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Patent 1108919 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 1108919
(21) Application Number: 301949
(54) English Title: PROCESSING OF WHEY
(54) French Title: PROCEDE DE TRAITEMENT DU LACTOSERUM
Status: Expired
Bibliographic Data
(52) Canadian Patent Classification (CPC):
  • 99/4
(51) International Patent Classification (IPC):
  • A23C 9/144 (2006.01)
  • A23C 9/146 (2006.01)
  • A23C 9/20 (2006.01)
  • A23C 11/04 (2006.01)
(72) Inventors :
  • CHAVERON, MICHEL (Switzerland)
  • DUPERREX, HUBERT (Switzerland)
  • SIHVER, JAAK J. (Switzerland)
(73) Owners :
  • SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A. (Switzerland)
(71) Applicants :
(74) Agent: ROBIC, ROBIC & ASSOCIES/ASSOCIATES
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1981-09-15
(22) Filed Date: 1978-04-25
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
77.15732 France 1977-05-23

Abstracts

French Abstract


Procédé de traitement
du lactosérum


Société dite : SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A.

ABREGE DESCRIPTIF
La présente invention se rapporte à un procédé
et à un dispositif de traitement du lactosérum ou petit-lait
en vue d'obtenir un lactosérum déminéralisé.
Dans ce procédé, on soumet un lactosérum à l'état
clarifié et écrémé, d'abord à une électrodialyse, puis à
un échange d'ions à l'aide d'une résine cationique forte
en cycle H+ et d'une résine anionique faible en cycle OH-.
On obtient ainsi aisément des sérums déminéralisés
à plus de 90 % qui peuvent être utilisés par exemple dans
la préparation de produits infantiles ou diététiques.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


Les réalisations de l'invention, au sujet
desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège
est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Procédé de traitement du lactosérum en vue
d'obtenir un lactosérum déminéralisé, caractérisé par le fait
que l'on soumet un lactosérum à l'état clarifié et écrémé,
d'abord à une électrodialyse, puis à un échange d'ions à
l'aide d'une résine cationique forte en cycle H+ et d'une
résine anionique faible en cycle OH-.

2. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le lactosérum est clarifié par élimination
des particules ayant des dimensions supérieures à 100 µm.

3. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le lactosérum est écrémé jusqu'à un taux
de matières grasses résiduel inférieur à 0,05%.

4. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le lactosérum a une teneur en matières
sèches comprise entre 18 et 25% en poids.

5. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que l'électrodialyse est conduite à une tempé-
rature comprise entre 10 et 20°C.

6. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que l'électrodialyse est conduite sous une
intensité de courant comprise entre 15 et 40 mA par cm2 de
membrane.

17

7. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le produit intermédiaire obtenu après
électrodialyse est déminéralisé à un taux compris entre 30 et
60% en poids par rapport au lactosérum de départ.
8. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le produit intermédiaire obtenu après
électrodialyse est pasteurisé avant d'être soumis à l'échange
d'ions.
9. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que l'échange d'ions est conduit à une température
comprise entre 4 et 10°C.
10. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que le lactosérum déminéralisé est obtenu à
un taux de déminéralisation compris entre 90 et 98% en poids
par rapport au lactosérum de départ.
11. Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé par le fait que les résines échangeuses d'ions sont régéné-
rées à l'aide d'acide chlorhydrique pour la résine cationique
et de soude ou d'ammoniaque pour la résine anionique.

12. Procédé selon les revendications 1 et 11,
caractérisé par le fait que les têtes de régénération sont cons-
tituées des queues de régénérations d'un cycle de régénération
précédent.

