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PROCEDE ET APPAREILLAGE'POUR LA MISE EN-CONTACT SIMULTANEE D'UNE PHASE LIQUIDE ET D'UN FLUIDE GAZEUX AVEC UNE BIOMASSE
IMMOBILISEE
La présente invention se rapporte à un nouveau procédé pour l'introduction, la distribution d'une phase liquide dans une enceinte où elle est mise en contact simultané et de manière continue avec un fluide gazeux et une biomasse immobilisée sur les deux faces de supports minces texturés bidimen-
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sionnels, tendus ou rigides ainsi qu'à l'appareillage pour la sionnels C > réalisation de ce procédé.
La configuration donnée à l'appareillage est telle que le liquide qui s'écoule, sous l'effet de la gravité, sur la biomasse s'étale sous la forme d'un film continu qui à la fois épouse de manière permanente l'ensemble de la surface de la biomasse immobilisée et présente une interface de contact importante avec le fluide gazeux.
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L'écoulement par gravité du liquide et le déplacement tangentiel du fluide gazeux à la surface du liquide assurent en tout point un renouvellement des surfaces de contact liquidebiomasse, gaz-liquide.
Le procédé se rapporte à la réalisation de toute transformation physique, toute réaction biochimique, biologique faisant intervenir la biomasse immobilisée.
Le terme biomasse lorsqu'il se rapporte à la biomasse confinée dans un réacteur, doit ici être compris dans un sens très large et englobe des cellules ou des constituants extraits de ces cellules : organites, complexes enzymatiques, enzymes ou ces mêmes constituants modifiés ou synthétisés par voie artificielle.
Le terme phase liquide signifie tout liquide pur ou en mélange, toute solution ou suspension de composés minéraux ou organiques d'origine naturelle ou artificielle, toute suspension cellulaire.
Le terme fluide gazeux désigne tout gaz, vapeur, brouillard, soit à l'état pur soit en mélange avec d'autres composés.
Le terme enceinte est utilisé dans un sens général et est relatif à tout espace totalement ou partiellement délimité et qui est le siège de transformation et ou de réaction.
Dans les réactions biochimiques et biologiques, le terme substrat signifie tout milieu liquide ou solide renfermant tout ou partie des constituants nécessaires aux réactions biochimiques et biologiques, par exemple, la croissance d'une biomasse, son maintien et l'excrétion de métabolites.
L'utilisation d'une biomasse confinée dans une enceinte siège de réactions ou bioréacteur est recherchée dans la bioindustrie pour réaliser des transformations enzymatiques, pour produire des métabolites excrétés par des cellules, pour épurer des eaux résiduaires, pour produire du méthane.
Le maintien de la biomasse, outil" dans le bioréacteur entraîne parmi d'autres avantages, la possibilité de la mise en oeuvre d'un régime de fonctionnement continu avec un taux de dilution élevé ainsi que la simplification de l'ensemble du processus biotechnologique.
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La biomasse peut être confinée soit : - dans des réacteurs complètement submergés, sous forme floculée ou immobilisée par adsorption, piégeage dans un gel réticulé, micro-encapsulation. Les supports d'immobilisation. peuvent être des particules granulaires d'une densité supérieure à celle de la phase liquide, des billes de carragénane, d ! alginate de calcium, d'échangeur d'ions, des mousses de polyuréthanes,...
- dans des réacteurs partiellement submergés, types biodisques ou lits bactériens, utilisés pour l'épuration aérobie d'eaux résiduaires.
Les bioréacteurs submergés peuvent être du type colonne à garnissage, lit fluidisé, colonne à bulles.
Un souci évident de productivité conduit à rechercher une concentration aussi importante que possible de la biomasse confinée. Dans les colonnes à garnissage, la libération de gaz qui accompagne de nombreuses réactions biologiques, entraîne la formation de poches gazeuses qui empêchent une irrigation uniforme de la biomasse ; d'une manière similaire, l'aération du substrat par dispersion de gaz au sein du liquide dans la colonne conduit au même inconvénient. Cette aération doit alors se faire dans un dispositif périphérique au réacteur lui-même et la réserve d'oxygène disponible est alors limitée à l'oxygène dissous dans le substrat liquide ; ceci est un facteur limitatif de la taille des réacteurs pour un bon fonctionnement aérobie.
