Dans cet épisode de ZwitterCo Unfiltered, Jon Goodman, accompagné de Scott Brown et Leonid Semenihin, répond aux questions des clients concernant les programmes de nettoyage des systèmes membranaires. L'équipe compare les méthodes de nettoyage des systèmes d'ultrafiltration, d'osmose inverse et de nanofiltration en Amérique du Nord et en Europe, et explique pourquoi ces programmes peuvent différer considérablement selon la région, le flux d'alimentation et la conception du système.
Le nettoyage est l'une des questions les plus fréquemment posées par les clients de ZwitterCo, et c'est aussi l'un des aspects les moins standardisés de l'exploitation d'un système membranaire. Dans cet épisode de ZwitterCo Unfiltered, John Goodman s'est entretenu avec Leonid Semenihin, ingénieur commercial Europe chez ZwitterCo, et Scott Brown, spécialiste du secteur laitier en Amérique du Nord, afin d'expliquer concrètement le fonctionnement des programmes de nettoyage pour l'ultrafiltration, l'osmose inverse et la nanofiltration, et pourquoi ces programmes varient autant selon la localisation de l'usine.
Principes de base de la température et des tensioactifs
La conversation a débuté par deux questions fréquemment posées à ZwitterCo. La limite de fonctionnement des membranes Evolution est de 55 °C, avec un nettoyage à 50 °C, ce qui correspond aux limites des membranes conventionnelles coulées sur support polyester. Les éléments Evolution peuvent donc les remplacer directement. Concernant le choix du tensioactif, il a été recommandé d'éviter les tensioactifs anioniques lors d'une utilisation à pleine charge du système et de s'abstenir totalement d'utiliser des tensioactifs cationiques, tels que les composés d'ammonium quaternaire.
Les tensioactifs non ioniques sont à privilégier. Une difficulté rencontrée par les clients : les fiches de données de sécurité (FDS) et les fiches de données de sécurité (FDS) n’indiquent pas toujours si un nettoyant formulé ou un produit enzymatique contient un tensioactif anionique ou non ionique. Il est donc conseillé de vérifier directement auprès du fournisseur de produits chimiques de nettoyage.
Pourquoi les programmes de nettoyage européens et nord-américains divergent-ils ?
Leonid a expliqué que le chlore a été largement abandonné dans les programmes de nettoyage européens car les sous-produits de réaction des agents chlorés peuvent être toxiques et bioaccumulables, et que les limites de sécurité alimentaire ne sont pas toutes fixées pour ces agents. De nombreux clients européens privilégient désormais le nettoyage PHT, un programme à pH et température élevés où la dernière étape alcaline est réalisée entre 60 et 70 °C et à un pH compris entre 10 et 12, au lieu des 50 °C habituels. Le PHT est utilisé presque exclusivement pour l'ultrafiltration ; l'osmose inverse et la nanofiltration en Europe suivent globalement les mêmes étapes de nettoyage qu'en Amérique du Nord, car les éléments d'osmose inverse standard ne supportent pas les températures du PHT.
La chaleur peut également servir d'étape de désinfection à part entière. Le maintien d'un système à 70 °C pendant 20 à 30 minutes équivaut à une pasteurisation par lots sans ajout de produits chimiques ; certains clients combinent ce maintien avec l'étape alcaline finale pour désinfecter et nettoyer en une seule étape.
Ce compromis se manifeste dans les systèmes plus vastes et plus complexes, où le contrôle uniforme de la température sur l'ensemble de la tuyauterie devient difficile. Certains clients confrontés à cette difficulté ont commencé à remplacer l'étape de désinfection thermique par une étape à l'acide peracétique. L'acide peracétique est également utilisé en Europe, mais plus couramment comme oxydant pour améliorer les performances de nettoyage que comme désinfectant. ZwitterCo ne dispose pas encore de données sur le fonctionnement des membranes Evolution PCM ou Evolution SF à 70 °C pour la désinfection, et des tests sont en cours avec des clients intéressés.
Un programme nord-américain typique
Scott a décrit une séquence de nettoyage courante aux États-Unis : un rinçage de production et un court rinçage par précipitation, suivis d’un « lavage des déchets » alcalin d’environ 15 minutes à un pH d’environ 10.5 à 10.7 pour détacher la majeure partie de la saleté, un autre rinçage, puis un lavage caustique recirculé pendant 20 à 25 minutes à un pH proche de 11. De nombreux programmes ajoutent ensuite un lavage enzymatique à un pH de 9 à 10, effectué à une température plus basse pour préserver l’activité enzymatique.
Cette étape enzymatique est généralement la plus coûteuse et la plus longue du programme. Comme les membranes Evolution ne s'encrassent pas comme les éléments conventionnels, certains clients ont pu s'en passer complètement. Scott estime que cela permet de gagner environ 45 minutes de temps de lavage, auxquelles s'ajoutent 15 à 20 minutes de rinçage et d'eau de rinçage, sans compter les économies réalisées sur les produits chimiques.
Du côté européen, Leonid a noté que les clients utilisant des protéines végétales exécutent parfois jusqu'à trois étapes enzymatiques distinctes dans un seul programme : une pour décomposer les dépôts protéiques, une étape de lipase pour les dépôts gras et, dans certains cas, une étape de cellulase pour les dépôts fibreux.
Pourquoi aucune plante ne nettoie de la même manière
Les deux intervenants ont convenu que les programmes de nettoyage varient considérablement, même au sein d'un même pays. Scott a évoqué les différences de dureté de l'eau selon les régions (de l'Idaho à la Californie, en passant par le Texas et le Nouveau-Mexique), le type d'eau utilisée (purifiée ou adoucie), l'âge des séparateurs et la tendance des installations à fonctionner bien au-delà de leur capacité nominale. Un client du nord de la Californie, après avoir opté pour une désinfection thermique hebdomadaire suite à un réglage des commandes qui coupaient initialement le système à 50 °C (122 °F), a constaté la disparition de ses problèmes de bactéries.
Concernant l'osmose inverse et la nanofiltration, Leonid a décrit le programme européen type comme suit : prélavage avec une solution alcaline, lavage alcalin complet, nettoyage enzymatique, étape acide pour inactiver l'enzyme et éliminer les résidus, et une étape alcaline finale. L'ultrafiltration ajoute une étape de désinfection thermique ; l'osmose inverse s'en passe car la membrane ne supporte pas la température. En Amérique du Nord, la désinfection par osmose inverse utilise généralement de l'acide peracétique à basse température (environ 70 °C) plutôt que de la chaleur, car chauffer l'acide peracétique provoque un dégagement gazeux et crée un environnement dangereux.
Discutez de votre programme de nettoyage avec ZwitterCo
Si vous cherchez à déterminer où en est votre propre programme de nettoyage, qu'il s'agisse de questions sur le choix des tensioactifs, le nettoyage PHT ou sur la façon de réduire les étapes enzymatiques, contactez ZwitterCo pour discuter de votre système et de votre application spécifiques.
