Ultrafiltration sur une membrane minérale de solutions albumine-éthanol et de sucre roux en régimes stationnaire et instationnaire

Ultrafiltration of albumin-ethanol and cane sugar solutions through a mineral membrane with and without flow pulsations

• Auteur / Autrice : Séverine Jacob
• Direction : Michel-Yves Jaffrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement laminaire

Viscosité

Éthanol

Sucre de canne

Albumines

Ultrafiltration

Mots clés libres

Débit pulsé

Résumé

Un des buts de ce travail était d'expliquer quels étaient les mécanismes responsables de la forte diminution du flux de perméat lors de l'ultrafiltration d'albumine en présence d'éthanol. Nous avons montré que l'addition d'alcool entraînait une augmentation importante de la viscosité du perméat et du rétentat de l'ordre de 2 pour une concentration volumique de 20% en éthanol à 20°C. La diminution du flux de perméat en présence d'éthanol semble due à la combinaison de deux facteurs : une augmentation de la viscosité du perméat et une augmentation apparente de la résistance additionnelle due à une modification du régime d'écoulement vers le régime laminaire. D'autre part, l'application de la technique des échelons de pression à l'étape de préconcentration d'albumine en présence d'éthanol n'est pas suivie d'un gain en flux de perméat. En ce qui concerne les solutions de sucre roux, nous avons mis en évidence la différence de comportement par rapport aux solutions d'albumine éthanol : pas de stabilisation du flux au cours du temps. Comme pour l'albumine, nous avons essayé d'appliquer des modèles de colmatage classiques pour rendre compte du mécanisme mis en jeu. Cette étude montre surtout la difficulté d'interprétation des résultats obtenus. La différence du type de colmatage apparaît aussi dans la réponse en flux à un échelon de pression. Celui-ci n'implique pas de pic de flux de perméat lors de l'ultrafiltration de solutions de sucre roux. Quant aux pulsations de débit, elles semblent limiter la chute du flux au cours du temps, la contribution positive de l'inversion de sens n'étant pas prouvée par les essais réalisés.

One of the goals of this study was the explanation of the mechanisms responsible for the great decrease of permeate flux during ultrafiltration of albumin-alcohol solutions. We showed that adding alcohol (20% in volume) led to an increase in permeate and retentate viscosities by an order of two at 20°C. The decrease of permeate flux in the presence of ethanol seemed to be due to the combination of two factors: an increase in permeate viscosity and an apparent increase in additional resistance due to a modification of flow regime. On the other hand the application of sudden pressure increase to the preconcentration step of albumin-ethanol did not lead to a better permeate flux. As far as cane sugar is concerned we noticed a difference in relation to albumin-ethanol solutions. As for albumin we tried to apply classical fouling models. This work mainly showed how difficult was the results interpretation. The difference of fouling also appeared during sudden pressure increases. These ones did not lead to a peak of permeate flux. Flow pulsations seemed to limit the decrease of permeate flux but experiments could not lead to any conclusion regarding the changing of the flow direction.