L’encrassement est un problème majeur qui affecte l’efficacité des procédés de filtration. Dans l’industrie laitière, le dépôt de constituants laitiers et le développement de biofilms sont les principaux responsables de l’encrassement des membranes. Comme la formation de biofilms est influencée par les propriétés de la surface des membranes, la sélection du matériau membranaire est un paramètre qui peut affecter l’adhésion de bactéries et la formation de biofilms. Ainsi, l'influence des propriétés de surface (hydrophobicité, potentiel zeta et rugosité) de divers matériaux (PES, PVDF, PAN) sur la performance et l’aptitude à l’encrassement des membranes a été évaluée lors de l'UF de lait et de lactosérum à 50 °C. Il a été montré que pour tous les matériaux, la résistance est globalement plus élevée lors de l'UF de lactosérum, mais que le PVDF présente la plus grande résistance irréversible lors de l'UF de lait et de lactosérum. Ces variations de résistance sont principalement attribuées à l'encrassement de la membrane par les constituants laitiers, car les résultats montrent que le nombre estimé de bactéries n’est significativement pas différent entre les trois différentes membranes. D’autre part, lors de l'UF de lactosérum, il a été montré que la rugosité de la surface des membranes affecte la diversité des communautés bactériennes adhérées aux membranes. En effet, après 20 h d'UF de lactosérum, plus de 5,04 log₁₀/cm² de bactéries sporulantes ont été dénombrées sur les membranes les plus rugueuses (PAN et PVDF) comparativement à 0,18 log₁₀/cm² sur la membrane la plus lisse (PES). Ainsi, l'utilisation d'une surface plus lisse combinée à une durée de filtration plus courte sont des éléments importants à envisager afin de réduire le nombre de bactéries sporulantes dans les systèmes de filtration et le nombre de spores bactériens dans les ingrédients du lactosérum. / Fouling of filtration membranes is a major issue affecting the efficiency of filtration processes. In the dairy industry, fouling is initiated by the deposition of dairy constituents, but also by the development of bacterial biofilms on filtration membranes. Since the formation of biofilms is primarily influenced by the surface properties, the membrane material selection may represent an important parameter to enable membrane fouling and bacteria adhesion. The influence of membrane surface properties (hydrophobicity, zeta potential and roughness) of various materials (PES, PVDF, PAN) was evaluated on both filtration performance and biofouling behavior during UF of milk and whey at 50 °C. The membrane resistance due to fouling was globally higher during whey UF, and the PVDF material had the highest irreversible resistance during both dairy fluids UF. These variations in resistance were mainly attributed to chemical fouling since no significant difference was observed when microorganisms are quantified through 16S rRNA gene copy numbers found on membranes. According to a metabarcoding approach, the membrane material did not influence the biofilms composition on membranes used for milk UF, mainly composed of water-associated bacteria. On the other hand, during whey UF, the membrane surface roughness clearly affected the bacterial diversity observed on it. Indeed, after 20 h of whey UF, more than 5.04 log₁₀ spore-forming bacteria per cm² were found on the roughest membranes (PAN and PVDF) compared to 0.18 log₁₀ per cm² on the smoothest type (PES). Thus, the use of a smoother surface combined with shorter filtration duration, may help the dairy industry to reduce the occurrence of persistent spore-forming biofilms in filtration systems and the number of bacterial spores in whey ingredients.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/28179 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Beaulieu-Carbonneau, Gabrielle |
| Contributors | Pouliot, Yves, Bazinet, Laurent |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 1 ressource en ligne (xi, 65 pages), application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, https://corpus.ulaval.ca/jspui/conditions.jsp |
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