Étude de l'influence des paramètres hydrodynamiques et physico-chimiques sur l'efficacité de l'épuration bactérienne du lait par microfiltration tangentielle : modélisation des mécanismes de transfert

par Yvette Jiokap Nono

Thèse de doctorat en Biotechnologie et industries alimentaires

Sous la direction de Mohamed Ghoul.

Soutenue en 1997

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , en partenariat avec Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-Marc Engasser.

Les rapporteurs étaient Martine Decloux, Francis Quemeneur.


  • Résumé

    Nous présentons notre contribution à la modélisation du transfert de matière en microfiltration tangentielle du lait. Une étude bibliographique nous conduit à distinguer trois classes de modèles pour la microfiltration tangentielle : les modèles de transfert de solvant, les modèles de transfert de soluté et les modèles de transfert de solvant et de soluté. Les particularités de chaque classe de modèles sont dégagées, des comparaisons sont faites entre les différents modèles et des extensions et améliorations d'écritures sont proposées. Cette étude montre que la plupart des modèles développés pour la microfiltration tangentielle sont des modèles semi-empiriques. Pour atteindre notre objectif, une série d'expérimentations est réalisée sur deux membranes minérales de 1,4 micromètre de diamètre de pores. Diverses suspensions modèles de complexité croissante sont étudiées. La nature des divers constituants a été choisie de manière à se rapprocher du lait, tout en assurant l'obtention d'un fluide modèle simple. Comme le lait écrémé, la suspension modèle la plus complète contient des macromolécules, des particules et des sels. Elle présente également des propriétés physico-chimiques comparables à celles du lait. Les filtrations, menées dans une large gamme de conditions opératoires, montrent que les grandeurs de transfert de matière dépendent étroitement de l'environnement physico-chimique de la suspension traitée, de la morphologie des microorganismes, des conditions hydrodynamiques, du mode de fonctionnement du pilote, de la nature et de l'homogénéité de la membrane. Nous montrons que l'élimination des spores pendant la filtration n'est que partielle, indiquant que le produit microfiltré nécessite un traitement complémentaire pour lui conférer son innocuité. Deux modèles de transfert, dont les écritures de base traduisent le mieux les mécanismes mis en jeu pendant la microfiltration tangentielle, ont été retenus pour notre cas. Il s'agit du modèle d'érosion du gâteau et des modèles de la filtration frontale. Les originalités de nos écritures par rapport à celles de la littérature sont, d'une part, d'exprimer les paramètres du modèle en fonction des conditions hydrodynamiques. D’autre part, nous mettons en jeu, dans le modèle d'érosion, la contrainte de cisaillement à la position du module, plutôt que la vitesse tangentielle à l'entrée de celui-ci. Nous montrons que les paramètres de chaque modèle dépendent non seulement des conditions opératoires, mais également de la nature de la suspension traitée. Les résultats de simulation obtenus sont conformes à la plupart des observations de la littérature. Nous concluons notre travail en montrant que les deux modèles développés décrivent bien les cinétiques expérimentales de microfiltration tangentielle de différents laits écrémés.

  • Titre traduit

    Study of the effects of hydrodynamic and physico-chemical parameters on the efficiency of tangential microfiltration bacteria removal from skimmed milk : modeling the mass transfer mechanisms


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Informations

  • Détails : 1 vol. (258 p.)
  • Annexes : 183 réf.

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