Par rapport aux colonnes à garnissage, les lits fluidisés présentent l'avantage d'une élimination aisée des gaz produits par la réaction. Les colonnes à bulles, de par leur principe, réalisent une alimentation gazeuse in situ, un mélange efficace de la suspension de biomasse et une élimination des gaz produits. Toutefois : - dans les lits fluidisés, le taux de dilution en fonctionnement continu est limité par la vitesse de sédimentation de la biomasse confinée.
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- dans les colonnes à bulles, le caractère homogène ne permet pas un fonctionnement continu du réacteur, sans extraire la biomasse qui devra être décantée dans un séparateur annexe et réintroduite dans la colonne.
Dans les lits bactériens partiellement submergés, la biomasse est adsorbée sur des garnissages poreux de formes diverses usuellement constitués en matière plastique et arrosés par un liquide dispersé par des pulvérisateurs soit fixes, soit liés à des bras rotatifs. La circulation ascendante du gaz s'effectue au travers du garnissage par tirage naturel ou forcé.
Ces lits bactériens présentent des inconvénients tels que : - les transferts eau résiduaire-biomasse, eau résiduaire-air, ne s'effectuent pas de manière continue et uniforme en tout point du lit - la masse du support solide et le ruissellement désordonné sont à l'origine de pertes de charges d'autant plus élevées que la réaction biologique exige une aération intense de la biomasse confinée - ils ne fonctionnent pas en milieu stérile.
Dans une éventuelle adaptation de ce procédé en milieu stérile, la matière plastique du garnissage qui ne résiste pas à la stérilisation à la vapeur, devrait être remplacée par des matériaux minéraux : céramique, roche poreuse, beaucoup plus lourds, ce qui exigerait la réalisation d'infrastructure et de superstructrure d'un coût élevé.
Le principe même du système d'épuration des eaux à biodisques rotatifs ne permet qu'une immersion alternée, périodique de la biomasse dans la phase liquide et le fluide gazeux.
Le fluide gazeux n'est donc pas en contact permanent avec la - phase liquide. Dans la partie aérée du cycle de rotation, le film liquide à la surface de la biomasse n'est pas renouvelé et il y a dès lors risque de voir la cinétique d'épuration ralen- tie sur une partie du cycle de rotation. Le système exige une dépense d'énergie importante, liée à la rotation de la batterie du biodisque.
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Ces différents bioréacteurs présentent tous un ou plu- sieurs des inconvénients suivants : - irrigation irrégulière et non permanente de la biomasse - éclatement des microcapsules de biomasse sous la pression des gaz occlus provenant de l'activité de la biomasse - limitation imposée à la diffusion du substrat et des métabolites dans les gels réticulés - aération et élimination difficile des gaz produits par la réaction - difficulté voire impossibilité de travailler en milieu stérile - nécessité d'immobiliser la biomasse dans une opération préliminaire exécutée dans une enceinte stérile différente du réacteur - conditions d'échange phase liquide-biomasse, phase liquide- fluide gazeux, mal définies et variables d'un endroit à l'autre du support - difficulté de vidange et de nettoyage des éléments supports de la biomasse.
Préalablement à la description de l'invention nous préci- serons le sens à donner à certains termes.
Tissu : surface obtenue par l'assemblage régulier de fils ou de fibres soit enchevêtrés par mailles (tricot, tulle, guipure), soit disposés en deux séries croisées à angle droit, soit encore solidarisés les uns des autres par un procédé quelconque (voir non tissé).
Armure : mode d'entrecroisement des fils de chaîne et de trame constituant un tissu. Ex. : toile, sergé, satin.
Texture : genre, mode d'entrecroisement des fils de tissage état de ce qui est tissé.
Tricot : tissu de mailles tricotées.
Non tissé : produit ayant l'apparence d'une étoffe mais obtenu sans filage ni tissage et qui présente un relief. Ex. : feutre.