13. Lactosérum déminéralisé obtenu selon la
revendication 1.

18

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


-- 1 --
39~9 ~ :

La pr~sente invention se rapporte ~ un procédé de
traitement du lactosérum ou petit-lait en vue d'obtenir un
lactosérum déminéralisé.
Le lactosérum ou petit-lait est le sous-produit de
la transformation du lait en fromage, en caséine ou en dérivés
de la cas~ine. La valorisation de ce sous-produit est actuel-
lement réalisée de diverses manieres, mais, malgxé sa valeur -
nutritive élevée, seuls de faibles tonnages ont trouvé un
débouché dans l'industrie alimentaire humaine. Par exemple
j 10 l'utilisation du lactosérum dans l'alimentation infantile,
notamment dans la préparation des laits humanisés et des
laits spéciaux, est limitée par le fait que ce produit est -
proportionnellement trop riche en sels mineraux et qu'il
doit être déminéralisé, ce qui au plan industriel est une
opération co~teuse dont la rentabilité est aléatoire.
De nombreuses techniques de deminéralisation peuvent
! être envisagées, en particulier l'ultrafiltration, l'osmose
inverse, l'électrodialyse et l'échange d'ions. Les deux
premières sont trop sp~cifiques et de ce fait seules les
deux dernières ont trouvé une réelle application industrielle.
L'électrodialyse est une technique électrochimique
qui permet d'éliminer sélectivement les sels ionisés d'une
solution par migration sous l'action d'un champ électrique
a travers des membranes sélectivement perméables aux cations
et aux anions. Elle s'avère spécialement onéreuse lorsque la
solution à traiter a une concentration saline faible ou
lorsqu'on veut atteindre des taux de déminéralisation poussés.
L'echange d'ions est une technique qui est basée
sur le principe des équilibres ioniques existant entre une
phase solide et une phase liquide et fait appel à des phéno-
mènes d'absorption et d'exclusion. De grandes ~uantités d'eau
~ sont nécessaires et des réactifs de régénération doivent
; être utilisés en abondance, réactifs dont on ne sait trop que
~.
'~


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~ - 2 -

faire après usage. Par ailleurs elle ne permet pas d'obtenir
nécessairement le même type de démineralisation que l'elec-
trodialyse, et vice-versa.
Selon l'invention, on propose un proced~ de traite-
ment de lactoserum qui minimise le plus possible les incon-
vénients évoqués ci-dessus, tout en présentant de nombreux
avantages quant a la qualit~ du produit obtenu, aux co~ts
et rendements industriels et à l'encombrement des installa-
tions de mise en oeuvre. Ce procédé est caractéris~ par le
fait que l'on soumet un lactosérum à l'état clarifié et
ecreme, d'abord à une electrodialyse, puis à un échange
d'ions ~ l'aide d'une résine cationique forte en cycle H et
d'une resine anionique faible en cycle OH .
Le lactos~rum, qu'il s'agisse de lactosérum de fro-
magerie ou de lactoserum de caseinerie, a habituellement
une composition comme suit

lactosérum doux lactosérum acide

lactose 4,0 à 5,0 % 4,0 à 5,0 %
protéines (lactalbumine
essentiellement) 0,6 à 0,8 % 0,6 à 0,7 %
sel~ mi~erau~
(Na , K , Ca surtout) 0,4 à 0,6 % 0,7 à 0,8 %
matières grasses 0,2 à 0,4 % 0,05 a 0,1

extrait sec total
(teneur en matières sèches) 5,3 à 6,6 % 5,3 à 6,0 %
acidite en degrés Dornic 14 a 16 43 à 48
pH ; 5,9 a 6,5 4,3 à 4,6




: - . . ,:

