Pasteurisation ou préchauffage à haute température

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Réception du lait

Arrivé à l’usine, le lait est pris en charge par l’industriel au niveau du quai de réception. Il vérifie ainsi la qualité du lait et prélève des échantillons pour effectuer un contrôle de qualité.
Après dépotage, le lait subit toujours une épuration physique destinée à éliminer les impuretés éventuelles en suspension dans le liquide.
Ces opérations communes à toutes les laiteries, constituent le prolongement de la collecte. Leur organisation rationnelle conditionne le bon déroulement du travail dans tous les ateliers de l’usine. C’est pourquoi le quai de réception de la laiterie est un des centres vitaux de l’entreprise. Il doit être conçu pour permettre le déchargement commode de camions, le dépotage et la pesée éventuelle des livraisons, le nettoyage des bidons vides et leur chargement sur les véhicules.
Une cloison comportant plusieurs ouvertures munies de portes, sépare le quai de l’avant-quai. Enfin, le sol doit être très résistant aux chocs et à la corrosion par l’acide lactique.
Le quai comprend généralement deux parties plus ou moins distinctes :
Le quai de réception ou de déchargement ; Le quai de départ ou de rechargement ;
Le matériel de lavage des pots assure la liaison entre les deux parties du quai. Bien orienté pour mettre les ouvriers à l’abri des intempéries, le quai doit être suffisamment vaste afin que toutes les opérations précédentes puissent s’effectuer sans gêne pour les ouvriers. Alors qu’autrefois, les quais s’accotant aux bâtiments et ouverts à tous les vents étaient de règles, on préfère aujourd’hui la construction de quais fermés, généralement prolongés par un auvent et prévus dans les bâtiments eux-mêmes.
Aujourd’hui, l’existence du ramassage en vrac par les camions citernes conduit à réduire le quai et à simplifier son équipement.

Pré-traitement

Epuration physique

Avant d’appliquer au lait un traitement, quel qu’il soit, il faut le débarrasser de toutes les impuretés s’y trouvant accidentellement: paille, poils, etc…. Cette épuration physique ou nettoyage du lait, est réalisée en deux stades.
On retient tout d’abord les grosses impuretés par une pré-filtration effectuée à travers une toile métallique au moment du dépotage
Les impuretés les plus fines sont ensuite éliminées soit par filtration sur tissu, soit par centrifugation.

Filtration sur tissu

On utilise des filtres à grand débit dans lesquels le lait doit passer à travers un tissu (toile, cellulose, nylon…) disposé différemment suivant le type de filtre. La filtration est toujours irrégulière, car au cours de l’opération, le tissu filtrant se colmate. Il faut donc le changer périodiquement si l’on veut éviter une réduction très importante du débit. De ce fait, les filtres sont généralement disposés par paire. Le lait passe à travers l’un d’eux alors que l’autre est en démontage. La manœuvre d’un robinet à deux voies suffit pour s’assurer la continuité de l’opération.

Epuration centrifuge

L’épuration centrifuge permet au contraire un travail régulier et continu. L’élimination des impuretés est plus complète. Les leucocytes eux-mêmes sont retenus dans la boue. Enfin, lorsque la centrifugation est réalisée au chaud, elle permet dans certains cas d’opérer une désodorisation du lait.
Les épurateurs centrifuges comprennent trois types : ouverts, demi-fermés et hermétiques. Les deux derniers évitent la production de mousse à la sortie du lait épuré. Les appareils hermétiques n’appauvrissent pas le lait en gaz carbonique et lui conservent donc sa stabilité physico-chimique.

Autres méthodes d’épuration.

Une autre méthode d’épuration consiste à faire passer le lait dans une écrémeuse comprenant un dispositif de remélange à la sortie du bol. La crème séparée est réintroduite dans le lait écrémé sortant de l’appareil.
L’avantage du procédé est de permettre une vitesse de rotation du bol plus élevée, donc une séparation parfaite des impuretés.

