Vocabulaire...

On ne s'intéresse ici qu'aux fermentations en milieu liquide et en condition immergée (SLF, submerged liquid fermentation).

En bon français on peut résumer le contenu de ce qui va suivre en 4 questions et 1 note associées :

Note importante associée : Par convention l'aération d'un bioréacteur n'est pas considérée comme une alimentation/soutirage (y'a pas de réserve de dioxygène dans un milieu, on est obligé de transférer du dioxygène en permanence si le procédé est aérobie...). De même les apports en base ou acide pour régulation de pH ne sont pas concernés par ce qu'on appelle une alimentation de bioréacteur. Même chose pour les éventuels apports en anti-mousse.


Et on peut alors proposer le tableau qui suit.

Alimentation

Soutirage

Caractéristiques de l'alimentation et/ou du soutirage

Nom du mode de conduite

Non

Non

Mode discontinu non alimenté non soutiré = par cuvée = par lot = batch (terme anglais)

Oui

Non

L'alimentation est réalisé avec un milieu concentré chargé de tous les composants du milieu de culture ou de seulement certains. Le volume dans le réacteur augmente donc très sensiblement en cours de procédé.

Mode discontinu alimenté (non soutiré) = fed-batch (terme anglais)

Oui

Oui

L'alimentation est réalisée avec du milieu neuf. Le contenu du réacteur, milieu et cellules, est soutiré au même débit que l'alimentation. Un état dynamique stationnaire s'établit peu à peu (la concentration en biomasse notamment et en substrat limitant devient constante). Le volume dans le réacteur reste constant.

Mode continu alimenté et soutiré appelé mode chémostat

Oui

Oui

L'alimentation est réalisée avec du milieu neuf. Le contenu du réacteur est soutiré au même débit que l'alimentation mais avec un équipement ou un procédé qui permet de ne soutirer finalement que le milieu et pas les cellules (On utilise des cellules immobilisées ou des systèmes de filtration tangentielle).

Mode dit en perfusion

Oui

Oui

L'alimentation est réalisée avec du milieu neuf. Le contenu du réacteur est soutiré au même débit que l'alimentation mais avec un équipement ou un procédé qui permet de retourner une fraction de la biomasse vers le réacteur (on parle de recyclage)

.
Mode continu avec recyclage (partiel) de la biomasse.

Avec aussi le mode des réacteurs en série.

Le réacteur i est alimenté par le réacteur i-1 et est soutiré vers le réacteur i+1

Mode dit à réacteurs en série ou en cascade. Ce mode peut être réalisé en chémostat, en perfusion, avec des recyclages plus ou moins complet de la biomasse...

Note. On trouvera d'autres modalités de conduite des fermentations dans la littérature, notamment les modalités dites en turbidostat et autres auxostats. Mais ces modalités ne trouvent à ma connaissance aucune application en production.

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