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Issue
Lait
Volume 64, Number 638-639, 1984
Membrane technology. Meeting of the " Société Française de Filtration ".
Page(s) 217 - 238
DOI https://doi.org/10.1051/lait:1984638-63916
Lait 64 (1984) 217-238
DOI: 10.1051/lait:1984638-63916

Etude d'un fermenteur lactique à membranes. Extraction par ultrafiltration et électrodialyse du lactate de sodium contenu dans le jus de fermentation de lactose supplémenté

Y. PRIGENT and A. FRANCO

C.N.R.S. / E.N.S.C.R., avenue du Général-Leclerc - 35000 Rennes-Beaulieu

Abstract - Sodium lactate can be easily extracted from supplemented lactose fermentation liquor by combining two membrane processes, ultra-filtration and electrodialvsis, which may work continuously. The purity of the product prepared by this way is fairly good.
In batch process, the chosen ferment mixture (L. helveticus + S. thermophilus) results in a maximum acidification rate of 5,28 g.l-1.h-1 and a maximum production of 37,3 g.l-1 (about 40 % by maintenance metabolism).
For the cross-flow ultrafilter working under pressures in the range 0,37-0,45 bar, the permeate rate flow is surprisingly high (42,5 g.mn-1) and nearly constant, even for high cell densities (dry weight : 1,26 to 5,5 g.l-1) .
In batch operation, the electrodialyser, optimized by the electro-chemical method, leads in lactate and electro-osmotic water fluxes varying in direct proportion to the current density for lactate concentrations in the range 50 to 400 mM. The observed lactate critical concentrations agree with the values calculated from the overall mass transfer coefficients.
A simplified model for continuons electrodialysis with recycling is developped, and experimentally checked under conditions closely related to the extraction of lactic acid from a two-liters continuous fermentor.
A similar work of modelization for a continuous lactic fermentor, a continuous ultrafilter and both systems associated in closed loop is in progress


Résumé - Il est possible d'extraire le lactate de sodium contenu dans le jus de fermentation de lactose supplémenté au moyen de la combinaison de deux procédés à membrane, l'ultrafiltration et l'électrodialyse. La pureté du produit ainsi préparé est satisfaisante.
En opération discontinue, le mélange de ferments choisis (L. helveticus + S. thermophilus) conduit à une vitesse d'acidification maximum de 5,28 g.l-1.h-1, et à une production maximale de 37,3 g.l-1 (dont environ 40 % par un métabolisme de maintien).
Pour l'ultrafiltre à flux croisés travaillant sous des pressions de 0,37 à 0,45 bar, le débit de perméat est, de façon inattendue, élevé (42,5 g.mn-1) et pratiquement constant, même pour des jus très chargés en cellules (poids sec de 1,26 à 5,5 g.l-1).
En fonctionnement discontinu de l'électrodialyseur, optimisé par la méthode électrochimique, les flux de lactate et d'eau (électroosmose) varient linéairement avec la densité de courant pour une concentraton de lactate variant de 50 à 400 mM. Les concentrations critiques en lactate sont en bon accord avec les valeurs calculées à partir des coefficients globaux de transfert de masse.
Un modèle simplifié d'électrodialyseur continu avec recirculation a été élaboré et vérifié expérimentalement dans des conditions proches de celles calculées pour l'extraction de l'acide lactique produit par un fermenteur continu de deux litres.
Des travaux de modélisation analogues à ceux réalisés pour l'électrodialyse sont en cours pour la fermentation lactique continue, l'ultrafiltration, et pour le couplage fermenteur / ultrafiltre en boucle


Key words: Membranes / Lactose / Separation / Lactate / Lactic fermentation -Ultrafiltration / Electrodialysis

Mots clés : Membranes / Lactose / Séparation / Fermentation lactique / Ultrafiltration / Electrodialyse