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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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5. Conclusion
Les opérations à membranes ont contribué, au sein de l'industrie alimentaire, à des simplifications des schémas de procédés traditionnels, des améliorations de la compétitivité, des innovations en produits et procédés, et un meilleur respect des contraintes environnementales. En outre, elles fournissent à l'industrie alimentaire d'excellents outils pour réduire sa consommation d'eau et sa production de rejets.
Des applications récentes se sont développées pour les boissons (vin, bière, boisson à base de protéines végétales…), les jus sucrés et dans l'industrie laitière, et un développement de ces opérations est encore attendu, principalement dans deux directions majeures, annoncées par des premières applications ponctuelles :
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l'amélioration de la qualité et de la sécurité alimentaire des produits manufacturés en prenant en compte les aspects microbiologiques, fonctionnels, la texture, la flaveur et le goût des produits. Pour réaliser cela, les caractéristiques physico-chimiques, structurales et rhéologiques des composés alimentaires devront être étudiées de manière approfondie. Les opérations à membranes sont d'excellents outils pour produire de nouveaux aliments et boissons à valeur « santé » (nutritionnelle, biologique), spécialement adressée à différents types de consommateurs (sportifs, nourrissons, personnes âgées, etc.) ;
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la minimisation de l'impact environnemental de l'industrie alimentaire. Il s'agit de traiter les effluents, de préférence individuellement à la source dans le but de réutiliser la matière perdue et l'eau. L'objectif poursuivi est la limitation des rejets (volume, charge) et l'amélioration de leur qualité, objectif avoué depuis peu pour des raisons réglementaires, économiques et aussi d'image de marque.
Globalement, les opérations à membrane permettent et continueront de permettre à l'industrie alimentaire d'atteindre simultanément sécurité alimentaire, compétitivité et respect de l'environnement, trois exigences actuelles majeures de l'industrie et du consommateur – citoyen. On peut penser ainsi que dans un futur proche, tous les schémas de production alimentaire incluront au moins une étape à membrane, comme c'est le cas aujourd'hui dans le traitement de l'eau.
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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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DAUFIN (G.), RENE (F.), AIMAR (P.)...
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