Standardisation de la matière grasse

Après titrage et épuration physique par filtration ou centrifugation, le lait doit être standardisé. Cette opération consiste à régler sa composition du point de vue de l’extrait sec et de la matière grasse, afin que le lait ait finalement une composition constante. Ce réglage est effectué par addition de crème ou de lait écrémé au lait selon que celui-ci présente un excès d’extrait sec ou, au contraire, un excès de matière grasse.
Lorsqu’il est destiné à la préparation de poudre de lait écrémé, c’est également à ce stade que le lait subit l’écrémage, si l’épuration centrifuge n’était pas faite à l’aide d’une écrémeuse.
L’écrémage consiste à séparer les globules gras de la phase aqueuse qui forme le lait écrémé. Il peut se faire soit par décantation spontanée ou statique (technique traditionnelle de fabrication de la crème fermière), soit par décantation centrifuge (utilisée dans les industries laitières).

Pasteurisation ou préchauffage à haute température

Pasteuriser le lait c’est détruire en lui, par l’emploi convenable de la chaleur la presque totalité de sa flore banale, la totalité de sa flore pathogène quand elle existe tout en s’efforçant de ne toucher qu’au minimum à la structure physique du lait, à ses équilibres chimiques, ainsi qu’à ces éléments biochimiques : les diastases et les vitamines. Les conditions du chauffage doivent permettre la destruction du bacille tuberculeux donc, celle de tous les autres microbes pathogènes et l’élimination de plus de 90% des germes banaux, pour que le lait pasteurisé ne renferme pas plus de 100.000 germes par ml.
La destruction du bacille tuberculeux nécessite soit un chauffage modéré à 63°C pendant 6min, soit encore un chauffage à 72°C maintenu 6 à 8 secondes. Toutefois, compte tenu des marges de sécurité qu’il convient nécessairement d’observer dans la pratique on estime que le chauffage doit au moins répondre aux conditions suivantes: 63°C pendant 30min ou 72°C pendant 15 à 20 secondes. Cette pasteurisation est utilisée dans la préparation du lait sec écrémé « basse température ».
Pour les laits secs écrémés « haute température » et les laits secs 26% de matière grasse, on utilise le préchauffage à haute température.
Cette opération consiste à chauffer le lait à une température de 95°C pendant 2 à 3 min ou à 110-130°C pendant 15 à30 secondes en vue de détruire la plupart des germes banaux et la totalité des germes pathogènes, mais aussi et surtout d’inactiver les lipases et certaines oxydases thermorésistantes.
Par cette action on favorise en outre la libération à partir des protéines, des dérivés sulfhydriles agissant comme antioxydants et protégeant la matière grasse de la poudre au cours du stockage.

Concentration sous vide

Elle a pour objectif d’éliminer une bonne partie de l’eau de constitution du lait avant la dessiccation proprement dite.
C’est une étape importante, car les qualités physiques du produit fini dépendent de la concentration initiale en matière sèche du lait entrant dans la tour de séchage (procédé spray)
On pratique toujours une évaporation sous vide, d’une part pour des raisons d’économie (la concentration dans un évaporateur moderne est environ 110 fois moins coûteuse, pour un même poids d’eau retirée par l’atomisation), et d’autre part, pour obtenir une poudre assez lourde, avec des grains dont le diamètre optimum parait être voisin de 100µm.
En effet, l’atomisation directe du lait naturel donnerait une poudre trop fine et légère, retenant beaucoup d’air, ce qui accroit en outre les risques d’altération par oxydation. On se limite habituellement à une concentration de 50% d’extrait sec.
Au-dessus de cette valeur, la viscosité devient trop élevée, ce qui a des conséquences sur la qualité de la poudre, sur l’évaporation proprement dite et sur le pompage [29].

