Lait 79 (1999) 245-259
DOI: 10.1051/lait:1999220

Membrane processes for the recovery of dairy cleaning-in-place solutions

Marlène Dresch^a, Georges Daufin^a and Bernard Chaufer<sup>b

a</sup>  Laboratoire de recherches de technologie laitière, Inra, 65, rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes cedex, France
^b  Laboratoire des procédés de séparation, UA université de Rennes-I, Inra,263, avenue du Général-Leclerc. 35042 Rennes cedex, France

(Received 30 June 1998; accepted 5 October 1998)

Abstract - The recovery of dairy cleaning-in-place (CIP) solutions contributes to saving chemicals, water and energy, maintaining cleaning efficiency, and reducing pH variation and volume of waste stream. The aim of this study was to compare different processes for this particular operation. Indus-trial cleaning solutions were ultrafiltered (300 kg.mol^-1): membrane performances were CIP-type dependent. One particular type (alkaline) of CIP solution was treated using decantation, centrifugation and cross-flow filtration (0.1 μ,m microfiltration [MF], 300 and 15 kgmol^-1 ultrafiltration [UF], inorganic and organic nanofiltration [NF]). Centrifugation, decantation and 0.1 μ.m MF only removed particles; UF slightly reduced the soluble chemical oxygen demand (COD); and NF more largely. Increasing the volume reduction ratio (VRR) (up to 50 here) reduced the volume of sludge, but resulted in a higher fouling (although always moderate) and a higher organic content of the permeate. NF is a proper process: membrane performance stabilization when VRR increased, satisfactory flux (> 100 L.h^-1m^-2 at 70 °C) and the best pollution reduction. A cascade with pretreatment of the CIP alkaline solution by 0.1 μm MF was detrimental to NF performance. © Inra / Elsevier, Paris

Résumé - Procédés à membranes pour la régénération des solutions de nettoyage en place de l'industrie laitière
Régénérer les solutions de nettoyage usées de l'industrie laitière permet d'économiser des produits chimiques, de l'eau et de l'énergie, de maintenir un meilleur niveau d'efficacité de nettoyage, et de réduire les variations de pH et le volume des effluents globaux. Le but de cette étude est de comparer différents procédés pour cette application. Des solutions de nettoyage industrielles provenant de centrales de nettoyage en place (NEP) différentes étaient ultrafiltrées (300 kg.mol^-1). Les performances de l'opération dépendaient de la NEP dont provenait la solution. Une solution industrielle provenant d'une même NEP était ensuite traitée par centrifugation, décantation et filtration tangentielle (microfiltration (MF) 0,1 μm, ultrafiltration (UF) 300 ou 15 kg.mol^-1, nanofiltration(NF) inorganique et organique). La centrifugation, la décantation et la MF retenaient uniquement les particules, l'UF légèrement la demande chimique en oxygène (DCO) soluble, et la NF plus fortement. Augmenter le facteur de réduction volumique FRV (jusqu'à 50 dans ce travail) était nécessaire afin de réduire le volume des boues, mais cela entraînait une dégradation de la perméabilité (colmatage modéré) et de la qualité du perméat. La NF inorganique est le procédé le plus prometteur : stabilisation des performances quand le FRV augmentait, flux satisfaisant (> 100 L.h^-1 .m-² à 70 °C) et épuration la plus poussée. Une cascade avec prétraitement de la solution par MF 0,1 μ.m altérait les performances de la NF. © Inra / Elsevier, Paris

Key words: waste stream cleaning-in-place / microfiltration / ultrafiltration / nanofiltration

Mots clés : effluent nettoyage en place / microfiltration / ultrafiltration / nanofiltration

Corresponding author: Georges Daufin gdaufin@labtechno.roazhon.inra.fr