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Le procédé faisant l'objet de l'invention, consiste dans le fait qu'on réalise la mise en contact simultanée et continue d'un liquide avec une biomasse immobilisée et un fluide gazeux. La phase liquide s'écoule sur la biomasse sous l'effet de la gravité en forme de film continu qui épouse de manière permanente l'ensemble de la biomasse immobilisée sur les deux faces d'un support mince bidimensionnel tendu ou rigide qui présente une armure ou un relief. Le fluide gazeux est animé d'une vitesse relative propre par rapport à la phase liquide qui s'écoule. Les supports peuvent être fabriqués en matériaux d'origine naturelle ou artificielle, minérale, orga- nique ou métallique.
On établit ainsi ; pour chaque face du support mince bidimensionnel, deux interfaces idéalement parallèles, biomassephase liquide, phase liquide-fluide gazeux, continuellement renouvelées en ce qui concerne les phases mobiles et qui assurent d'excellentes conditions de transfert des substrats, solvants, gaz et produits participant aux réactions biologiques et biochimiques.
La phase liquide peut jouer plusieurs rôles, par exemple : - véhiculer les réactifs'ou le substrat nécessaires à la transformation biochimique ou biologique mise en oeuvre - rincer la biomasse avant un changement de substrat, par exemple lorsque le milieu de croissance cellulaire est différent du milieu induisant la production de métabolites - désorber les produits fortement adsorbés sur la biomasse ; dans ce cas le choix de la force ionique de la phase liquide est un facteur déterminant.
La phase gazeuse continue apporte l'oxygène et élimine des produits : CO, H. CH/,, NHg, HS,...
Il est essentiel que les supports minces bidimensionnels aient des caractéristiques de surface : relief, propriétés physicochimiques, favorisant l'accrochage de la biomasse, qu'ils résistent aux sollicitations mécaniques et à l'agressivité de leur environnement et qu'ils n'interfèrent pas avec la réaction mise en oeuvre par exemple en relarguant des produits inhibiteurs en milieu liquide.
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L'écoulement régulier et continu de la phase liquide sur le support (pendant la période de sa colonisation par exemple, par des cellules) doit être réalisé en tout point du support ou de la biomasse et suppose une bonne mouillabilité, condition nécessaire à l'accrochage régulier de la biomasse.
Ces considérations soulignent l'importance des propriétés physicochimiques de surface des supports.
Les supports minces bidimensionnels souples sont choisis parmi les étoffes tissées, non tissées ou tricotées.
Le choix des étoffes est influencé : - d'une manière générale par : . la nature des fibres et des fils constitutifs, leur texturation, leur résistance à un éventuel traitement de surface destiné à améliorer l'adhérence de la biomasse . les caractéristiques mécaniques des tissus : résistance à la traction, élasticité, déformation - et en particulier : pour les tissus par : . l'armure ; toile, satin, sergé ou toute combinaison de ces trois armures de base . l'état du surface du tissu : bouclé, cotelé, cloqué, crêpe, doupion,...
. l'espacement donné aux fils de chaîne et de trame pour les tricots par : . le type de maille, cueillies ou jetées, la dimension des mailles : lâches ou serrées pour les non-tissés par : . l'adhésion entre les fibres, les dimensions des mailles dans le cas particulier des filets réalisés selon cette technique.
Les supports minces bidimensionnels rigides continus doivent présenter une surface spécifique importante avec de nombreux pores ouverts ou encore être constitués par une armature en treillis dont la dimension des mailles est appropriée. Ils doivent pouvoir subir un éventuel traitement de surface destiné à améliorer l'adhésion de la biomasse.
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La texture du support et son relief sont deux paramètres qui permettent d'influencer de manière considérable, le poids de biomasse immobilisée et les transferts de masse entre les phases par la création de turbulence locale à la surface de la biomasse.
Dans certaines applications particulières, le support est constitué en tout ou partie par le substrat solide d'une culture de cellules. C'est par exemple le cas d'un substrat cellulosique qui est alors emprisonné dans un filet souple tendu, aux mailles d'une dimension appropriée et dans un film enveloppe sous-jacent au filet et qui possède la propriété d'être rapidement biodégradable.
