Un service de technologies écoénergétiques pour le secteur des aliments et boissons

Filtration membranaire pour les entreprises agroalimentaires

La filtration membranaire est utilisée pour séparer des produits présents dans des liquides, tels que les protéines, les bactéries, les virus et les sels dissous. Elle peut également être utilisée pour concentrer, fractionner, purifier ou régénérer les liquides. Selon la séparation requise, quatre types de technologies membranaires sont utilisés : la microfiltration (MF), l’ultrafiltration (UF), la nanofiltration (NF) et l’osmose inverse (OI).

Applications

La technologie membranaire a de nombreuses utilisations dans les industries des boissons, de la bière, du lait et des viandes, à différents stades des procédés de filtration et de concentration. Voici certaines de ces applications :

• le traitement de l’eau d’appoint des chaudières, ainsi que la préparation et le contrôle bactérien de l’eau de procédé
• la déminéralisation du lactosérum, l’élimination de micro-organismes, l’élimination de l’alcool et la standardisation du lait
• la régénération et le recyclage des solutions de nettoyage, et le traitement des eaux usées.

Quels sont les avantages potentiels?

Une étude menée auprès d’une entreprise de transformation de fruits aux États-Unis, qui a installé un module d’ultrafiltration suivi d’un module d’osmose inverse pour concentrer les jus de 5 % initialement à 10 % de matière sèche, a révélé une réduction de près de 40 % de la consommation annuelle de gaz naturel et d’électricité. Cette technologie a remplacé une partie importante du processus d’évaporation énergivore.

Dans un autre projet, une unité d’osmose inverse a remplacé un évaporateur à triple effet conventionnel pour concentrer 12 500 litres par heure de lactosérum de 6 à 21 % de matière sèche totale. La période de recouvrement de l’investissement du projet était de 3,6 ans, y compris le coût de l’unité et les coûts d’électricité connexes. Le projet a permis de réduire les besoins annuels en énergie de 90 % et en vapeur de 95 %.

Recompression mécanique et thermique de la vapeur (RMV/RTV)

La RMV est une autre technologie qui permet de réaliser des économies d’énergie pour toute entreprise du secteur des aliments et boissons qui doit avoir recours à l’évaporation. Déjà utilisée aux États-Unis, cette technologie est également employée avec la filtration membranaire pour les industries utilisant des liquides très dilués. La RTV peut également augmenter la pression et la température de la vapeur générée par l’évaporation.

Fonctionnement

1. La vapeur générée par l’évaporation est récupérée par un compresseur.
2. Cette vapeur est chauffée à une température supérieure au point d’ébullition et mise sous pression dans le compresseur.
3. La chaleur latente de la vapeur fournit de l’énergie à l’évaporateur.

Applications pour l’industrie des aliments et boissons

Les utilisations de la RMV sont très variées et comprennent la concentration du lait ou du lactosérum, le brassage de la bière, la distillation des spiritueux ainsi que la concentration des effluents.

Quels sont les avantages potentiels de la RMV?

• Réduction significative de la consommation d’énergie associée au processus d’évaporation
• Réduction ou élimination des besoins en vapeur
• Diminution de la réfrigération nécessaire

Une étude d’une machine de transformation laitière a utilisé un compresseur centrifuge pour récupérer la vapeur générée par l’évaporation du lactosérum de fromage. Ensuite, la température plus élevée et la vapeur comprimée ont été utilisées comme source de chaleur pour l’évaporateur. Il en a résulté des économies d’énergie annuelles nettes de 165 000 $ et l’élimination de la vapeur nécessaire provenant de la chaudière.

Le traitement anaérobie (TA) des effluents et des déchets

Les industries qui produisent des effluents et des déchets contenant une quantité importante de matières organiques peuvent bénéficier du TA (également appelée digestion ou fermentation) de ces déchets, qui repose sur des bactéries pour convertir environ 90 % des solides en biogaz. Le TA est une technologie éprouvée en Europe où il a été démontré qu’elle permet de réduire les répercussions environnementales et les coûts énergétiques. Cependant, le TA continue de gagner en popularité en Amérique du Nord, où il est surtout utilisé pour traiter le fumier, et dans l’industrie des pâtes et papiers.

Comment cela fonctionne-t-il?

1. Un prétraitement physique, chimique ou thermique des déchets ou des effluents peut être nécessaire.
2. Toute matière organique contenue dans les déchets est introduite dans un réacteur où des bactéries anaérobies la fermentent, produisant du biogaz et un coproduit fertilisant.
3. Le biogaz est ensuite séparé de tout solide et liquide restant, soit dans le réacteur, soit dans un autre équipement.
4. Ce biogaz composé de méthane (50 à 80 %) et de dioxyde de carbone (20 à 50 %) peut ensuite être utilisé pour remplacer le gaz naturel.
5. La fraction solide et liquide restante peut être utilisée comme engrais humide ou solide, ou compostée.

Applications du TA dans le secteur des aliments et boissons

Les applications dans le secteur des aliments pourraient comprendre le traitement du lait de consommation, des produits laitiers, des produits d’abattoirs et de transformation de la viande, des légumes, des huiles, de l’amidon, de la margarine, du poisson, des fruits de mer et de leurs produits dérivés.

Les applications dans le secteur des boissons peuvent être le traitement de la bière, des boissons gazeuses, des spiritueux de distilleries et du vin, en plus des jus de fruits et des produits connexes.

Quels sont les avantages potentiels du TA?

• La réduction des effluents est bénéfique pour l’environnement.
• La production de biogaz peut remplacer les combustibles fossiles dans les chaudières ou les systèmes de cogénération afin de réduire les coûts énergétiques.
• Les résidus solides peuvent être utilisés comme engrais.

Pour plus de renseignements sur chacune de ces technologies, ainsi que sur les technologies plus écoénergétiques pour le secteur des aliments et boissons, veuillez consulter le Guide sur les possibilités d’accroître l’efficacité énergétique dans les industries de la transformation des viandes et volailles, des boissons et de la transformation du lait de RNCan.