~ - 3 -
9~9

On voit donc que le lactosérum est proportionnellement
(aux protéines notamment) tr~s riche en sels minéraux, bien
que ceux-ci y soient dans un état de très grande dilution.
On préfère d'ailleurs utiliser comme matière de départ un
lactosérum concentré, avantageusement concentré thermiquement
dans des conditions de chauffage modérées jusqu'a un extrait
sec compris entre 18 et 25 %. Ce lactosérum, qu'il soit de -
fromagerie ou de caséinerie, qu'il soit brut ou concentré,
contient géneralement de fines particules en suspension et
doit etre clarifié avant d'etre soumis à l'électrodialyse.
On a constaté qu'il convenait d'en éliminer les particules
ayant des dimensions supérieures à 100 ~m; on a constaté
également qu'il convenait de l'écrémer, jusqu'a atteindre un --
taux de matières grasses résiduel inférieur à 0,05 % environ.
Ces opérations peuvent etre menées à bien par exemple par
filtration (stérile si désirée) et centrifugation ~ haute
vitesse, éventuel~nt par ~actofugation, comme cela est
bien connu dans la technique laitière. Il va de soi que
l'on peut également utiliser un lactosérum reconstitué a
partir d'une poudre de lactosérum et, s'il y a lieu, clarifié
et écrémé.
Ainsi qu'il a été indiqué plus haut, l'électrodialyse
et l'échange d'ions sont des techniques de déminéralisation
bien connues en soi. Pour une initiation à ces techniques,
de meme que pour l'application séparée de celles-ci à la
déminéralisation des lactosérums, on se rapportera avantageu-
sement à l'article de W. Ulrich dans Schweizerische Milch-
wirtschaftliche Forschung 5, 99 (1976).
En ce qui concerne l'électrodialyse en tant que
première étape du procédé selon l'inve-ntion, on a remarqué
que les conditions de travail suivantes étaient les plus
avantageuses :




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' ~,. : ~. -, ,~ : ' .

~ - 4 -
.
~ 39~
temp~rature : de 10 a 50C, de préf~rence de lO à 20C
tension : de 0,05 à 0,09 V/cm / g d'extrait sec
intensité : de 15 ~ 40 mA/cm2 de membrane

ce qui correspond, pour un lactosérum de 18 à 25 % d'extrait
sec, ayant une résistivité comprise entre 200 et 90 ~cm, a
une tension globale de 240 a 450 V aux bornes d'un électro-
dialyseur ayant par exemple une capacité de production de
50.000 l/jour de serum demineralise ~ 90 % et comprenant
200 cellules, soit 1,4 ~ 2,25 V par cellule.
Le temps d'électrodialyse est, dans ces conditions,
typiquement compris entre 3 et 6 h, variable avec le taux
de deminéralisation transitoire souhait~. De la sorte, on
traite entre 0,9 et 6 kg d'extrait sec par m de membrane
par heure. Pour un lactosérum brut ~ 6 % d'extrait sec
environ, les valeurs sont respectivement de 60 Qcm et de 260
à 380 V.
Pour des raisons d'ordre bactériologique, on évite
de d~passer une temperature de 20C, à moins de conduire
l'électrodialyse en présence d'un agent anti-bacterien
comme l'eau oxyg~n~e par exemple. De pr8ference les membranes
sont constituees de polystyrènes-di~inylbenzenes sulfonés
(membranes cationiques) et de polystyrenes-divinylbenzenes
aminés (membranes anioniques) fixés sur les polymeres fibreux
inertes, par exemple ~ Saran et ~ Dynal. Il s'agit en fait
de résines échangeuses d'ions mises sous forme de membranes.
A l'issue de l'électrodialyse, on récupere à titre
de produit intermediaire un lactos~rum partiellement démine-
ralisé, dont le pH et l'extrait sec sont comparables au
lactosérum de départ. Le taux de deminéralisation peut
atteindre jusqu'a 90 %, mais on préfère normalement s'en
tenir a un taux compris entre 30 et 60 %, par exemple
entre 40 et 45 %. La déminéralisation est proportionnellement
plus importante en ions monovalents, Na et K par exemple,
qu'en ions divalents, Ca par exemple.