Dans un premier temps, le filet est colonisé, par un organisme cellulolytique croissant sur un substrat liquide glucosé qui s'écoule sur le filet. Après obturation des mailles du filet par la biomasse, on modifie le substrat de manière à induire la production de cellulases ; le film enveloppe est rapidement détruit et la production de cellulases se poursuit par attaque du substrat cellulosique emprisonné : copeaux de bois, paille hachée,...
Ce dispositif n'est pas limitatif des moyens d'emprisonnement qui peuvent aussi avoir recours à toute forme de réticulation incluant le substrat.
L'invention consiste aussi en ce que l'on met en oeuvre un ensemble de supports disposés parallèlement les uns aux autres de manière ordonnée de sorte que les surfaces de contact liquide-biomasse, liquide-gaz soient propres à chaque support pris individuellement.
La réalisation de l'invention a néçessité la construction d'un bâti. d'un système de distribution et de collecte des fluides et d'un système de positionnement des supports.
Le bâti de forme prismatique, largement ouvert pour permettre la circulation des fluides à la surface de la biomasse, sert de base au système d'introduction, de distribution et de collecte des fluides liquides et gazeux et au positionnement des supports.
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La conception du système d'introduction et de distribution de la phase liquide, la position relative, la forme, les cotes données aux diverses pièces et découpes doivent répondre aux conditions suivantes : - l'écoulement doit s'effectuer de manière régulière, continue en tout point de la biomasse fixée sur chacune des deux faces du support - la biomasse ne doit pas adhérer dans le système de distribution, ni l'obstruer au cours de la phase d'immobilisation qui se déroule de manière stérile.
L'écartement des supports doit être tel qu'une croissance de la biomasse ne puisse interrompre l'écoulement de la phase liquide et du fluide gazeux sur deux faces adjacentes de supports voisins.
L'écoulement du liquide s'effectuant par gravité, il est essentiel que chaque support soit vertical ; le bâti est donc muni à cet effet d'un système de mise à niveau.
L'ensemble de l'appareillage utilisé pour la mise en contact simultanée et continue d'une phase liquide avec une biomasse immobilisée et un fluide gazeux, dénommé ci-après biocontacteur est logé dans une enceinte stérile munie des connexions internes et externes permettant l'introduction, la distribution et l'évacuation des fluides liquides et gazeux.
La circulation du fluide gazeux s'effectuera de préférence à contre courant parallèle à l'écoulement du liquide.
Le procédé et l'appareillage de mise en contact simultanée et continue d'une phase liquide avec une biomasse et un fluide gazeux seront mieux compris à l'aide de figures qui ne limitent en aucun cas la présente invention.
La figure nO 1 présente une vue générale du biocontacteur ; sa partie supérieure est constituée d'un dispositif de distribution de la phase liquide comprenant un réservoir primaire (1) qui alimente des chenaux secondaires (2) parallèles qui surplombent les supports (3) d'immobilisation de la biomasse disposés verticalement.
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A leur partie supérieure, les supports sont maintenus en place sous chaque chenal secondaire par l'intermédiaire de guides (4), rigides et fixes. Des guides de même nature (4'), mobiles ou fixes complètent le positionnement et éventuellement la tension des supports par l'intermédiaire du cadre de tension (5). Les orifices (9) et (9') servent à l'écoulement du liqui- de ; les canalisations tubulaires (10) amènent le liquide dans le réservoir primaire.
L'introduction et la distribution uniforme du milieu liquide sur les deux faces du support, nécessitent la mise à niveau de l'ensemble à l'aide de vérins (6) fixés sur le bâti (7) du biocontacteur.
L'alimentation en gaz s'effectue par des rampes (8) de distribution situées en bas du biocontacteur.
Dans la figure 2, sont présentés les détails relatifs à la distribution continue de la phase liquide (1) et du fluide gazeux (g) sur les deux faces du support (3) d'immobilisation.
