Méthodologie pour l'optimisation dynamique multicritère d'un procédé discontinu alimenté : application à la production bactérienne d'arômes laitiers

par Anissa Makhlouf

Thèse de doctorat en Procédés biotechnologiques et alimentaires

Sous la direction de Ivan Marc et de Frantz Fournier.

Soutenue le 30-10-2006

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement , en partenariat avec Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Vincent Boly.

Le jury était composé de Ivan Marc, Frantz Fournier, Vincent Boly, Jean-François Cavin, Catherine Azzaro Pantel, Muriel Bigan.

Les rapporteurs étaient Jean-François Cavin, Catherine Azzaro Pantel.

mots clés

• Bactéries lactiques
• Métabolisme
• Optimisation dynamique multicritère
• Procédé discontinu
• Plans d’expériences multicritères
• Procédé discontinu alimenté
• Modélisation
• Croissance
• Optimisation dynamique monocritère
• Aliments -- Odeurs
• Industrie laitière
• Lactobacillaceae
• Plan d'expérience
• Protéines du lait -- Modèles mathématiques

Résumé

Ce travail s’intéresse essentiellement au développement et à l’application d’une méthodologie pour l’optimisation dynamique multicritère d’un procédé discontinu alimenté de production bactérienne d’arômes laitiers. L’étude réalisée comprend principalement quatre parties ; la première décrit l'utilisation des plans d’expériences multicritère, couvrant un large domaine expérimental (pH, température et oxygénation), afin de collecter le maximum d'information sur le comportement physiologique de Lactococcus lactis. La deuxième concerne l'analyse cinétique détaillée de l’effet des combinaisons des facteurs opératoires sur la croissance et l'orientation du métabolisme. La troisième, traite de la construction d'un modèle cinétique en mode discontinu et discontinu alimenté. Dans la dernière, l’outil d’optimisation dynamique multicritère a été validé et appliqué au problème de production d’arômes étudié. Les résultats obtenus pour l’optimisation multicritère sont satisfaisants

mots clés

• Lactic bacteria
• Batch
• Fed-batch
• Growth
• Metabolism
• Experimental design
• Modelling
• Monocriteria optimization
• Dynamic and multicriteria optimization

Titre traduit

Methodology for the dynamic multicriteria optimization of a fed-batch bioprocess : bacterial lactic aroma production

Résumé

The aim of the present work is to develop and apply an innovative approach for multicriteria and dynamic optimization of fed-batch fermentation for the production of lactic aroma. This study is mainly divided in four parts: the first one describes the use of multicriteria experimental design, covering an extended operating conditions domain (pH, temperature and oxygenation), in order to collect large experimental information in batch culture of Lactococcus lactis. The second part involves detailed kinetic analysis of operating factor effect combinations on growth and metabolism orientation. The third part deals with the development of a model to predict the kinetic behaviour of this strain in batch and fed-batch cultures. In the last part, the tool for multicriteria and dynamic optimization was validated and applied to the studied problem of lactic aroma production. The results obtained for multicriteria and dynamic optimization are satisfactory