La dessiccation

C’est l’étape la plus importante de la fabrication des laits secs. Elle a été tentée pour la première fois par PARMENTIER en 1805, mais c’est GRÜNWAL Den 1855 qui réalisa les premiers essais industriels. Toutefois, il a fallu attendre le début du XXème siècle pour voir s’implanter dans divers pays, dont surtout les USA, une puissante industrie de lait en poudre. L’élimination de l’eau du lait se fait soit par application du froid ou de la chaleur

Dessiccation du lait par le froid

 Méthode ancienne
On peut congeler l’eau de constitution du lait et extraire par centrifugation un mélange pâteux de solide lactique qui est ensuite desséché sous pression réduite à température modérée.
Bien qu’elle ait été brevetée depuis très longtemps, cette méthode n’a guère été appliquée à l’échelle industrielle.
 Lyophilisation
Le procédé moderne de lyophilisation dans lequel l’eau de constitution du lait est éliminée par sublimation des cristaux de glace dans le produit congelé à cœur, à basse température et sous vide assez poussé, constitue virtuellement le meilleur moyen d’obtenir un produit sec où sont conservées les propriétés du liquide de départ.
Jusqu’ici, ce procédé n’a pas été appliqué commercialement à la fabrication du lait sec, car son prix de revient est élevé et son emploi à grande échelle soulève des difficultés techniques
En revanche, on y a fait appel pour la conservation du lait de femme dans les « banques de lait » destiné à l’alimentation des nouveau-nés prématurés ou débiles, par exemple dans le lactarium national de la croix rouge néerlandaise[19].
Avant d’être soumis à la lyophilisation, le lait recueilli sur les donneuses est pasteurisé pendant 30 minutes à la température de 67°C, ce qui assure la destruction des micro-organismes pathogènes. Les épreuves de contrôle effectuées dans les dispensaires et les analyses de la teneur vitaminique ont montré qu’après reconstitution, ce lait a pratiquement la même valeur que le lait maternel frais, sauf que le produit sec renferme très peu de vitamine C, en raison sans doute des pertes subies pendant le transport au lactarium et durant la pasteurisation.

Dessiccation par la chaleur

La déshydratation par la chaleur est un procédé fort ancien. Dès le XVIIème siècle, Marco Polo signalait son application en chine. Le traitement consistait probablement à dessécher le lait dans des choudrons au-dessus du feu comme on le fait encore en Inde pour la préparation du Khoa ou Mawa[30].
Les procédés modernes de déshydratation qui ont vu le jour au début du XXème siècle se fondent sur deux principes distincts à savoir le séchage sur cylindre (procédés Hatmaker) et le séchage par pulverisation (procédé Spray).

Séchage sur cylindres : procédé Hatmaker

L’appareil de séchage comporte deux cylindres rapprochés, chauffés intérieurement par de la vapeur (130-150°C) et tournant lentement en sens inverse (figure 2). Le lait tombe entre deux cylindres et se répartit uniformément sur leur surface.
La dessiccation est rapide, le lait formant un film qui est détaché par un couteau racleur. La vapeur d’eau formée est aspirée par une hotte placée au-dessus des cylindres.
Cet appareil présente plusieurs variantes, notamment en ce qui concerne le nombre des cylindres et l’alimentation en lait. Toutefois, le traitement thermique brutal auquel est toujours soumis le produit entraîne des modifications sensibles de la structure physico-chimique, qui font qu’on utilise de plus en plus, pour la préparation des laits secs de qualité, le procédé du brouillard. Les appareils à cylindres rendent encore de grands services dans la préparation de certaines poudres entrant dans les aliments du bétail ou à usage industriel[29].
.On a tenté avec succès d’améliorer le procédé, en opérant sous vide, donc à une température beaucoup plus réduite[19].

