Lait 68 (1988) 13-32
DOI: 10.1051/lait:198812

Ultrafiltration sur membrane minérale de laits acidifiés à divers pH par voie biologique ou chimique et de coagulum lactique

H. ATTIA, M. BENNASAR and B. TARODO DE LA FUENTE

Laboratoire de Technologie alimentaire, Centre de Génie et Technologie alimentaire, Groupe de Recherche et Développement sur les Membranes, U.S.T.L., Place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier Cédex, France

Abstract - Ultrafiltration on a mineral membrane of biologically or chemically acidified milks (with varying pH) and of lactic coagulum
The performance (permeation flow) and efficiency (total nitrogen retention rate) of the ultrafiltration of milk in function of pH were studied on a MEMBRALOX (CERAVER) mineral microfiltration membrane in alumina with an average pore diameter of 0.2 um. Acidification (chemical or biological) first (pH > 6) took the form of a considerable decrease in performance followed by two improvements: a sharp increase towards pH 5.5 and a gradual one towards precipitation pH values: flows were generally better with biological acidification. Nitrogenous retention was stable with pH > 6 and better with chemical (95 to 96 %) than with biological (94 to 95 %) acidification; it then fell progressively but remained acceptable even at pH 4.5 (91 % with biological acidification, 93.5 % with chemical acidification). pH 5.5 was marked by a sharp variation in performance and also a considerable change in the physico-chemical properties of caseins, corresponding to noteworthy transition between micellar structure and coagulum.
Study of the operating conditions of ultrafiltration without concentration of biological coagulum led to definition of optimum operation values:
transmembrane pressure : 0,5 MPa
tangential velocity : 5 m / s
temperature of material : 50 °C
The feasability of concentration by ultrafiltration to obtain a total non-fat dry extract of 22 % of this coagulum under satisfactory conditions (flow and nitrogen retention) is demonstrated.

Résumé - La performance (débit de perméation) et l'efficacité (taux de rétention en matières azotées totales) de l'ultrafiltration du lait en fonction du pH sont étudiées sur une membrane minérale de microfiltration MEMBRALOX (CERAVER) en alumine de diamètre moyen de pores 0,2 μm. L'acidification (chimique ou biologique) se traduit au début (pH > 6) par une chute importante des performances suivie ensuite de deux améliorations : une brusque vers le pH 5,5 et l'autre progressive vers les pH de précipitation ; les débits sont en général meilleurs lors de l'acidification biologique. Les rétentions azotées sont stables pour les pH > 6 et meilleures dans le cas de l'acidification chimique (95 à 96 %) que dans le cas de l'acidification biologique (94 à 95 %) ; elles diminuent ensuite progressivement mais restent correctes même à pH 4,5 (91 % acidification biologique, 93,5 % acidification chimique). Le pH 5,5, signalé par une variation brusque des performances, se caractérise également par un changement important des propriétés physico-chimiques des caséines et correspond à un état de transition remarquable entre les structures micellaire et du coagulum.
L'étude des conditions opératoires de l'ultrafiltration sans concentration du coagulum biologique a permis de définir des valeurs optimales de fonctionnement :
Pression transmembranaire : 0,5 MPa
Vitesse tangentielle : 5 m / s
Température produit : 50 °C
La faisabilité de l'opération de concentration par ultrafiltration jusqu'à un extrait sec total non gras de 22 % de ce coagulum dans de bonnes conditions (débit et rétention azotée) est démontrée.

Key words: Microfiltration / Tangential filtration / Ultrafiltration / Membrane / Milk / Chemical acidification / Biological acidification / Lactic coagulum

Mots clés : Microfiltration / Filtration tangentielle / Ultrafiltration / Membrane / Lait / Acidification chimique / Acidification biologique / Coagulum lactique