Étude de la croissanceObjectifsMaîtriser l'utilisation des courbes de croissanceExercice : Détermination des phases de la croissanceExercice : Travail sur les paramètres d'état
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Détermination des phases de la croissance
Suivi de la croissance d'E.coli en milieu minimum non renouvelé à 37°C
temps (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
biomasse X (g/L) 0,0186 0,0186 0,0204 0,0282 0,0366 0,0474 0,0630 0,0840 0,0990 0,1170 0,129
Tracer la courbe de croissance permettant de déterminer les
différentes phases de la croissance.
Déterminer les phases de la croissance. Les définir et calculer
leurs durées respectives.
Calculer la vitesse spécifique exponentielle de croissance lors de
cette expérience.
Déterminer le temps de génération
Calculer la vitesse spécifique de croissance au temps 180 min
LnX = f(t)On observe 4 phases (a, b, c, d)µX
exp = 0,83 h-1
G = 50 minTracer la tangente au temps 180 min
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Étude des substratsIntroductionÉtude du suivi des substratsLes rendements de croissanceInfluence du substrat sur la croissance :
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Introduction
Quantification du substrat :
Électrodes spécifiques (glucose par exemple) : dosages
en continu...
Dosage enzymatique après prélèvements
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Étude du suivi des substrats
Elles sont définies de la même façon que celles gouvernant la
croissance microbienne : vitesse volumique et vitesse
spécifiques qui permettent pour ces dernières de comparer des
expériences où les concentrations en biomasse sont différentes
car on ramène à l'unité de biomasse le calcul de la vitesse.
Remarque : il n'est pas toujours possible de tracer fidèlement la
courbe S= f(t), donc on approxime la vitesse volumique de
consommation par une vitesse globale de consommation
rSglobale = ∆S/∆t entre deux points choisis, ce type de calcul
donne une vitesse moyenne, par exemple lors d'une phase.
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Les vitesses
Noms & définitions Formules Unités
vitesse volumique de consommation
r'''S = dS/dt g.L-1.h-1
vitesse spécifique de consommation
Qs = µS = dS/dt. 1/X
(g de substrat.g-1de biomasse).h-1
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Méthode:Vitesse spécifique de consommation du substrat
La détermination graphique se fait par la mesure du coefficient
directeur dS/dt et de la lecture de X à un même instant (t),
respectivement sur les courbes S = f(t) et X = f(t)
Sur l'outil informatique (tableur) soit :
on prend deux points consécutifs QS = (Sn-Sn+1)/ (tn+1 -tn)/Xn* (* ou
Xn+1 selon le temps choisi : tn ou tn+1) (éventuellement on peut
travailler sur le temps moyen et dans ce cas on choisira la
moyenne des X)
on travaille sur trois points : au temps tn : QS = (Sn+1-Sn+1)/ (tn+1 -tn-
1)/Xn
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Noms Définitions (méthodes) Formules
Rendement de croissance globalRapport entre la biomasse formée et le substrat consommé à un instant t
RX/S = (Xt-Xo)/(St-So)
Xt et St : valeurs à un instant t
Rendement de croissance total
Rapport entre la biomasse totale formée et le substrat consommésur l'ensemble de la croissance
RX/S = (Xf-Xo)/(Sf-So)
Xf et Sf finaux, Xo et So initiaux en g de masse sèche/L
Rendement de croissance instantané (rendement partiel)
Rapport des vitesses volumiques de croissance et de consommation
YX/S = dX/dS = (dX/dt).(dS/dt)
Les rendements de croissance
Les rendements permettent d'évaluer la capacité de conversion
d'un substrat donné en biomasse.
Y : Yield = rendement en anglais
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Généralement il s'expriment sans unité car en g de matière
sèche par g de substrat consommé : rendement de croissance
pondéral (parfois ils peuvent s'exprimer en gramme de matière
sèche par mole de substrat métabolisé : rendement de
croissance molaire)
Méthode:Déterminations :
La détermination du rendement instantané se fait à partir des
courbes X = f(t) et S = f(t).
