Quarg-making by ultrafiltration using polymeric and mineral membrane modules: a comparative performance study

Abstract - The present study was conducted to evaluate the performance of Hollow Fiber (HF-43 and 60), Carbosep S7 and Ceraver (P-19-40) modules for ultrafiltration of coagulated skim milk at pH 4.6 for making quarg. Three basic parameters, ie permeate flux, energy consumption / m³ permeate and retention coefficients of total solids, protein, lactose and calcium, were taken for comparative evaluation. The average permeate flux in case of Hollow Fiber-43 to achieve concentration factor (CF) = 2 was 31.52 l.h^-1.m^-2 and in case of Hollow Fiber-60 to obtain CF = 4 from CF = 2 concentrate was 23.19 l.h-1.m^-2. The average flux to reach CF= 4 in case of Carbosep and Ceraver modules was 27.75 and 86.13 l.h^-1.m^-2, respectively. The retention of protein by all types of membranes at CF = 4 was the same. The energy consumption in the case of Hollow Fiber-43 and -60, Carbosep and Ceraver to obtain CF = 4 was 3.14, 16.78 and 7.12 kWh / m³ permeate collected. The lower energy consumed by Hollow Fiber modules was due to the lower operating velocity, ie 0.6 m / s as compared to 4.7 m / s in 1 the other 2 modules. The Ceraver microfiltration module P-19-40 was found to be the best for making quarg by ultrafiltration of coagulated skim milk of ail the modules investigated. Although this module has a double energy requirement as compared to Hollow Fiber modules, its average flux is much higher. This module is easy to clean. On the other hand, Hollow Fiber membranes fouled by coagulated skim milk require vigorous cleaning with additional energy expenditure.

Résumé - Fabrication de quarg par ultrafiltration : comparaison des performances de modules à membranes polymères et à membranes minérales
Les performances des modules d'ultrafiltration Hollow Fiber (HF43 et 60), Carbosep S7 et Ceraver (P-19-40) ont été comparées sur lait écrémé coagulé à pH 4,6 en vue de la fabrication de quarg. Les paramètres choisis ont été : le flux de perméation, la consommation d'énergie par m³ de perméat et les coefficients de rétention en matière sèche totale, protéines, lactose et calcium. Le flux moyen de perméat pour le module HF43 pour atteindre la concentration x 2 était de 31,5 l.h^-1.m^-2 et pour le module HF60, pour passer de la concentration x 2 à la concentration x 4, de 23,29 l.h^-1.m^-2.. Le flux moyen pour atteindre la concentration x 4 était, pour les modules Carbosep et Ceraver, de 27,7 et 86,1 l.h^-1.m^-2 respectivement. La rétention de protéines était la même pour tous les types de modules à la concentration x 4. La consommation d'énergie pour les modules HF43 ou HF60, Carbosep et Ceraver pour obtenir une concentration x 4 était respectivement de 3,14, 16,78 et 7,12 kWh par m³ de perméat. La plus faible consommation d'énergie des modules HF est due à une plus faible vitesse de recirculation : 0,6 m / s contre 4,7 m / s pour les autres modules. De tous les modules testés, le module de microfiltration Ceraver P-19-40 s'est montré le meilleur pour la fabrication de quarg par ultrafiltration de lait écrémé coagulé. Bien que ce module consomme le double d'énergie par rapport aux modules Hollow Fiber, son flux moyen est bien plus élevé. De plus, il est simple à nettoyer. Par ailleurs, les membranes Hollow Fiber colmatées par le lait écrémé coagulé nécessitent un nettoyage intense qui entraîne donc une consommation d'énergie supplémentaire.