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Gentric, Caroline (19..-....).

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Works: 16 works in 21 publications in 2 languages and 21 library holdings
Roles: Opponent, Other, Thesis advisor, Author
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Most widely held works by Caroline Gentric
Optimisation dynamique et commande non linéaire d'un réacteur de polymérisation en émulsion by Caroline Gentric( Book )

3 editions published in 1997 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

La demande de polymères de propriétés spécifiques et de haute performance est actuellement très forte. Par ailleurs, l'amélioration de la productivité, et la maitrise du fonctionnement des réacteurs de polymérisation sont essentielles. L'optimisation et la commande des procédés de polymérisation revêtent par conséquent une très grande importance pour l'industrie des polymères. En raison des difficultés de modélisation, de la forte non linéarité des systèmes mis en jeu, du manque de mesures en ligne, l'optimisation et la commande de ces réacteurs sont cependant particulièrement ardues. Ceci est d'autant plus vrai pour des procédés complexes tels que la polymérisation en émulsion. Cette étude porte sur l'optimisation dynamique et la commande non linéaire d'un réacteur discontinu de copolymérisation en émulsion du styrène et de l'alpha-méthylstyrène. Un modèle dynamique du système, indispensable au développement d'algorithmes d'optimisation et de commande non linéaire, à d'abord été développé. Il s'agit d'un modèle de tendance, qui permet la description des principales variables du procède. L'optimisation dynamique a consisté à rechercher des profils de température permettant de maximiser la productivité, tout en imposant des contraintes sur la qualité du produit final et sur la capacité de refroidissement du réacteur. Elle a montré que, pour une réaction de polymérisation en émulsion, cet objectif pouvait être réalisé en maintenant une température maximale pendant l'étape de nucléation, et en diminuant ensuite la température suivant la masse molaire souhaitée du polymère final. Une étude en simulation de la commande non linéaire géométrique du réacteur a montré de bonnes performances de ce type de commande pour la poursuite de profils de température. Un estimateur d'état est par ailleurs indispensable pour effectuer une telle commande : le filtre de Kalman étendu a été utilisé et a permis une bonne estimation des principales variables. Enfin, l'étude expérimentale a permis de valider les différentes étapes du travail
Étude expérimentale et numérique de la dispersion d'aérosols dans le sillage d'une roue de véhicule by Fabien Gérardin( Book )

2 editions published in 2009 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

S'il est admis que la pollution particulaire observée sur les sites industriels est issue des étapes de production et de fabrication, il est en revanche peu fréquent de considérer le phénomène d'aérosolisation de particules provoqué par le passage du véhicule. Qu'il s'agisse de routes goudronnées ou de voies industrielles, la circulation de véhicule est à l'origine de l'envol de particules présentes naturellement à leur surface. Anecdotique dans certaines situations urbaines, cette source d'émission peut se révéler très préoccupante dans un contexte industriel. L'exposition des travailleurs aux particules dans des secteurs d'activités tels que les carrières, les chantiers BTP, les cimenteries, etc. constitue une préoccupation majeure pour les hygiénistes industriels. Sur la base d'une recherche bibliographique, les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à la caractérisation de la source d'émission principale. Ils visent une description aérodynamique détaillée du sillage d'une roue de véhicule et l'illustration, pour les différentes configurations expérimentales, de la répartition spatiale des particules aérosolisées en aval du point de contact de la roue avec le sol. Ce travail de recherche s'inscrit dans un cadre expérimental élargi à la simulation. Adossé à une étude numérique, l'ensemble de l'expérimentation s'est déroulé en laboratoire dans des conditions opératoires maîtrisées. A terme, cette investigation scientifique posera les fondements d'une réflexion sur les moyens technologiques qui pourront être déployés pour garantir une atténuation significative des émissions de poussières provoquées par la circulation de véhicules en situation industrielle
Etude expérimentale et numérique de séparateurs gaz-liquide cyclindriques de type cyclone by Rainier Hreiz( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