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Graphiquement on choisit un ensemble de temps pour lesquels on
détermine respectivement les coefficients directeurs en ces temps
sur les deux courbes. Puis on fait le rapport de ces deux
coefficients.
Sur le tableur, on travaille sur deux points consécutifs en faisant
les rapports(Xn+1-Xn)/ (Sn-Sn+1) en choisissant arbitrairement tn ou
tn+1
L'évolution de YX/S en fonction du temps pourra être représentée
sur une courbe en reportant les points ainsi : YX/S = (X2 -X1) / (S1
- S2) = f(tmoyen) en posant tmoyen = (t1+t2)/2 au niveau de
chaque intervalle.
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Influence du substrat sur la croissance :
Importance de la concentration en substrat :
Dans un milieu synthétique, avec une seule source de carbone de
concentration connue, il est possible d'observer une variation de
la vitesse spécifique de croissance maximale et de la
concentration en biomasse finale lorsque la concentration de cette
source varie.
Les phases stationnaires de croissance se situent à des niveaux
différents de concentration en substrat. Le rendement de
croissance global est constant pour un substrat donné. Les
valeurs de vitesse spécifique de croissance déterminées sur
chaque courbe permettent de tracer le graphe : QXexpo = f(S), et de
déterminer ainsi un QXexpo maximum.
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Rq: le substrat peut devenir limitant à forte concentration.
Importance de la nature de l'aliment :
Celle-ci influence le métabolisme énergétique mis en œuvre par le
microorganisme donc les différents rendements et la vitesse
spécifique de croissance maximum.
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Étude des produits
Les vitesses
Elles sont définies de la même façon que celles gouvernant la
croissance microbienne : vitesse volumique et vitesse spécifiques
qui permettent pour ces dernières de comparer des expériences
où les concentrations en biomasse sont différentes car on ramène
à l'unité de biomasse le calcul de la vitesse.
Noms & définitions Formules Unités
vitesse volumique de production r'''P = dP/dt g.L-1.h-1
vitesse spécifique de production QP = µP = dP/dt. 1/X (g de produit.g-1de
biomasse).h-1
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Remarque : il n'est pas toujours possible de tracer fidèlement la
courbe P= f(t), donc on approxime la vitesse volumique de
production par une vitesse globale de production rPglobale =
∆P/∆t entre deux points choisis, ce type de calcul donne une
vitesse moyenne, par exemple lors d'une phase.
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Méthode:Vitesse spécifique de production "d'un produit"
La détermination graphique se fait par la mesure du coefficient
directeur dP/dt et de la lecture de X à un même instant (t),
respectivement sur les courbes P = f(t) et X = f(t)
Sur l'outil informatique (tableur) soit :
on prend deux points consécutifs QP = (Pn-Pn+1)/ (tn+1 -tn)/Xn* (* ou
Xn+1 selon le temps choisi : tn ou tn+1) (éventuellement on peut
travailler sur le temps moyen et dans ce cas on choisira la
moyenne des X)
on travaille sur trois points : au temps tn : QP = (Pn+1-Pn+1)/ (tn+1 -tn-
1)/Xn
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Les rendement de production
Noms Définitions (méthodes) Formules
Rendement de production global
Rapport entre le produit formé et le substrat consommé à un instant t
RP/S = (Pt-Po)/(St-So)
Xt et St : valeurs à un instant t
Rendement total de production
Rapport entre le produit formé et le substrat consommésur l'ensemble de la croissance
RP/S = (Pf-Po)/(Sf-So)
Pf et Sf finaux, Po et So initiaux en g de masse sèche/L
Rendement de production instantané (rendement partiel)
Rapport des vitesses volumiques de production et de consommation
YP/S = dP/dS = (dP/dt).(dS/dt)
Y : Yield = rendement en anglais
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Déterminations :
La détermination du rendement instantané se fait à partir des
courbes P = f(t) et S = f(t).
