Lec 16: Pumps in Bioprocess Engineering

Ce cours magistral, dispensé par le professeur Selvaraju Narayanasamy de l’IIT Guwahati, s’inscrit dans le cadre du module ‘Transport Phenomena in Bioprocess Engineering’. La séance est consacrée à l’étude des pompes utilisées dans les bioprocédés. Le professeur commence par définir le rôle d’une pompe : un dispositif mécanique qui transfère l’énergie mécanique d’un moteur à un fluide, sans créer d’énergie. Il distingue trois formes d’énergie mécanique : l’énergie de pression, l’énergie cinétique et l’énergie potentielle, en les reliant à l’équation de Bernoulli. Il souligne l’importance des pompes dans les bioprocédés pour le transfert de milieux de culture, de bouillons de fermentation, d’eau de procédé et de solutions de nettoyage, tout en minimisant les risques de contamination. Ensuite, il présente une classification des pompes : les pompes à déplacement positif (pompes alternatives et rotatives) et les pompes dynamiques (centrifuges, à hélice, à turbine). Il détaille les principes de fonctionnement, les caractéristiques et les applications des pompes péristaltiques et à diaphragme, ainsi que des pompes centrifuges. Pour les pompes péristaltiques, il explique le mécanisme de compression et de relaxation d’un tube flexible, les différents types (pompe à tuyau, pompe à tube, pompe excentrique à 360°), les critères de sélection des tubes (compatibilité chimique, pression, température, perméabilité aux gaz, coût) et les matériaux courants (silicone, néoprène, etc.). Il aborde également les avantages (transfert sans contamination, adapté aux fluides sensibles au cisaillement, auto-amorçage, etc.) et les limites (débit et pression limités, usure des tubes, pulsations, coût opérationnel). Pour les pompes à diaphragme, il décrit les composants principaux, le principe de fonctionnement avec les phases d’aspiration et de refoulement, et les applications. Enfin, il mentionne brièvement les pompes centrifuges, leurs caractéristiques et leur utilisation pour les fluides à faible viscosité. Le cours se termine sans conclusion formelle, mais il fournit une base solide pour comprendre le rôle et le choix des pompes dans les bioprocédés.