Brevet FR2553293A1 — publié le 19850419

La présente invention concerne un perfectionnement à un procédé de déminéralisation par électrodialyse. On connaît bien un procédé qui consiste à déminéraliser, par exemple des mélasses, des liqueurs de fermentation, etc par 5 électrodialyse pour utiliser efficacement les sources d'éléments nutritifs On savait jusqu'à présent que, lorsque l'on applique un procédé d'électrodialyse au traitement de ces liqueurs, les membranes échangeuses d'ions, en particulier les membranes échangeuses d'anions, sont encrassées et leur durée de service est réduite Pour éviter cet inconvénient, il était nécessaire d'effectuer un traitement préalable, par exemple par décoloration par le charbon actif (Seito Gijutsu Kaishi, volume 28, page 15 ( 1980)), traitement par une résine échangeuse d'anions (demande de brevet japonais mise à l'Inspection du Public N O 67093/1979), etc En 15 d'autres termes, ces traitements impliquaient un certain nombre d'étapes et nécessitaient des matériaux auxiliaires co Gteux; ils avaient en conséquence l'inconvénient d'un coût élevé. La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour effectuer la déminéralisation d'une liqueur contenant des substances encrassant les membranes échangeuses d'anions, par électrodialyse sans encrassement des membranes. A la suite de recherches approfondies, la demanderesse a découvert selon l'invention que les substances encrassant les membranes échangeuses d'anions sont pour la plupart des polymères ampholytes, tels que protéines, substances humiques, colorants, etc. et par un réglage convenable de la liqueur, ces substances peuvent être converties en un état non chargé et l'affinité pour la membrane peut donc être réduite. L'invention a donc pour objet un procédé pour éviter 30 l'encrassement d'une membraned'électrodialyse lorsqu'on ei'fectue la déminéralisation d'une solution aqueuse contenant des sels inorganiques et renfermant des substances encrassant la membrane d 1 électrodialyse, telles que protéines, colorants, substances humiques, etc,par électrodialyse, caractérisé en ce que l'on ajuste au préalable le p H de la solution aux points isoélectriques desdites substances encrassant la membrane ou à une valeur voisine. ESS$ 29 Des exemples de solutions aqueuses contenant des sels inorganiques et des substances encrassant les membranes d'électrodialyse, telles que protéines, colorants, substances humiques, etc, comprennent les mélasses, telles que mélasses de cannesà sucre, mdlasse de betterave, etc, les liqueurs résiduaires de produits laitiers, tels que petit-lait, etc, les liqueurs de fermentation de la production d'aminoacides, acides nucldiques, etc, et les liqueurs intermédiaires de ces procddés, les liqueurs d'hydrolysats de protéines, telles que source de soja ou analogues. L'dlectrodialyse dans le procédé selon l'invention peut être une électrodialyse classique dans laquelle des membranes de résines échangeuses d'anions et de rdsines échangeuses de cations sont disposdes alternativement avec application d'un gradient de tension et les membranes de résines Echangeuses d'anions 15 à traiter pour éviter l'encrassage sont, par exemple, des membranes de résines échangeuses d'anions classiques qui comprennent un polymère A squelette styrénique comportant des groupes ammonium quaternaire comme groupes fonctionnels: on peut citer par exemple les produits vendus sous les noms de AMV" (fabriqué par la Société Asahi Glass Co), AF-4 T, ACH-45 T"(fabriqué par la Société Tokuyama Soda Co), A-101 (fabriqué par la Société Asahi Chemical Industry Co), etc. Les substances dites encrassant la membrane contenues dans les liqueurs ci-dessus mentionnées à traiter sont pour la plupart des polymères ampholytes, tels que protéines, colorants, 25 substances humiques, etc, et l'une ou l'autre d'entre elles peut être transformée en un état non chargé par réglage du p H de la liqueur à leurs points isoélectriques. Le réglage du p H peut être effectué en utilisant un acide ou un alcali; à titre d'exemples d'acides, on peut utiliser 30 des acides inorganiques, tels qu'acide chlorhydrique, acide sulfurique, acide nitrique, acide phosphorique, etc et des acides organiques, tels qu'acide acétique, etc; à titre d'exemples d'alcalis, on peut citer l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, la chaux, l'ammoniaque, etc. On décrit cidessous la mise en oeuvre pratique de l'invention. On sait que tous les points isoêlectriques des substances encrassant les membranes échangeuses d'anions contenues dans les liqueurs à traiter sont dans l'intervalle de p H 3-4 Selon l'invention, il est satisfaisant de régler simplement le p H de la liqueur à traiter par un acide ou un alcali à p H 3-4 et ensuite d'effectuer la déminéralisation par électrodialyse De la sorte, liencrassage des membranes peut être évité par des opérations simples sans utiliser du charbon actif ou une résine êchangeuse d'anions. