Nettoyage éco-efficace de membranes planes et spirales d’ultrafiltration de lait écrémé : approches physico-chimiques et hydrodynamiques concertées

Eco-efficient cleaning of spiral wound membrane of skim milk : dual physicochemical and hydrodynamic approach

• Auteur / Autrice : David Delaunay
• Direction : Murielle Rabiller-Baudry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydants

Surfactants

Lait

Nettoyage

Membranes (technologie)

Ultrafiltration

Résumé

Le nettoyage est une étape clé indispensable, des procédés à membrane installés dans les industries agroalimentaires, permettant de restaurer les performances membranaires en éliminant le colmatage, mais actuellement mal maitrisée, ainsi que coûteuse et polluante, faute de connaissance des mécanismes fondamentaux. Nos travaux s’insèrent dans une démarche d’éco-conception visant à installer les procédés à membrane comme procédé de production durable. Ils se sont déroulés selon 3 axes, pour l’ultrafiltration spirale de lait écrémé : i) analyse critique selon une démarche d’éco-conception de la pratique industrielle empirique, ii) étude des mécanismes d’adsorption/désorption des protéines en dynamique pour intégrer les rôles de la physico-chimie et de l’hydrodynamique, iii) recherche de détergents éco-efficaces. L’efficacité du nettoyage est déterminée selon la récupération de la perméabilité membranaire (traditionnelle) et la quantification par FTIR-ATR du colmatage protéique résiduel (originale), qui s’avère être le meilleur outil pour évaluer l’efficacité du nettoyage alors que le flux peut être trompeur.

Cleaning is a key step of membrane processes used in the food industry. It allows to restore the membrane flux and selectivity by eliminating irreversible fouling. Currently, cleaning hasn't been mastered, expensive and polluting, due to a lack of knowledge of the fundamental mechanisms of cleaning. This study follows an EcoDesign approach that aims to install membrane processes as sustainable production processes for the skim milk ultrafiltration with spiral wound module. 3 axis were followed: critical analysis with an EcoDesign approach of empiric cleaning processes in the industry, a study of dynamic protein adsorption/desorption mechanisms to understand the respective part of physicochemistry and hydrodynamic, a search for ecologically and economically efficient detergents. The efficiency of cleaning was measured with a traditional method, namely recovery of the membrane permeability, and with an original FTIR-ATR method, quantifying the concentration of residual proteins on the membrane surface. The latter turned out to be the best tool in order to evaluate the efficiency of membrane cleaning, whereas the flux can be misleading.