En biotechnologie, de nombreuses innovations voient le jour en laboratoire :
Les micro-organismes produisent des enzymes, génèrent des composés innovants ou permettent de mettre au point un procédé industriel.
Dans les petits réacteurs, tout fonctionne bien. Mais lors du passage à la production industrielle, un défi majeur se pose :
Comment passer à l’échelle supérieure d’un processus de fermentation sans perdre en efficacité ni en qualité ?
Si vous avez répondu « grâce à la mise à l’échelle de la fermentation », je dois vous dire que vous avez vu juste.
La mise à l’échelle de la fermentation permet d’augmenter le volume de production tout en maintenant les conditions optimales du processus.
Étapes de la mise à l’échelle :
Laboratoire (1–10 L) : optimisation du micro-organisme, du milieu de culture et des paramètres de base.
Usine pilote (10–50 L): valider le processus à plus grande échelle et détecter les problèmes.
Production industrielle (à partir de 100 L): fermenteurs conçus pour fonctionner de manière stable et produire de grandes quantités.
Il faut toutefois garder à l’esprit que la mise à l’échelle s’accompagne d’une série de défis.
L’augmentation du volume du réacteur soulève des défis importants :
Transfert d’oxygène (kLa) : essentiel dans les fermentations aérobies ; il dépend de l’aération et de l’agitation.
Mélange du milieu : il faut éviter la formation de zones présentant des différences de nutriments, d’oxygène ou de température.
Contrôle de la température : la chaleur métabolique s’accumule ; elle est régulée à l’aide de chemises de refroidissement ou d’échangeurs.
Contrôle du pH : vital pour la stabilité du produit ; il est régulé à l’aide de capteurs et de systèmes automatiques.
Beaucoup se demanderont : comment pourrions-nous surmonter ces défis?
On pourrait dire qu’une grande partie du succès dépend de la conception du bioréacteur : de sa géométrie et des matériaux utilisés, des systèmes d’agitation et d’aération, ou encore des capteurs d’automatisation.
Une conception adéquate garantit des processus stables et reproductibles, même à grande échelle.
Un autre point d’une importance capitale est l’installation pilote.
Les installations pilotes permettent :
De valider le processus à plus grande échelle.
D’optimiser les paramètres opérationnels.
De réduire les risques avant d’investir dans la production industrielle.
Il s’agit d’une étape cruciale pour garantir la viabilité de tout bioprocédé industriel.
En conclusion, la mise à l’échelle d’un processus nécessite une biotechnologie de pointe et une ingénierie axée sur des processus efficaces, stables et évolutifs. Chez Techmi Group, nous en savons long sur le sujet: cela fait plus de 25 ans que nous concevons des systèmes de fermentation industrielle, des installations pilotes aux sites de production complets.
Nous transformons les innovations issues du laboratoire en solutions industrielles fiables.
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