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Explosion de vapeur dans une coquille de noix

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Sur le terrain de DSM Delft, l’installation pilote Bioprocess Pilot Facility (BPF) a été ouverte il y a 5 ans. Il s’agit ici d’une entité indépendante au sein de laquelle des partenaires industriels, DSM, Corbion et l’université de technologie de Delft (TU) se concentrent sur la recherche et l’enseignement pour la prochaine génération de procédés biotechnologiques. L’attention est portée principalement sur l’accroissement d’échelle de procédés dans le domaine de la pharmacie, de l’alimentation et des substances biochimiques qui ont fait leurs preuves dans le laboratoire.

BPF – Bioprocess Pilot Facility – peut être aisément qualifié de site unique. Dans cette ancienne usine d’essai de pénicilline de DSM à Delft, le monde de l’entreprise et l’enseignement effectuent ensemble des recherches sur la possibilité d’accroître l’échelle de nouveaux procédés biotechnologiques.  Dans le module de prétraitement de BPF par exemple, des recherches sont effectuées sur l’utilisation de biomasse en tant que source de sucre pour les procédés de fermentation.  À cet effet, BPF utilise depuis peu une installation clé en mains pour laquelle Büchi a livré les cuves de réacteur et le filtre en ligne. Suurmond a pris à son compte le rôle de contractant principal.


Fermentation

Un des domaines de recherche de BPF concerne la fermentation. Dans ce procédé, la biomasse est transformée en sucres au moyen d’explosion de vapeur et d’hydrolyse. Ces sucres sont ensuite utilisés par des micro-organismes en tant qu’aliment pour la réalisation des produits.

Étant donné que le site concerne l’ancienne usine d’essai de pénicilline de DSM, BPF peut utiliser une grande quantité de machines et d’installations pour différents procédés, allant du mélange et de la cristallisation jusqu’à la séparation de substance par filtration et centrifugation. Pour les explosions de vapeur, il n’y avait cependant aucun appareil disponible et la société Suurmond a été approchée pour le développement d’une solution clé en mains.

Coordination

Dans ce procédé, Suurmond a pris à son compte le rôle de contractant principal et a coordonné l’ensemble des contacts avec les différents fournisseurs.  Il s’agit à ce titre de : 

  • Büchi en tant que responsable pour le réacteur et le filtre en ligne
  • AARTEC Engineering pour l’installation de commande et l’automatisation
  • Lauda pour le générateur de vapeur
  • Huber pour la TCU (Thermo Control Unit) et 
  • Process & Industriteknik pour le pistolet à vapeur

La coopération avec les différentes parties est nécessaire car de nombreux éléments de l’installation requièrent des connaissances spécifiques.  Ainsi la cuve de réacteur doit résister à des pressions et températures extrêmement élevées et un accent relativement lourd est mis sur la sécurité. L’installation complète doit par exemple satisfaire à la législation et la règlementation, comme la Directive européenne concernant les équipements sous pression (DESP).

Résultat final flexible

La solution finale se compose de deux cuves de réacteur de 50 litres pour le traitement de 4 kg de biomasse par lot. La première cuve de réacteur est un récipient de pression à agitation en Hastelloy, qui résiste à des pressions de 40 bars maximum et des températures de 230 ºC maximum. 

Un dispositif est aménagé dans ce récipient pour maintenir la biomasse au moment du prétraitement avec la vapeur et les produits chimiques. Le deuxième récipient de pression est identique au premier et est destiné à l’imprégnation ou le nettoyage.  Par ailleurs,

Büchi a livré un condenseur à serpentin pour le refroidissement rapide et un filtre en ligne portable pour la filtration de la biomasse après son traitement dans les cuves de réacteur. 

C:\Users\natascha\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\TCU.JPG

Automatisation

Étant donné que l’installation est utilisée pour diverses recherches, il est important que chaque procédé souhaité puisse se dérouler d’une manière sûre et contrôlée. 

Pour cette raison, AARTEC a réalisé une commande générique de haute valeur qui peut être réglée rapidement et facilement en fonction de chaque procédé souhaité. 

Par ailleurs, la commande est en mesure de faire en sorte que le procédé se déroule de manière sûre et efficace dans des conditions extrêmes (différences de pression, températures et variations de procédé extrêmes). Ceci en surveillant les procédés de manière précise et en temps réel tout en ajustant éventuellement sur la base de ces données.

C:\Users\natascha\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\4130101 afbeelding P&ID BPF project.bmp

L’installation a été mise en service en 2016 et a été utilisée depuis avec succès pour différents projets. 

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