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- 5 -
9:~

L'echange d'ions, qui constitue la deuxième étape
du procédé selon l'invention peut être menée en lits mélangés,
le produit étant mis en contact avec un mélange de résines
cationique forte et anionique faible, ou en lits séparés,
variante qui en l'occurrence est plus favorable. Dans ce cas,
le produit intermédiaire est envoy~ successivement sur une
résine cationique forte en cycle H , puis sur une résine
anionique faible en cycle OH . Comme résine, on peut employer
aussi des polymères sulfon~s (resines cationiques), par exem-
ple des Amberlite IR 120 et IR 200, respectivement des
polymères aminés (résines anioniques), par exemple, les ~ Am-
berlite IRA 93 et IRA 68, éventuellement préparées spéciale-
ment ou régénerées pour être en cycle H , respectivement
en cycle OH .
Selon une variante du procédé, le produit intermé-
diaire est pasteurisé avant d'être envoyé sur les résines.
La mise en contact peut se réaliser par mise en
suspension de la résine dans le produit intermédiaire à
traiter, ou par percolation de celui-ci à travers la résine
disposée dans une colonne par exemple, à une température
comprise entre 4 et 50C, de préférence entre 4 et 10C.
On évite de dépasser la température de 10C également pour
des raisons bactériologiques, à moins que l'échange d'ions
soit effectué en présence d'un agent anti-bactérien. La
quantité de lactosérum électrodialysé (exprimée sous
forme d'extrait sec) gue l'on peut traiter depend tout à
la fois du taux de déminéralisation résultant de l'électro-
dialyse, du pH du lactosérum à traiter et du pH du lacto-
sérum déminéralisé que l'on veut obtenir après échange d'ions
ainsi qu'évidemment du taux de déminéralisation final désiré.
On a remarque par exemple que ~'on pouvait travailler de 0,8
à 1,2 kg d'extrait sec par équivalent total d'~chan~e ionigue




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- 6 -

(valence-gramme d'échange par unité de poids ou de volume de
résine) pour du lactoserum doux destiné ~ donner un lactoserum
demineralise à 90 % ayant un pH compris entre 4,5 et 6,5.
Le lactoserum deminéralisé ainsi obtenu est en général
légèrement plus dilu8 que le produit de d~part. Le taux de
déminéralisation total peut atteindre sans problème 90 a 98 %
et aussi bien les ions alcalins que les ions alcalino-terreux
sont elimines, de même que les chlorures notamment. Les pertes
en proteines et lactose sont faibles; elles dependent de la
qualite des résines echangeuses d'ions choisies. Avantageuse-
ment on le standardise (c'est-à-dire qu'on re-ajuste sa compo-
sition à une composition standard, par exemple comme indiqué
dans le brevet français no 1.523.106)et on le pasteurise.
S$ désire, on peut le secher, en tour par exemple, apres
pré-concentration s'il y a lieu.
Ce lactoserum démineralise trouve une application
toute naturelle en dietetique, notamment dans la pr~paration
des laits humanisés et des laits de regime. Il est produit
au moindre coût, par un procedé qui représente un optimum sur
le plan industriel. Au prix d'un entretien du matériel employé
- quelque peu supérieur et de la n~écessité d'utiliser une
main-d'oeuvre qualifiée, ledit procéde presente par rapport
aux proc~des purs d'electrodialyse et d'échange d'ions, des
avantages déterminants tels que, par exemple :
- la production à un prix de revient minimum
pour un même taux de démin~ralisation,
- une grande souplesse d'obtention de lactosérums
à des taux de déminéralisation variable,
- la possibilité de travailler de gros litrages
avec un encombrement réduit.




