Conception et modélisation d'un réacteur fluidisé à enzymes fixées : Application à l'hydrolyse de maltodextrines

Abstract

Ce travail a pour objectif la conception et la modélisation d’un bioréacteur fluidisé à enzymes fixées. La réaction mise en œuvre est l’hydrolyse de maltodextrines en glucose par la glucoamylase fixée sur rafles de maïs. Après une étude bibliographique des bioréacteurs fluidisés et de leur modélisation, nous avons présenté les caractéristiques du système enzymatique retenu pour cette étude. Puis nous avons déterminé les paramètres cinétiques de la glucoamylase fixée sur rafles de maïs de 200µ. Cette étude est réalisée en réacteur différentiel à recyclage et conduit à l’obtention des paramètres intrinsèques de la réaction qui s’avère suivre une loi de Michael et Menten simple dans le domaine de concentration en substrat balayé (1g/1 à 40g/1). Ensuite, nous avons étudié le comportement hydrodynamique du réacteur fluidisé. Le support utilisé, les rafles de maïs de 200µ, étant de petite taille et de densité proche de l’eau requiert des vitesses de fluidisation très faibles : de 0,4 à 0,8 mm/s. De ce fait, la dispersion axiale peut être importante. Nous l’avons étudiée par une technique de traçage. En fait, les coefficients de dispersion restent suffisamment faibles pour que la dispersion axiale puisse être négligée. Enfin, nous présentons le modèle de calcul des performances d’un réacteur fluidisé à enzymes fixées prenant en compte la cinétique de la réaction biochimique et le transfert de matière au sein de la couche fluidisée. Une série d’expériences d’hydrolyse de maltodextrines en couche fluidisée permet de comparer les résultats ainsi obtenus à ceux que laissait prévoir le modèle. L’accord entre les deux s’avère satisfaisant.