This work focuses on the experimental study and numerical simulation of the GLCC, a gas-liquid cyclone separator developed for the oil industry.The experiments are conducted on an air-water pilot. In a first step, visual observations were used to characterize the system operation according to the incoming flow rates. The influence of system's geometry and the fluid's properties are also considered.In a second step, the hydrodynamics of the vortex flow in the separator is studied by laser Doppler velocimetry.This experimental study, focusing on the important role of the vortex filament, allowed to explain for the first time various aspects of turbulent swirling flows. The analysis of the results also highlights the many limitations of the theoretical model used to design the GLCC.On the numerical side, the swirling flows in pipes are studied via the CFD commercial code Fluent 6.3. The results show that CFD can correctly reproduce the single-phase vortex flow.However, for multiphase flow simulations, it is shown that the current simulation techniques are not suitable to simulate this type of flow
Etude de la dissolution du dioxyde d'uranium en milieu nitrique : une nouvelle approche visant à la compréhension des mécanismes interfaciaux by Céline Delwaulle( Book )

2 editions published in 2011 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

The reprocessing of irradiated nuclear fuel passes through a stage of separation of uranium, plutonium and fission products by dissolution in nitric acid. To be able to optimize the process regardless of the fuel used, it is necessary to understand physical and chemical phenomena, kinetics and hydrodynamic parameters involved in the process, to allow its modelling and to be able to forecast behaviours during the operation. The state of the art can only provide limited guidance because it is based on macroscopic studies in reactors of hundreds of millilitres. The conclusions that can be drawn are therefore subject to the overlay of microscopic phenomena related to the complexity of the nitric mid, and to the composition and nature of the solid to dissolve that are generally poorly defined. It is therefore necessary to use another approach which is to separate and analyze the various processes involved. A model implementing a coupling between hydrodynamics and kinetics involved in the dissolution of a solid in the presence of autocatalytic species is then proposed. This model was used to highlight the need for observations of the concentrations of the species at the level of the reactive interface. A miniaturized reactor was designed, and experiments were conducted on copper beads, simulating the fuel, and provided initial observations of gas bubbles formed during dissolution. A novel method for monitoring pH in-situ at the level of the interface has been developed: a fluorescent marker enabled to visualize in-situ acidity and pH mapping during dissolution, and a direct visualization of the transfer process with diffusion layers. This method could be transposed in the nuclear area on uranium dioxide and has led to the understanding and modelling of the process of dissolution in nitric environment
Etude d'une colonne à bulles pour le traitement d'effluents par oxydation en voie humide by Clément Léonard( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'Oxydation en Voie Humide (OVH) est un procédé dont l'objectif est de dégrader la matière organique contenue dans les eaux usées à l'aide d'une réaction d'oxydation. L'OVH fonctionne à haute pression (10 - 30 MPa) et haute température (373 - 613 K) avec l'oxygène de l'air comme oxydant. Les procédés OVH sont mis en œuvre dans des réacteurs de type colonne à bulles, permettant de maximiser le temps de passage du liquide et le transfert de matière de l'oxygène du gaz vers le liquide, élément clé de l'efficacité du procédé. L'absence de données expérimentales et de corrélations, nécessaires pour l'estimation des paramètres gouvernant le transfert de matière dans les colonnes à bulles fonctionnant dans les conditions d'OVH, est donc pénalisante. Des mesures de rétention de gaz, de diamètre de bulle et d'aire interfaciale en eau claire et en présence d'un polluant (phénol), en conditions non réactives et réactives, ont montré des effets prépondérants de la vitesse superficielle de gaz, de la concentration en polluant et de la saturation du gaz par la vapeur d'eau. La bulle primaire, formée au niveau du distributeur de gaz, et le diamètre de la colonne sont des paramètres essentiels pour l'optimisation du procédé. La mesure du coefficient de transfert de matière, par une nouvelle méthode chimique utilisant l'oxydation du phénol, a montré que celui-ci dépend principalement du diamètre des bulles et des vitesses du gaz et du liquide. Ce travail expérimental est complété par l'établissement de corrélations des paramètres d'intérêt dans les conditions d'OVH, éléments pertinents pour le dimensionnement de procédés OVH fonctionnant en continu