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~` iL~ 9

Bien entendu, pour une bonne mise en oeuvre du
procédé, l'él~ment d'électrodialyse doit être nettoyé entre
chaque operation unitaire, par exemple par lavage chimique
(acide chlorhydrique puis soude ou ammoniaque), par lavage
au détergent ou encore par lavage à l'aide d'une solution
enzymatique, suivi d'un rinçage à l'eau tiède ou chaude.
Les résines échangeuses d'ions doivent elles être périodi-
quement regenerees par un acide, l'acide chlorhydrique par -
exemple, respectivement par une base, la soude ou l'ammoniaque
par exemple, puis rincées. En employant pour les têtes de
rég~nération les r~actifs acides ou basiques issus d'une
régénération précédente et en réservant le~ réactifs neufs
aux queues de régénération, il est possible de réaliser de
substantielles économies.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon
1'invention comprend, dispos~s en série d'amont en aval une
unité d'électrodialyse et une unité d'échanges d'ions. Ce
dispositif est avantageusement complété, afin de fonctionner
en continu, en tête d'une unité de pré-concentration, d'une
unité de clarification, en particulier par filtration fine
stérile,et d'une unite d'écrémage; d'une unit8 de pasteurisa-
tion entre l'unité d'électrodialyse et l'unité d'échange
d'ions;et, en queue, à nouveau d'une unité de pasteurisation,
d'une unité de concentration et d'une unité de séchage.
On y trouve égal~ment des cuves-tampons destinées à régulari-
ser les à-coups de fabrication et surtout à permettre une
marche en continu ~ partir d'unités telles que l'électrodialyse
et l'échange d'ions qui travaillent par charges élémentaires.
Celles-ci peuvent être multiples et composées chacune de
plusieurs éléments disposés en parall~le, par exemple selon
le type d'appareillage utilis~, 1 à 3 éléments d'électrodialyse -~
en parallèle pour 2 éléments d'échanges d'ions sur colonnes
(2 colonnes cationiques en parallèle, puis ~ colonnes anioni-
ques en parallèle). ~-




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~ - 8 -


E X E M P L E S

Les exemples suivants, o~ les données numériques sont
exprimées en valeurs pondérales, illustrent la mise en oeuvre
du procédé selon l'invention. Tous ces exemples ont été
r~alisés à l'aide du dispositif indiqué ci-après et qui
comprend d'amont en aval au moins les éléments principaux
suivants :
- 1 cuve-tampon de réception du lactosérum
pré-concentré à un extrait sec de 20 % environ;
- 1 préchauffeur-refroidisseur,
- l écrémeuse,
- 1 flltre a loo ~m
- 3 éléments d'électrodialyse ~ IONICS
comprenant 200 cellules chacun et de 50 m2 de
surface totale de membrane par élément, disposés
en parallèle, ou l élément ~ SPTI,
- l cuve-tampon,
- 1 pasteurisateur-refroidisseur,
- 2 colonnes d'échange d'ions cationiques, disposées
en parallele, d'une capacité d'échange de 1200 équi-
valents chacune,
- 2 colonnes d'échange d'ions anioniques, disposées
en parallèle, d'une capacité d'échange de 12~0 équi-
valents chacune, ;
- 1 cuve-tampon,
- l pasteurisateur,
- 1 évaporateur triple ou quadruple effet,
- 1 tour de s~chage
ainsi que des pompes de circulation.
Dans ces exemples, de m~me d'ailleurs que dans le reste
du texte, revendications comprises, le "taux de déminéralisation"
represente le rapport, exprimé en pourcents, des quantités de
sels minéraux éliminés du lactosérum ~c'est-à-dire la différence
entre les quantités de sels minéraux du lactosérum de départ et
les quantités residuelles du lactosérum déminéralisé) aux quanti- -
tés de sels minéraux du lactosérum de depart, ramené aux mêmes
pourcentages de mati~res sèches.


