Compte rendu Genie Fermentaire

Ministère de YEnseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et des Technologies de l’Information et de la Communication Université de Carthage ncn n non Institut National des Sciences Appliquées et de Technologie Génie Fermentaire or 13 Sni* to View Filière : Biologie Industrielle Niveau : 4ième Année Compte Rendu N02 Etude de transfert de l’oxygène en culture aérobie biologique en oxygène (Q02 ) d’une culture microbienne pour pouvoir estimer les besoins énergétiques des systèmes biologiques (Pilote Bouée Activée / Bioréacteur échelle palliasse) t, au deuxième lieu, d’évaluer la qualité de transfert de l’oxygène dans un bioréacteur par l’estimation de la valeur de Kl_a. Il. Partie Théorique 1 . Système d’aération des bouées activées : Aérateurs de Surface : Projection de l’eau dans l’air Fig. 1 : Aérateur de Surface – Brosses Fig. 2 : Aérateur de Surface – Turbines Systèmes à insufflation d’air • Moyennes bulles Systèmes déprimogènes Fines bulles Fig. 3 : Diffuseurs fines bulles 2. Bilan en dioxygène et KLa On suppose un bioréacteur alimenté par un apport de bulles d’un gaz contenant du dioxygène. On suppose que les 2 phases « bulles e gaz » et milieu liquide de culture sont parfaitement homogènes à l’intérieur du bioréacteur.

On peut alors écrire les relations fondamentales : vitesse de transfert de 102 dans le réacteur (VTO) — vitesse de consommation de 102 par la biomasse = Q02 (1 ) et (2) conduisent à la relation fondamentale : dCUdt = Accumulation = mmation PAGF 13 liquide de culture supposé parfa’tement homogénéisé (mg/l) t : temps CL* : concentration en 02 dissous obtenue si elle était en équilibre avec la pression partielle d’02 dans la phase gazeuse (c’est à dire concentration en 02 dissous (mg/l) dans le milieu de ulture si on le mettait à saturation avec la phase gazeuse -telle qu’elle est- supposée homogène dans les bulles) KLa : produit du coefficient KL (coefficient d’échange global pour 02 en m. s-l) et du coefficient « a » (aire d’échange spécifique ramenée à l’unité de volume de phase liquide de milieu de culture, en m2 par m3 de milieu de culture). KLa est appelé coefficient de transfert volumétrique ramené à l’unité de volume de milieu (en temps-l s-l 3. Méthode de détermination du KLa et Q02 Avec cette méthode, les kl_a sont mesurables en présence de microorganismes. Donc dans les conditions réelles d’un process.

Si on considère que la manipulation est conduite pendant un temps assez cours pour négliger toute variation en [biomasse], on peut écrire Durant la première phase d’équilibre dynamique : Apport = Consommation , dCL/dt = Apport – Consommation – K – Q02 = O ; t’est à dire Q02 = Pendant la phase d’arrêt de l’aération : Apport = O, dCL/dt = Apport – Consommation – – Q02 (d’Oti l’allure d’une droite tant que la concentration ne devient pas trop basse). On obtient Q02. Pendant la phase de reprise d’aération : dCUdt = Apport – Consommation KLa(CL*-CL) onstant (équation (a)). On atteindra enfin un équilibre dynamique po 13 – Q02 avec Q02 KLa(CL*-CL) – Q02 avec Q02 constant (équation (a)). On atteindra enfin un équilibre dynamique pour lequel on aura dCUdt = Apport – Consommation KLa(CL*-CLeq) – Q02 = O ; c’est à dire Q02= (équation Si on injecte (b) dans (a), on obtient . dCL/dt = Kla(CLeq-CL) Mode opératoire Préparer le bioréacteur pilote ou paillasse . Travailler à 2350C. Régler l’aération à 0,5 vvm.

Laisser la culture s’acclimater et l’équilibre dynamique du dioxygène s’instaurer . Noter alors la valeur d’équilibre dynamique du dioxygène au épart de l’expérience (CL i). Couper l’aération, déclencher au même instant le chronomètre et suivre CL = f(t). Lorsque le dioxygène tombe vers 10%, arrêter le chronomètre, puis remettre l’aération et déclencher le chronomètre et suivre l’évolution de CL Ill. partie Expérlmentale 1 . Résultats « Pilote Bioréacteur des Boues Activées » Aération + Arrêt CL (mg/l) CL dC/dt (%) 100 0,013 0,132 20 7,58 3 421 0,0197 7,13 93,82 480 93,42 -0,0132 6,711 500 7,08 93,16 520 7,05 92,76 . 0,0197 7434 7,02 9237 560 6. 9 s 3 91,97 1660 5,49 72,24 1680 5,46 71,84 28,355 1700 5,43 7145 1720 541 71,18 28. 947 1740 39 70,92 1760 5. 36 70,53 -0,0329 29,803 1780 5,31 69,87 1800 3,96 5211 2880 3,94 51,84 -0,0197 48,355 2900 3,91 51,45 2920 3,89 51,18 . 0. 0197 49,013 2940 3,86 50, 79 2960 3,85 50,66 49,539 2980 3,82 50,26 3000 3,8 2,59 34,08 4080 2,56 33,68 66,447 4100 2,54 33,42 4120 2,52 33,16 66,974 4140 2,5 32,89 4160 2,48 32,63 67. 566 4180 2,45 32,24 2,44 5260 1,37 18,03 5280 17. 76 . 0,0132 82368 17. 50 5320 1. 29 16,97 83. 158 5340 1,27 16,71 5360 1. 25 16,45 -0. 0132 83,684 5380 1,23 16,18 5400 360 4,99 65,66 0,105 33,3 380 5,15 67,76 5,33 70. 13 0,112 28,8 420 72. 37 567 74,61 0,092 24,5 460 5,81 76,45 5,91 77,76 21,2