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Lait entier en poudre et lait écrémé poudre

Propriétés chimiques et physiques du lait entier en poudre et du lait écrémé en poudre

Les importants paramètres de qualité pour le lait en poudre sont constitués par la qualité microbiologique, les propriétés organoleptiques ainsi que les propriétés physico-chimiques suivantes:

  • Teneur en eau
  • Teneur en matière grasse
  • Graisse libre
  • Teneur en protéeines
  • Teneur en substances minérales
  • Acide titrable
  • Solubilité, reconstitution
  • Aptitude à l'ecoulement
  • Densité apparente
  • Charge thermique du lait écrémé en poudre (part de protéines sériques dénaturées)
  • Particules brûlées
  • Répartition de la grandeur des particules
  • Oxygène résiduel dans l'emballage

Le séchage a un impact primordial sur les propriétés du produit. C’est la raison pour laquelle il faut différencier entre la poudre issue du séchage par atomisation et celle issue du séchage sur cylindres. Le chapitre qui suit traite de manière plus détaillée de ces processus. Le tableau 3 présente un aperçu des propriétés physico-chimiques importantes.

Le lait en poudre doit s’écouler comme le sable et ne pas former de grumeaux. Le pouvoir anti-agglomérant est diminué par un lactose pas complètement cristallisé et qui absorbe de l’eau. De même, la dimension et la forme des particules, la densité apparente et la charge électrique ont une influence sur l’écoulement.

Dans la poudre de lait entier ou dans la poudre issue de lait partiellement écrémé, la matière grasse du lait peut être oxydée. La présence de concentrations élevées d’oxygène dans l’emballage ainsi que la lumière et les ions métalliques tels que le cuivre et le fer et dans une moindre mesure d’autres métaux favorisent cette oxydation. Le tableau 3 présente les exigences relatives aux taux en cuivre et en fer. L’élimination d’oxygène par le biais d’emballage sous vide ou d’emballages sous gaz protecteurs est important lors de l’emballage de poudres de lait grasses afin d’éviter l’oxydation. Les valeurs de tolérance en la matière figurent dans le tableau 3. Une bonne gestion du préchauffage durant la fabrication de la poudre permet de réduire les oxydations dans le produit fini.

Des particules brûlées se forment en raison d’une forte réaction de Maillard (réaction de sucres avec des acides aminés – les constituants des protéines) durant le processus de séchage si des particules demeurent trop longtemps dans le processus.

Un certain brunissement dû à la réaction de Maillard est normal pour la poudre de lait. La réaction de Maillard est plus marquée lors du séchage sur cylindres que lors du séchage par atomisation. La réaction de Maillard se poursuit durant le stockage, c’est la raison pour laquelle les conditions de stockage (température, durée) pour la conservation de la qualité de la poudre du lait.

Fabrication / Technologie

Les étapes de base de la fabrication de lait en poudre sont constituées de l'évaporation et du séchage.
La figure 3 présente le processus de fabrication. On sélectionne du lait de qualité élevée. Etant donné que, lors de la production de poudre, la concentration des substances augmente, le lait doit présenter une stabilité élevée. Faute de quoi, les protéines peuvent se déstabiliser et être précipitées. Un taux d'acidité de < 7.5° SH est nécessaire. Il ne doit pas y avoir de contamination avec des ions métalliques, de cuivre en particulier. Les exigences relatives au nombre de germes doivent être prises en considération. Le lait est libéré des éventuelles souillures par l'épurateur centrifuge, est refroidi et finalement stocké au frais. Selon le genre de poudre, une partie ou l'ensemble de la matière grasse du lait est centrifugée sous forme de crème.
Il s'en suit un traitement thermique qui poursuit plusieurs objectifs:

  • Inactiver tous les germes pathogènes et réduire le nombre de germes global
  • Inactiver les enzymes, les lipases en particulier
  • Activer les groupes thiols dans la β-lactoglobuline afin d'élever la stabilité de l'oxydation de la poudre durant le stockage.

Abbildung 3: Fliess-Schema der Herstellung von Milchpulver
Abbildung 3: Fliess-Schema der Herstellung von Milchpulver
Séchage
On utilise principalement deux différentes techniques, d’une part le séchage sur cylindres et d’autre part le séchage par atomisation. Lors du séchage sur cylindres, on applique le concentré de lait en une fine couche sur une surface très chaude. Ce faisant, une grande partie de l’eau s’évapore en l’espace de quelques secondes. Avec la technique du séchage par atomisation, on pulvérise le concentré de lait et on le mélange avec de l’air très chaud. L’eau s’évapore alors des gouttelettes.

