Etude des transferts de matière en évaporation osmotique : application à la concentration des jus de fruits

Mass transfer in osmotic evaporation : application to fruit juice concentration

• Auteur / Autrice : Mathilde Courel
• Direction : Gilbert Marcel Rios
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique. Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Jus de fruits

Membranes (technologie)

Évaporation

Transfert de masse

Résumé

L'evaporation osmotique (eo) est une technique recente permettant de concentrer des solutions aqueuses fragiles, a temperature ambiante et a pression atmospherique. Le principe repose sur l'extraction en phase vapeur des composes volatils, avec une membrane macroporeuse hydrophobe et une solution saline tres concentree. Des densites de flux elevees sont obtenues grace a un module plan, optimise sur les conditions de circulation des fluides et l'utilisation de la surface membranaire. L'etude du transfert de solvant est menee sur des solutions modeles eau-saccharose concentrees sur un prototype de laboratoire ou sont controlees concentration, vitesse de circulation et temperature des solutions. L'effet majeur sur la densite de flux de vapeur provient de la teneur en solute qui agit par l'intermediaire de l'activite de la saumure et de la viscosite des solutions sucrees. La modelisation des transferts en milieu gazeux suppose une connaissance precise de la structure membranaire. La mesure de caracteristiques structurales et d'angles de contact sur la membrane utilisee montre que la definition classique de ces parametres est peu adaptee a l'eo, et rend difficile l'interpretation des mecanismes de diffusion gazeuse. La polarisation en concentration cote saumure devient importante aux faibles vitesses de circulation. L'estimation de la resistance au transfert de matiere des liquides, non previsible par les correlations classiques de nombres adimensionnels, suppose l'elaboration d'un modele specifique a l'hydrodynamique du module. Le passage des composes d'arome de solutions modeles a travers les fibres creuses d'une unite pilote d'eo est mis en evidence grace a une methode de cpg. Les pertes d'arome de jus de fruit de la passion au cours de la concentration sont significativement moins importantes en eo qu'en evaporation sous vide. Enfin le couplage de l'eo avec la microfiltration tangentielle aboutit a un produit de concentration intermediaire de qualite proche du jus initial.