Chapitre 17 - Déminéralisation, enrichissement et stabilisation par procédés électromembranaires

L'électrodialyse fait partie des différentes technologies de séparation par membranes qui sont de plus en plus utilisées dans les industries bioalimentaires et pharmaceutiques pour concentrer, purifier ou modifier des molécules ou composantes alimentaires. La popularité de ces technologies augmente rapidement, principalement en raison de leur faible consommation énergétique, de leur design modulaire, de leur efficacité et de leur facilité d'utilisation. En outre, elles permettent de réduire ou d'éviter le recours à des traitements thermiques, auxquels de nombreux produits alimentaires sont fragiles.

Les technologies membranaires telles que l'ultrafiltration, l'osmose inverse et la nanofiltration, séparent les particules selon leur taille. Bien que l'électrodialyse utilise elle aussi des membranes, elle sépare les particules selon leurs charges électriques. Les tout premiers travaux sur l'électrodialyse datent d'aussi loin que 1890, lorsque Maigrot et Sabates ont breveté un appareil à trois compartiments dont la membrane, utilisée comme séparateur physique, empêchait les produits d'électrolyse de se mélanger, sans toutefois exercer une action sélective sur la migration des ions.

Dans ce chapitre, nous commencerons par expliquer le principe de l'électrodialyse et des membranes ioniques, pour présenter les différentes applications de ces technologies. Par la suite, d'un point de vue plus fondamental, après avoir rappelé quelques éléments de théorie électrochimique, nous introduirons les transferts de masse impliqués en électrodialyse, les phénomènes connexes et les équations qui s'y rattachent.

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  1. Introduction
  2. L'électrodialyse

    • 2.1  Définition
    • 2.2  L'électrodialyseur ou module d'ÉD
    • 2.3  Les membranes d'électrodialyse

      • 2.3.1  Les membranes monopolaires
      • 2.3.2  Les membranes bipolaires
      • 2.3.3  Les membranes de filtration

  3. Applications de l'ÉD pour la conservation des aliments

    • 3.1  Stabilisation tartrique des vins par ED avec membranes monopolaires
    • 3.2  Inhibition du brunissement enzymatique du jus de pomme frais opalescent par ED avec membranes bipolaires
    • 3.3  Enrichissement en polyphénols naturels d'un jus de canneberges par ED avec membranes de filtration

  4. Éléments de théorie électrochimique

    • 4.1  Quantité d'électricité
    • 4.2  Équivalent masse transporté
    • 4.3  Flux molaire
    • 4.4  Nombre de transport

  5. Phénomène de transport

    • 5.1  Transfert de masse
    • 5.2  Gradients de concentration et concentration de polarisation

      • 5.2.1  Les gradients de concentration
      • 5.2.2  La polarisation de concentration

    • 5.3  La densité de courant limite

      • 5.3.1  Calcul de la densité de courant limite
      • 5.3.2  Détermination de la densité de courant limite

  6. Coefficient d'efficacité du courant, consommation électrique et nombre de protons électrogénérés

    • 6.1  Coefficient d'efficacité du courant
    • 6.2  Calcul de la consommation électrique
    • 6.3  Calcul du nombre de protons ou d'hydroxyles électrogénérés par membrane bipolaire

Accès au matériel supplémentaire

Vous y trouverez la liste des références complètes de chacun des chapitres, des liens avec des sites d'équipementiers, des démonstrations de certaines démarches théoriques de calcul, des photos couleurs, des animations ainsi que de nombreux exercices et problèmes supplémentaires avec leurs corrigés pour chacun des chapitres.

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