Modélisation, simulation, optimisation et commande d'un procédé d'évaporation réactive assistée par plasma pour la production de couches minces d'oxyde de zinc by Asdrúbal Antonio Ramírez Botero( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Étude des procédés d'amplification de cellules souches mésenchymateuses humaines by Céline Martin( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Progress in regenerative medicines over the past ten years have led to an important research mobilisation, but obtaining a sufficient amount of human stem cells remains nonetheless problematic, especially for mesenchymal stem cells (MSC). Hence, this work developed an approach coupling biology and process engineering to identify barriers limiting MSC growth. The study of scaled-up amplification methods was performed using microcarriers and a 200~mL minibioreactors platform. In order to maximise MSC growth in a biochemically controlled environment, a serum free medium development was tested as well. Human MSC as model cell type for cellular therapies have thus been demonstrated as extremely sensitive to freeze/thaw cycles, temperature variations, subject to premature aging and needing a complex medium enriched in multiple growth and adherence factors. Following this study, several pitfalls might be avoided during MSC process scale-up by integrating the cells biology into the bioreactors' process engineering parameters (heat transfer, hydrodamic stress, adhesion surface)
Étude du comportement hydrodynamique de suspensions concentrées de particules d'hématite : sédimentation, comportement rhéologique et écoulement forcé dans une cellule inclinée by Sadjia Khelifi( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

This thesis aims to develop scientific and technological knowledge needed to design a pilot production of steel by electrochemical reduction of hematite particles suspended in an alkaline medium at 110°C in order to provide a reliable and environmentally friendly industrial process, as an alternative to the conventional process based on coal. The mixture considered contains a suspension of hematite of 12% by volume in an aqueous sodium hydroxide solution of 50% by weight. This thesis seeks to study the sedimentation and rheology of hematite suspensions and the hydrodynamic behavior of hematite particles in inclined cell and to quantify the possible phenomeno impact on the cathode
Hydrogel poreux pour la reconstruction osseuse : élaboration, caractérisation et mise en œuvre dans un bioréacteur à perfusion by Jérôme Grenier( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The reconstruction of large bone defects requires the implantation of scaffolds that are biocompatible, biodegradable and able to promote bone healing. This thesis focused on a porous biomaterial that had already demonstrated its osteo-inductive properties after implantation in rats and goats. This biomaterial is produced by freeze-drying of a chemically crosslinked polysaccharide-based (pullulan and dextran) hydrogel.First, we studied the influence of the process parameters on the properties of the biomaterial porous structure. The scaffolds were characterized at each step of the fabrication process: by dynamic rheometry during crosslinking, by electron cryo-microscopy just after freezing, by X-ray microtomography in the dry state and finally by confocal microscopy in the swollen state. It appears that the porous structure obtained at the end of freeze-drying strongly depends on the microstructure of the ice formed during the freezing stage: each pore results from the growth of one to a few crystals. Ice grains are mostly generated by secondary nucleation, this phenomenon is enhanced by the presence of the polymer network. Two parameters controlling the porous structure were particularly examined: the amount of crosslinker that reacts with the polysaccharides (which affects the correlation length of the polymer network), and the nucleation temperature at the onset of freezing. After sublimation of ice, the biomaterial becomes highly porous (92-94%).The seeding efficiency of the dried scaffolds was quantified using suspensions of narrow-sized calibrated microspheres and suspensions of cells: the seeding threshold is in the order of the average diameter of the dry pores. After swelling (occurring simultaneously with seeding), porosity is significantly lower (~ 30%) and the average diameter of the swollen pores is 2 to 4 times lower than in the dry state (depending on the crosslink density).Secondly, we investigated in vitro the interactions between the porous hydrogel scaffolds and osteo-competent cells derived from a mouse cell line. The experimental device was designed in order to mimic the physiological conditions. A perfused bioreactor was chosen because of its ability to generate a 3D environment with controlled shear stress and controlled solute concentration. Such a system should help to optimize the biomaterial while reducing the use of animal experiments. A multiscale characterization of the bioreactor tests was implemented: use of biomarkers and confocal microscopy at the spheroid and scaffold scales, magnetic resonance imaging at the bioreactor scale. We also investigated the hydrodynamics and the transport of oxygen within the bioreactor using computational fluid dynamics: fluid, hydrogel and spheroids were described at the MRI spatial resolution (i.e. 55 µm), NavierStokes equations and advection-diffusion equation were simulated using lattice-Boltzmann methods. These methods are indeed particularly suitable for complex geometries. The influence of organoid size and density on the oxygen concentration field was studied to optimize cell viability.This thesis provides key elements to control the microstructure of the porous hydrogel scaffolds and proposes a workflow to optimize the bone healing properties of the biomaterial by coupling tests in perfused bioreactors, experimental characterizations and numerical modelling