L'alimentation et la distribution, uniformes et régulières, sont assurées par le double débordement de la phase liquide du réservoir primaire (1) qui joue le rôle de tampon et de nourrice vers les chegaux secondaires (2), et de ces derniers sur les supports (3).
Remarquons que dans la configuration présentée, seul un côté des chenaux secondaires est muni d'orifices (9).
Sur cette figure, le gaz (g) s'écoule à contre-courant parallèle du liquide (1).
Les figures 3 et 4 montrent respectivement une vue en plan et une vue en élévation et de profil du biocontacteur.
La figure 5 présente une vue en élévation du contacteur logé dans une cuve (11) utilisée pour les cultures stériles.
Les vérins (6) reposent sur des socles (11') solidaires de la 'paroi latérale de la cuve (11). Les canalisations tubulaires d'alimentation (10) du liquide sont reliées au couvercle (12) de la cuve. La collecte du liquide s'effectue par la tubulure (10') située à la partie inférieure du fond de cuve de profil cônique.
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Les figures 6a et 6b détaillent la fixation des supports souples (3') sur les guides (4) et (4'). Deux types de distribution du liquide sur les supports sont présentés. En 6a, le support (3') est enfilé sur les guides (4) et (4') au moyen d'ourlets (13) et le liquide s'écoule directement sur le support. En 6b, le support (3') est relié au guide (4) par l'intermédiaire d ! un tricot à mailles lâches (14) et d'oeillets (15) répartis le long du côté supérieur du support ; ce tricot sert d'intermédiaire dans l'écoulement du liquide vers le support ; l'extrémité inférieure du support est enfilée au moyen d'un ourlet sur le guide (4').
Les supports rigides (3") sont représentés aux figures 7a et 7b. Ils sont disposés sous les chenaux secondaires (2) et parallèlement à ceux-ci en glissant les têtes supérieures (16) et inférieures (16') des supports rigides dans les guides fixes (4) et (4'). La tête supérieure (16) des supports rigides est rainurée de manière à assurer la distribution uniforme du liquide sur les deux faces du support.
Le dispositif de tension (5) des supports souples (3') est représenté à la figure 8. Le cadre de tension (17) est mobile et guidé par les montants du bâti (7) ; la tension des supports est réglée par un jeu d'écrous et contre-écrous (18).
La tension des supports (3') souples s'effectue vers le bas dans la présente configuration.
La figure 9 présente le biocontacteur (19) inséré dans un ensemble de périphériques pour la mise en oeuvre d'une production industrielle de métabolites excrétés.
Le biocontacteur (19) est placé dans l'enceinte d'une cuve (11) qui est munie des alimentations. du fluide gazeux (20) et de la phase liquide (10) ; à l'intérieur du bioréacteur la distribution de fluide gazeux par l'intermédiaire de la rampe (8) permet la circulation à contre-courant parallèle de la phase liquide ; le gaz s'échappe par un orifice (21) et le liquide est recueilli dans le fond de la cuve par la tubulure (10').
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Le réacteur auxiliaire (22) muni d'un système d'agitation (23), sert à contrôler les paramètres physicochimiques du substrat liquide : température, pH, concentration en oxygène dissous,... au moyen des sondes adéquates et des moyens connus de la régulation. La concentration en oxygène dissous est ajustée par le débit de fluide gazeux, en l'occurrence, l'air dans la cuve (11). Le réacteur auxiliaire (22) est relié à la cuve par une boucle de recirculation (24).
Une boucle d'extraction (25), éventuellement munie d'un module de filtration (26), permet d'extraire en continu les produits de la bioréaction.
D'autres accessoires importants mais qui ne sont pas nécessaires à la compréhension du rôle du biocontacteur sont adjoints au système ; ils permettent notamment de réaliser à volonté, le changement de phase liquide et de fluide gazeux dans le biocontacteur, l'alimentation continue en substrat frais et l'extraction des produits selon un taux de dilution choisi.
L'ensemble fonctionne dans des conditions stériles en respectant les règles de l'art en la matière.
