Formation Génie microbiologique, enzymatique et réacteurs

Présentation

Dans le domaine des agro-industries (industries alimentaires et non alimentaires), des étapes de transformation clefs concernent des réactions chimiques et/ou biochimiques mises en œuvre dans des réacteurs. Les microorganismes et les enzymes étant très utilisés comme catalyseurs biologiques dans ce contexte, l’objectif de cet enseignement est de permettre aux apprenants de savoir appréhender leur exploitation industrielle pour la production de molécules d’intérêt. Les savoirs et savoir-faire spécifiques du Génie Microbiologique, du Génie Enzymatique, du Génie des Réacteurs et des de Bilans Matière et Énergie sont intégrés dans cette unité d’enseignement afin de fournir aux apprenants une vision globale du fonctionnement d’une réaction, dans un réacteur, dans d’un procédé.

Objectifs

ECUE Génie Microbiologique (GM)

• Avoir une vue globale sur les différentes possibilités d’utilisation des microorganismes (OA GM1)
• Définir les différentes composantes d’un bioprocédé (OA GM2)
• Analyser les systèmes de régulation des voies métaboliques (OA GM3)
• Appréhender les différents paramètres d’optimisation d’un bioprocédé (OA GM4)
• Préparer, conduire et analyser une culture microbienne en fermenteur (OA GM5)
• Analyser et déterminer les différents paramètres cinétiques relatifs à une fermentation en milieu fermé, semi continu et continu (OA GM6)

ECUE Génie Enzymatique (GE)

• Expliquer l’influence des paramètres opératoires sur l’activité d’une enzyme Michaelienne (OA GE1)
• Exploiter les propriétés d’enzymes michaeliennes pour caractériser ces enzymes (OA GE2)
• Proposer un procotole et Réaliser une précipitation fractionnée des protéines d’un extrait brut (OA GE3)
• Doser les protéines totales dans un échantillon (OA GE4)
• Quantifier l’activité enzymatique de deux enzymes dans une série d’échantillons (OA GE5)
• Proposer une méthode et Immobiliser une enzyme sur un support et la mettre en œuvre en bioréacteur continu (OA GE6)
• Manipuler des données expérimentales pour caractériser des enzymes et des opérations de génie enzymatique (OA GE7)

ECUE Bilans Matière et Energie (BME)

• Définir un système (opération unitaire OU combinaison OU procédé) et poser les équations de bilan matière et énergie d'un système (OA BME1)
• Différencier les systèmes fonctionnant en régime permanent / transitoire, avec / sans réaction(s) (OA BME2)
• Appliquer la méthodologie d'analyse de la variance d'un procédé et des opérations unitaires / appareils / dispositifs qui le composent, dont les cas particuliers des diviseurs de courant, mélangeurs, recyclages et by-pass (OA BME3)
• Calculer l'enthalpie d'un courant liquide, solide, gazeux (en particulier l'enthalpie de l'air humide en fonction de sa température et de son humidité absolue) (OA BME4)
• Présenter des résultats sans erreurs de calcul ni d’arrondi avec un nombre de chiffres significatifs cohérents et réaliser des diagrammes des flux clairs, concis et synthétiques (OA BME5)

ECUE Génie des Réacteurs (GR)

• Connaître les différents types de réacteurs idéaux (discontinu, RAC, piston) (OA GR1)
• Effectuer des bilans dans les réacteurs idéaux (OA GR2)
• Comprendre l’influence des conditions opératoires sur les performances de la réaction (OA GR3)
• Savoir  calculer et optimiser  le rendement, la sélectivité d'une transformation chimique dans le cas des réacteurs idéaux (OA GR4)
• Identifier les couplages transfert/réaction (OA GR5)
• Savoir dimensionner, avec des hypothèses simplificatrices, un fermenteur ou un réacteur enzymatique (OA GR6)

Méthodes pédagogiques

Cours, TD, TP

Contrôle des connaissances

Livrables attendus et évalués à la fin de l’UE : 

• 2 compte-rendu de TP (GM & GE )
• 1 examen terminal (GM & GE )
• 1 épreuve écrite (GR)
• 1 rapport 10-20 pages sur cas d’application BME (travail de groupe)

Responsable de la formation

G. DE BILLERBECK

Savoir-faire et compétences

Cette UE forme aux compétences et apprentissages critiques suivants :

• Diagnostiquer :
  Analyser et reformuler la demande du prescripteur
  Identifier des pistes de développement (enjeux, besoins)
• Concevoir :
  Formuler la problématique / concept
  Adapter une méthode pour résoudre un problème
  Rédiger un cahier des charges adapté à la problématique
  Identifier des indicateurs de suivi
• Produire :
  Exécuter le protocole en s’organisant et en planifiant
  S'assurer de la disponibilité des ressources, quantifier les flux,planifier l'approvisionnement
  Définir des indicateurs de suivi pertinents
• Valider :
  Identifier les limites des méthodes de validation et le domaine de validité, des résultats produits
• Communiquer :
  Échanger au sein d’un groupe de travail (animer une réunion, ...) et au sein d'une organisation (correspondance professionnelle, ...)
  Restituer à travers des comptes rendus écrits

Contenu de la formation

Génie Microbiologique (8h cours, 2h TD, 16h TP, 2h TA)

• Vue générale sur les microorganismes utilisés en industrie ainsi que toutes les applications en industries alimentaires et non alimentaires.
• Réaction biologique et cinétique de croissance microbienne dans différents systèmes de fermentation (batch, semi continu et continu)
• Effet de certains paramètres physico-chimiques sur la cinétique microbienne
• Mise en œuvre d’un bioprocédé industriel et optimisation.
• Exemples d’application détaillés : production de lysine et acide glutamique, production de pénicilline.

Génie Enzymatique (4h cours, 2h TD, 16h TP, 2h TA)

• Propriétés des enzymes et catalyse enzymatique
• Production des enzymes à l’échelle industrielle
• Immobilisation des enzymes et utilisation en bioréacteurs
• Applications dans le domaine agro-alimentaire

Bilans Matière et Énergie (6,7h cours, 4h TD, 8h TA)

• Introduction et rappels de concepts de base
• Bilan matière sur systèmes en régime permanent (i) non réactifs et (ii) réactifs
• Bilan énergie
• Exemples d’application
• Application en autonomie à des systèmes agro-alimentaires (travail en groupe)

Génie de Réacteurs (9,3h cours, 6h TD, 2h TA)

• Généralités sur les réacteurs chimiques. Exemples de réacteurs industriels, focus bioréacteurs
• Grandeurs caractérisant un mélange réactionnel
• Bilans sur les réacteurs idéaux et ouverture vers les réacteurs non idéaux
• Couplages entre réactions biochimiques et transfert de matière 
• Exemples d’application : Production de levure de boulangerie : estimation du temps de culture ; Dimensionnement d’un réacteur enzymatique : isomérisation du glucose.

Condition d'accès

Personnes concernées :

Formation destinée aux technicien(ne)s supérieur(e)s et aux ingénieur(e)s, salarié(e)s, demandeur(se)s d'emploi dans le domaine.

Prérequis : 

Bac+2

Lieu(x) de la formation

• Auzeville-Tolosane

Contact(s) administratif(s)