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- 9 -


E x e m p 1 e
.
On envoie dans le dispositif précite 20.000 1 de lacto-
s~rum doux (pH = 6,1) provenant de la fabrication de fromages
à pate cuite, prealablement concentr~ sous pression r~duite,
entre 70 et 42C, dans un appareil quadruple effet jusqu'à un
extrait sec de 20 % tl83 g/l).
Ce lactoserum dont la composition est la suivante :
. densite à 20C d = 1,09
; extrait sec total 183 g/l
; 10 cendres ~sels mineraux) 16 g/l
Na 1,12 g/1
K 4,49 g/l
Ca++ 0,9 g/l
Mg 0,022 g/l
phosphate 3,5 g/l
citrate 5,2 g/1
Cl 3,4 g/l
acide lactique 2,7 g/l
pH 6,1
est prechauffe à 43C, puis ecreme sous 4.000 g,
refroidi ~ 20C et envoye dans les elements d'electrodialyse
. où il séjourne environ 4 h sous une tension totale variant de
240 à 450 V. On obtient de la sorte un lactoserum interm~diaire
(19,4 % d'.extrait sec = 180 g/l) dont le taux de demineralisation
est de 42,8 % et qui a la composition suivante : :
densite a 20 C d = 1,077
` extrait sec total 180 g/l
., sels minéraux 9,0 g/l
Na 0,64 g/l
X 2,03 g/l
Ca++ 0,4 g/l
Mg 0,12 g/l
phosphate 2,9 g/l
.




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... . .
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i, ~ .. . . .

-- 10 --


citrate 5,0 g/l
Cl 1,66 g~l
acide lactique 1,8 g/l
pH 6,0
Après pasteurisation à 72 C pendant 15 s par injection
de vapeur, ce lactosérum partiellement déminéralisé, refroidi
a 6C, est envoye pendant 2 h sur les 2 séries de colonnes
échangeuses d'ions ~cationique d'abord au cycle H , puis
anionique en cycle OH ).La vitesse de passage est de 4,1 m~h,
soit pour la colonne cationique 0,48 équivalent cationique/équi-
valent d'echange ionique/h. Le lactoserum obtenu, demineralise
à 93,5 %, a la composition suivante :
en % en g/.l
lactose 12,51 118,6
proteines 2,07 19,6
sels mineraux 0,08 0,8
dont Na 0,008 0,076
K 0,006 0,057
Ca++ 0,003 0,028
Cl 0,011 0,104
phosphate 0,036 0,340
matières grasses 0,14 1,3
extrait sec 14,8 140,3
total
pH = 4,8
densite à 20C d = 1,05
Dans ces conditions, 13,4 kg d'extrait sec de lactosérum
par m de membranes ont ete traités par electrodialyse et 1,8 kg
par equivalent d'échange cationique. .




.: .
' , ' ., ~ . ' ' '

`


A ce serum déminéralisé acide, on ajoute 3.000 1 de
sérum brut (comme décrit dans le brevet français no 1 523 106
par exemple). Le melange est alors amené à pH = 6,6 à l'aide
d'une solution de potasse à 20-30 %.
Le produit ainsi obtenu est pasteurisé, pré-concentre
a 50 % d'extrait sec (417 g/l), puis séché par atomisation.
L'unit d'électrodialyse est nettoyée par des rinçages
successifs a l'eau, à la soude 0,2 M,à l'eau et à l'acide
chlorhydrique 0,2 M.
Les colonnes de résines échangeuses d'ions sont lavées
abondamment à l'eau, puis régenérées séparément :
- colonne cationique
par passage d'acide chlorhydrique récupéré d'un cycle
de régénération précédent pendant 12 mn au debit de
0,05 équivalent/équivalent d'échange ionique/mn; cette
première opération est suivie par un passage d'acide
chlorhydrique neuf pendant 20 mn au débit de 0,1 equi-
valent/equivalent d'échange ionique/mn; l'effluent
acide de cette dernière operation est conservé en partie,
pour servir de tête de régénération au cycle suivant;
on réalise ainsi une economie de 20 % par rapport à
l'emploi direct de réactifs neufs.
- colonne anionique :
par passage de soude recuperée d'un cycle de regenération
préc~dent pendant 10 mn au débit de 0,04 équivalent/équi-
valent d'echange ionique~mn; cette première opération
est suivie comme précédemment par un passage de soude
neuve pendant 25 mn au débit de 0,07 équivalent/equivalent
d'échange ionique/mn; l'effluent basique de cette dernière
opération est conservé en partie pour servir de tête de
regenération au cycle suivant; on réalise là ainsi une
économie comparable à celle qui est indiquee plus haut.
La regeneration des deux types de colonnes etant realisee,
~ on procède normalement au lavage à l'eau des resines, puis au : -
detassage de celles-ci par rétro-lavage ~ l'eau.
.

