Procédés d’extraction sans solvant : ingénierie, optimisation et scale up

Nos experts vous accompagnent dans la mise au point de procédés d’extraction pour la valorisation des bioressources et des molécules à haute valeur ajoutée.

CAPACITÉS accompagne les industriels de la chimie fine, la pharmaceutique, la cosmétique.
A l’aide de biotechnologies, nos équipes travaillent au quotidien dans la mise au point de méthodes d’extraction : extraction enzymatique, filtration membranaire, centrifugation, broyage à billes en continu, entre autres.
Nos ingénieurs en génie des procédés conçoivent des procédés performants

et développent des méthodologies d’extraction éco-responsables à tous les niveaux : échelle de laboratoire, preuve de concept, échelle pilote et montée en échelle industrielle.
Notre offre de services va du choix de la méthode jusqu’à l’intégration du procédé d’extraction au process industriel, en passant par l’optimisation et l’intensification de ces méthodes à l’aide de tests comparatifs.

Prestations

Stratégie et conseil

Diagnostic et choix du procédé

Développement de procédés

Test et validation de procédés

Scale Up

Quels que soient vos défis, nos experts vous livrent des solutions fonctionnelles et innovantes.

Bioraffinage, tests comparatifs, couplage des opérations unitaires

En vue de l’optimisation des procédés industriels, nos experts étudient l’intégration des opérations unitaires en laboratoire ou sur site. Notre maîtrise des opérations et parc d’équipements du laboratoire GEPEA nous permettent de réaliser des études comparatives complètes, de mettre au point et de valider par des essais les procédés les plus efficients.

En résumé
CONCENTRATION de métabolites ciblésRÉCOLTE BROYAGEEXTRACTIONPURIFICATION CONDITIONNEMENT

 Suivi des performances

  • Facteurs de concentration ou de réduction volumique
  • Taux de rétention et de conversion
  • Rendements
  • Evaluation technico-économique : coûts, temps, performances

Récolte

  • Centrifugation
  • Flottation
  • Décantation
  • Filtration granulaire
  • Filtration membranaire

Broyage

  • Broyage à haute pression
  • Broyage à billes

Concentration et enrichissement de métabolites ciblés

  • Métabolites ciblés : polysaccharides, lipides bioactifs, pigments, métabolites secondaires
  • Filtration membranaire
  • Chromatographie de partage centrifuge (CPC)
  • Résines

Extraction

  • Extraction par solvant
  • Extraction centrifuge
  • Extraction réactive
  • Adsorption
  • Filtration membranaire
  • Précipitation
  • Distillation, rectification

Purification

  • Chromatographie de partage centrifuge (CPC, préparative ou production)
  • Cristallisation

Procédés de conditionnement de biomasse

  • Séchage
  • Atomisation
  • Lyophilisation

Extraction enzymatique

L’extraction enzymatique présente de multiples avantages et favorise une production éco-responsable : suppression des solvants, minimisation des besoins en énergie, réduction voire absence d’utilisation de substances agressives, augmentation du rendement final d’extraction, facilitation de l’isolement et de la récupération du produit, et recyclabilité du processus.

Nous intervenons dans les secteurs de l’industrie chimique et biotechnologique mais aussi de l’industrie agro-alimentaire et de la santé. Nos experts en enzymologie vous accompagnent dans la mise au point des cocktails enzymatiques adaptés à vos besoins d’extraction.

En résumé
criblagedéveloppement d’enzymesextractionoptimisation du procédéingénierie génétique
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Extraction liquide-liquide par Chromatographie de Partage Centrifuge

Nos experts disposent d’un savoir-faire reconnu dans l’industrialisation de la CPC. Optimiser la séparation, réaliser une transposition d’échelle ou le dimensionnement d’un équipement industriel sont des problématiques auxquelles ils sont aguerris. La combinaison du savoir-faire en mécanique de fluides et le génie de procédés offre une alternative « verte » aux procédés chimiques.

En résumé
fractionnement de métabolitesmodélisationintensification des phénomènes de transfertréduction de solvants
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Filtration membranaire, électrodialyse

Notre savoir-faire nous permet de développer des systèmes de filtration membranaire capables de faire face aux défis du traitement des eaux et du recyclage des milieux de cultures. Plus largement, nos experts en filtration membranaire développent des solutions de récupération, fractionnement, concentration, purification et dessalement de biomolécules (protéines, peptides, polysaccharides, toxines, pigments, etc.).

