TP ULTRAFILTRATION

GILES Charlotte[pic 1]

GONZALES Lucie

GOSSAERT Salomé

GOSSELIN Naomie

GRANSEIGNE Estelle

BOZA Manuel

Groupe 14

P25

TP Opération Unitaires Fondamentales

Ultrafiltration Alimentaire : Application au lait reconstitué

[pic 2]

Table des matières

Introduction        3

Paramètres optimaux        4

Conclusion        5

Bibliographie        6

Introduction

L’ultrafiltration est un procédé mis en place par l’INRA pour filtrer le lait, breveté en 1969. Il s’agit d’une technique membranaire permettant une séparation soluté/solvant. La membrane va arrêter des molécules de taille variant de 0.02 à 0.1µm. Ces molécules peuvent être des bactéries, des macromolécules synthétiques ou naturelles ou encore de particules issues de divers procédés. [1]

Cette séparation s’effectue par écoulement tangentiel du fluide au travers d’une membrane. Le principal avantage de l’ultrafiltration par rapport à une filtration provient de la qualité du filtrat. En effet, le phénomène de colmatage de la membrane est moins important comparé à un filtre ce qui se traduit par une meilleure qualité du filtrat.

La membrane d’ultrafiltration est caractérisée par deux paramètres :

• La perméabilité
• Le seuil de coupure : cela correspond à la taille pour laquelle les molécules seront entièrement retenues.

Les applications de l’ultrafiltration en milieu industriel concernent avant tout la récupération du produit comme par exemple :

• Epuration des liquides alimentaires contenant des micro-organismes
• Production de concentrés protéiques à partir du lait
• Traitement des émulsions d’huiles dans l’eau
• Récupération de particules métalliques [2]

Lors de ce tp nous ferons une ultrafiltration d’un lait. En effet, l’industrie laitière utilise l’ultrafiltration afin de standardiser la teneur en protéines totales des laits et des fromages. Il s’agit d’une technique séparative membranaire permettant de retenir des macromolécules telles que les protéines laitières Ainsi à la sortie de la filtration nous récupérons un perméat constitué de l’eau et un rétentat constitué du lait qui retourne dans la cuve et va subir un nouveau cycle de filtration. Ainsi à la fin du procédé nous obtenons un lait concentré.

L’ultrafiltration est la première étape d’un procédé d’industrie laitière qui consiste à transformer le lait en granules. A la sortie de l’ultrafiltration, le lait sera en effet récupéré pour une étape de séchage par pulvérisation afin de transformer le lait en poudre. Enfin cette poudre sera agglomérée en granules par un granulomètre.

Nous utiliserons une membrane minérale qui a pour avantage de présenter une bonne résistance thermique, chimique et mécanique.

L’objectif de ce TP est de comprendre les paramètres pouvant influencer l’ultrafiltration. Lors de notre manipulation nous faisons varier deux paramètres, à savoir : la pression et la concentration ; Différents paramètres qui peuvent influencer la qualité de la filtration.

 Nous allons tout d’abord déterminer la résistance hydraulique de la membrane lors du passage du solvant. Puis, nous allons réaliser une ultrafiltration du lait reconstitué à différente concentration choisi.  Nous chercherons à caractériser l’encrassement de la membrane en effectuant 3 essais à l’eau à différents moments, grâce à des mesures de débits et de pressions. Nous terminerons par le nettoyage de l’ultrafiltreuse.

Paramètres optimaux

Au cours de ce TP nous cherchons à optimiser le procédé d’Ultrafiltration. Pour cela nous effectuerons plusieurs expériences en faisant varier la pression, la concentration et la taille des pores de la membrane.

 Par exemple nous pourrons choisir ceci :

De plus pour chaque expérience nous mesurons le temps de filtration. Ce qui nous permettra de calculer le débit de perméat correspondant Qp en L.sec-1 :

[pic 3]

Ensuite nous calculerons la pression transmembranaire PTM en utilisant les pressions d’entrées et de sorties données par la machine :

[pic 4]

Puis nous déterminerons la densité de flux perméation Jp en Ls-1.m-2 avec une surface membranaire de 0.008 m²

[pic 5]

Enfin nous calculerons la résistance hydraulique de la membrane Rhm en s.b.m2.L-1

[pic 6]

Grace aux données nous ferons des tableaux contenants :

• Pe(b)
• Ps(b)
• PTM(b)
• Vp(mL)
• T(s)
• Qp (L.sec-1 )
• Jp (Ls-1.m-2)
• Rhm (s.b.m2.L-1)

Ces tableaux seront faits selon :

• L’influence de la pression transmembranaire sur le débit du perméat selon les concentrations choisies. En traçant Qp=f (Pression transmembranaire)
• L’influence de la concentration d’alimentation sur le débit de perméat : Qp=f (Pression transmembranaire)
• Le débit de perméat limite : Qp=f (Pression transmembranaire)
• Encrassement et nettoyage : en calculant à chaque étape (initial, après ultrafiltration, après nettyage ) le temps perméat , le débit et le flux

Conclusion

L’objectif de cette manipulation est de nous permettre de comprendre les paramètres influençant l’ultrafiltration et de définir ses conditions de fonctionnement en milieu industriel

Nous pourrions donc définir 7 paramètres importants dans le procédé d’ultrafiltration :