Séchage sur cylindres
Un concentré de lait de 30-35% de matière sèche est appliqué sous la forme d'une couche fine sur les cylindres de séchage en train de tourner. Ceux-ci sont chauffés à l'intérieur avec de la vapeur et présentent une température pouvant aller jusqu'à 145°C. En moins de 3 secondes, on atteint une teneur d'eau résiduelle de 4% seulement et le lait séché est raclé par des couteaux des cylindres. Les feuilles de poudre tombent dans une vis sans fin et sont ensuite réduites dans un broyeur à marteaux, refroidies, criblés et ensuite emballées. La figure 5 présente un schéma d'une installation de séchage à cylindres. Par rapport aux installations de séchage par atomisation, les installations de séchage par atomisation sont relativement compacts et plus avantageuses au niveau de l'investissement. La figure 7 présente une microstructure du lait en poudre. En raison du procédé de séchage, lors du séchage sur cylindres, les particules ont une forme d'écaille et sont plates.

Figure 5: Schéma du séchage sur cylindres (Source: Simon Dryers)
Figure 5: Schéma du séchage sur cylindres (Source: Simon Dryers)

Lors du séchage sur cylindres du lait, il se produit certaines modifications qui sont irréversibles. Les températures élevées provoquent une dénaturation des protéines lactiques, une caramélisation du lactose et un brunissement dû à la réaction de Maillard. En raison de la dénaturation des protéines, la poudre obtenue par séchage sur cylindres possède une moins solubilité dans l'eau que la poudre obtenu par séchage par atomisation. Pour certaines utilisations telle que par ex. La fabrication de chocolat, les propriétés du lait en poudre obtenu par séchage sur cylindres sont plus avantageuses.

Séchage par atomisation
Le séchage par atomisation est la méthode de séchage le plus souvent utilisée pour le lait en poudre.

Figure 7: Microstructure du lait en poudre (image en microscopie électronique), à gauche séché sur cylindres et à droite séché par atomisation; grandeur des particules: poudre issue du séchage sur cylindres, particule principale env. 250–500 μm de diamètre, poudre issue du séchage par atomisation, particule principale 25–50 μm de diamètre. (Source: Livstek)..
Figure 7: Microstructure du lait en poudre (image en microscopie électronique), à gauche séché sur cylindres et à droite séché par atomisation; grandeur des particules: poudre issue du séchage sur cylindres, particule principale env. 250–500 μm de diamètre, poudre issue du séchage par atomisation, particule principale 25–50 μm de diamètre. (Source: Livstek).
Emballage et stockage
Afin de conserver la qualité du lait en poudre, un emballage approprié est important. L’emballage doit protéger le lait en poudre contre l’humidité, la lumière et les souillures. A cet effet, il faut naturellement remplir les exigences en matière de logistique. On utilise souvent du papier avec une couche de papier bitumé, des cartons à plusieurs couches ou des boîtes avec un intérieur en polyéthylène, des tonneaux en métal avec un intérieur en polyéthylène ou des boîtes avec des couvercles de feuille mince d’aluminium. Il est possible de prolonger la durée de conservation en retirant l’oxygène à l’aide d’une atmosphère protectrice de gaz ou d’emballage sous-vide. Le lait en poudre est stocké à température ambiante. Le lait entier en poudre peut être conservé moins longtemps que le lait écrémé en poudre en raison de la possible oxydation de la matière grasse.

Particularités du écremé en poudre

Dans le diagramme de la figure 3, on peut voir les différences entre la fabrication de lait écrémé en poudre et celle de lait entier en poudre. On procède à un écrémage complet, le traitement thermique se limite à une pasteurisation à basse température (low-heat) et prolongée à 15–30 minutes (high-heat). La concentration après évaporation est nettement moins élevée lors du séchage du lait écrémé sur cylindres que lors du séchage de lait entier. Cependant, le lait écrémé en poudre est fabriqué en utilisant le séchage par pulvérisation.

Low heat–high heat: après avoir été soumis à un traitement thermique et à une dénaturisation, le lait écrémé en poudre est classé (voir tableau 4). La fabrication de la poudre Low-Heat s’effectue en ap-pliquant un traitement thermique du lait, du concentré de la poudre aussi faible que possible. Lors de l’écrémage déjà, on utilise des séparateurs pour la poudre Low-Heat. Les temps de séjour lors de température élevée sont réduits au minimum. Ainsi, on applique uniquement une pasteurisation ménageante et pas de traitement thermique intensif. La poudre High-heat a subi un chauffage intensif. Ce faisant, un grand nombre de protéines lactiques sont dénaturées. Ceci est recherché, par exemple, pour l’utilisation dans les produits de boulangerie.

Un refroidissement rapide après le séchage est particulièrement important pour la poudre de lait écrémé en raison de sa sensibilité à l’humidité et les réactions dues à la chaleur.