La séquence des opérations pour la mise en route et le déroulement d'une culture cellulaire est la suivante : a) Préparation des supports (qui comporte un éventuel traitement de surface) b) Fixation des supports (3) sur le bâti (7) c) Placement du biocontacteur (19) dans la cuve (11) d) Mise à niveau du biocontacteur (19) e) Stérilisation de la cuve, biocontacteur en place, du réacteur auxiliaire (22) rempli de substrat et des boucles de recirculation (24) et d'extraction (25) f) Connexion stérile des boucles de recirculation (24) et d'extraction (25) g) Inoculation du substrat par une porte adéquate située dans le couvercle du réacteur auxiliaire (27) h) Mise en circulation du substrat liquide dans la boucle de circulation fermée sur elle même et alimentation en gaz saturé en eau par (20)
pour l'immobilisation in situ et la croissance de la biomasse sur le support
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i) Eventuellement changement de substrat pour la production de métabolite j) Mise en service de l'alimentation continue du substrat et de l'extraction des produits suivant un taux de dilution imposé tout en maintenant un taux de circulation du substrat au travers de la boucle de recirculation (24).
L'ensemble permet une gestion souple des conditions de fonctionnement du réacteur. Ainsi, selon le taux de recirculation, le biocontacteur peut se comporter en réacteur parfaitement mélangé (taux de recirculation élevé) ou tubulaire dans le cas contraire.
La matérialisation de l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants qui n'ont aucun caractère limitatif.
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1) AdsrBjJ. onji'jeM. amasjse. jsjij :
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<tb> Nature <SEP> du <SEP> Type <SEP> de <SEP> Traitement <SEP> Nature <SEP> du <SEP> g <SEP> de <SEP> cellules
<tb> support <SEP> tissu <SEP> microorganisme <SEP> adsorbées/g
<tb> de <SEP> support
<tb> Gaze <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> Néant <SEP> Levure <SEP> 0, <SEP> 09
<tb> toile
<tb> Gaze <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> gel <SEP> Ti02 <SEP> Levure <SEP> 0, <SEP> 19
<tb> toile
<tb> Gaze <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> gel <SEP> Ti0+ <SEP> Levure <SEP> 1, <SEP> 2
<tb> toile <SEP> KA
<tb> Fibre <SEP> de <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> gel <SEP> Ti02+ <SEP> Levure <SEP> 1
<tb> verre <SEP> toile <SEP> KA
<tb> Jute <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> NaOH <SEP> Aspergillus <SEP> 1,2
<tb> toile
<tb> Jute <SEP> Tissé <SEP> armure <SEP> NaOH <SEP> Streptomyces <SEP> 1,
<SEP> 5
<tb> toile
<tb> @
<tb>
Les résultats montrent l'intérêt indéniable de l'introduction d'un polymère KA cationique dans l'immobilisation des microorganismes. Le choix du support est aussi fonction du type de microorganisme. La fibre de verre présente l'intérêt de mieux résister chimiquement : au traitement d'immobilisation.
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2) Production continue de cellulases :
Conditions de l'essai : - Durée de l'essai : 14 jours - Souche Streptomyces EC1 - Milieu de culture - Base minérale
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(NHSO
K2HP04 KH2P04
MgSO47H2O
CaC12 - Substrat carboné : carboxyméthylcellulose - pH = 7, 5 - Température : 370 - Nature du support d'immobilisation : tissu de jute armure toile - Surface du biocontacteur/volume de culture = 100 m2/m3 - Taux de recirculation du milieu de culture : 43 h-1 - Débit d'air : 4 m3/h par m3 de bioréacteur - Taux de dilution : variable entre 0, 09 h-l et 0,45 h-1
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FDnctionnement-jcntinu. jJnj :. éacja:
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<tb> Temps <SEP> D <SEP> Activité <SEP> Productivité
<tb> (j <SEP> ours) <SEP> (h-l) <SEP> cellulasique <SEP> du <SEP> bioréacteur
<tb> U <SEP> x <SEP> 106/m3 <SEP> U <SEP> x <SEP> 106/m3 <SEP> x <SEP> h
<tb> ensemencement
<tb> 2 <SEP> - <SEP> -
<tb> 3 <SEP> - <SEP> -
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 2,25 <SEP> 0,20
<tb> 5 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 2,2 <SEP> 0,20
<tb> 6 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 2, <SEP> 3. <SEP> 0,20
<tb> 7 <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 2,05 <SEP> 0, <SEP> 37
<tb> 8 <SEP> 0,27 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 0. <SEP> 62
<tb> 9 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 54
<tb> 10 <SEP> 0,27 <SEP> 2,2 <SEP> 0,59
<tb> 11 <SEP> 0,36 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 65
<tb> 12 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 1,7 <SEP> 0, <SEP> 61
<tb> 13 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 1,2 <SEP> 0, <SEP> 54
<tb> 14 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 0.