En résumé
OPTIMISATIONCONDUITE DES FILTRATIONS suivi des performancesMAÎTRISE DES MÉCANISMES ÉVALUATION TECHNICO-ÉCONOMIQUE

Optimisation du fonctionnement

  • Sélection du matériau, de la géométrie du seuil de coupure de la membrane
  • Choix des conditions opératoires (température, pH, hydrodynamique…)
  • Maitrise des phases de filtration et de nettoyage

Choix du mode de conduite des filtrations

  • Filtration batch
  • Continu feed and bleed
  • Filtration frontale / tangentielle

Mise en place de paramètres de suivi des performances

  • Facteurs de concentration ou de réduction volumique
  • Taux de rétention et de conversion
  • Rendements
  • Flux de perméation
  • Pressions transmembranaires

Étude de la dérive des performances

  • Filtration
  • Nettoyage

Maîtrise des mécanismes

  • Colmatage
  • Écoulement

Évaluation technico-économique

  • Coûts
  • Temps
  • Performances

Extrusion – Réaction

Nos équipes vous accompagnent dans l’exploitation optimale des technologies bivis et extrusion réactive. Elles vous permettent de dépasser les limites d’efficience et de rendement obtenus par réacteur batch ou par extrusion mono-vis tout en diminuant la consommation énergétique et en permettant l’utilisation d’une plus large gamme de matière premières.

En résumé
EXTRUSION réactiveOPTIMISATION DU PROCÉDÉAPPLICATION MAîTRISÉE du procédé

Extrusion réactive enzymatique

  • Diminution des temps réactionnels
  • Dosage enzymatique
  • Opérations en milieux visqueux
  • Utilisation d’un extrudeur pilote (1 à 25 kg/h)

Optimisation du procédé d’extrusion

  • Caractérisation du procédé : rendement, performance des réactions, rejets d’effluents, qualité du produit final, dimensions des installations batch…
  • Mise au point du traitement thermomécanique
  • Modélisation mathématique du procédé
  • Modélisation et simulation informatique
  • Mise en place des paramètres de suivi

Applications maîtrisées du procédé

  • Extraction des molécules d’intérêt des ressources marines par hydrolyse enzymatique (lipides, alginates, carraghenanes, chitine…)
  • Obtention des biomatériaux et de divers composants (autres macromolécules, plastifiants, nanocharges)
  • Réactions de modification des charges minérales
  • Texturation des produits alimentaires

Intensification des procédés

Maîtrisant les outils d’analyse et de modélisation, nos experts travaillent au quotidien dans l’amélioration des rendements, la conception et miniaturisation de procédés. En vous aidant à vous affranchir des limitations de transfert de chaleur et de matière ainsi que des apports d’énergie, nous optimisons votre capacité de production et rendons vos procédés plus performants, plus compacts, plus sûrs.

En résumé
etudes technico-économiqueMODÉLISATION – SIMULATIONCONTRÔLE et suivis

Identification des paramètres influents

  • Thermodynamique de mélanges complexes (solubilité, équilibres réactionnels)
  • Cinétique de réactions et de dégradation
  • Thermique dans le système de culture

Mise en place et tests des plans d’expérience

  • Définition des types d’essais à mener ou des combinaisons à tester
  • Mise en place des indicateurs et des coefficients de suivi
  • Validation du plan

Modélisation et simulation informatique

  • CFD (Computational Fluid Dynamics)
  • Modélisation des voies métaboliques

Intensification des phénomènes de transfert

  • Transferts radiatif et thermique, transferts gaz/liquide
  • Hydrodynamique en milieu confiné
  • Étude des effets d’un environnement hétérogène, pH, lumière…

Conception de contrôle avancé

  • Développement de logiciels procédé
  • Extrapolation et optimisation en conditions réelles

Contrôle et suivi de procédés

  • Conception de biocapteurs (ex : suivi en ligne de l’état physiologique par fluorescence)
  • Développement de de capteurs de lumière ou de température (ex : automatisme programmable au sein d’un photobioréacteur)

Scale-up, changement d’échelle des procédés

Nous testons et validons les conditions de montée en échelle et d’industrialisation des procédés d’extraction de microorganismes (microalgues, levures, bactéries) et de métabolites secondaires (plantes). Notre parc d’équipements nous permet de concevoir des pilotes, de réaliser des productions à l’échelle laboratoire, de produire et livrer des échantillons en vue de campagnes d’essais (test consommateur, préclinique, clinique).

