Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Génie des procédés
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Microfiltration tangentielle,Carbure de silicium,nologie,Colmatage,Propriétés structurales,
Keywords
Crossflow microfiltration,Silicon carbide,Enology,Fouling,Structural proprieties,
Titre de thèse
Microfiltration des vins par membranes en carbure de silicium (SiC) : De la caractérisation à la filtration au chai
Wines microfiltration by silicon carbide (SiC) membranes: From characterization to filtration in wine cellar
Date
Wednesday 16 December 2020 à 10:00
Adresse
Technopôle de l'environnement Arbois-
Méditerranée
Domaine du Petit Arbois
Avenue Louis Philibert
BP 67
13545 Aix en Provence Cedex 04 Salle de projection
Jury
Directeur de these |
M. Philippe MOULIN |
Aix Marseille Université |
Rapporteur |
Mme Geneviève GéSAN-GUIZIOU |
INRAe Agrocampus, Rennes |
CoDirecteur de these |
M. Rémy GHIDOSSI |
UR Oenologie - Institut des Sciences de la Vigne et du Vin |
Rapporteur |
M. Denis BOUYER |
Institut Européen des Membranes |
Examinateur |
M. Cédric SAUCIER |
Université de Montpellier 2 |
Examinateur |
M. Laurent PIERROT |
Saint-Gobain Research Provence |
Résumé de la thèse
Dans un chai, le vinificateur peut être amené à filtrer des matrices très différentes telles que des moûts, des bourbes, des vins, contenant de 1 10 mg.L-1 à 200 400 g.L-1 de matières en suspension, ayant subi des traitements nologiques variés (vendange altérée, thermotraitement, collage, etc). Ces étapes de clarification et de stabilisation des vins par microfiltration tangentielle sont limitées par le phénomène de colmatage qui réduit les flux de production et altère le potentiel aromatique des vins, contraignant les professionnels à utiliser successivement plusieurs médias filtrants. Lobjectif de cette thèse est détudier linfluence des caractéristiques dun nouveau matériau (porosité, hydrophobicité et nature) sur ce phénomène limitant. Ce matériau innovant en carbure de silicium (SiC) montre que (i) les caractéristiques structurales de cette membrane (distribution de la taille de pores, porosité, etc) et (ii) la polarité (phénomène dadsorption) ont une influence sur les capacités de filtration. Cette étude a porté sur différentes matrices ayant des agents colmatants très divers et un classement a pu être établi. Lefficacité et la fiabilité des membranes SiC ont été éprouvées du laboratoire aux chais et validées sur lensemble des matrices testées. La conduite de procédé a été optimisée en particulier sur le développement dun protocole de régénération efficace. La clarification et la stabilisation des matrices permettent (i) lobtention de vins clairs et brillants, (ii) la rétention des microorganismes du vin (iii) en offrant des flux de production significativement supérieurs aux autres médias filtrants (iv) tout en conservant la qualité organoleptique des vins. La connaissance des propriétés de surface et structurales des membranes SiC a permis dexpliquer lefficacité de filtration supérieure pour les matrices issues de la filière nologique.
Thesis resume
In a winery, the winemaker may have to filter very different matrices such as musts, lees, wines, containing from 1 - 10 mg.L-1 to 200 - 400 g.L-1 of suspended matter, having undergone various oenological treatments (altered harvest, heat treatment, fining, etc). These stages of wine clarification and stabilization by crossflow microfiltration are limited by the fouling which reduces production flows and alters the aromatic potential of wines, forcing professionals to use several filtering media successively. The objective of this thesis is to study the influence of the characteristics of a new material (porosity, hydrophobicity, and nature) on this limiting phenomenon. This innovative silicon carbide (SiC) material shows that both (i) the structural characteristics of this membrane (pore size distribution, porosity, etc.) and (ii) the polarity (adsorption) have an influence on the filtration capacities. This study was carried out on different matrices with a large variety of fouling agents and a ranking was established. The efficiency and reliability of the SiC membranes were first tested from the laboratory to the winery and then validated on all the matrices tested. The process control was optimized especially on the development of an efficient regeneration protocol. The clarification and stabilization of the matrices allows (i) obtaining clear and brilliant wines, (ii) the retention of wine microorganisms (iii) by offering significantly higher production flows than other filter media (iv) while maintaining the organoleptic quality of the wines. Knowledge of the surface and structural properties of SiC membranes has made it possible to explain the superior filtration efficiency for matrices from the wine industry.