Fig 1.1 Processus d'ultrafiltration en concentration de lactosérum

1.1 Industrie laitière

une. Concentration de lactosérum

L'ultrafiltration est la prochaine étape du spectre de filtration membranaire dans l'industrie alimentaire. Il est caractérisé comme ayant une plage de coupure de poids moléculaire (MWCO) d'environ 3 000 à 100 000. La coupure la plus courante est la norme laitière de 10 000 MW. Il s'agit de la taille traditionnelle pour le fractionnement des protéines de lactosérum à partir du lactose couramment utilisé pour produire des concentrés de protéines de lactosérum (WPC) de 35 % à 85 % de WPC.

b. Fabrication de fromage

Dans la cuve à fromage, l'ultrafiltration du lait est encore un autre moyen d'augmenter l'extrait sec. La principale différence entre l'osmose inverse et l'ultrafiltration est que l'osmose inverse retient tous les solides du lait tandis que l'ultrafiltration permet au lactose et à de nombreux minéraux du lait de passer à travers la membrane. Cela présente souvent un avantage pour le fromager, car ce fromage produira moins de lactosérum à manipuler et augmentera le débit des cuves à fromage existantes.

Fig 1.2 Comparaison de la méthode traditionnelle et de l'ultrafiltration pour la fabrication de fromage à pâte molle

c. Concentration du lait

L'ultrafiltration est utilisée pour augmenter le pourcentage de protéines dans le lait liquide comme méthode d'enrichissement des protéines dans le lait liquide. Cela permet d'obtenir naturellement les propriétés d'amélioration de la saveur et de la sensation en bouche des protéines du lait, par opposition à l'ajout de lait en poudre écrémé qui laisse souvent une saveur cuite dans le lait liquide ainsi qu'une douceur accrue due à l'excès de lactose dans le NFDM. Les variétés non grasses ou à faible teneur en matières grasses qui en résultent ont la saveur et la sensation en bouche d'un produit laitier entier sans la teneur plus élevée en matières grasses.

Fig 1.3 Processus d'ultrafiltration de la concentration du lait

ré. Traitement de la crème glacée

Dans l' industrie de la crème glacée , l'ultrafiltration du lait en amont du mélange est principalement utilisée pour modifier la teneur en lactose. L'augmentation du niveau de protéines de la crème glacée permet une plus grande mobilisation de l'eau, mais l'ajout de solides de lait en poudre non gras augmente la teneur globale en lactose, ce qui contribue au sable dû à la formation de cristaux pendant la congélation. L'ultrafiltration élimine le lactose du perméat ainsi que certains minéraux du lait. En utilisant l'ultrafiltration, vous pouvez augmenter les protéines sans l'effet secondaire d'une concentration accrue de lactose et obtenir une durée de conservation plus longue en raison d'un moindre choc thermique dans le cycle de congélation-décongélation.

La production de crème glacée sans lactose, sans sucre ou à faible teneur en glucides peut être obtenue en utilisant l'ultrafiltration en conjonction avec la diafiltration (ajout d'eau) pour éliminer jusqu'à 96 % du lactose présent dans le lait. Le produit de crème glacée final peut contenir moins d'un gramme de glucides par portion dans le produit final. L'ajout d'un substitut de sucre satisfera le consommateur gourmand et comblera le besoin de crème glacée sur le marché croissant des personnes à la diète « sans glucides », stimulé par les régimes réussis Atkins et Sugar Buster.

1.2 Industrie alimentaire

une. Concentration d'huile de palme brute (CPO)

L'ultrafiltration (UF) est une technologie membranaire qui a été appliquée pour le dégommage de l'huile de palme brute (CPO). Il est considéré comme une alternative à la technologie de dégommage CPO conventionnelle en raison de sa faible consommation d'énergie, de l'absence d'ajout de produits chimiques et de la quasi-absence de perte d'huile naturelle. En utilisant l'UF du mélange CPO-isopropanol à des concentrations de pétrole brut de 30 % et 40 %, nous pouvons capable de rejeter plus de 99 % de phospholipides lorsque la température d'alimentation est de 30 °C à 45 °C et près de 93 % de phospholipides lorsque la température d'alimentation est de 40 °C à 45 °C. Les réglementations industrielles prévoient qu'une huile de haute qualité doit contenir plus de 95 % de TAG neutres et 0,5 % ou moins de FFA