- 12 -


Exemples comparatifs

a) On traite un lactosérum doux préparé comme indiqué
en début de l'exemple l par électrodialyse seule en poussant
celle-ci jusqu'à un taux de déminéralisation de 90 %. On cons-
tate que seulement 3,6 kg d'extrait sec de lactosérum peuvent
être traités par m2 de membrane, soit 3,7 fois moins
environ. Le rendement horaire est donc plus faible de cet
ordre de grandeur et, en outre, la puissance électrique doi~
etre fortement augmentée pour compenser l'abaissement de la
conductibilité électrique au fur et ~ mesure que le lactos~rum
se déminér~lise.
b) On traite un lactosérum doux par pur échange d'ions, -
dans les condltions mentionnées au milieu de l'exemple 1.
On constate que, pour atteindre un taux de déminéralisation
comparable, soit 90 ~, seulement 0,7 kg d'extrait sec de
lactosérum par ~quivalent cationique peuvent être traités
soit 2,6 fois moins. Pour un même rendement horaire, il faut
donc utiliser 2,6 fois plus de résine, ce qui nécessite des ~
installations plus encombrantes et surtout la mise en jeu -
de 2,6 fois plus de réactifs de régénérations dont on ne sait
trop comment les éliminer.
Sur le plan du coût, un jumelage électrodialyse-
échangeurs d'ions permet une économie de l'ordre de 20 à 30 %
sur les frais variables de production par rapport à chacune
des techniques prises séparément.

E x e m p l e 2

On répète ce qul est décrit à l'exemple l, mais à
partir de 20.000 1 d'un lactosérum doux de fromages ~ pâte
pressée,pré-concentré à 22 % d'extrait sec et ayant environ
17,3 g/l de cendres. Par électrodialyse pendant 6 h on obtient

:




,. . ~

~, '. . . : ' , ,': . , , : '
.. . . . . . . . . ..
.. - . : . . : - .

`

un lactoserum intermédiaire (21,3 ~ d'extrait sec) déminera-
lisé à 56,5 %. Ce serum intermediaire, refroidi ~ 6C, est
envoyé sur les résines ~changeuses d'ions, d'abord une catio-
nique travaillant en cycle H , puis une anionique travaillant
en cycle OH . La vitesse de passage est de 4,2 m/h
On obtient de la suite un lactosérum demineralise à 92,8 %
qui a la composition suivante :

en % en g/l

lactose 14,12 132,9
protéines 1,95 18,4
sels mineraux 0,10 0,9
dont Na 0,010 0,094
X+ 0,007 0,085 -
Ca++ 0,004 0,037
Cl 0,009 0,084
matieres grasses 0,13 1,2

extrait sec total 16,3 153,4
pH = 4,6
densite à 20C d = 1,062

Le pH est alors ajusté à 6,8 à l'aide de soude à 20 ~.
Le sérum est alors concentré par evaporation a 50 % puis séché
par atomisation.

E x e m p 1 e 3

On traite, comme décrit a l'exemple 1, du lactosérum
acide (pH = 4,8, acidité = 42 Dornic) de Cottage Cheese,
pré-concentré ~ 21 % et ayant environ 21,2 g/l de cendres.
Par electrodialyse pendant 4 h, on obtient un lactosérum
intermédiaire acide démineralis~ ~ 41,3 % (pll = 5,0, acidite
= 100 Dornic, extrait sec = 19,3 %), que l'on envoie sur



, .. . . . . . . . . . .
: - .. , :
: '
. , ,, . ~ '' ''';''''' '' ''' '' '"' "'' ; "' . :

, .