Graphiquement on choisit un ensemble de temps pour lesquels
on détermine respectivement les coefficients directeurs en ces
temps sur les deux courbes. Puis on fait le rapport de ces deux
coefficients.
Sur le tableur, on travaille sur deux points consécutifs en
faisant les rapports(Pn+1-Pn)/ (Sn-Sn+1) en choisissant
arbitrairement tn ou tn+1
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Étude des productivités
Les productivités sont les paramètres d'état visualisés sur les
courbes de production : X= f(t) dans le cas d'une production de
biomasse (SCP : single Cell Protein, Levure...), elles déterminent
le dimensionnement d'une installation de fermentation et
permettent d'évaluer la qualité du procédé et de réaliser des
comparaisons.
L'évolution de YP/S en fonction du temps pourra être représentée
sur une courbe en reportant les points ainsi : YP/S = (P2 -P1) / (S1
- S2) = f(tmoyen) en posant tmoyen = (t1+t2)/2 au niveau de
chaque intervalle.
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Productivité horaire globale : biomasse ou quantité de produit
obtenu(e) dans le volume total par unité de temps, en g.h-1
ATTENTION, il faut connaître le volume utile du fermenteur.
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Productivité volumique horaire maximale : en g.L-1.h-1 (pente
la plus forte (orange), on relie l'origine au point (Xm,tm))
Pour obtenir cette productivité, on suppose l'arrêt du procédé au
bout du temps tm, alors que la concentration cellulaire ou la
quantité de produit n'a pas atteint sa valeur maximale, d'où une
perte de substrat non métabolisé et une diminution du rendement.
Productivité volumique horaire globale ou finale : en g.L-1.h-
1 (pente moyenne (violet) entre Po et Pf )
Ces productivités volumiques sont intéressantes lors de
comparaison entre des fermentations réalisées dans des
fermenteurs de volumes différents.
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Remarque : dans l'industrie dans le cas des procédés discontinus,
il est nécessaire de tenir compte du cycle complet de la
fermentation (donc des “temps morts”) : temps de vidange, de
nettoyage et de rinçage, de remplissage, de stérilisation, de
latence, de croissance et de production. Dans le cadre des TP,
ces temps seront ignorés.
ttention : Cas des procédés non discontinus :
Productivité spécifique Lors des procédés immobilisés, on
rapporte les calculs à la biomasse initialement présente afin de
faire les comparaisons , ce paramètre est QP.
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Les facteurs ou variables d'action
Définition:
Ce sont les paramètres qui influencent les cinétiques
microbiennes et donc qui font varier les paramètres d'état de ces
cinétiques.
Nature de ces facteurs
Qualitatif : nature de source de carbone ou d'azote ...
Quantitatif : température, concentration en substrat ...
Rôles de ces facteurs
La température :
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Cf figure 1 : Trois catégories de micro-organismes : psychrophiles, mésophiles
et thermophiles. (Cf cours nutrition).
Cf figure 2 : Dans les zones ou la température n'a pas d'effets nocifs pour la
plupart des bactéries µ suit sensiblement la loi d'Arrhenius.
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Le pH : Phénomène comparable à la température. Le pH
influence la vitesse de catalyse des enzymes (un pH optimum
permet la croissance la plus rapide).
La PO2
La concentration en substrat :
La nature du nutriment : Quand plusieurs substrats carbonés
sont présents simultanément dans le milieu, on peut obtenir :
Soit une seule phase exponentielle si les deux substrats sont
utilisés simultanément (par exemple : le glucose et le fructose).
Soit deux phases exponentielles si les deux substrats sont utilisés
successivement (par exemple : le glucose et le lactose) =
phénomène de diauxie. Cf. Kligler
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Ingénierie des bioréacteurs de laboratoireL'unité de fermentationLes bioréacteurs du LVCAération et agitationLes différents type de bioréacteurs
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L'unité de fermentation
Les Fermenteurs ou Bioréacteurs permettent de fournir un
environnement contrôlé voir régulé, pour la croissance des micro-
organismes et/ou la production de métabolites.
