Application aux eaux de cuisson de produits marins

Dans le cas des eaux de cuisson qui contiennent des particules en suspension, une filtration préalable au procédé membranaire est nécessaire pour éviter le colmatage des membranes12. De plus, les composés volatils étant des molécules de tailles généralement inférieures à 600 Da, les procédés permettant de les retenir sont principalement la NF et l’OI8_{. La différence} entre la NF et l’OI réside dans le fait que la NF permet de séparer les sels, principalement

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monovalents, des petites molécules, donc le traitement pourrait s’effectuer théoriquement en une seule étape. L’OI, pour sa part, retient à la fois les sels et les molécules de petite taille80. Cependant, elle implique l’utilisation de membranes denses, ce qui résulte en une concentration des minéraux et par conséquent en une augmentation de la pression osmotique. Ainsi, cette pression osmotique limite la concentration en matière organique pouvant être obtenue12. Une solution pour abaisser la pression osmotique est un prétraitement par un autre procédé membranaire (ED, NF ou UF) pour retirer une partie des minéraux ou encore les molécules de grande taille comme les protéines.

Walha et al. (2011) ont concentré l’eau de cuisson du thon par NF à l’échelle pilote. Deux expériences ont été réalisées, une NF avec une membrane retenant 30 % du NaCl et une NF précédée d’une étape de MF à l’aide d’une membrane de seuil de coupure de 0,1 μm. Dans les deux cas, le flux de perméation est demeuré satisfaisant jusqu’à un FCV de 5X. Pour les deux expériences réalisées, les perméats contenaient une quantité significative de matière organique. Cela signifie que certains arômes n’ont pas été récupérés par le procédé, ce qui a été confirmé par l’analyse sensorielle des rétentats. En effet, l’intensité aromatique globale a fortement diminué après la NF, mais les arômes typiquement marins ont été préservés. Cela s’explique par le fait que la NF ne permet pas de retenir les composés volatils, dont la taille est inférieure à 400 Da. L’étape de MF a toutefois permis d’augmenter le flux de perméation, passant de 30 L/hm2 à 80 L/hm2 81. Vandanjon et al. (2002) ont quant à eux testé un système de filtration comprenant une membrane d’UF dans le but de clarifier les eaux et ainsi augmenter les flux de perméation (seuil de coupure : 0,02 μm) couplé à une membrane de NF de 300 Da de seuil de coupure, ou à une membrane d’OI retenant 96 % du sel. Ce système a été testé sur des eaux de cuisson de trois différents produits marins, dont la crevette. Pour ce crustacé, le traitement par NF a permis une réduction de la DCO de 90 %, alors que l’OI a permis de l’abaisser de plus de 95 %. De plus, la NF n’a pas permis la rétention de tous les composés responsables des flaveurs, contrairement à l’OI. En effet, les perméats obtenus après UF suivi de l’OI (UF + OI) ne présentaient plus d’odeur perceptible. Ainsi, ce système apparaît prometteur pour la concentration des flaveurs des crustacés en comparaison de la NF11. Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus par Jayarajah et Lee (1999) pour un extrait de homard cuit à la vapeur. La performance d’un système UF + OI à l’échelle pilote a été évaluée pour l’isolement des composés responsables des flaveurs. La membrane d’UF

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utilisée avait un seuil de coupure de 20 000 Da, tandis que la membrane d’OI avait un coefficient de rejet du NaCl de 99 %. Différents taux de solides de la matière première, pressions transmembranaires, débitset températures ont été testés. Pour évaluer le colmatage, les flux de perméation et le coefficient de rejet des solides ont été mesurés tout au long de l’expérience. Les conditions optimales obtenues pour l’UF ont été un taux de solides de la matière première de 1,5 %, un débit d’alimentation de 15 L/min, une température de 50 °C et une moyenne logarithmique de la PTM de 1 MPa. Pour l’OI, les meilleures conditions ont été un débit de 15 L/min, une température de 40 °C et une moyenne logarithmique de la PTM de 2,8 MPa. Les auteurs ont conclu que l’UF élimine les protéines et autres composés à haut poids moléculaire, alors que l’OI concentre les flaveurs. Cependant, bien que plusieurs composés non volatils aient été quantifiés dans cette étude, aucune analyse n’a été réalisée concernant les composés volatils15_{. De plus, les analyses de composition ont été réalisées sur} l’extrait brut, mais pas sur le concentré obtenu après le procédé membranaire. En résumé, l’OI apparaît plus avantageuse que la NF pour la rétention des molécules responsables des flaveurs.

Une autre stratégie pour la concentration de ces composés est l’utilisation d’un système ED + OI. L’étape d’ED permet le dessalement des eaux, ce qui fait augmenter les flux de perméation8. Il a été déterminé que la concentration en sel pouvait être abaissée par électrodialyse jusqu’à 2,8 g/L. Lorsque la concentration en sel est inférieure à cette valeur, il y a une forte diminution de l’intensité aromatique du rétentat71_{. La faisabilité technique et} économique d’un tel procédé industriel a été évaluée par Cros et al. (2006) dans le cas de l’eau de cuisson de la crevette. Pour ce faire, 180 kg de crevettes ont été cuits 1 h dans 170 L d’eau sans ajout de sel. Ensuite, l’eau obtenue a subi des traitements d’ED et d’OI précédés d’une étape de clarification consistant en une filtration avec des pores de 500 μm suivie d’une évaporation sous vide à 60 °C. Pour l’étape d’ED, le voltage était de 25 V et le débit de 175 L/h à 20 °C. L’OI a été réalisée à l’aide d’une membrane retenant 99 % du NaCl. Les auteurs de l’étude ont conclu que la teneur en minéraux est un paramètre critique dans le choix de la surface de membrane nécessaire pour procéder à l’osmose inverse. De plus, ce procédé serait économiquement viable, le retour sur l’investissement étant inférieur à trois ans. Toutefois, les arômes n’ont pas été analysés dans le cadre de cette étude8_.

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Entre les systèmes UF + OI et ED + OI, la première option est à privilégier, puisqu’elle a déjà été effectuée avec succès dans le cas de l’eau de cuisson du homard15. Pour ce crustacé, il y a toutefois un manque de connaissances sur la composition du concentré issu d’un tel traitement. De plus, il n’y a pas de données disponibles sur le fractionnement d’eau de cuisson de crabe par les technologies à membrane pour isoler les flaveurs.