En résumé
INSTALLATION PILOTEproduction pilotePRODUCTION À FAÇON Changement d’échelleINDUSTRIALISATION de procédé

Identification et validation des verrous

  • Limites de transfert de masse et de chaleur
  • Haute pression partielle d’O2 / CO2
  • Gradients de pH / température
  • Gradients de substrat
  • Pression
  • Lumière

Industrialisation du procédé

  • Tests et essais pour réaliser la montée en échelle
  • Validation des matières premières industrielles sur appareil de laboratoire
  • Études de caractérisation des appareils pilotes (standard) avant essais de validation
  • Intégration du nouveau procédé dans une chaîne de procédés existante

Production à façon

  • Petits essais : production du gramme au kilogramme suivant le protocole établi
  • Mise en place de productions pilotes pour le contrôle des différents paramètres et verrous potentiels

L’ingénierie CAPACITÉS

Au cœur des laboratoires de recherche
Nos experts en génie des bioprocédés effectuent leurs travaux d’ingénierie directement au sein des laboratoires de recherche GEPEA (GEnie des Procedes – Environnement – Agroalimentaire), MMS (Mer, Molécules, Santé), UFIP (Unité Fonctionnalité et Ingénierie des Protéines, UMR CNRS 6286) et CEISAM (Laboratoire en Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation | UMR CNRS 6230).

Nos partenaires d’innovation
CAPACITÉS est adhérent des réseaux Végépolys, IAR, Pôle MER, Valorial, GlycoOuest, IMPACTTHALASSOMICS, et Cytocell.

Nos moyens techniques
Nous exploitons plus de 150 équipements des laboratoires de l’Université de Nantes. Découvrez nos moyens techniques.

NOS RÉALISATIONS

Les défis relevés

Valoriser les substances naturelles bioactives

Génie des bioprocédés : Mise au point d’un nouveau protocole de filtration membranaire de substances naturelles bioactives.

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Exploiter les nouvelles protéines grâce à la biocatalyse

Activité enzymatique : exploiter des protéines grâce à la biocatalyse pour augmenter la digestibilité et l’efficacité nutritionnelle d’un aliment piscicole.

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Industrialiser la purification par chromatographie de partage centrifuge

Reconnaissant la maitrise des experts de CAPACITÉS SAS dans le domaine de la CPC, un laboratoire pharmaceutique leur a demandé de définir et de valider les conditions de transposition à l’échelle industrielle d’une opération de purification d’un principe actif.

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Purifier un actif destiné à la parfumerie

Gilson est un groupe international actif dans la fabrication d’équipement et le développement de solutions de purification. L’entreprise a fait appel à CAPACITÉS SAS dans le cadre de la préparation d’un produit actif destiné à la parfumerie.

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Intégrer un biocatalyseur à un produit agroalimentaire

Sourcing d’un biocatalyseur améliorant l’efficacité nutritionnelle d’aliments piscicoles, et transpostion du procédé à l’echelle industrielle.

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Produire des molécules à haute valeur ajoutée à partir de microalgues

AlgoSource fabrique des produits et des ingrédients actifs extraits des microalgues. L’industriel participe au consortium européen MAGNIFICENT, qui vise à développer une nouvelle chaîne de valeur pour les ingrédients alimentaires, aquacoles et cosmétiques à base de microalgues.

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Monter en échelle la purification par CPC

Interview du responsable R&D de Minakem, fabricant de principes actifs pharmaceutiques

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NOS EXPERTS

Ils relèvent vos petits et grands défis

Génie des procédés

Jack LEGRAND

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Professeur émérite de l’Université de Nantes. Directeur de l’UMR 6144 et expert « Ingénierie du Vivant » du CNRS, membre du comité d’évaluation du programme ANR « Bioénergie ».

 

Spécialités : procédés de transfert et dans l’ingénierie des photobioréacteurs, optimisation des procédés de valorisation au travers des différentes opérations unitaires, des systèmes de culture à l’extraction des molécules d’intérêt.

Plus d’infos
Ingénierie de photobioréacteurs

Jérémy PRUVOST

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Directeur du laboratoire GEPEA. Directeur de la plateforme Algosolis. Professeur à l’Université de Nantes en génie de bioprocédés.

 

Spécialités : optimisation hydrodynamique dans les photobioréacteurs, développement de technologies solaires de photobioréacteurs, production de bioénergie à partir de microalgues, production du biohydrogène et de lipides pour l’utilisation du biodiesel.

