Lait, dérivés laitiers et transformations industrielles

Lait, dérivés laitiers et transformations industrielles

Transformations et procédés industriels

Réception du lait

A la réception, lait cru suit plusieurs étapes de traitement afin de le préparer à la transformation industrielle qui diffère selon sa destination (lait pasteurisé, UHT, stérilisé ou bien lait en poudre). La réception du lait doit se faire sans bris des globules gras ni incorporation d’air dans la conduite du lait, tout en maintenant les contrôles de qualité nécessaires.
– 3 : Schéma du procédé de la réception du lait
Parmi ces étapes, on trouve le dégazage qui est une opération clé dans le traitement du lait cru pour favoriser sa qualité organoleptique ; puisqu’ il permet l’élimination des gaz présents dans le lait cru, ce dernier provoque la déstabilisation du lait par la création de la mousse et aussi les mauvaises odeurs et saveurs qui nuisent la qualité organoleptiques du lait.
On trouve aussi la clarification ou bien la filtration : c’est l’opération par laquelle le lait est soumis à une force centrifuge dans le but d’en extraire les particules plus denses, tels que ; les débris cellulaires, les leucocytes et les matières étrangères. Sans ce traitement, ces particules sédimenteraient dans le lait homogénéisé, au point de devenir visibles dans le lait. [7]

Procédé général des différents dérivés laitiers

La production des dérivés laitiers passe par le procédé de fabrication suivant :
1. Thermisation 2. Refroidissement 3. Bac de récupération
4. Ensemencement 5. Incubation 6. Conditionnement
7. Stockage
Figure 2 – 4 : Schéma du procédé général des différents dérivés laitiers

Thermisation du lait

C’est la première étape de la chaîne de productionau sein de l’usine, elle a un double rôle : d’une part elle permet la destruction d’un nombre considérable de microorganismes et d’autre part, elle facilite l’opération de l’écrémage.
Elle se déroule en trois sous-étapes :
• Le lait cru entre avec une température de 4°C pour passer à 45°C.
• Le lait à 45°C est envoyé à l’écrémage puis il revient au thermiseur presque avec la même température.
• La température du lait augmente de 45°C à 75°C, mai s par la suite, cette température diminue par le contact du lait entrant au thermiseur, ensuite, on fait un refroidissement final de 4°C par contact de l’eau g lacée.

Pasteurisation

La pasteurisation a pour but de détruire tous les micro-organismes pathogènes potentiellement présents dans le lait, ainsi que la plus grande partie des autres micro-organismes et des enzymes susceptibles d’altérer les propriétés organoleptiques du lait.
Différents processus existent :
• la pasteurisation à basse température (63°C pendant 30 minutes) ; ce procédé (le plus ancien) n’est pratiquement plus utilisé.
• la pasteurisation à température plus élevée (72 – 6°C7 pendant 15 à 20 secondes). Ce procédé préserve l’enzyme peroxydase.
• une pasteurisation à 95°C ou plus pendant 15 à 20 s econdes est utilisée pour la fabrication des produits fermentés et de la crème.
En général, le lait est chauffé à 95°C en le faisant passer dans des serpentins pour prolonger la duré (15 secondes) dont laquelle le lait est exposé à ce traitement thermique, puis immédiatement refroidit, c’est ce qu’on appelle : le chambrage.

Stérilisation

La stérilisation a pour but de permettre une conservation de longue durée d’un produit stable tant du point de vue microbiologique que chimique et biochimique.
Deux types de processus sont utilisés :
• le chauffage à ultra haute température ou procédé UHT (135 – 150°C pendant 2 à 5 secondes) ; le lait est ensuite conditionné aseptiquement dans un récipient stérile et hermétiquement clos.
• la stérilisation en deux phases : le lait est pré térilisé à une température de 130 à 140°C pendant quelques secondes puis, après refroidissement, il est conditionné et subit alors une seconde stérilisation à 110 – 120°C pendant 10 à 20 minutes.

Ensemencement

Immédiatement après le traitement, chauffage-homogénéisation, le lait amené à une température généralement voisine de 42°C, il est ensemencé directement par un ferment lyophilisé, comprenant exclusivement une ou plusieurs souches de chacune des bactéries spécifiques du yaourt. Une bonne agitation est nécessaire pour rendre parfaitement homogène le mélange lait ferment.
C’est après ensemencement que se différencient les procédés de fabrication des yaourts fermes,
brassés et à boire.

 Incubation

Après ensemencement, le produit préparé est laisséau repos à une température optimale pour le développement des ferments lactiques ensemencées (30°C à 38°C) pendant une durée bien déterminée, selon chaque type de ferment, cela pourfavoriser la production des saveurs et des aromes recherchées.