Dans les emballages fermés hermétiquement, la poudre de lait écrémé peut être conservée au-delà d’une année à 21°C. Etant donné qu’elle contient très peu de matière grasse, le risque d’oxydation est peu élevé.
Table 5: Classification of skim milk powder by heat stress

Instantanéisation

Lors de la dissolution de la poudre de lait dans l'eau en vue de la la reconstitution, les particules de poudre subissent divers processus:

1. Absorption d'eau à la surface (mouillabilité)
2. Pénétration d'un film d'eau vers la surface des particules
3. Enfoncement dans l'eau
4. Dispersion des particules sans formation de grumeaux
5. Dissolution des particules

L'instantanéisation de la poudre de lait a pour but d'améliorer la vitesse et l'intégralité de la reconstitution du lait. Grâce aux méthodes suivantes, il est possible d'améliorer quelques uns des processus mentionnés.

Le processus de l'agglomération comprend le mouillage de la surface de la particule avec de la va-peur, de l'eau ou un mélange des deux, l'agglomération proprement dite, le séchage subséquent, le refroidissement et le criblage permettent d'éliminer les particules trop fines et trop grossières.
En principe, une agglomération peut s'effectuer de deux manières:

  • L'agglomération primaire se déroule directement pendant le séchage par atomisation sous la forme d'un renvoi de poudre fine dans le nuage du concentré de lait.
  • L'agglomération secondaire s'effectue par le biais d'une réhumidification de la poudre déjà sèche.

Lécithinisation
Une telle agglomération ne suffit pas pour les poudres qui contiennent des matières grasses. La matière grasse libre sur la surface de la poudre entrave le mouillage. C'est la raison pour laquelle on pulvérise en outre une solution de lécithine sur de telles poudres pour l'agglomération.

Nouvelles connaissances - Divers

Aujourd’hui, on fabrique de plus en plus souvent des poudres de lait spécifiques adaptées aux buts d’utilisation. On utilise donc uniquement la partie du lait destinée à la fabrication de poudre. Ainsi, il existe des poudres de protéines de lait hautement enrichies en protéines mais également des poudres de lait enrichies en protéines avec une part en caséines accrue ou une part en protéines sériques accrue (voir chapitre 5.4).

Les techniques d’évaporation et de séchage sont optimisées de telle manière à ce que la qualité du produit s’améliore d’une part et que la consommation d’énergie et les coûts globaux de séchage diminuent d’autre part.

Lors de la fabrication de lait écrémé en poudre, la première étape de concentration peut s’effectuer sous la forme d’osmose inverse. Une concentration en matière sèche d’environ 25% est par conséquent possible. La concentration «restante» continue d’être obtenue en ayant recours à l’évaporation. L’osmose inverse permet de réduire les coûts en énergie.

Les établissements produisant du lait en poudre doivent fabriquer de grandes quantités de poudre afin de pouvoir travailler d’une manière qui soit rentable. C’est la raison pour laquelle, en Suisse, divers établissements fabriquant du lait en poudre ont dû fermer leurs portes dans le cadre de l’assainissement structurel. En 2001, 6 entreprises étaient encore en activité (Emmi Dagmersellen, Nestlé Konolfingen, Nutritec Hochdorf, Swiss Dairy Food Sulgen, Thoune et Lucens). Les entreprises se spécialisent toujours davantage et produisent de plus en plus des poudres de lait spécifiques telles que par exemple des poudres de protéines de lait «taillées sur mesure».

Utilisation

Le lait en poudre est apprécié en tant qu'adjuvant précieux dans toutes sortes d'aliments aussi bien du point de vue nutritif que technofonctionnel.

Lait entier en poudre
Le lait entier en poudre est dissout dans de l'eau et utilisé en tant que lait reconstitué. Ce sont surtout les pays ne disposant pas d'un grand secteur de production laitière qui constituent un marché important en la matière. De grandes quantités de lait en poudre sont utilisées avec des composants de cacao et du sucre pour la fabrication d'exquis chocolat au lait. Il est en outre utilisé pour les articles de confiserie, les biscuits, les articles de boulangerie, les glaçages et divers produits laitiers tels que la crème glacée et le fromage fondu.

Lait écrémé en poudre
Le lait écrémé en poudre est utilisé de différentes façons. Il parvient directement au consommateur en tant que lait écrémé reconstitué. Les fabricants de denrées alimentaires l'utilisent dans les desserts à base de lait, les crèmes glacées, les yoghourts, les produits à base de viande, les produits à base végétale ressemblant à de la viande, dans les glaçages, les sauces, les mayonnaises, les boissons instantanées pour le petit déjeuner etc.

Les poudres de lait issues du séchage par atomisation, traitées avec beaucoup de ménagement, et provenant de lait adapté au lait maternel humain avant le séchage, servent de base pour les aliments pour enfants / les laits pour nourrissons.


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