Produits à base de lait en poudre et concentrés
5.3.2 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. considération. Le lait est libéré des éventuelles souillures 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:
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Inactiver tous les germes pathogènes et réduire le nombre de germes global Inactiver les enzymes, les lipases en particulier Activer les groupes groupes thiols dans dans la β-lactoglobuline -lactoglobuline afin d’élever la stabilité de l’oxydation de la poudre durant le stockage.
Il faut privilégier les processus à haute température et de courte durée car cela permet d’obtenir les effets recherchés d’une manière à augmenter les substances oxydantes. De même, la solubilité de la poudre est meilleure lors de l’utilisation d’un processus à haute température et de courte durée. Souvent, on chauffe à 88 – 95°C pendant 15 – 30 secondes, parfois à des températures pouvant atteindre 130°C. Ensuite, le lait passe dans l’installation d’évaporation. d’évaporation. Sous vide, l’eau est évaporée avec ménagement à une température de 45 – 75°C jusqu’à ce qu’une concentration de 33- 35% respectivement 40 – 50% de la matière sèche du lait soit atteinte. Le premier domaine s’applique au séchage sur cylindres et le deuxième au séchage par atomisation. L’énergie est utilisée avec efficience dans les installations d’évaporation d’évaporation car elle est utilisée plusieurs fois. Grâce à la technique t echnique des couches couches minces, le lait et le concentré de lait qui en résulte ne séjournent à haute température que pendant un court laps de t emps dans l’installation. La figure 2 montre une installation d’évaporation et la figure 4 son mode de fonctionnement.
Figure 1: installation d’évaporation pour le lait http://www.niroinc.com/ht ml/evaporator/etech.html
Produits à base de lait en poudre et concentrés Pour le lait écrémé en poudre spécialement: Lait Réception et sélection Nettoyage / clarification
(à l'aide de centrifugation)
Réfrigération 4°C Stockage du lait cru 4°C Standardisation de la m atière grasse
C rèm e
Traitem ent thermique 88 - 90°C, 3-5 m in. ou à 130°C plusieurs sec. Evaporation 30 - 35% TS; 40 - 50% TS
Eau 18% MS; 40 - 48% MS (séchage sur cylindres; séchage par atom isation) pas d'homogénéisation
Homogénéisation 5 - 15 MPa Séchage 130 - 150°C ; 180 - 240°C
Ecrémage com plet à 0.05 - 0.10% de m atière grasse Pasteurisation 71.7°C, 15 s. (pou r le "low-heat") Traitement therm ique 85-88°C, 15-30 min. uniquement pour le "high-heat"
Eau
Matériel d'emballage Emballage Stockage 20°C Lait entier en poudre+C35
Lait écrémé en poudre
Figure 2: schéma de fabrication du lait en poudre
Une homogénéisation est partiellement appliquée lors de la fabrication de lait en poudre entier. L’objectif visé est une réduction de la matière grasse libre. La matière grasse libre dépourvue de membrane protectrice diminue la solubilité du lait en poudre et augmente le risque d’oxydation. Après l’oxydation, on homogénéise en utilisant des pressions de 50 – 150 bar.
A: introduction du produit B: vapeur compressée C: concentré de lait D: vapeur E: condensat 1: tête de l’évaporateur 2: registre de chauffage 3: partie inférieure du registre de chauffage 4: diffuseur 5: séparateur de vapeur
Figure 3: schéma d’un évaporateur à film descendant http://www.niroinc.com/html/evaporator/esys.html Sé c h ag e 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
Produits à base de lait en poudre et concentrés 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. Sé ch age s ur c yl in dr es 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. 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.
Figure 4:schéma du séchage sur cylindres Source:: http://www.simon-dryers.co.uk/drum/drum3.htm
Produits à base de lait en poudre et concentrés Sé ch age p ar ato m is atio n Le séchage par atomisation est la méthode de séchage le plus souvent utilisée pour le lait en poudre. Figure 5. Le concentré de lait est pulvérisé au haut d’une tour de séchage comprenant plusieurs étages, au moyen de buses ou de disques tournant, en gouttelettes d’un diamètre de 50-80 µm. La plupart du temps, dans le haut de la tour également, on insuffle de l’air filtré très chaud d’une température de 150 – 300°C. Cela permet d’effectuer un séchage avec ménagement. Lors de la pulvérisation, il se forme de petites gouttelettes rondes qui conservent leur forme durant le processus de séchage. C’est la raison pour laquelle la poudre obtenue par séchage par atomisation présente des particules sphériques (voir figure 7). L’air inclus dans les particules engendre une densité apparente moins élevée. L’eau dans les gouttelettes s’évapore rapidement, en l’espace de centièmes voire de dixièmes de seconde. Ceci a pour conséquence que les particules et l’air sont rapidement refroidies. La température des particules à la fin du séchage s’élève seulement à 65 – 75°C. Après avoir été retirée de la tour de séchage et éventuellement séchée encore une fois dans le séchoir à lit fluidisé, la poudre est séparée en plusieurs étapes de l’air de séchage, également à l’aide de cyclones, et refroidie avec de l’air froid.
Figure 5: installation de séchage, à deux étages, avec lit fluidisé-séchage subséquent sous la tour de séchage Source: http://www.niroinc.com/html/drying/fdspray.html
Figure 6: 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 µ m de diamètre, poudre issue du séchage par atomisation, particule principale 25- 50 µ m de diamètre. Source: http://anka.livstek.lth.se:2080/microscopy/f-mpowd.htm M. Kaláb Emb allage 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.