Développement et implémentation d'une stratégie systématique de développement de modèle se basant sur la planification optimale d'expériences by Zhengkun Jiang( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Adequate and accurate models describing quantitatively the syntheses of fine and pharmaceutical chemicals are essential to optimize the performances of chemical processes. However, it is difficult, time consuming and experimentally expensive to develop such models. Appropriate, efficient and systematic strategies for model development are therefore required. In this context, the aims of this work consist in methodological development, numerical implementation and experimental validation of a systematic model-development strategy. In the first stage of this work, a methodologically systematic model-development strategy, consisting of initial data acquisition, model development, model identification, model validation and model refining modules, is developed. In the initial data acquisition module, preliminary experiments are designed and performed to provide the basic information for the initial model development. Module development module is composed of three steps: model structure development, model structure analysis and model parameter development. Model structure development is based on the reaction network proposed within the reaction supernetwork containing all feasible chemical reactions and mass transfers. For model identification, validation and refining, the model-based experimental design is performed by taking into consideration several reactors, which enlarges the explored experimental windows. In the second stage of this work, in order to facilitate the application of the strategy, a software, integrating model parameter estimation, model evaluation, model-based experimental design for model refining and performance optimization, is developed using MATLAB R2014a. The initial version of the software is suitable for the liquid-phase reaction systems, 4 ideal reactors are taken into consideration: batch stirred-tank reactor, semi-batch stirred-tank reactor, continuous stirred-tank reactor and continuous tubular reactor. In the third stage of this work, the feasibilities and generalities of the developed strategy and strategy-based software are demonstrated with two experimental case studies, relating to the valorization of sunflower oil, namely, NaOH-catalyzed ethanolysis of sunflower oil and epoxidation of sunflower oil by performic acid generated in situ
Extrapolation des réacteurs agités gaz-liquide par modélisation tridimensionnelle de l'hydrodynamique, transferts et cinétique by Vincenzo Cappello( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Dans le cadre de la production de bio-carburants, les fermenteurs agités aérés sont utilisés la culture de micro-organismes car ils permettent d'assurer un bon transfert d'oxygène entre gaz et liquide, tout en homogénéisant de manière efficace la concentration en substrats. Dans le cas de la production d'enzyme par le champignon filamenteux Trichoderma reesei (une étape clef de la production d'éthanol 2G), le transfert d'oxygène est dégradé par la rhéologie non-newtonienne du moût fermentaire. Par ailleurs, les volumes fermentaires nécessaires aux futures unités de production de bioéthanol sont tellement élevés, de l'ordre de plusieurs centaines de m3 ou plus, que l'homogénéité des substrats n'est plus assurée.Dans ce contexte, la finalité des travaux présentés était de développer un outil de prédiction de performances et d'extrapolation des fermenteurs aérés, basé sur la mécanique des fluides numériques (ou CFD : Computational Fluid Dynamics), et permettant de coupler l'hydrodynamique, la rhéologie, le transfert de matière ainsi que le métabolisme simplifié des microorganismes. Pour arriver à cela, plusieurs étapes expérimentales ont été préalablement menées.Les tailles de bulles présentes dans divers milieux (filtrat fermentaire, milieux modèles) ont été caractérisées à l'aide d'une technique de sonde optique développée à IFPEN lors de travaux antérieurs, mais encore jamais appliquée aux milieux non-newtoniens. Ces mesures inédites de tailles de bulles ont été complétées par la caractérisation du transfert gaz/liquide (kLa) dans chaque système étudié, et la combinaison des différents résultats a permis de développer un modèle de coefficient de transfert (kL) à implémenter dans le modèle CFD. Par ailleurs, des caractérisations hydrodynamiques de type Temps de mélange (par colorimétrie et traitement d'image) et Vélocimétrie (par tube de Pavlov) ont été menées dans les milieux visqueux aérés pour valider les simulations hydrodynamiques.Le modèle développé, basé sur une approche diphasique Eulérienne, et une description moyennée des champs de vitesse (approche dite RANS : Reynolds Averaged Navier-Stokes équations) est utilisé pour illustrer la dégradation du mélange lors de l'extrapolation de la production d'enzymes. Ce phénomène se traduit par l'apparition de gradients de concentrations en substrats (sucres, oxygène dis- sous). Les résultats issus du modèle seront utilisés pour guider les futurs développements technologiques de fermenteurs, ainsi que pour mener des cultures biologiques représentatives de type scale-down, en fermenteurs multizones. Les simulations numériques et les expériences de scale-down permettront d'évaluer la résistance des microorganismes aux gradients de concentrations en substrats subis dans les fermenteurs industriels
