Masse et transfert de chaleur en fermentation : calculs pratiques pour l'échelle
Les processus de fermentation nécessitent une gestion efficace de la masse et du transfert de chaleur pour assurer une activité microbienne optimale et un rendement optimal du produit. L'expansion de ces processus d'une échelle de laboratoire à une autre implique des calculs précis pour maintenir l'efficacité et la sécurité.
Transfert de masse en fermentation
Le transfert de masse implique le déplacement des nutriments, des gaz et des déchets dans le système de fermentation. Le calcul approprié garantit que les microorganismes reçoivent des nutriments et de l'oxygène adéquats tout en éliminant les substances inhibitrices.
Calcul du taux de transfert d'oxygène (TOT)
Le taux de transfert d'oxygène est essentiel pour les fermentations aérobies. Il peut être estimé en utilisant le coefficient volumétrique de transfert d'oxygène (kLa) et la différence de concentration d'oxygène dissous:
OTR = kLa × (C* - C)
où:
- C* est la concentration de saturation de l'oxygène.
- C est la concentration réelle d'oxygène dissous.
Transfert de chaleur en fermentation
La gestion de la chaleur est essentielle pour prévenir les fluctuations de température qui peuvent affecter l'activité microbienne. Les calculs se concentrent sur la capacité d'élimination de la chaleur du système et la chaleur générée pendant la fermentation.
Calcul de l'élimination de la chaleur
Le taux d'élimination de chaleur (Q) peut être estimé par:
Q = m × Cp × ΔT
où:
- m est la masse du fluide de refroidissement.
- Cp est la capacité thermique spécifique.
- ΔT est la différence de température entre l'entrée et la sortie.
Il est nécessaire de procéder à des ajustements sur la base de l'échelle de fermentation et de la conception du système pour assurer une élimination de la chaleur et une stabilité du processus efficaces.