Brevet FR2323644A1 — publié le 19770408

La présente invention concerne un procédé pour le traitement des eaux de constitution de produits alimentaires et issues de ceux-ci après extraction . En effet, de nombreuses fabrications dans l'industrie alimentaire passent par des voies de concentration, thermique ou par hyperfiltration, de produits tels que lait, lait écrémé, sérum, babeurre, perméat (jus de différentes origines) etc. L'évaporation du lait ou du sérum devrait conduire de l'eau distillée, exempte par conséquent de matières organiques Or cette eau en contient jusqu'a 15 ppM . La présence de ces matières s'explique par un entraînement par la vapeur de certains composés, représentés surtout par des sources azotées diverses allant du petit peptide aux acides aminés divers, avec des produits secondaires de dégradation volatils à faible pH tels que l'urée, les aldéhydes et des cétones insaturées, ce qui explique que ces eaux sont hautement fermentescibles Pour cette raison, les eaux constitutives de produits laitiers ne sont pas utilisables comme eau potable .Par contre le rejet de ces eaux à la rivière est une source de pollution, alors que souvent sur les sites des laiteries, l'eau est d'un prix élevé Ss quantités énormes d'eau sont souvent ainsi gaspillées, avec des risques de pollution élevés pendant que l'on doit se procurer de l'eau potable C'est pourquoi ce problème est étudié depuis longtemps par des industries laitières et n'avait pas encore trouvé de solution acceptable C'est un but de la présente invention de proposer un procédé pour le traitement de l'eau constitutive des produits laitiers de façon à la rendre potable La concentration très faible en produits organiques et minéraux pose des problèmes analytiques ardus .L'urgence du traitement de ces eaux a fait reporter à plus tard ces détermi- nations dont la connaissance faciliterait l'étude du traitement et pourrait aussi être un facteur de perfectionnement de la technique de séchage du lait . Les recherches ont donc du être conduites de façon intuitive, avec une connaissance approchée du produit à traiter A titre d'exemple, une eau constitutive de produits laitiers présente les caractéristiques suivantes - température : de 60 à 650 C - pH : compris entre 6 et 7,5 - résistivité : de l'ordre de 25.000 Ohm/cm - matières organiques séchage de lait : 2 à 5 mg/l séchage de sérum :jusqu'à 10 mg/l Or, ces eaux constituent un produit noble dont le recyclage doit être envisagé - en chaudière, la haute résistivité de l'eau est l'indice d'une minéralisation, en particulier d'une dureté, faible Le problème se ramène à éliminer les matières organiques, ou tout au moins à abaisser la teneur jusqu'd des valeurs inférieures à celles prévues par la réglementation des eaux d'alimentation, soit 3 ppM . Remarquons en passant que ce schéma correspond à un recyclage de calories - comme eau potable seule, ou mélangée avec un appoint d'eau de ville . Le problème de l'élimination des matières organiques se pose comme dans le cas précédent . En plus, cette eau demande à être reminéralisée si elle est utilisée seule .La reminéralisation n'est pas indispensable si cette eau est coupée dans une proportion adéquate avec de l'eau de ville fortement minéralisée La reminéralisation d'une eau a en effet comme objectif de faire apparaître une dureté et un titre alcalimétrique complet modérés afin d'éviter les corrosions dans les canalisations .Si la fabrication n'exige pas de reminéraliser l'eau, il serait possible alors de l'acheminer par une canalisation spéciale jusqu'au lieu d'utilisation . il suffirait de neutraliser cette eau afin d'éliminer les traces de C02 agressif qu'elle peut contenir Du fait de l'absence d'une analyse exacte des eaux constitutives de produits laitiers, on a supposé que la présence des matières organiques s'expliquait par un entraînement vésiculaire Si ce phénomène se produit seul, l'analyse centésimale de ces eaux doit être sensiblement la même que celle du lait ou du sérum C'est pourquoi dans les premières tentatives, on a supposé qu'il y avait entraînement du sérum ou du lait, donc des produits protéiques de nature colloïdale . Or, on sait qu'ils sont précipités par des sels de métaux lourds, tels que chlorure de fer ou sulfate d'alumine .La méthode consistait à opérer une floculation suivie d'une filtration . On a fait de nombreux essais, les rendements moyens restent faibles ; les matières collordales ou les matières très fines en suspension sont loin de représenter une part notable de la charte organique des eaux traitées L'adsorption des matières solubles sur l'hydroxyde d'alumine est faible . Pour une même eau, deux essais consécutifs ne donnent pas le même résultat . Avec le chlorure de fer, il n'a jamais été possible d'obtenir de bonnes floculations . Cette méthode n'a pas pu être retenue . On a également essayé une oxydation floculation suivie d'une filtration . Le chlore a