Développement d'un procédé intégré de production de lactate de calcium par fermentation et cristallisation : études cinétiques et rhéologiques, optimisation et modélisation

Development of an integrated fermentation-crystallization bioprocess for calcium lactate production : kinetics, rheology, optimization and modeling : zeng

• Auteur / Autrice : Zahi Chemaly
• Direction : Michel Fick
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lactobacilles

Rhéologie

Cristallisation

Fermentation

Résumé

L’objectif du présent travail était d'étudier et de développer un procède biotechnologique de production et de séparation du lactate de calcium mettant en oeuvre la fermentation et la cristallisation. Dans une première partie, des études cinétiques ont été réalisées sur la souche utilisée, Lactobacillus rhamnosus. Des fermentations en modes discontinu et continu ont permis d'obtenir les lois et les paramètres cinétiques de la fermentation lactique. La deuxième partie s'est penchée sur l'étude de la cristallisation du lactate de calcium. Les cristallisations en mode discontinu ont permis de caractériser les propriétés physiques de la suspension cristalline. L’étude rhéologique de cette suspension a relié ces propriétés aux mécanismes de la cristallisation (nucléation, croissance et agglomération). Les cristallisations en mode continu ont abouti à la détermination des cinétiques de cristallisation (vitesses de nucléation et de croissance) par l'utilisation du concept du bilan de population. La cristallisation du lactate de calcium issu de la fermentation a finalement été optimisée par le biais de la méthodologie de surfaces de réponses. Le modèle quadratique obtenu décrit correctement les paramètres étudiés, qui sont les cinétiques de la cristallisation et la pureté des cristaux obtenus. Dans la troisième partie, la fermentation et la cristallisation ont été couplées. Les milieux de fermentation obtenus à différents taux de dilution ont été cristallisés après centrifugation. Le taux de dilution du fermenteur a démontré une forte influence sur les cinétiques de cristallisation et la taille des cristaux. Cela a été relie à la présence du lactose dans le milieu qui joue le rôle d'inhibiteur de la croissance cristalline. Un modèle cinétique a été développé reliant la fermentation à la cristallisation. Enfin, les deux opérations ont été menées à l'échelle pilote. Cela a permis de dimensionner un cristalliseur pilote de type DTB, adapté aux produits biotechnologiques.