A Novel Rig Design for Ultra- and Microfiltration Experiments

Merin

et al. 2003

Lait

Self Cite

-A promising way to produce purified a-lactalbumin (a-LA) is to perform a two-step cascade. The first step of pre-purifying presented herein, consists of ultrafiltration (UF) fractionation of acid casein whey, aiming at increasing the purity of a-LA in the filtrate by total retention of bovine serum albumin and immunoglobulins with only a limited transmission of b-lactoglobulin. The outcome of the present work is a guideline which includes the proper selection of ceramic UF membrane molecular mass cut-off (MMCO) (from 150 to 300 kg·mol -1 ), operating conditions (physico-chemistry, hydrodynamics) and operation mode for achieving satisfactory performance. Irreversible membrane fouling, mainly due to b-lactoblobulin (b-LG), the major protein of the feed solution, and physico-chemical characteristics of the whey protein sources (initial a-LA purity and concentration; heat denaturation of proteins) were shown as selection parameters of prime importance with regard to the target of the prepurification step. Whey protein concentrate in liquid form (PS 90) was to be preferred versus the same grade in powder form and the less concentrated liquid (PS 75). By processing that liquid PS 90, a-LA purity in the permeate was increased from around 0.25 in the initial feed to around 0.44 with a yield of around 0.53 with Céram membranes of MMCO of 300 kg·mol -1 . Stationary ultrafiltration flux was around 64 L·h -1 ·m -2 at a volume reduction ratio of 9.a-lactalbumin / whey / purity / ultrafiltration Résumé -Pré-purification de l'a-lactalbumine par ultrafiltration de lactosérum acide sur membrane céramique : étude des conditions opératoires. La production d'a-lactalbumine (a-LA) de pureté élevée peut se faire par une cascade de 2 opérations, dont la première, présentée ici, est une étape de pré-purification. Il s'agit d'un fractionnement par ultrafiltration d'un lactosérum de caséine acide afin d'obtenir une pureté en a-LA améliorée dans le filtrat en retenant totalement la sérum-albumine bovine et les immunoglobulines. Le présent travail débouche sur un recueil de recommandations qui inclut le choix du seuil de coupure de la membrane, des conditions physicochimiques et hydrodynamiques et du mode de conduite pour obtenir des performances satisfaisantes. Le colmatage irréversible de la membrane et les caractéristiques physico-chimiques de la source de protéines de lactosérum (pureté et concentration initiale en a-LA ; dénaturation des * Correspondence and reprints

Section: Cross-flow Filtration Rig Membranes and Operating Conditionsmentioning

confidence: 99%

Prepurification of ?-lactalbumin with ultrafiltration ceramic membranes from acid casein whey: study of operating conditions

Muller

Merin

et al. 2003

Lait

Self Cite

“…Ultrafiltration of PS 90 microfiltrate and PS 90 ultrafiltrate was performed with a laboratory rig previously described [6]. The 50 kg·mol -1 MMCO (average pore diameter: 12.4 nm) Céram membrane (TAMI Industries, Nyons, France) had A : Absorbance at 600 nm (A 600 ) ; χ : conductivity; : not detected after a volume reduction ratio of 7; [ ] *: number of steps performed on an industrial scale; + number of filtration steps performed according to Figure 1; a.u.…”

Section: Ultrafiltration Routementioning

confidence: 99%

Purification of ?-lactalbumin from a prepurified acid whey: Ultrafiltration or precipitation

Muller

Merin

et al. 2003

Lait

Self Cite

-Acid casein whey is a co-product of casein manufacture that contains a protein, α-lactalbumin, with high nutritional and biological properties. The target protein can be purified using a two-step cascade. The previously reported first step consists of ultrafiltration, which aims at producing a tailor-made permeate with a decreased content of contaminants (bovine serum albumin, immunoglobulins) down to zero and enhanced α-lactalbumin/β-lactoglobulin ratio. The second step is described in the present work. Two routes were investigated. The ultrafiltration route consisted of a second ultrafiltration step with an appropriate membrane, transmembrane pressure, ionic strength and protein concentration. As expected, the purity of α-lactalbumin was satisfactory (0.65) but the yield was poor (0.15) due to the low transmission of α-lactalbumin (<0.2). The precipitation route (reversible precipitation of α-lactalbumin) was more promising, provided proper conditions (initial protein concentration, precipitation pH, length of precipitation time and number of precipitate washings) were maintained. The purity was in the range 0.77-0.99 depending on the feed generated by the first step of the operation (microfiltration and ultrafiltration). The yield of the insoluble route was satisfactory (0.46-0.83). The role of operating parameters for both routes was investigated.α-lactalbumin / purification / process / whey Résumé -Purification d'α-lactalbumine à partir d'un lactosérum acide prépurifié : ultrafiltration ou précipitation. Le lactosérum acide, co-produit de la fabrication de caséines, contient une protéine, l'α-lactalbumine, ayant des propriétés nutritionnelles et biologiques. La protéine peut être purifiée en deux étapes. La première étape, récemment rapportée, est une ultrafiltration qui vise à produire un perméat sur mesure pour la seconde étape avec une teneur quasi-nulle en protéines contaminantes (sérum albumine bovine, immunoglobulines) et un rapport α-lactalbumine/β-lactoglobuline augmenté. La deuxième étape est l'objet du présent article. Deux voies étaient étudiées. La première utilisait une deuxième étape d'ultrafiltration avec une membrane et des conditions opératoires (pression transmembranaire, force ionique et concentrations en protéines) appropriées. La pureté de l'α-lactalbumine était satisfaisante (0,65) mais le rendement faible (0,15) en raison de la faible transmission de l'α-lactalbumine (<0,2). La seconde voie, basée sur la précipitation réversible de l'α-lactalbumine, était plus prometteuse sous réserve de bien sélectionner la concentration initiale en protéines, le pH et la durée de précipitation, et le nombre de lavages du précipité. La pureté de l'ordre de 0,77-0,99 dépendait du produit obtenu après la * Corresponding author: arenouar@labtechno.roazhon.inra.fr 440 A. Muller et al.

“…For MF and UF (~P ::;7 bar), the rig was sirnilar to that described by Daufin et ai. [9], except that the regulations were controlled by a computer and the rig was fed by a system screw pump-regulation valve. The retentate loop volume was 2.49 L with a Kerasep membrane.…”

Section: Filtration Rigsmentioning

confidence: 99%

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

Dresch

Daufin

1999

Lait

Self Cite

-The recovery of dairy cleaning-in-place (CIP) solutions contributes to saving chemicals, water and energy, maintaining c1eaning efficiency, and reducing pH variation and volume of waste stream. The aim of this study was to compare different processes for this particular operation. Industrial c1eaning solutions were ultrafiltered (300 kg-mol:'): membrane performances were CIP-type dependent. One particular type (alkaline) of CIP solution was treated using decantation, centrifugation and cross-f1ow filtration (0.1 um microfiltration [MF], 300 and 15 kg-mol-' ultrafiltration [UF], inorganic and organic nanofiltration [NF]). Centrifugation, decantation and U.I um 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-1 ·m-2 at 70 "C) and the best pollution reduction. A cascade with pretreatment of the CIP alkaline solution by 0.1 um MF was detrimental to NF performances. © InralElsevier, Paris waste stream c1eaning-in-place / microfiltration / ultrafiltration / nanofiltration 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'éco-nomiser 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:"). 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 tangentie~~e (microfiltration (MF) 0,1 um, ultrafiltration (UF) 300 ou 15 kg·mol-1 , nanofiltration (NF)