Électro-ultrafiltration du lait sur membrane minérale : étude des débits et du colmatage

Abstract - Effect of an electric field on the ultrafiltration of milk
Ultrafiltration of reconstituted skim-milk was performed on tubular alumina membranes in the presence of a transmembrane electric field under static and dynamic conditions. By a method for deposit formation and extraction de-scribed here, we distinguished 3 different and independent layers in the deposit. Furthermore, we showed that a correctly oriented field of 300 V.m^-1 could slow down the fouling. Under dynamic conditions when a field of 100 V.m^-1 was applied before introduction of the milk, we observed a 30% de-crease in clogging and a marked increase in the flux rate. At 200 V.m^-1 this effect reached 50%. One limitation of the method was electrolysis of the medium; this phenomenon became important at 400 V.m^-1 under our working conditions and led to coagulation of the milk at the cathode. Based on the results of assays of calcium and total nitrogen and electrophoretic analysis of the proteins in the different fractions of the deposit, we propose a mechanism for deposit formation under static and dynamic conditions as well as a mode of action of the electric field involving polarization of molecules in the deposit.

Résumé - Des essais d'ultrafiltration de lait écrémé reconstitué ont été réalisés sur membrane d'alumine tubulaire, en présence d'un champ électrique transmembranaire, en statique et en dynamique. Par une méthode de réalisation et d'extraction du dépôt présentée ici, nous avons pu montrer qu'en statique, un champ électrique de 300 V.m^-1 correctement orienté ralentit la formation du dépôt. En dynamique, un champ de 100 V.m^-1 établi avant l'introduction du lait apporte une diminution du colmatage de 30%, accompagnée d'une nette augmentation du débit. Cet effet peut atteindre 50% à 200 V.m^-1. Cette méthode est limitée par le phénomène d'électrolyse, devenant important, dans nos conditions opératoires, à 400 V.m^-1. Les dosages du calcium et des matières azotées totales et l'analyse électrophorétique des protéines des différentes fractions du dépôt permettent de proposer un mécanisme de formation de ce dépôt en statique et en dynamique ainsi qu'un mode d'action du champ sur celui-ci par polarisation de ses molécules.