L'huile brute extraite des fruits du palmier à huile est également riche en acide palmitique, en β-carotène et en vitamine E, ainsi qu'en certains composés indésirables, tels que les phospholipides, les acides gras libres (FFA), les pigments et les protéines5–6. Le CPO est composé d'un grand nombre de triglycérides (TAG) et de 6 % de diglycérides (DAG) qui sont naturellement constitués de FFA7. Les réglementations industrielles prévoient qu'une huile de haute qualité doit contenir plus de 95 % de TAG neutres et 0,5 % ou moins de FFA. Les réglementations industrielles prévoient qu'une huile de haute qualité doit contenir plus de 95 % de triglycérides neutres (TAG) et 0,5 % ou moins d'acides gras libres (FFA). À forte concentration de CPO Les grosses particules qui s'accumulaient à la surface de la membrane et bloquaient les pores de la membrane étaient des TAG.

À faibles concentrations de CPO, le mécanisme d'encrassement dominant était le blocage standard, représentant de petites particules attachées à l'intérieur du pore de la membrane et provoquant une constriction des pores (réduction de la taille des pores). Le composé qui bloquait peut-être les pores de la membrane était un acide gras, car les acides gras sont plus petits que les micelles de phospholipide-isopropanol. À de faibles concentrations de CPO, une quantité suffisante de micelles phospholipides-isopropanol s'est formée, la constriction des pores assurant un rejet élevé des phospholipides. D'autre part, de petites molécules, telles que les acides gras, peuvent pénétrer dans les pores de la membrane.

Membrane d'ultrafiltration

Figure 1.4 UF Membranes utilisé dans la concentration de CPO

b. Traitement des huiles végétales

La technologie de séparation membranaire peut être substituée au raffinage conventionnel des huiles végétales pour surmonter ces défis. Les membranes SRNF M peuvent être utilisées pour la récupération du solvant comme alternative à l'évaporation du solvant ainsi qu'à l'étape de désacidification. De plus, des membranes d'ultrafiltration résistantes aux solvants avec des Le seuil de poids moléculaire (MWCO) peut être utilisé pour une séparation efficace des phospholipides et la récupération de la lécithine commerciale à partir de pétroles bruts.

Figure 1.5 UF Membranes utilisé dans le traitement de l'huile végétale

1.3 Industrie pharmaceutique

L'ultrafiltration est une technique de séparation car les flux labiles de biopolymères (protéines, acides nucléiques et glucides) peuvent être traités de manière économique, même à grande échelle, sans l'utilisation de températures élevées, de solvants, etc. La dénaturation par cisaillement peut être minimisée par l'utilisation de pompes à faible cisaillement (par exemple, à déplacement positif). Les solvants de perfusion, le sérum, les vaccins et le plasma ne sont que quelques-uns des produits de l'industrie pharmaceutique qui sont fabriqués pour répondre aux normes les plus élevées en matière de qualité et de pureté.

Ultra filter propose des systèmes qui ont été développés pour répondre aux exigences de l'industrie pharmaceutique et de la biotechnologie pour de nombreuses applications. Afin d'assurer une qualité constante des produits finaux, l'ensemble du processus de fabrication doit être exempt de toute contamination. L'objectif est atteint de manière fiable, sûre et rentable par les filtres à membrane ultrafiltre. Les types suivants de membranes d'ultrafiltration sont largement utilisés. Il s'agit de membranes à peau asymétrique fabriquées à partir de polymères synthétiques par les méthodes « d'inversion de phase ». Membranes inorganiques, utilisant des supports poreux inorganiques et des colloïdes inorganiques, tels que ZrC*2 ou l'alumine avec des liants appropriés.

L'ultrafiltration devient un puissant outil de séparation pour l'industrie biotechnologique en pleine croissance. Des exemples sont la récolte de cellules, la dépyrogénation de médicaments injectables et la purification d'enzymes. L'ultra filtration aussi offre des avantages importants par rapport à la centrifugation pour la récolte des bactéries. Ces avantages sont tels que le caractère asymétrique des membranes d'ultrafiltration les rend moins sujettes au colmatage par les cellules et les débris que les filtres microporeux. Le traitement des produits plasmatiques est une autre application prometteuse de l'ultrafiltration. Lorsque le plasma humain est fractionné par le procédé de Cohn ou certaines nouvelles méthodes, un besoin apparaît pour la concentration des fractions protéiques importantes (albumine et globulines) ou pour l'élimination de l'alcool et du sel de ces fractions. Ceci peut être commodément réalisé par ultrafiltration.

Applications industrielles des membranes d'ultrafiltration (UF)

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