- 14 -
,

les r~sines échangeuses en cycle H et OH respectivement,
au débit de 3,8 m3/h.
On obtient ainsi un lactosérum démin~ralis~ à 91,8 %
qui a la composition qui suit :

en ~ en g/1

lactose 13,04 123,2
protéines 1,97 18,6
sels minéraux 0,14 1,3
dont Na 0,008 0,075
K 0,006 0,056 :
Ca++ 0,005 0,047
Cl 0,006 0,056
matières grasses 0,05 0,5
: . :
extrait sec total 15,2 143,6
pH = 4,6 :
densité à 20C d = 1,058 ~-

Les colonnes sont régénérées comme décrit a
llexemple 1, avec toutefois les modifications suivantes :

- colonne cationique : débit 0,09 équivalent HCl/équi-
valent d'~change ionique/mn,
pendant 33 mn; : .
- colonne anionique : débit 0,08 ~quivalent NH40H/
équivalent d'~change ionique/mn,
pendant 27,5 mn. ~ :




.- , .- : .:


,

~ -
i~ g

E x e m p 1 e 4

La poudre de lactoserum demineralise preparee selon
l'exemple 1 est utilis8e dans la preparation d'un lait mater-
nisé. Pour la fabrication de 1.000 kg de poudre sèche on
S m~lange 562 kg de poudre de lactoserum déminéralisé à un lait
standardisé froid contenant 250 kg de matière grasse répartie
en 198 kg:graisse lactique et 52 kg:huile de mals et ayant
une teneur en matière sèche d8graissée de 156 kg. Ce lait
standardisé en matière grasse aura au préalable été pasteurisé
a 102 C afin de réduire au maximum l'action de la lipase.
Au mélange froid lactosérum déminéralisé et lait
standardisé on ajoute les ingredients suivants :
glycocolle = 50 kg
citrate tricalcique = 40 kg
Fer = 51 g sous forme d'un sel de
fer soluble, saccharate de fer,
chlorure de fer ou d'un autre
sel de fer
vitamine A = 15.000.000 UI
vitamine C = 600 g
vitamine Bl = 4 g
vitamine B6 = 12 g
vitamine B12 - = 20 g
vitamine PP = 80 g
pantothenate de Ca = 40 g
acide foli~ue = 300 mg
Ces substances permettent d'obtenir un produit dont la
composition est proche de celle du lait maternel.
Le melange ainsi obtenu est pasteurisé ~ 110C pendant
10 secondes et concentré jusqu'à un extrait sec de 45 % dans
un appareil a film tombant, ce type d'appareil permettant de
limiter au maximum le taux de dénaturation des protéines s~ri-
ques et le blocage de la lysine.

.!




. . .

-- 16 ~ 9

La concentration est suivie imm~diatement par une
homogénéisation ~ une pression de 100 kg/cm et une tempera-
ture de 50C. La masse homogéneisee chaude est envoyée direc-
tement dans une tour de séchage par pulvérisation dont les
conditions sont
température air chaud 200 à 250C
pression air chaud 0,13 atm
température air sortant 95C
La poudre refroidie qui a un poids spécifique de
465 g/l est conditionnée dans son emballage définitif. Elle
présente la composition suivante :
matiare grasse : 26,0 %
protélnes: 12,5 %
soit4,5 % casélne
6,5 ~ protéines seriques
1,5 % compos~s azotés non protéiques
lactose: 56,2 %
cendres: 2,3 %
eau : 3
La composition en cendres est la suivante :
Na : 0,20
K : 0,60 %
Mg : 0,04 %
Ca~+ : 0,39 %
Cl : 0,30 %
phosphate: 0,90 ~ -
La reconstitution du produit s'obtient en dissolvant
15 g de lait en poudre dans 90 cm3 d'eau.




. - .

.

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Forecasted Issue Date 1981-09-15
(22) Filed 1978-04-25
(45) Issued 1981-09-15
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Claims 1994-04-01 2 68
Abstract 1994-04-01 1 21
Cover Page 1994-04-01 1 15