BE1 Réacteur enzymatique discontinu Équipement didactique Équipement de formation professionnelle Ingénierie biochimique
DESCRIPTION
Un système de réaction enzymatique discontinu utilisant la réaction d'isomérisation du glucose (conversion du glucose en fructose) catalysée par la glucose isomérase, importante sur le plan industriel.
Le but de l'unité est de démontrer la cinétique et les caractéristiques des enzymes enzymatiques discontinues.
La réaction se déroule à l'intérieur d'un récipient agité où l'agitateur lui-même est un panier poreux à l'intérieur duquel l'enzyme est immobilisée.
Un dispositif polarimétrique, intégré à l'unité, surveille les concentrations de glucose et de fructose au fil du temps.
Le réacteur enzymatique discontinu (BE1) présente à l'étudiant les principes fondamentaux de la catalyse enzymatique discontinue. Il se compose d'une unité de paillasse sur laquelle est montée une cuve de réacteur dans laquelle se déroule la réaction médiée par la glucose isomérase. Le réacteur lui-même est en acrylique transparent, ce qui offre une bonne visibilité. Un agitateur cruciforme en acier inoxydable retient l'enzyme immobilisée tout en permettant un mélange efficace avec le réactif liquide (solution de glucose).
L'agitateur est de type à vitesse variable et la température de réaction est maintenue à l'aide de deux éléments chauffants et d'un capteur de température montés à l'intérieur du réacteur. Ceux-ci sont reliés à un contrôleur PID, programmé pour maintenir la température de consigne souhaitée. Des verrouillages de sécurité empêchent l'activation des éléments chauffants lorsque le niveau de liquide du réacteur est bas ou lorsque l'agitateur est inactif.
Une boucle d'échantillonnage continue entraînée par une pompe péristaltique retire le liquide du réacteur et le transfère vers un échangeur de chaleur tubulaire à serpentin, où il est refroidi. Il passe ensuite dans un polarimètre où l'angle de rotation de la lumière polarisée est mesuré. À partir de cette mesure d'angle, la concentration du réactif glucose et du produit fructose peut être déterminée. Cela élimine le besoin de dosages manuels du glucose. Le système de mesure repose sur le fait que les solutions de glucose et de fructose font tourner des faisceaux de lumière polarisée, le glucose à droite et le fructose à gauche. La méthode de mesure par polarimétrie permet de suivre en ligne l'évolution de la réaction.
L'ensemble polarimétrique est constitué d'une cellule de flux optique allongée montée entre deux lentilles polarisantes, dont l'une est fixe (polariseur) et l'autre libre de rotation (analyseur). A l'extérieur du polariseur se trouve une source lumineuse et à l'extérieur de l'analyseur se trouve un détecteur qui détecte l'intensité de la lumière émise qui a traversé les deux lentilles polarisantes et le tube d'échantillon.
Un dispositif de mesure d'angle est fixé à l'analyseur. La transmission optique et l'angle de rotation sont tous deux relayés vers des affichages électroniques sur la console de commande.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
Unité de table comprenant un socle en plastique ABS formé sous vide avec console électrique intégrée sur laquelle est monté le circuit d'échantillonnage du réacteur agité avec pompe péristaltique, échangeur de chaleur tubulaire et dispositif polarimétrique
Un capteur de température et un élément chauffant montés dans le réacteur et reliés à un contrôleur PID pour un contrôle précis de la température de réaction
Un dispositif polarimétrique mesurant la transmission optique et l'angle de rotation
Dispositifs de protection pour tous les circuits électriques
Trois affichages : contrôle de température PID (température du réacteur), affichage de l'angle de rotation, affichage de la transmission optique ou de la température au polarimètre
Les signaux du capteur sont acheminés vers le port USB pour la connexion à un PC (fourni par l'utilisateur)
Manuel d'instruction complet avec exercices pédagogiques détaillés en laboratoire
Capacités pédagogiques :
– Principes de la cinétique enzymatique par lots
– Facteurs affectant les performances enzymatiques
– Principes de polarimétrie et loi de Biot-Savart
Contenu expérimental
EXERCICE PÉDAGOGIQUE INCLUS POUR FAMILIARISER LES ÉTUDIANTS AVEC LA SUJETS SUIVANTS :
Détermination des constantes de Michaelis-Menten et de l'activité enzymatique spécifique par les courbes de Michaelis-Menten et de Lineweaver-Burk
Détermination des concentrations de glucose et de fructose par polarimétrie
Effet des conditions environnementales (pH et température) sur l'activité enzymatique
Démonstration de la loi de Biot-Savart
Comprendre les principes de la cinétique enzymatique par lots
Comprendre les facteurs affectant les performances enzymatiques
Comprendre les principes de la polarimétrie et de la loi de Biot-Savart
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