Généralement ils sont associés à différents éléments pour former
une unité de fermentation.
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Les bioréacteurs du LVC
Objectifs
Identifier les différentes parties d'un bioréacteur
S'approprier le vocabulaire spécifique
Ensemble d'exercices d'identification, s'appuyant sur le cours fait
en STS1 lors du TP d'initiation au génie fermentaire.
Un document d'accompagnement a été distribué à cette occasion
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Vous allez à présent effectuer une série d'exercices d'auto-évaluation.Une synthèse vous sera présentée à la fin de cette série de d'exercices.
Aération et agitationIntroductionLes systèmes d'aérationAgitationLes mobiles d'agitation
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Introduction
Ces paramètres sont étroitement liés car la répartition des gaz
dans le milieu dépend à la fois de la diffusion (différence de
pression voir cours sur le transfert de matière) et des
mouvements de convection (lié à l'agitation) des gaz dans le
milieu .
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Les systèmes d'aération
Les gaz sont introduits dans le milieu par l'air sparger ou bulleur
ou diffuseur. Il en existe différentes formes qui vont du tuyau
creux, en passant par le verre fritté, au bulleur à pores .
L'oxygénation du milieu peut être améliorée par les dispositifs
suivants :
pâles anti-vortex qui favorisent l'homogénéisation du milieu donc
de l'oxygène, ceci en augmentant la convection.
bullage de l'air proche des mobiles d'agitation.
la taille des bulles dans le milieu
la structure du fermenteur (rapport h/D)
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Agitation
Définition:
L'agitation se définit comme l'opération qui crée ou accélère le
contact entre deux ou plusieurs phases : particulaire (biotique),
gazeuse et liquidienne (abiotiques).
L'agitation a donc pour but d'assurer :
Homogénéisation du milieu : minimiser les différences de
concentration existant entre les régions du fermenteur et de
faciliter le transfert de chaleur.
bulle reste dans le milieu avant de s'échapper en surface) : les
bulles d'air de part l'agitation parcours une distance plus
importante au contact du milieu ce qui augmente la quantité
d'oxygène transférée
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Mise en suspension des particules : surtout lors de la formation
de structures pluricellulaires (amas, chaînette, mycéliums et
« pellets »)
Émulsion des produits non miscibles : ex huiles végétales
entrant dans la composition des milieux industriels
Distribution de l'oxygène : dispersion des bulles d'air dans le
milieu en ralentissant la coalescence des bulles
Augmentation du temps de résidence (temps durant lequel une
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Remarque:
Cette agitation peut être réalisée de différentes façons : agitation
uniquement due à l'aération ou agitation mécanique associée à
l'aération, ce paramètre permet de distinguer les différents types
de fermenteurs.
Remarque : certains procédés des industries agroalimentaires ne
sont ni agités ni oxygénés (brasserie et fermentation alcoolique
par exemple, fermenteur spéciaux : plateau/acide citrique)
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Les mobiles d'agitation
Définition:
ce sont des structures métalliques (acier inoxydable) fixées sur un
axe d'agitation tournant sur lui même et animé par un moteur
électrique ou à essence (gros fermenteur), ils assurent par leur
rotation les mouvements du milieu.
Les mobiles d'agitation sont couplés à un moteur de puissance
variable situé généralement au dessus ou au dessous de la cuve,
parfois un même moteur alimente plusieurs fermenteurs
(couplage indirect)
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Les différents type de bioréacteursLes bioréacteurs à agitation mécaniqueLes bioréacteurs à agitation pneumatique
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Les bioréacteurs à agitation mécanique
Il s'agit de fermenteurs en verre renforcé (ex : borosilicate) ou
acier inoxydable (outre sa résistance, il limite l'adhésion des
micro-organismes à la surface des parois).