Hydrodynamique dans les circuits de refroidissement industriels : influence sur les phénomènes d'encrassement, caractérisation et modélisation by Nicolas Jourdan( )

1 edition published in 2020 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Industrial cooling circuits with wet cooling towers use raw water (from rivers or sea) in order to remove residual heat from industrial processes. Raw water contains suspended matters, chemical and biological species. This water is heated in the circuit condenser and evaporation induces species concentration. That's why different kind of fouling can be observed in cooling circuits: particulate fouling, chemical reaction fouling and biofouling. Hydrodynamics in the different parts of the circuit strongly influence fouling deposition. This report aims to provide a complete characterization of the cooling circuit hydrodynamics and to model all the fouling phenomena. The Compartmental Modelling approach has been selected doing a critical review of the modelling approaches available in Chemical Engineering. Compartmental modeling is a multi-scale (local and system) approach dividing the studied system into spatially representative hydrodynamic compartments network. Different physico-chemical models can be patched into the compartmental model. To create the compartmental model, it was necessary to characterize the flow characteristics in the different parts of the circuit: condenser tubes, concrete pipes, cooling tower packing and cold water basin. A pilot-scale cooling tower experimental setup has been built to visualize and measure water flow into packing. Mono-phase and multi-phase (Volume of Fluid with solid/liquid contact angle model) Computational Fluid Dynamics simulations have been performed to study hydrodynamics in packing and in cold water basin. All the required information about hydrodynamics in the circuit have been obtained such as velocity, shear stress, phase fraction and water film thickness. The method processed in this work can also be used to characterize different industrial packing. A biofouling growth model has been created considering transport and transfer phenomena limitations into the biofilm and into the liquid bulk. The model has been built taking into account shear stress as main hydrodynamic parameter using experimental data from literature with different geometries and different operating conditions. Finally, the compartment model has been developed using data from hydrodynamic characterization and the biofouling model. This model can simulate and predict biofilm deposition in the different parts of the cooling circuit. The created compartmental model is a suitable approach to study the influence of hydrodynamics behavior on fouling in cooling circuits
Développement d'une méthodologie de la «modélisation compartimentale» des systèmes en écoulement avec ou sans réaction chimique à partir d'expériences de traçage et de simulations de mécanique des fluides numérique by Jérémie Haag( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Cette thèse traite de la modélisation des réacteurs chimiques par la « modélisation compartimentale », qui consiste à diviser le système en un réseau d'une dizaine à quelques centaines de volumes interconnectés, appelés compartiments. La structure du réseau est déduite à partir d'informations provenant d'expériences de traçage, d'informations techniques sur le réacteur chimique, de simulations de mécanique des fluides numérique et des objectifs de la modélisation. Cette méthode procure un bon compromis entre temps de calcul et finesse des résultats. Quand ils sont correctement menés, les modèles à compartiments donnent des prédictions similaires, en termes de réactions chimiques, à ceux issus des simulations de mécanique des fluides numérique réactive avec un temps de calcul plus court et une représentation physique plus concrète du comportement du réacteur. Chaque étude issue de la littérature est consacrée à un réacteur spécifique avec une approche particulière qui ne peut pas être directement transposée sur un autre réacteur. L'objectif de cette thèse est d'apporter une contribution au développement d'une méthodologie la plus générale possible et de développer un outil de génération automatique et de résolution du système d'équations différentielles qui doit être résolu. Dans le premier chapitre, un état de l'art est réalisé, définissant