Conditionnement

Destiné à véhiculer les produits laitiers fluides dans les réseaux de production et de distribution, le contenant doit avoir certaines qualités :
• Etre attrayant par sa forme et sa présentation ;
• Offrir une protection efficace au produit contre les chocs physiques, la lumière et la chaleur ;
• Préserver le contenu des odeurs ou saveurs étrangères ;
• Faciliter la manipulation du produit ;
• Etre économique et adapté aux exigences modernes deproduction.

Crème fraîche

Après écrémage, la crème suit des différentes opérations industrielles afin qu’elle sera prête et destinée au consommateur. Ces étapes sont représentées dans la figure suivante :
Légende
Figure 2 – 5: Schéma explicatif du circuit de la crème

Standardisation

C’est avant tout une opération qui consiste à ajuster le taux de matière grasse supérieur ou égal à 30 %, par exemple, pour les crèmes de qualité standard.
Cette standardisation peut se faire par addition de crème plus riche en matière grasse ou encore de lait écrémé.
Dans certains cas particuliers, on peut apporter des ingrédients et additifs autorisés par la réglementation. [8]

Homogénéisation

C’est un traitement mécanique à moyenne pression qui vise à réduire la taille des globules gras au-dessous du micromètre.
Cette opération augmente considérablement le nombrede globules et par conséquent l’interface eau/huile. Elle a également pour effet d’augmenter la quantité des protéines adsorbées en surface du système dispersé. Ces structures provoquent une augmentation de la viscosité de la crème intéressante pour épaissir des crèmes allégées enatièrem grasse, qui sont parfois jugées trop fluides. Cette homogénéisation peut se réaliser à des températures comprises entre 60 et 90°C, afin que toute la matière grasse soit à l’état liquide. [8]

Pasteurisation

L’objectif de cette opération est la destruction des germes pathogènes et la réduction de la flore banale. On vise également l’élimination des enzymes thermorésistants (lipases, protéases et oxydoréductases) qui peuvent provoquer des réactions d’altération des produits finis.
La faible conductivité thermique de la matière grase nécessite une plus grande surface d’échange et son rôle protecteur vis-à-vis des microorganisme s exige des barèmes de pasteurisation plus sévères que pour le lait. Elle se réalise en continu dans des échangeurs thermiques à plaques. Les couples temps/température se situent entre 5 à 20 s et 90 à 150°C. Outre ces objectifs de nature sanitaire, ce traitement thermique entraîne plusieurs conséquences :
— la production des groupements sulfhyldryls actifs de la béta-lactoglobuline qui a un pouvoir antioxydant, profitable à la conservation ;
— la transformation de l’acide lactique en acide bé ta-hydroxybutyrique, puis en lactones qui interviennent sur la note aromatique de la crème ;
— la réduction de la valeur nutritionnelle, à cause de la destruction des vitamines E et K.
— la fixation du cuivre sur la membrane du globule gras qui favorise les phénomènes d’oxydation
de la matière grasse. [8]

Stérilisation

Dans cette optique, la sévérité des barèmes est encore plus élevée qu’en pasteurisation, l’objectif étant de détruire tous les microorganismes présents.Deux procédés existent :
— crème stérilisée après conditionnement dans un emballage en métal (boîtes) ou en verre (bouteilles, flacons). Les barèmes varient de 115 à 130°C pendant 5 à 20 min, sous agitation modérée afin d’accélérer l’échange thermique et asi nde limiter le brunissement non enzymatique de la crème ;
— crème stérilisée à ultra haute température (UHT) avant son conditionnement aseptique en briques (complexe de carton/aluminium/ polyéthylène). Le traitement peut se réaliser de manière indirecte comme c’est le cas pour la pasteurisation dans un échangeur à plaques ou à tubes. Mais il peut aussi avoir lieu de manière directe par injection de vapeur sous pression dans la crème (upérisation) ou par injection de la crème dans uneenceinte sous pression de vapeur (infusion). Les barèmes sont de 140°C minimum pendant quelques secondes. [8]

Congélation

Un refroidissement rapide jusqu’à –18°C est préféra ble à un refroidissement lent. Les dommages, liés à la taille des cristaux de glace et causés à l’émulsion instable qu’est la crème, sont moindres avec une surgélation qu’avec une congélation.
La crème peut être surgelée directement dans son emballage tel que des pots en polypropylène durant son séjour dans un tunnel.
Elle peut aussi être surgelée par conduction dans esd moules sous forme de petits cubes qui sont ensuite démoulés, les morceaux étant conditionnésansd des sacs en matière plastique, pour améliorer le mode d’emploi du produit fini par le consommateur.