Ils se caractérisent par la présence d'un mobile d'agitation qui
peut prendre différentes formes.
Ces fermenteurs se caractérisent par une bonne diffusion de
l'oxygène (kl.a compris entre 800 et 1000 h-1) mais on observe
aussi des effets de cisaillement consécutifs au mouvement des
mobiles d'agitation.
Leur volume utile est variable et s'étend de 1 L à quelques
centaines de m3.
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STR : Stirred Tank Reactor| Informations
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Les bioréacteurs à agitation pneumatique
Ces fermenteurs sont les plus fréquent car ils diminuent le coût
des fermentations. Il s'agit de fermenteurs en acier qui ne
possèdent pas de mobiles d'agitation. L'agitation est assurée
par les mouvements d'air dans le fermenteur (double emploi de
l'air).
Les colonnes à bulles
Il s'agit de modèle simple de
fermenteur à agitation
pneumatique qui de principe sont
très proches desréacteurs à lit
fluidisé : il s'agit d'une
simple colonne fine et
étroite dans laquelle est injecté
de l'air qui assure l'agitation.
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Les gazosiphons : "air lift reactor"
Un flux d'air est réalisé à la base du fermenteur.
Le mouvement se crée tout d'abord par la vitesse de l'arrivée d'air (=
la turbulence) mais surtout par le fait que le milieu à la base du
fermenteur se trouve être plus riche en air que celui présent dans la
partie haute du fermenteur. Par cet écart de densité, il se crée un
mouvement de milieu. Ce mouvement est rendu possible par
l'existence de compartiments caractérisés par le sens du mouvement
de milieu à l'intérieur qui permettent des mouvement de convection
du milieu. On parle selon leur position de boucle interne ou externe.
Ces envois d'air provoquent une agitation moléculaire importante, ce
qui entraîne une élévation de la température importante : il faut
donc refroidir de tels fermenteurs.
Ces fermenteurs se caractérisent par des kl.a importants (surtout
pour les boucles internes) de l'ordre de 1000 à 2000 h-1 et moins
d'effets de cisaillement mais le milieu n'est pas toujours bien
homogénéisé. Ils sont généralement de grande capacité (de 0,5 m3 à
5 000 m3) et de forme cylindrique .
= Gazosiphon à boucle interne| Informations
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Les fermenteurs à jets : "tubular loop"
Pour ces fermenteurs, l'agitation est provoquée par des injections importantes de milieu dans le fermenteur. Ces quantités sont prélevées à la base du fermenteur par une pompe aspirante / refoulante particulière de type WORTHINGTON qui permet de limiter les phénomènes de cavitation (création de bulles de gaz donc possibilité d'explosion) consécutifs à la présence de bulles de gaz dans le milieu.De plus, le conduit d'injection est particulier dans la mesure où il est plus fin à sa base qu'au sommet, ce qui tend à accélérer la vitesse d'écoulement du fluide à l'intérieur. (fluide incompressible à débit constant donc la vitesse augmente)Pour certaines cultures qui nécessitent une oxygénation, on alimente le milieu en gaz par injection d'air dans la partie supérieure du fermenteur qui se trouve aspiré par le fluide car sa vitesse s'accélère (phénomène de VENTURI). Le gaz contribue ainsi à l'agitation ( comme la vitesse est plus rapide, la pression est plus faible que la pression atm et donc il aspire l'air : principe de la trompe à vide)Quand le fluide arrive dans le milieu, il passe d'un écoulement laminaire à un écoulement turbulent, ce qui permet une meilleure homogénéisation.Selon les circuits d'écoulement du milieu, il est possible de distinguer des fermenteur de type DEEP-JET (un seul circuit) et DEEP-SHAFT (plusieurs circuits).Ce sont les fermenteurs les plus économiques (plus faible coût de transfert en oxygène).Ils sont généralement utilisés pour la production de POU (protéine d'organisme cellulaire) = SCP (single cell protein)
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Fermenteur à boucle externe à jets| Informations
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