le champ d'application de notre méthode, dans le but d'identifier les méthodes de découpage les plus pertinentes et les différentes méthodes pour calculer les échanges entre les compartiments. Dans un second chapitre, une méthode générale pour de la modélisation compartimentale est développée. Une approche polyvalente est proposée, consistant à découper le réacteur en tranches identiques. Le calcul des échanges entre compartiments, dus à la convection et la turbulence, est présenté en détail, avec la description des trois méthodes de calcul des échanges turbulents. Une interface a été développée permettant de construire n'importe quel réseau de compartiments. À partir de cette interface, les équations sont écrites et automatiquement résolues. La méthode est appliquée dans un troisième chapitre sur un cas défavorable au découpage en tranches. Cela a permis de tester les limites de cette approche. En particulier, deux points ont été étudiés : (1) l'applicabilité du découpage en tranches identiques et (2) la comparaison entre les méthodes de calcul des échanges turbulents. Le premier test a prouvé la robustesse de l'approche par division mais le second test n'a pas permis d'établir si une méthode de calcul est meilleure qu'une autre. Finalement, la méthode a été valorisée et transférée en implémentant les algorithmes développés dans un logiciel commercial. Ce logiciel permet de simuler la dispersion d'espèces réactives et non réactives (traceurs), dans un modèle contenant plusieurs centaines de compartiments organisés en tranches identiques
Étude expérimentale et numérique des écoulements diphasiques et du diagnostic des échangeurs industriels à plaques et ondes by Selma Ben Saad( )

1 edition published in 2012 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Ce travail concerne l'étude expérimentale et numérique de la distribution simple et double phase dans un échangeur à plaques et ondes. Des mesures expérimentales de débit et de pression et des visualisations par caméra rapide ont permis de caractériser l'écoulement du mélange eau/air à la pression atmosphérique et dans des conditions adiabatiques. Les simulations numériques par CFD ont permis de caractériser les pertes de charges en simple phase dans les ondes « serrated » et de simuler les régimes d'écoulement diphasiques (bulles, poches, bulles toriques,...) au niveau du distributeur. Des traçages au sel analysé par conductimétrie ont permis de caractériser les régimes d'écoulement diphasiques et de faire le diagnostic de l'échangeur : déterminer les défauts, leurs amplitudes et leurs localisations. Ces trois moyens : visualisation et mesure expérimentale des distributions des phases et des pertes de charges, simulation de type CFD et traçage ont mis en évidence les paramètres influant sur la distribution comme les alimentations des fluides, les propriétés physiques des fluides, la géométrie du distributeur, les régimes d'écoulement, afin d'améliorer les performances des systèmes avec échange thermique
Production de biohydrogène par fermentation sombre : cultures, impact des hétérogénéités spatiales et modélisation d'un bioréacteur anaérobie by Benoit Chezeau( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The global energy trends are currently dominated by a massive use of fossil non-renewable energy sources which are progressively depleting. In this way, the production of second-generation biohydrogen production from organic wastes by the dark fermentation process offers, therefore, an attractive solution to diversify the present energy mix. Within this framework, the aim of this work is to investigate the effect of the efficiency of the mixing process on dark fermentation. The conditions of mechanical agitation (mixer type, mixing speed) and the viscosity of the digestate (which depends on the variability of influent substrate concentration) are, indeed, among the abiotic factors that have been the most disregards up to now in this bioprocess. For example, mixing plays a key role because agitation conditions must ensure on the one hand the homogenization of the liquid phase enriched in bacteria, in organic substrate, in soluble metabolites, and in soluble biogas, and in the other hand promote liquid-to-bacteria and liquid-to-gas mass transfer. However, to reach the desired degree of mixing, two constraints must be faced: firstly, an acceptable level of mechanical stress must be maintained on the microbial consortium, and secondly, mechanical power input due to mixing must comply with the economic sustainability of the process. In this work, the combined effects of digestate viscosity and agitation conditions on the fermentative biohydrogen production in the bioreactor were studied first. Experimental results highlighted a significant effect of these factors on biohydrogen productivity which could be expressed as function of the purely hydrodynamic dimensionless Reynolds number and of the prevailing flow regime. Hydrogen production was maximized in the transition region between laminar and turbulent flow conditions. Secondly, experimental measuring methods of mixing