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 On ajuste à p H 3,5 par l'acide chlorhydrique 5 kg de mélasses de cannes à sucre ayant un degrd brix de 33, une teneur 15 en cendres de 2,5 % et un p H de 5,5 et on fait circuler dans une cellule d'électrodialyse utilisant des membranes de résines échangeuses de cations "Selemion CMV" (fabriquée par la Société Asahi Glass Co) et "AMV" (fabriquée par la Société Asahi Glass Co) et ayant une surface efficace de membrane de 18 dm 2, et on fait passer un courant électrique a une densité de 1,2 A/dm 2 à une température de 40 C pendant 90 min pour obtenir des mélasses déminéralisées contenant 0,2 % de cendres. On lave les membranes par l'eau et on mesure leurs résistances électriques: on trouve une résistance de 1,1 fois 25 celle des membranes non utilisées. D'autre part, lorsque l'on soumet de manière semblable les mélasses à la dialyse mais à leur p H initial de 5,5, la rêsistance de la membrane après lavage à l'eau est de 1,25 fois celle des membranes non utilisées. On voit clairement dtaprès ce qui précède que, lorsque l'on ajuste le p H à 3,5, l'augmentation de résistance de la membrane est faiblepar rapport au cas o l'on n'ajuste pas le p H de la liqueur et l'encrassage de la membrane est réduit. EXEMPLE 2 En utilisant une liqueur de fermentation contenant de l'acide glutamique obtenueprincipalement à partir de mélasses de cannes à sucre et ayant un p Hli de 7,8 et une liqueur de cristalli5 sation obtenue par réglage du p H de la liqueur ci-dessus à p H 3,2 par l'acide sulfurique et en éliminant l'acide glutamique séparé, on plonge des membranes de "Selemion AMV" (Société Asahi Glass Co) dans les liqueurs ci-dessus, respectivement, à 40 C pendant 48 h, on les lave vigoureusement par l'eau et on mesure la résistance 10 électrique et la capacité d'échange d'ions de chaque membrane. Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-dessous On peut voir nettement que, dans le cas du réglage à p H 3,2, l'augmentation de la résistance de la membrane et la réduction de la capacité d'échange sont faibles et les membranes sont peu tachées, par rapport au cas o l'on utilise la liqueur à p H 7,8. TABLEAU Indice d'encrassage de la membrane Résistance de la membrane, Capacité d'échange par rapport aux membranes par rapport aux membranes non utilisées non utilisées p H 7,8 1,22 0,80 p Hli 3,2 1,07 0,89 EXEMPLE 3 On mesure la densité de courant limite (DCL) et la 25 densité de courant admissible (DCA) d'une liqueur (p Hli 7,4) obtenue par ultrafiltration d'une liqueur de fermentation contenant de la lysine obtenue principalement à partir de mélasses de betteraves, en utilisant un dispositif d'ultrafiltration du type à fibres creuses (fabriqué par la Société Asahi Chemical Industry Co; poids 30 moléculaire critique 13 000) et une liqueur obtenue en réglant à p H 4,0 la liqueur traitée par ultrafiltration ci-dessus. Dans le cas de la liqueur à p H 7,4, la DCL est de 20 A/dm 2 et la DCA de 18 A/dm 2, tandis que, dans le cas de la liqueur p H 4,0, la DCL est de 20 A/d 2 et la DCA de 19,5 A/d 2. à p Hi 4,0, la DCL est de 20 A/d et la DCA de 19,5 A/dm On mesure la DCL et la DCA sur un appareil compact.d'essai diélectrodialyse représenté à la figure 2 et décrit dans la publication de brevet japonais n 34142/1981 à une température de C et une vitesse linéaire de 5 cm/s (correspondant à une rotation de 200 tr/min) en utilisant des membranes AMV fabriquées par la Société Asahi Glass Co. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustration et que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans 10 sortir du cadre de l'invention. 2553 Z 93 REVE N D ICATION Procédé pour empocher lencrassage d'une membrane d'électrodialyse dans la déminéralisation d'une solution aqueuse contenant des sels inorganiques et renfermant des substances encras5 sant les membranes d'électrodialyse, telles que protéines, colorants ou substances humiques, caractérisé en ce que l'on règle au préalable le p H de la solution aux points isoélectriques desdites substances encrassant la membrane ou au voisinage de ces valeurs.