Recherche Avancée

Thèse soutenue

Contribution au contrôle de la culture de Brevibacterium linens en réacteur Batch, modélisation et optimisation des cinétiques de croissance sur substrat mixte

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Auteur / Autrice : Anne Moreau
Direction : Hervé Pingaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Résumé

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Le métabolisme de Brevibacterium linens (ferment de l'industrie laitière) est loin d'être maîtrisé, et rien ne garantit l'application de conditions optimales sur le réacteur Batch de culture. Nous nous proposons donc de modéliser et simuler la croissance de la bactérie afin de concevoir le système de contrôle de cette culture dans le cadre de notre objectif, piloter la vitesse de croissance. La première phase des travaux consiste en l'acquisition de connaissances sur un pilote de laboratoire. Les expériences sont réalisées selon un plan à quatre axes (concentrations initiales des substrats, température, pH, O2 (O exponant 2)). L'utilisation des substrats mixtes (acide lactique et acides aminés) ainsi que l'analyse de la qualité des données représentent deux points forts de la première partie de ces travaux. En ce qui concerne la qualité des données, les mesures erronées sont détectées puis corrigées ou éliminées par filtrage sur des bilans atomiques (réconciliation des données). La reproductibilité des expériences ainsi que le principe de conservation des éléments ayant été vérifiés, le pilote a ainsi pu être validé. La deuxième phase est la capitalisation des connaissances dans un modéle dynamique de réacteur biologique. Une approche stoechio-cinétique du métabolisme a été adoptée. Après conception du schéma réactionnel (vision macroscopique de la croissance), son adéquation à la connaissance expérimentale est testée par analyse factorielle des données réconciliées. Cette méthode permet, par résolution d'un problème d'optimisation sous contraintes, de déterminer les réactions actives, sur quelle période de temps, et de calculer des coefficients stoechiométriques qui corrèlent les données tout en équilibrant les bilans sur les éléments. Enfin, l'étude des cinétiques de consommation suivant les concentrations relatives en substrats et les axes T, pH, O2 (O exponant 2) est réalisée, et un modèle est proposé, dont les différents paramètres ont été éstimés.