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La fermentation biologique est un procédé important qui utilise des micro-organismes dans la production industrielle et est largement employée dans de nombreux domaines tels que la médecine, l'agroalimentaire, le génie chimique et l'énergie. Lors de la fermentation, l'apport de gaz (notamment d'oxygène et d'autres gaz essentiels comme l'hydrogène et le dioxyde de carbone) est crucial pour le métabolisme normal des micro-organismes, la prolifération cellulaire et la synthèse des produits cibles. Un apport insuffisant de gaz peut entraîner, au mieux, une baisse de rendement et, au pire, la mort des bactéries et l'échec de la fermentation. Par conséquent, la résolution du problème d'un apport insuffisant de gaz pendant la fermentation constitue une technologie essentielle pour garantir la stabilité du procédé et un rendement élevé.

Avec le développement rapide des biotechnologies, la fermentation s'est largement répandue dans des secteurs tels que la pharmacie, l'agroalimentaire, l'agriculture et le génie chimique, générant des retombées économiques et sociales considérables. Cependant, les importantes quantités de liquides résiduaires produites lors de la fermentation peuvent engendrer une grave pollution environnementale si elles ne sont pas traitées de manière scientifique et efficace. Par conséquent, la gestion sûre, économique et efficiente des liquides résiduaires de fermentation est devenue un enjeu majeur pour de nombreuses entreprises du secteur des biotechnologies.

En génie de la fermentation biologique, le pH (acidité et alcalinité) et l'oxygène dissous (OD) sont des paramètres clés qui influencent la croissance bactérienne, la synthèse des métabolites et le rendement. Les cuves de fermentation automatisées modernes sont généralement équipées de capteurs de pH et d'OD en ligne pour surveiller en temps réel l'environnement de fermentation et permettre un ajustement automatique. Cependant, en production ou en recherche et développement, ces instruments rencontrent souvent des problèmes tels que des mesures imprécises, une dérive importante ou un temps de réponse trop long, ce qui affecte sérieusement la stabilité du processus de fermentation et la qualité du produit.

Dans les industries biopharmaceutiques, agroalimentaires et de fermentation modernes, le nettoyage et la stérilisation sont essentiels pour garantir la qualité des produits et la sécurité de la production. Les systèmes NEP (Nettoyage en Place) et SEP (Stérilisation en Place) sont des technologies clés pour une production aseptique, notamment en fermentation biologique. Leur efficacité est directement liée à la stabilité du produit, à la reproductibilité du procédé et à la conformité de l'ensemble du système de production. Cet article explore le fonctionnement efficace du système NEP/SEP en fermentation biologique, en abordant son principe, ses points clés de conception, ses paramètres de fonctionnement et ses stratégies d'optimisation.