Séparations à membrane et fonctionnalités ciblées de fractions protéiques : vers une approche d’éco-conception

Face à la compétitivité industrielle et aux enjeux environnementaux et règlementaires actuels, l'industrie agro-alimentaire est amenée à développer des modes de production plus performants et plus respectueux de l’environnement. Dans ce contexte, et du fait de l'intérêt considérable porté aux protéines laitières (propriétés fonctionnelles, nutritionnelles et biologiques remarquables), les procédés de fractionnement des protéines ont été largement étudiés depuis une quarantaine d'années. Les procédés de séparation à membranes sont principalement utilisés à l'échelle industrielle pour l'obtention de concentrés et d'isolats protéiques, alors que les techniques chromatographiques font figure de référence pour l’obtention de fractions purifiées et fonctionnelles (enzymes, protéines à activité biologique, etc.). Pourtant, l'analyse de la littérature et des travaux récents montre les potentialités des procédés membranaires pour la production de fractions enrichies à haute fonctionnalité: les opérations à membranes sont respectueuses de l’intégrité des protéines et peuvent devenir complémentaires, voire compétitives des procédés chromatographiques. Les premières études relatives à l'évaluation environnementale de tels procédés (Analyse du Cycle de Vie, ACV) montrent également que leur impact, essentiellement lié aux consommations énergétiques, est inférieur à celui des techniques chromatographiques. Les pistes d'optimisation dégagées pour les procédés membranaires (conduite à froid, optimisation du nettoyage) devraient permettre le développement futur de procédés de fractionnement à membranes éco-conçus.As a result of industrial competitiveness, environmental considerations and new regulations, the food industry is forced to design more efficient and environmental-friendly processes. Fractionation processes have already been studied for the last 40 years: due to the exceptional properties of dairy proteins (functional and nutritional values), they enable the production of high added-value protein ingredients. At industrial scale membrane processes are mainly used for the preparation of protein concentrates or isolates, while chromatographic processes are mainly dedicated to the production of purified protein fractions with specific functionality (enzymes, proteins with biological properties, etc.). The analysis of the literature and works reported so far has recently highlighted the potentialities of membrane processes for the preparation of highly functional and purified proteins: structural integrity of protein is well maintained and membrane operations can therefore represent a good alternative or complement to chromatographic operations. The first analyses concerning the global environmental impact of such processes (Life Cycle Assessment) show that their environmental impact is lower than for chromatographic processes and is essentially linked to energetic consumptions (transformation, cleaning). Moreover, they underline the key points to be considered to reduce the impact environmental (filtration at low temperature, improvement of cleaning steps), thus leading to recommendations for the eco-design of membrane fractionation processes in the future