Isomérisation du lactose en lactulose par électro-activation

• Main Author: Gimenez Vidal, Marc
• Other Authors: Aider, Mohammed
• Format: Dissertation
• Language: French
• Published: Université Laval 2013
• Subjects: S 405 UL 2013 G491; Isomérisation; Lactose; Lactulose
• Online Access: http://hdl.handle.net/20.500.11794/24009

Dans le présent travail, l’électro-isomérisation du lactose en lactulose a été étudiée. Les variables indépendantes mises à l’étude dans ce projet sont : 1) l’effet de la concentration du lactose (5 et 10%), l’effet de la densité du champ électrique appliqué au réacteur d’électro-activation (100 et 200 mA). L’électro-isomérisation du lactose à 5% a été également comparée à celle observée dans du lactosérum ayant une concentration de lactose ≈ 5%. Les variables réponse principales (variables dépendantes) mises à l’étude étaient le taux de conversion du lactose en lactulose, le taux de formation de sous-produits de la réaction et l'efficacité du procédé exprimée en termes de résistance électrique globale du système d’électro-activation. Une surface totale de l’aire cathodique de 21,5 cm2 a été utilisée, donnant ainsi des densités de courant électrique de 4,65 et 9,30 mA/cm2, respectivement. Les analyses statistiques des données obtenues ont montré que l’effet du temps d’électro-activation sur le taux d’électro-isomérisation du lactose (rendement de formation de lactulose) ainsi que la résistance électrique du réacteur électro-activation était significatif. Le processus d’électro-activation a été réalisé pendant 60 min et des échantillons ont été prélevés chaque 10 min. Les résultats obtenus ont montré la grande efficacité de l'électro-activation, en tant qu’approche novatrice, pour transformer le lactose en lactulose. Après 60 min d’électro-activation à température ambiante (23 +/- 1 °C), 25% de rendement d’électro-isomérisation a été obtenu. En excluant le lactose, la pureté du produit final était de 96,28 +/- 0,18%. En outre, aucune formation d’epilactose n’a été observée. De façon non systématique, du galactose a été détecté dans certains échantillons (< 1,5%) et seulement quelques traces de fructose ont été observées (< 0,31%). La résistance électrique globale du réacteur d’électro-activation diminuait avec l’augmentation du temps d'électro-activation, indiquant une grande efficacité énergétique de cette nouvelle technologie d’isomérisation du lactose en lactulose. === In the present work, electro-isomerization of lactose into lactulose has been studied. Effects of lactose concentration (5 and 10%) and applied DC-electric field (100 and 200 mA) on the electro-isomerization of lactose into lactulose and on process efficiency were investigated. Total cathode area of 21.5 cm2 was used; giving electric current density of 4.65 mA/cm2 and 9.30 mA/cm2, respectively. Milk whey permeate (4.7 +/- 0.15% lactose) obtained by ultrafiltration was also used as feed solution in the electro-activation reactor. The effect of processing time on lactose electro-isomerization rate (lactulose formation yield), by-product (glucose, galactose, epilactose and fructose) formation, and global electric resistance of the electro-activation reactor has been investigated. The process was run during 60 min and samples were taken every 10 min. Obtained results showed the high effectiveness of the developed electro-activation technology to convert lactose into lactulose. After 60 min electro-activation at ambient temperature (23 +/- 1 °C), 25% electro-isomerisation yield was obtained. By excluding lactose, the end product purity was 96.28 +/- 0.18%, which is similar to the pharmakopoeia requirements for lactulose powder. Moreover, no epilactose was formed. Not systematically, galactose was detected in some samples (< 1.5%) and only some traces of fructose were detected (< 0.31%). The global electric resistance of the electro-activation reactor decreased as the electro-activation time was increased indicating the high energetic effectiveness of this new electro-isomerization technology.