<SEP> 50
<tb>
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U = Unité cellulasique exprimée en micromoles de glucose libérées par heure lors d'un dosage normalisé de l'activité enzymatique.
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A titre de comparaison, la productivité du biocontacteur en régime continu est deux fois plus élevée que celle du même biocontacteur fonctionnant en discontinu et vingt fois supérieure à celle obtenue dans un bioréacteur cuve
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conventionnel parfaitement mélangé mettant en oeuvre la souche EC1' Au cours des essais, il a été constaté l'extrême facilité d'adsorption des organismes filamenteux sur. le support utilisé qui joue réellement le rôle de"filtre"de biomasse sans présenter les inconvénients de pertes de charges rencontrés dans les systèmes de filtration habituels.
Un autre aspect intéressant du système réside dans l'importante surface de contact gaz-liquide qui confère au système des propriétés d'évaporateur qui permettent la concentration des produits de la réaction en admettant de l'air sec dans le bioréacteur tout en maintenant un taux de recirculation élevé de la phase liquide sur le biocontacteur.
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3) JEroducjn. je. jijvlanase. s
Les conditions sont identiques aux conditions de production de cellulases, à l'exception du substrat carboné qui est ici le xylane.
La figure 10 montre une courbe caractéristique de la production de xylanase qui est sept fois plus élevée que la production de cellulase.
La figure 11 montre une courbe caractéristique de production de xylanase par une biomasse dont la croissance a été effectuée dans un premier temps sur glycérol et ensuite sur xylane. La figure montre l'effet inductif de l'introduction de ce dernier et l'amélioration de la produçtion de xylanase.
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4) pp.licatio.nu -ipcpo.tac. teurRour llaér. ation de.. c. ultu. r. es d'Aspergillus Le biocontacteur est tout indiqué pour l'aération de cul- tures de microorganismes très aérobies filamenteux. La production d'acide citrique par Aspergillus niger en est un exemple.
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Deux procédés sont actuellement utilisés industriellement pour cette production : ils mettent en oeuvre, l'un un bioréacteur à plateaux, l'autre un bioréacteur aéré mélangé.
Dans ces deux procédés la biomasse en suspension dans le milieu liquide lui confère une viscosité importante qui pose des problèmes de diffusion du gaz en phase liquide limitant l'épaisseur du substrat dans le procédé à plateaux et entraînant des dépenses d'énergie importantes dans les réacteurs aérés agités.
Outre les avantages propres à l'immobilisation d'Aspergillus, il a été constaté lors de la mise en oeuvre du biocontacteur, dans les conditions de production d'acide citrique par Aspergillus niger, une adsorption rapide et efficace. Le liquide circulant ne présente aucune viscosité et on réalise une aération suffisante avec une faible dépense d'énergie. D'autre part, la configuration du biocontacteur se compare favorablement à celle du système à plateaux en ce qui concerne la surface nécessaire à l'installation, de plus le renouvellement des supports est plus aisé que le nettoyage des plateaux.
Bien qu'on ait décrit une forme d'exécution particulièrement préférée de l'invention, il doit être bien entendu que de nombreuses variantes peuvent y être introduites, notamment l'utilisation d'autres substrats que ceux mentionnés précédemment.
De même, le procédé peut également s'appliquer à titre exemple à la production de lysosymes par des levures manipulées génétiques à cet effet.