Plus d’infos
Chimie analytique

Olivier GONÇALVES

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Maitre de conférence à l’Université de Nantes. Responsable de l’équipe de bioprocédés appliqués aux microalgues du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : compréhension et exploitation des mécanismes métaboliques, bioconversion photosynthétique de la matière, micro-algues, la production de nouveaux produits d’usage biosourcés, spectroscopie vibrationnelle, de masse et RMN.

Plus d’infos
Filtration membranaire, électrodialyse

Anthony MASSÉ

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Maitre de conférence à l’Université de Nantes. Membre du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : bioraffinage, couplage et intégration de procédés pour la bio-production ou le raffinage de bio-ressources, séparation de biomolécules, concentration, purification et fractionnement de composés cibles.

Plus d’infos
Microbiologie

Raphaëlle TOUCHARD

Ingénieur d’études en biotechnologie

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire
GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Master en Biotechnologie.

 

Spécialités : sourcing de souches sauvages, orientation métaboliques, forçage physiologique, compréhension des mécanismes de croissance physicochimique à l’échelle de la cellule, optimisation des paramètres de culture, suivi analytique de la composition de la biomasse / profilage.

Plus d’infos
Écologie industrielle

Jordan TALLEC

Ingénieur d’études en génie des procédés et des bioprocédés

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur en génie des procédés et bioprocédés.

 

Spécialités : culture de microalgues sur des effluents industriels (eaux usées urbaines), recyclage des milieux, optimisation des procédés, photobioréacteur intensifié, sélection des longueurs d’onde de la lumière, formulation des milieux de culture, production de microalgues dans des conditions extérieures.

Plus d’infos
CPC, intensification des procédés et Scale-up

Luc MARCHAL

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Professeur et directeur du département de génie des procédés et des bioprocédés à l’Université de Nantes.

 

Spécialités : implémentation et intensification des procédés, montée en échelle des procédés industriels, amélioration de la productivité. Développement d’outils, de méthodes et de nouvelles applications en Chromatographie de Partage Centrifuge. Fractionnement de la biomasse microalgale (lyse, extraction, purification de métabolites).

Plus d’infos
Purification de métabolites, CPC

Sébastien CHOLLET

Ingénieur R&D en génie des procédés

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM (Bioprocess Appliqués aux Microalgues) du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Docteur en Génie des Procédés.

 

Spécialités : rationalisation des critères de dimensionnement d’une colonne de chromatographie de partage centrifuge, relations géométrie, configuration d’écoulement, efficacité de séparation par CPC, purification, intensification de procédés, montée en échelle.

Plus d’infos
Valorisation industrielle des microalgues

Lucie VAN HAVER

Ingénieur microalgues

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur Chimiste – Génie des procédés, option Management et Marketing Industriel.

 

Spécialités : valorisation industrielle des microalgues pour les hautes, moyennes ou basses valeurs ajoutés, management de projet industriels.

Plus d’infos
Biochimie, enzymologie

Thomas BESSONNET

Ingénieur R&D en enzymologie et biochimie

Il collabore plus particulièrement avec le laboratoire UFIP.

Docteur en Sciences de la vie et de la santé.

 

Spécialités : enzymologie, élucidation de nouvelles fonctions enzymatiques et voies métaboliques. recherche et identification des substances naturelles bioactives, phytochimie et pharmacologie.

Plus d’infos
Résonance Magnétique Nucléaire

Patrick GIRAUDEAU

Conseiller scientifique au sein de CAPACITÉS

Vice-président du Réseau Francophone de Métabolomique et Fluxomique. Co-responsable de l’équipe MIMM au sein du laboratoire CEISAM. Expert auprès de la pharmacopée américaine (USP).

 

Spécialités : développements méthodologiques en RMN 2D quantitative rapide, polarisation dynamique nucléaire par dissolution, applications à la métabolomique, fluxomique et isotopomique, développements méthodologiques en RMN de paillasse, applications au suivi réactionnel.

Plus d’infos
Biochimie analytique

Gérald REMAUD

Conseiller scientifique au sein de CAPACITÉS

Professeur à l’Université de Nantes.
Co-responsable de l’équipe MIMM au sein du laboratoire CEISAM.

 

Spécialités : chimie analytique, mesure des effets isotopiques, RMN quantitative, assurance Qualité-Contrôle Qualité, chimie bio-organique, wet chemistry.

Plus d’infos

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