été retenu comme agent cgydant .Il réduit le taux des matières organiques qui, dans certains cas, coagulent partiellement, améliorant l'effet des floculants minéraux . Les rendements restent faibles et sont conditionnés par une floculation difficile à mener cette solution a aussi été écartée On a également essayé des traitements biologiques par filtration lente . Ce procédé consiste à faire passer à faible vitesse, sur un filtre à sable noyé, l'eau à traiter préalablement aérée . Il se développe, après quelques jours de latence, une flore aérobie-anaérobie facultative, qui dégrade les composés organiques de l'eau . Le bilan économique de cette solution est assez lourd en ce qui concerne le refroidissement, tant en investissement qu'en exploitation .Elle ne serait supportable que pour des laiteries qui auraient besoin d'une eau traitée nécessairement refroidie, ce qui n'est pas fréquent En fait, il ne s'agit pas d'un problème de laitier mais d'un problème pour spécialiste en traitement des eaux, et ces spécialistes n'avaient jamais été encore confrontés au problème traitement de ces eaux C'est en essayant des processus d'edsorption sur diverses substances que l'on a trouvé, conformément à l'invention, qu'une solution pouvait être fournie, de façon inattendue, par traitement d'adsorption sur charbon actif D'autres substances avaient été envisagées, par exemple calcaires, résines macroporeuses, etc..., mais elles ont été écartées car elles se sont révélées moins perfomantes Conformément à l'invention, on prévoit un procédé pour extraire des eaux constitutives de produits laitiers une partie des matières organiques qu'elles contiennent, remarquable notamment en ce qu'il consiste en une percolation statique sur un support adsorbant régénérable tel que du charbon actif de nature peu catalytique et hautement adsorbant dont les propriétés sont parfaitement stables dans le temps. La teneur en matière organique des eaux ainsi traitées est en pratique toujours abaissée suffisamment pour répondre aux normes de potabilité les plus diverses exigées quelle que soit la teneur initiale. Il suffit que le temps de séjour de l'eau sur le charbon actif soit suffisant. En pratique, quelques minutes suffisent. Dans le cas d'une concentration par hyperfiltration (phénomène inverse de l'osmose), le procédé est également applicable après déminéralisation, par exemple par échange d'ions ou par électrodialyse. Sur les dessins ci-joints, - la figure 1 est un graphique montrant en regard les concentra tions des eaux brutes et des eaux traitées, et - la figure 2 est un graphique montrant le rendement de l'épuration en fonction du taux de matière organique (MO) de liteau brute. Un essai en laboratoire a été conduit dans les conditions suivantes. La colonne d'adsorption mesure 34cm de haut et a une surface de 35cm2. Le volume de charbon actif mis en oeuvre est de 1,1 litre, soit 0,44 kg Le temps de passage de l'eau sur le charbon est de tordre de une a# quelques minutes. Le tableau suivant indique les résultats obtenus avec des eaux brutes d des concentrations diverses de MO. Matières organiques Matières organiques (mg/l) avant trai- (mg/l) après trai- Rendement en tement tement 2,7 2,5 7 9,15 2,95 68 4,8 2,3 52 2,7 2,6 4 4,9 3,4 30 2,9 2,1 28 1,6 1,4 14 8,9 2,7 70 4,3 2,6 40 3,1 2,9 6 2,8 2,6 7 De ce tableau on tire les conclusions suivantes. Les normes de potabilité sont respectées, à une exception près. Le graphique de la figure l montre bien comment les pointes sont écrêtées. On notera également un certain parallélisme des courbes. Le rendement croît avec la concentration initiale en MO. Le graphique de la figure 2 montre la loi reliant le rendement au taux de MO de liteau brute. La dispersion des points semble faire apparaître une fonction croissante vers les rendements quantitatifs lorsque la pollution augmente. Les résultats très remarquables -rendent le procédé industrialisable : la teneur de l'eau traitée est toujours acceptable, le procédé est facile a mettre en oeuvre, ctest-à-dire d'un coût peu élevé de main-d'oeuvre au cours de l'ex- ploitation. L'eau ainsi débarrassée de ses matières organiques peut normalement subir les opérations classiques de traitement. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement de l'eau constitutive de produits laitiers caractérisé en ce qu'il comporte une percolation statique sur support adsorbant régénérable. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support est du charbon actif de nature peu catalytique et hautement adsorbant. 3.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le charbon actif est un végétal calciné. 4.- Procédé selon une des revendications 1 a# 3 caractérisé en ce que l'eau constitutive traverse en descendant une couche de charbon actif pendant un certain temps, le charbon actif étant ensuite lavé par de l'eau chaude ou de la vapeur qui traverse la cou che de charbon actif dans un sens quelconque.