Simulation et optimisation de l'électrophorèse à écoulement continu : couplage des phénomènes de transfert

• Auteur / Autrice : Jean Louis Afonso
• Direction : Michael Clifton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Transfert de masse

Biotechnologie

Électrophorèse

Résumé

Une etude des phenomenes de transfert couples (hydrodynamique, transfert de matiere et transfert de chaleur) fournit une base pour l'optimisation du procede d'electrophorese de zone a ecoulement continu. Ce procede, mis en oeuvre en veine liquide, permet de separer a l'echelle preparative les constituants d'un melange de macromolecules biologiques sous l'effet d'un champ electrique. Le liquide vecteur doit s'ecouler a faible vitesse pour permettre une separation, ainsi sa stabilite hydrodynamique peut etre perturbee par la formation de gradients de masse volumique. Cette etude se divise en deux parties : la premiere concerne la modelisation de l'ecoulement du liquide vecteur et la seconde le comportement du faisceau de molecules a separer. La modelisation bidimensionnelle et instationnaire de l'ecoulement mixte du liquide vecteur est basee sur l'equation de navier-stokes couplee au transfert thermique et au transfert de matiere. Ce dernier est decrit a la fois par l'equation de nernst-planck et par les equilibres chimiques. Ce modele permet de mieux cerner les couplages reciproques des transferts de matiere et de chaleur avec l'ecoulement mixte et du transfert thermique avec le transfert de masse. Il s'avere qu'aucun des couplages n'est negligeable. Une validation experimentale montre que le transfert de matiere est limite et que cette limitation se caracterise par une densite de courant limite. La deuxieme partie vise a optimiser le rendement en produit pur. Ainsi, l'importance des couplages des phenomenes dispersifs lies a la separation est demontree. L'influence de l'epaisseur de la chambre, du rayon du filet d'echantillon, du champ electrique et du temps de sejour a pu etre mis en evidence. Les simulations montrent des domaines de predominance pour certains effets dispersifs qui nous ont amene a un optimum de l'epaisseur de la chambre.