Maturation biologique

Si l’on recherche une crème fraîche et fluide, dénommée parfois « crèmefleurette », celle-ci ne subit pas de maturation. À l’inverse, si on veut ac croître sa viscosité pour obtenir une crème épaisse afin de faciliter certaines applications, on lui fait subir une maturation biologique.
On ensemence la crème, pasteurisée puis refroidie, avec un cocktail de souches de ferments lactiques.
Cette maturation dure entre 15 et 20 h. Elle s’opère à des températures soit basses vers 14 – 15°C pour favoriser les souches microbiennes aromatiques, soit plus élevées vers 20 – 23°C afin, au contraire, de privilégier les souches microbiennesacidifiantes.
L’abaissement du pH à une valeur de 4,60, point iso électrique de la caséine, provoque une coagulation des micelles de caséine. Le gel protéique obtenu sous forme d’un réseau tridimensionnel emprisonne les globules gras et contribue ainsi à l’accroissement de la viscosité de la crème.

Table des matières

Introduction
Partie 1 : Présentation générale des domaines agricoles
I. Domaines agricoles « Doueit »
I.1. Historique
I.2. Organisation du domaine doueit….
II. Usine d’Oued Ennja
II.1. Fiche technique
II.2. Organigramme
Partie 2: Lait, dérivés laitiers et transformations industrielles
I. Lait et dérivés laitiers
I.1. Filière laitière
I.1.1. Elevage des bovins
I.1.2. Collecte du lait
I.1.3. Transformation du lait
I.1.4. Circuits de commercialisation et de distribution
I.2. Lait
I.2.1. Définition et composition
I.2.2. Caractéristiques physico-chimiques du lait cru
I.2.3. Différents types du lait
I.2.3.1. Lait pasteurisé
I.2.3.2. Lait stérilisé
I.2.3.3. Autres laits
I.3. Dérivés laitiers
I.3.1. Yaourt
I.3.2. Leben
I.3.3. Crème, beurre et fromage
I.3.3.1. Beurre
I.3.3.2. Fromages
I.3.3.3. Crème
I.3.3.3.1. Définition
I.3.3.3.2. Ecrémage
II. Transformations et procédés industriels
II.1. Réception du lait
II.2. Procédé général des différents dérivés laitiers
II.2.1. Thermisation du lait
II.2.2. Pasteurisation
II.2.3. Stérilisation
II.2.4. Ensemencement
II.2.5. Incubation
II.2.6. Conditionnement
II.3. Crème fraîche
Signet non défini.0
II.3.1. Standardisation
Signet non défini.1
II.3.2. Homogénéisation
Signet non défini.1
II.3.3. Pasteurisation
II.3.4. Stérilisation
Signet non défini.2
II.3.5. Congélation
II.3.6. Maturation biologique
Signet non défini.3
Partie 3: Optimisation du circuit de la crème fraîche
I. Présentation générale de la problématique
I.1. Circuit de la crème et procédé
Signet non défini.4
I .2. Problèmes et objectifs envisagés
I.2.1. Problèmes
I.1.2. Objectifs
II. Matériel et méthodes
II.1. Appareils du laboratoire
II.1.1. Centrifugeuse
II.1.2. Butyromètre
II.1.3. Viscosimètre
II.2. Modes opératoires utilisés
Signet non défini.7
II.2.1. Taux de matière grasse
Signet non défini.7
II.2.2. Extrait sec total
Signet non défini.7
II.2.3. Mesure de la viscosité
II.3. Outils statistiques
Signet non défini.8
II.3.1. Test de normalité
Signet non défini.8
II.3.2. Test de Shapiro et Wilk
II.4. Plans d’expériences
II.4.1. Définition
II.4.2. Catégories des plans d’expériences
III. Résultats et interprétations
III.1. Partie technique
III.1.1. Viscosité de la crème fraîche
III.1.1.1. Suivi du débit de sortie de la crème de la centrifugeuse
III.1.1.2. Optimisation des paramètres d’écrémage
III.1.1.2.1. Test de stabilité du système
III.1.1.2.2. Choix des facteurs
III.1.1.2.3. Domaine expérimental
III.1.1.2.4. Modèle mathématique
III.1.1.2.5. Matrice d’expérience
III.1.1.2.6. Résultats et interprétations
III.1.2. Taux d’écrémage
III.1.2.1. Pertes au niveau des pousses
III.1.2.1.1. Ecrémage
III.1.2.1.2. Tank 13
III.1.2.1.3. Pasteurisation
III.1.2.2. Pertes au niveau du débourbage
III.1.3. Rendement
III.1.3.1. Contrôle du poids des pots au niveau du conditionnement
III.2. Partie économique
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexes

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