Expérimentation et simulation du procédé de fabrication des boissons fermentées par couplage fermentation-filtration PDF Download
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Book Description
Les expérimentations concernant la fermentation d'un jus d'ananas, la mise au point d'un système de culture continue par bioréacteur à membrane et l'utilisation d'un outil de simulation pour la représentation des résultats expérimentaux, constituent l'essentiel de ce travail de recherche l'ananas a fait l'objet d'une étude très approfondie et a conduit à l'isolement, l'identification et la multiplication d'une souche levurienne naturelle pouvant servir de ferment pour la réalisation d'une boisson alcoolisée (degré alcoolique 3 à 6%vol.) Des expériences cinétiques menés en réacteur discontinu ont permis : - de déterminer la faisabilité technologique de la fermentation d'un jus d'ananas ; - de définir les conditions optimales d'une telle opération ; - et d'établir le meilleur compromis procédé/matières premières : qualité organoleptique du produit final les essais en bioréacteur à membrane, ont rendu possible la validation de la technique du couplage fermentation-filtration pour la production d'une biomasse naturelle l'augmentation de la concentration cellulaire et la fabrication en continu d'une boisson fermentée obtenue directement filtrée stérile. Les résultats des analyses sensorielles démontrent que les produits finis sont de qualité organoleptique satisfaisante, c'est-à-dire, exempts de défauts majeurs au gout. Ces boissons se rapprochent des cidres ; elles ont en plus la particularité de conserver le parfum et la saveur du fruit d'origine sans addition d'arôme. Grace à un outil de simulation bio log gic, développé au laboratoire de génie et informatique chimiques (GIC) de l'Ecole Centrale Paris (ECP), le changement de variables, prenant comme référence de calcul les résultats expérimentaux obtenus, et l'extrapolation de ces données sont possibles
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Les expérimentations concernant la fermentation d'un jus d'ananas, la mise au point d'un système de culture continue par bioréacteur à membrane et l'utilisation d'un outil de simulation pour la représentation des résultats expérimentaux, constituent l'essentiel de ce travail de recherche l'ananas a fait l'objet d'une étude très approfondie et a conduit à l'isolement, l'identification et la multiplication d'une souche levurienne naturelle pouvant servir de ferment pour la réalisation d'une boisson alcoolisée (degré alcoolique 3 à 6%vol.) Des expériences cinétiques menés en réacteur discontinu ont permis : - de déterminer la faisabilité technologique de la fermentation d'un jus d'ananas ; - de définir les conditions optimales d'une telle opération ; - et d'établir le meilleur compromis procédé/matières premières : qualité organoleptique du produit final les essais en bioréacteur à membrane, ont rendu possible la validation de la technique du couplage fermentation-filtration pour la production d'une biomasse naturelle l'augmentation de la concentration cellulaire et la fabrication en continu d'une boisson fermentée obtenue directement filtrée stérile. Les résultats des analyses sensorielles démontrent que les produits finis sont de qualité organoleptique satisfaisante, c'est-à-dire, exempts de défauts majeurs au gout. Ces boissons se rapprochent des cidres ; elles ont en plus la particularité de conserver le parfum et la saveur du fruit d'origine sans addition d'arôme. Grace à un outil de simulation bio log gic, développé au laboratoire de génie et informatique chimiques (GIC) de l'Ecole Centrale Paris (ECP), le changement de variables, prenant comme référence de calcul les résultats expérimentaux obtenus, et l'extrapolation de ces données sont possibles
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Dans les procédés classiques de fermentation éthanolique, l'amélioration des productivités se heurte à de nombreux problèmes et les coûts de production restent élevés. Parmi ces problèmes, l'existence de concentrations maximales en microorganismes ainsi que les effets inhibiteurs, notamment du produit de substrat, restent prépondérants. Ces problèmes ont orienté les travaux de recherche vers la mise en œuvre de procédés nouveaux de fermentation qui associent un fermenteur fonctionnant en continu à un procédé de filtration et de concentration de la biomasse. L'amélioration des productivités par ce type de technologie repose sur trois points fondamentaux qui sont la levée des inhibitions, la maitrise de l'apport des nutriments nécessaires aux besoins des microorganismes et l'obtention d'une concentration optimale de biomasse active dans le fermenteur. La partie expérimentale de notre étude s'est articulée autour d'une double approche, l'approche du procédé discontinu de fermentation éthanolique et l'approche du procédé continu. La partie modélisation et simulation de notre étude a permis d'utiliser les résultats obtenus dans l'approche expérimentale. La modélisation dynamique des procédés discontinu et continu a été étudiée en utilisant le logiciel de simulation speedup et un modèle dynamique du procédé continu a été validé.
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Le couplage d'un bioréacteur et d'un système de filtration tangentielle est étudié. Une modélisation approfondie du procédé a été effectuée en tenant compte des paramètres biologiques et des variables de procédé. Il a ainsi été établi un système différentiel de 28 équations à 44 variables pour un ensemble représentatif des différents types d'installations couplant bioréacteur et système membranaire. Un logiciel a été programmé en langage C et en Visual Basic sous l'environnement Windows d'un PC 386, et permet de calculer ou de visualiser l'évolution dynamique de tous les débits et concentrations intervenant dans le procédé. Grace à cet outil, nous avons comparé des données bibliographiques expérimentales et des simulations dynamiques. Des essais de fermentation continue de bière ont aussi été effectués en bioréacteur à membrane et ont été confrontés aux résultats de simulation. Cette validation de la modélisation a ainsi été conduite sur 8 cas expérimentaux (3 en fermentation alcoolique et 5 en fermentation lactique). Il en ressort que l'écart par rapport aux calculs est du même ordre de grandeur que l'erreur expérimentale. Le simulateur dynamique possède un bon pouvoir prédictif et demeure cohérent avec les résultats expérimentaux.
Author: Honoré Yves Alani-N'Guessamble
Author: Honoré Yves Alani-N'Guessamble
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Author: Joël Genty