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RÉSUMÉ
En près de 30 ans, les opérations de filtration tangentielle sont devenues des outils industriels incontournables dans les technologies alimentaires. Les principales applications des membranes dans le domaine agroalimentaire ont été développées dans le secteur laitier. D'autres champs d'application émergent : concentration de jus de légumes, récupération du plasma sanguin des abattoirs... Ces techniques sont utilisées aussi bien au sein même de la chaîne de production que pour le traitement des fluides techniques et des effluents.
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Geneviève Gésan-guiziou : Science et technologie du lait et de l'œuf (STLO), UMR 1253 INRA – Agrocampus Rennes - Institut national de la recherche agronomique (INRA), Rennes
INTRODUCTION
En près de 30 ans, les opérations de filtration tangentielle sont devenues des outils industriels incontournables dans les technologies alimentaires [1] [2]. Les principales applications des membranes dans le domaine agroalimentaire ont été développées dans le secteur laitier (30 à 40 % du marché) majoritairement pour la concentration des protéines du lactosérum et la standardisation du lait en protéines, loin devant les autres produits alimentaires : vin, bière, jus de fruits, ovoproduits… [1] [3] [4]. D'autres champs d'application émergent : concentration de jus de légumes, récupération du plasma sanguin des abattoirs… Ces techniques sont utilisées aussi bien au sein même de la chaîne de production (clarification, concentration, fractionnement) que pour le traitement des fluides techniques (eau de process…) et des effluents.
Cet article a pour but de fournir aux techniciens, ingénieurs ou étudiants du domaine alimentaire, une vision générale des applications agroalimentaires des quatre opérations à membranes majeures (microfiltration : MF, ultrafiltration : UF, nanofiltration : NF, osmose inverse : OI) pour lesquelles la séparation à travers la membrane est réalisée en phase liquide, sous l'action d'un gradient de pression, appelé pression transmembranaire.
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4. Forces et faiblesses des membranes dans le secteur alimentaire
4.1 Points forts des opérations à membranes
Les raisons du formidable succès industriel des opérations à membranes sont multiples et découlent de différents niveaux de rupture avec la transformation alimentaire classique. L'analyse des différentes applications industrielles permet de faire ressortir les principales raisons de ce développement.
Dans la préparation des produits alimentaires traditionnels, les opérations à membrane contribuent à la simplification des schémas de production (remplacement d'une ou plusieurs étapes) et à l'amélioration des performances du procédé (clarification, etc.) et de la qualité des produits alimentaires (basse température, pas d'ajout de produits chimiques, absence de changement d'état, etc.).
Les opérations à membranes participent à la mise en place de procédés et produits innovants. Les fractions et les cofractions originales, utilisables pour la fabrication de produits intermédiaires ou de produits finis, répondent aux exigences tant de l'industrie alimentaire aux plans sécurité, nouveauté, diversité et qualité, que du consommateur en matière de nutrition, diététique et valeur santé. Dans de nombreux cas, des produits totalement nouveaux sont obtenus grâce à des opérations à membranes (fromages, etc.).
Les procédés intégrant les membranes sont considérés comme des opérations propres. Elles sont d'une part des substituts à des opérations utilisant des substances polluantes (diatomées/Kieselguhr dans les étapes de clarification du vin, de la bière, des jus de fruits…) et d'autre part, conduisent à l'obtention de cofractions souvent valorisables. Par ailleurs, elles sont très bien adaptées à la récupération de matière alimentaire et au recyclage ou à la réutilisation d'effluents à la source (eaux de procédé, condensats, ultrafiltrats, nanofiltrats, osmosats, saumures, solutions de détergents…). Les bioréacteurs à membrane de microfiltration-ultrafiltration peuvent accepter des charges volumiques plus élevées et produisent une eau dépolluée de qualité significativement améliorée par comparaison aux traitements biologiques conventionnels de dépollution des eaux résiduaires. La production de boues est par ailleurs plus faible qu'avec les procédés traditionnels.
Les opérations à membrane sont des opérations, qui, comparativement...
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ANNEXES
L'industrie agroalimentaire représente en 2007 le second secteur d'utilisation des membranes en Europe avec 20 % du marché, derrière le secteur du traitement de l'eau (process et potable) et des effluents (31 %) à égalité avec le secteur de la pharmacie et des biotechnologies (stérilisation de fluides biologiques, production d'eau ultrapure, fractionnement/concentration de protéines) (figure ). En 2004, le marché européen des membranes en industrie agroalimentaire était estimé à 175 millions d'euros avec une croissance moyenne annuelle estimée à 9 %, supérieure à la croissance moyenne, tous secteurs confondus, estimée à 7 % .
(d'après )
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