Séchage par pulvérisation du lait « SPRAY »

Le lait est préalablement concentré (par évaporation dans un concentrateur à film tombant à effets multiples le plus souvent) avant d’être séché dans une tour d’atomisation. Après cette étape, le lait concentré peut subir des traitements complémentaires (homogénéisation et traitements thermiques).
Le lait concentré (50 – 60% de MS) est introduit au sommet de la tour d’atomisation. Le lait est alors « atomisé » (transformé en aérosol ou brouillard) au moyen d’une turbine d’atomisation ou par injection à haute pression au travers de buses. Les petites gouttes liquides ainsi formées sont entraînées et déshydratées par un courant d’air chaud [3].
Les gouttelettes sont séchées en une poudre sèche avant de tomber sur les parois inférieures de l’appareil. La séparation poudre – air humide est obtenue à l’aide de séparateurs cyclones( figure 3).
Dans le cas des aliments d’allaitement, il est important d’obtenir des poudres de lait très faciles à dissoudre (poudre instantanée). Pour cela la déshydratation dans la tour d’atomisation ne doit pas être totale (6 à 14% d’humidité résiduelle). Cette humidité résiduelle permet une agglomération limitée des particules qui conduit à la formation de granulés à structure poreuse. La déshydratation est ensuite terminée dans des dispositifs complémentaires de type sécheurs à lit fluidisé. La poudre est ensuite refroidie [3].

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I. GENERALITES SUR LE LAIT
I.1. Définitions
I.2. Les différents types de lait et produits laitiers
I.2.1. Les produits classiques
I.2.1.1. Les laits de consommation
a) Le lait cru
b) Les laits pasteurisés
c) Les laits stérilisés
d) Laits concentrés
e) Lait en poudre ou lait sec
I.2.1.2. Les produits laitiers élaborés
a) Le beurre
b) La crème
II. LES LAITS SECS OU LAITS EN POUDRE
II.1. Définition
II.2. .Procédés de fabrication du lait en poudre
II.2.1. Procédé de fabrication du lait sec
II.2.1.1. Réception du lait
II.2.1.2. Pré-traitement
a) Epuration physique
b) Filtration sur tissu
c) Epuration centrifuge
d) Autres méthodes d’épuration
II.2.1.3. Standardisation de la matière grasse
II.2.1.4. Pasteurisation ou préchauffage à haute température
II.2.1.5. Concentration sous vide
II.2.1.6. La dessiccation
a) Dessiccation du lait par le froid
b) Dessiccation par la chaleur
III.1. L’eau
III.2. Les protéines
III.3. Les lipides
III.4. Les glucides
III.5. Les matières minérales
III.6. Matières grasses
III.7. Les vitamines
IV. PROPRIETES DU LAIT
IV.1. Propriétés organoleptiques
IV.2. Propriétés physico-chimique du lait
IV.2.1. La masse volumique
IV.2.2. L’Acidité
IV.2.3. Point de congélation
IV.2.4. Point d’ébullition
IV.2.5. Densité
V. REGLEMENTATION DU LAIT EN POUDRE
V.1. Réglementation française
V.2. Laits secs destinés à l’exportation
V.2.1. Critères chimiques et bactériologiques
V.2.2. Critères organoleptiques
V.2.3. Conditionnement et marquage
V.3. Réglementation Sénégalaise
V.3.1. Objet de la norme NS 03-001
V.3.2. Domaine d’application
V.3.3. Définition
V.3.4. Facteurs essentiels de la composition et de qualité
V.3.4.1. Critères physico-chimiques
V.3.4.2. Critères microbiologiques
V.3.4.3. Critères organoleptiques
V.3.4.4. Additifs alimentaires
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPERIMENTAL
I. OBJECTIFS
II. CADRE D’ETUDE
III. MATERIEL ET METHODES
III.1. Matériel et réactifs
III.1.1. Matériel
III.1.2. Réactifs
III.2. Méthodes
III.2.1. Echantillonnage
III.2.2. Préparation de l’échantillon
III.2.3. Etude du conditionnement et pesée
III.2.4. Méthodes d’analyses
III.2.4.1. Analyses physico-chimiques
IV. RESULTATS
IV.1. Etiquetage et poids de sachets
IV.1.1. Etiquetage
IV.1.2. Poids de sachets
IV.2. Résultats des analyses physico-chimiques
V. DISCUSSION
CONCLUSION
REFERENCES
WEBOGRAPHIES

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