Découvrez comment le choix judicieux d’un bioréacteur en laboratoire facilite la transposition des procédés biotechnologiques à de grands volumes de production industrielle.
Les bioréacteurs jouent un rôle essentiel dans l’industrie biotechnologique, tant dans le développement de nouveaux procédés que dans leur mise à l’échelle et leur production ultérieures.
Cependant, lorsqu’on pense à un bioréacteur industriel de grande capacité, on a tendance à ne retenir que la donnée la plus frappante : le nombre de litres. Derrière un équipement de grandes dimensions se cache quelque chose de bien plus important : un procédé qui a dû au préalable être étudié, contrôlé, optimisé et transposé à plus grande échelle.
En Techmi Group diseñamos y fabricamos biorreactores para acompañar las diferentes etapas de este recorrido, desde equipos destinados a laboratorio e I+D, pasando por soluciones de planta piloto, hasta biorreactores industriales de gran capacidad.
Chez Techmi Group, nous concevons et fabriquons des bioréacteurs adaptés aux différentes étapes de ce parcours, depuis les équipements destinés aux laboratoires et à la R&D, en passant par les solutions d’usine pilote, jusqu’aux bioréacteurs industriels de grande capacité.
Le chemin à parcourir avant d’arriver à une production à grande échelle est long, mais avec le matériel adapté à la phase de recherche, cela devient plus facile.
Le chemin vers la production industrielle commence au laboratoire
La phase de recherche ou d’expérimentation en laboratoire est l’étape au cours de laquelle on acquiert une grande partie des connaissances qui permettront ensuite de développer le processus à plus grande échelle.
C’est ici que l’on étudie le comportement de la culture et que l’on définit les paramètres critiques tels que la température, le pH, l’oxygène dissous (OD), l’agitation ou l’aération, entre autres.
C’est pourquoi le choix d’un bon équipement dès les premières étapes ne doit pas être considéré uniquement comme une nécessité pour le laboratoire. Il s’agit d’une décision qui peut avoir des répercussions sur les phases suivantes du projet.
Un bioréacteur permettant de contrôler, d’enregistrer et de reproduire correctement les conditions du procédé fournit des informations d’une grande valeur pour aborder ensuite la mise à l’échelle.
Que signifie « faire remonter un dossier » et comment s’y prendre correctement ?
À mesure que le volume augmente, de nouveaux défis apparaissent, liés au transfert d’oxygène, à l’homogénéité de la culture, au transfert thermique, à l’agitation, à l’aération et au contrôle des variables du processus.
C’est pourquoi la mise à l’échelle doit se faire progressivement.
Laboratoire → Installation pilote → Production industrielle
Chacune de ces étapes permet d’obtenir des informations qui aident à définir les conditions nécessaires à la prochaine étape et à réduire les incertitudes avant de passer à la production industrielle.
Pourquoi est-il important de maintenir une philosophie de contrôle entre les étapes ?
L’un des aspects auxquels nous accordons une attention particulière dans nos bioréacteurs est le transfert entre les différentes échelles.
Le fait de travailler en laboratoire avec des variables, des stratégies de contrôle et des systèmes d’automatisation pouvant ensuite être transposés à des équipements de plus grande capacité facilite le transfert des connaissances acquises au cours du développement.
Dans les bioréacteurs Techmi, nous pouvons intégrer le contrôle de variables telles que :
- Température
- pH
- Oxygène dissous (OD)
- Agitation
- Aération
- Alimentation
- Anti-mousse
- Niveau et pression, selon la configuration
À cela peuvent s’ajouter des automates programmables (PLC), des interfaces homme-machine (IHM), des systèmes d’enregistrement de données, des recettes, des systèmes d’automatisation et des systèmes SCADA, en fonction des besoins et de l’ampleur du projet.
L’objectif n’est pas qu’un processus se déroule exactement de la même manière dans un petit réacteur et dans un réacteur industriel — car les conditions physiques varient en fonction de l’échelle —, mais de disposer d’informations, d’un contrôle et d’une capacité d’adaptation suffisants pour effectuer cette transition en toute connaissance de cause.
Lorsque le processus atteint une échelle industrielle
Lorsque les volumes sont importants, la conception de l’équipement revêt une importance encore plus grande.
Les matériaux, la géométrie, le système d’agitation, le transfert thermique, l’aération, l’instrumentation, l’automatisation, les possibilités de nettoyage et de stérilisation ou l’intégration avec le reste de l’installation sont autant de facteurs qui doivent être étudiés en fonction du procédé.
Chez Techmi, nous développons des bioréacteurs industriels de grande capacité, conçus en fonction des exigences de production.
À cette échelle, le bioréacteur cesse d’être un élément isolé pour s’intégrer dans un système industriel où doivent coexister des équipements auxiliaires, des canalisations, des réseaux techniques, des systèmes d’automatisation ainsi que les différentes étapes en amont et en aval du processus.
Les avantages de travailler sur la mise à l’échelle avec Techmi
Notre philosophie consiste à commencer par comprendre le processus, puis à définir l’équipe.
Cela nous permet d’intervenir sur différents aspects du projet : ingénierie des procédés, sélection et dimensionnement du bioréacteur, fabrication, automatisation, intégration, installation et mise en service.
De plus, le fait de disposer de solutions adaptées à différentes échelles permet d’envisager un parcours technologique cohérent :
Développer → valider → déployer à grande échelle → produire
Qu’il s’agisse d’un bioréacteur destiné au développement expérimental ou d’une installation industrielle de plusieurs milliers de litres, l’objectif est que chaque étape apporte des connaissances utiles à la suivante.
Un bon équipement de laboratoire constitue également un investissement pour la production future
En biotechnologie, le fait d’envisager la production industrielle dès les premières étapes peut faire une différence considérable.
Choisir un bioréacteur en ne tenant compte que des besoins immédiats du laboratoire peut, par la suite, limiter les informations disponibles pour la mise à l’échelle. En revanche, travailler dès le départ avec des équipements permettant de contrôler correctement les variables critiques, d’enregistrer les données du processus et de reproduire les conditions de culture permet de construire une base plus solide pour poursuivre la croissance.
C’est pourquoi, lorsque nous parlons de nos bioréacteurs de plus grande capacité, nous parlons également de nos équipements les plus petits.
Car un bioréacteur à l’échelle industrielle ne marque pas le début du processus : c’est le résultat de tout ce que l’on a appris avant d’en arriver là.
Chez Techmi Group, nous développons des solutions pour vous accompagner tout au long de ce parcours, depuis les premiers essais jusqu’à la production industrielle.
Vous développez un nouveau bioprocédé ou vous avez besoin d’augmenter la capacité de production d’un procédé existant ? Notre équipe peut vous aider à définir la solution adaptée à chaque étape de votre projet.