time (conductimetric, chemical decolorization and Planar Laser Induced Fluorescence techniques) and mass transfer (dynamic deaeration/aeration) were implemented in the same conditions of viscosity and agitation conditions so as to investigate the possible limiting steps that could explain the trends observed in the mixed cultures. The results proved that mixing and liquid-gas transfer was slower than hydrogen production rate only in the laminar flow regime, while low production rate under turbulent flow conditions might stem from an interaction between turbulent eddies and bacterial aggregates. Then, the flow field in the bioreactor was simulated using a CFD (Computational Fluid Dynamics) methodology and analyzed experimentally using PIV (Particle Image Velocimetry) to determine the characteristic turbulent length scales and to compare them to the characteristic size of the bacterial aggregates. Local measurements confirmed the assumptions made from average values derived from power input data. Finally, a modified ADM1 model (Anaerobic Digestion Model N°1) was developed to simulate the biohydrogen production, accounting for lactate ions and non-ideal mixing, under batch and continuous culture conditions. Simulations fairly agree with experimental data in both modes of cultures assuming perfect mixing condition. As a conclusion, the present work as a whole confirms that digestate viscosity and mixing conditions constitute key parameters that must be considered for process optimization and for the scale-up of dark fermentation
Évaluation des procédés de chromatographie multi-colonne pour la production industrielle d'anticorps monoclonaux by Nicolas-Julian Hilbold( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'industrie biopharmaceutique voit la plupart des thérapies basées sur les anticorps monoclonaux passer du statut de blockbuster à un marché de niche et personnalisé, dans un monde globalisé. Pour poursuivre le développement de nouveaux médicaments, les installations de production existantes et futures doivent accroître leur flexibilité et leur productivité. La chromatographie multi-colonne est l'un des outils potentiels pour y parvenir, comme elle l'a été au cours des dernières décennies pour la pétrochimie et l'industrie alimentaire. En parallèle, l'étape de capture protéine A reste incontournable pour toutes les lignes industrielles de purification grâce à sa spécificité et sa capacité à atteindre facilement un haut niveau de pureté en une seule étape. Ce travail de recherche est une évaluation des procédés de chromatographie multi-colonnes combinés à l'étape de capture protéine A pour augmenter la productivité et l'applicabilité des plateformes de purification actuelles aux activités de production clinique et commerciale. Dans chaque partie du travail, la technologie des colonnes de chromatographie pré-packées a été évalué en tant que facilitateur de procédé multi-colonnes, libérant les équipes opérationnelles des activités de package et des infrastructures associées. Un premier chapitre décrit la traditionnelle revue de la littérature et l'état actuel des connaissances dans le domaine concerné, ainsi qu'une description théorique de la chromatographie en général, et des processus multi-colonnes en particulier. Dans un deuxième chapitre, plusieurs résines protéine A récentes, disponibles sur le marché, ont été comparées dans le cadre de deux procédés multi-colonnes -la chromatographie séquentielle sur plusieurs colonnes (SMCC) et le procédé par Batch Parallèle- et comparées à un procédé traditionnel mono-colonne. Sur la base d'un logiciel de simulation et d'optimisation, les deux processus proposés ont été comparés en termes de gains et de performances. Des recommandations sur la résine et le type de procédé à choisir ont été proposées. Dans un troisième chapitre, l'impact des procédés multi-colonnes sur la qualité et la pureté résultante a été abordé par plusieurs séries d'expériences. L'impact de l'organisation séquentielle d'un processus SMCC a été évalué. L'impact du temps de séjour sur les étapes de lavage et d'élution a également été évalué, afin d'accélérer potentiellement l'étape de capture. Troisièmement, l'impact de la saturation de la résine sur la conception de l'étape de lavage a été évalué. Finalement, des études de cycling ont été réalisées pour détecter si les différents processus multi-colonnes avaient un impact différent sur la durée de vie et les performances de la résine. Dans un quatrième chapitre, un outil de calcul simplifié a été conçu pour proposer un dimensionnement simple des procédés multi-colonnes, tenant mieux compte des contraintes de production de Merck. Cet outil a été utilisé pour évaluer la performance des procédés Batch Parallèle pour deux études de cas. Enfin, dans un chapitre plus exploratoire, l'outil simplifié développé précédemment a été adapté pour évaluer la faisabilité et les contraintes principales des étapes de capture en continu, caractérisées soit par une étape de chargement continu, soit par une étape d'élution continue
 
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