science et technologie du lait françoise nau

Science et Technologie du Lait Françoise NAU

Département AgroAlimentaire

Une matière première unique, pour une multitude de produits finis

Laits deconsommation

Laitsfermentés

Beurres et crèmesFromages

ProduitsIndustriels(PAI)

ProduitsDiététiques& Médicaux

Dessertslactés

LES ETUDES de FranceAgriMer / Lait, 2010

Parts relatives des différents produitsexprimées en % de matière sèche utile collectée

1. Les Laits de Consommation

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Finl

ande

Suèd

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anem

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Col

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isse

Can

ada

USA

Portu

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alai

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Vie

tnam

Indo

nési

ePh

ilipp

ines

158

66

0.5

Con

sommation moy

enne

ann

uelle

(kg/ha

bitant)

Données 2008, CNIEL

Une consommation bien ancrée dans les habitudes de consommation des Français :68% d'entre eux en consomment au cours d'une semaine.

6 enfants sur 10 au moins une fois par jour. 4 adultes sur 10 quotidiennement.

Source : Baromètre CNIEL 2007

Des niveaux de consommation extrêmement variables dans le Monde


Une production très largement dominée par le lait UHT…

de plus en plus issue de très grosses unités de production…réparties sur tout le territoire.

France

GT 30°C < 5 104 cfu/mLSalmonelles : abs dans 25 g (n=5, c=0)S. Aureus : m=100 /mL, M= 500 /mL (n=5, c=2)

Un produit contaminé par une flore microbienne variée dès la traite,qu’il faut décontaminer et stabiliser, avec une contrainte :

seuls les procédés physiques sont autorisés

TRAITEMENTS THERMIQUES

PasteurisationStérilisation

Traitement UHT

CONCENTRATION

SÉCHAGE

MICROFILTRATION

Lait Entier

Crème Lait écrémé

90°C20 s

MF 1.4 µmFRV = 20

Lait microfiltréstandardisé

Lait Cruversus Laits décontaminés / stabilisés

Quelques règles de composition des laits liquides

Teneur en protéines

MP ≥ 2.9 % (29 g/L)

Teneur en matière grasse

MG ≥ 3.5 % (≥ 35 g/L) Lait entier

1.8 % ≥ MG ≥ 1.5 % (15 à 18 g/L) Lait demi-écrémé

MG ≤ 0.5 % (5 g/L) Lait écrémé

1.1. Lait Pasteurisé

Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Schéma de fabrication

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Pourquoi standardiser le lait ?• aspects réglementaires• aspects économiques

Que peut-on standardiser ?• le taux de matières grasses

• le taux protéique

Comment standardiser ?

Protéines

Ajout de protéines laitières(poudrage)

Matières grasses

Ajout ou prélèvement de crèmeou

addition de lait entier / demi-écrémé / écrémé

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Ecrémage du lait

Un phénomène naturel…

Migratio

n sp

ontané

e de

sglob

ules

gras ve

rs la

surface

Globule gras de rayon r et de masse volumique ρρρρc

Phase aqueuse du lait (lait écrémé) de viscosité ηηηηet de masse volumique ρρρρle

Vitesse de crémage : V (m s-1) = g2 r² (ρρρρle - ρρρρc)

9 ηηηηForce de gravité

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

… qu’on peut accélérer par centrifugation

D’après document Alpha-LavalVitesse angulaire ωωωω

Vc (m s-1) = ωωωω² R2 r² (ρρρρle - ρρρρc)

9 ηηηη

R : distance à laquelle se trouvele globule gras par rapport àl’axe central

Une force centripète à l’origine de la remontéedes globules gras vers l’axe central :

Un entraînement par la phase aqueuse à l’origine de l’éloignementdes globules gras depuis l’axe central :

Vp (m s-1) =Q

2 ππππ R L / sinαααα

débit volumiqueentre deux assiettes

circonférence à ladistance R de l’axe

hauteur entre deux assiettes

vcvpL

αααα

R

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

D’hier à aujourd’hui,et de l’échelle artisanale à l’échelle industrielle

Dessin issu d’un traité de

zootechnie de 1900

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Pourquoi homogénéiser le lait ?éviter le crémage naturel au cours du stockageen diminuant la taille des globules gras V (m s-1) = g

2 r² (ρρρρle - ρρρρc)

9 ηηηη

Comment homogénéiser ?Homogénéisateurs haute pression

∆∆∆∆P1 globule de 10 µm1000 globules de 1 µm

Cavitation

Entrée produitnon homogénéisé

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

L’homogénéisation modifiela structure de la membrane des globules gras

180 nm

Fragment de membrane native

Protéine soluble

Fragment de micelle de caséine

Micelle de caséine

Globule gras homogénéisé

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Pourquoi pasteuriser le lait ?• détruire les formes végétatives des micro-organismes pathogènes

• allonger la durée de conservation (/ flore mésophile)

Comment pasteuriser ?traitement thermique de 72°C – 15 s ou toute combinaison équivalente

Temps

(s)

Jeantet et al, 2008

GT 21°C : m = 5 104 cfu/mL, M = 5 105 cfu/mL (n=5, c=1)Microorganismes pathogènes : abs dans 25 g (n=5, c=0)Coliformes 30°C : m=0 cfu/mL, M= 5 cfu/mL (n=5, c=1)

Louis Pasteur (1822-1895)

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Trois types de traitement de pasteurisation du lait

Pasteurisation basse• 62 à 65°C / 30 min• batch uniquement

Pasteurisation HTST• 71 à 72°C / 15 à 40 s• réservée à une MP de bonne qualité hygiénique• test <0 à la phosphatase, test >0 à la péroxydase

Flash pasteurisation • 85 à 90°C / 1 à 2 s• réservée à une MP de qualité hygiénique moyenne• tests <0 à la phosphatase et à la péroxydase

Equipements de pasteurisation du laitLait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Echangeur de chaleur

Fluideà chauffer

Fluidechauffant

Salle de traitements thermique par échangeurs à plaques Echangeur tubulaire

Lait Pasteurisé


Standardisation

Homogénéisation

Pasteurisation

Conditionnement

Conditionnement du lait pasteurisé

1.2. Laits de longue conservation

• destruction de tous les micro-organismes (formes végétatives et sporulées)• 12 réductions décimales de Clostridium botulinum

Deux types de produits • lait stérilisé• lait UHT

Nicolas Appert (1749-1841)

a. Lait Stérilisé

Standardisation

Homogénéisation

Stérilisation

Conditionnement


Pré-stérilisation

Refroidissement

Lait Stérilisé

Standardisation

Homogénéisation

Stérilisation

Conditionnement


Pré-stérilisation

Refroidissement

Pourquoi une étape de pré-stérilisation ?prétraitement permettant d’abaisser le barème de stérilisation sensu stricto

Comment ?130 à 140°C pendant 3 à 4 s

puis refroidissement entre 70 et 80°C avant conditionnement

Lait Stérilisé

Standardisation

Homogénéisation

Stérilisation

Conditionnement


Pré-stérilisation

Refroidissement

Quel barème pour stériliser le lait ?• 115°C pendant 15 à 20 min

• suivi d’un refroidissement rapide

Quelles méthodes de stérilisation ?• autoclave

• tour hydrostatique

Exemples d’autoclaves industriels(Steriflow)

Principe de fonctionnement d’une tour hydrostatique

b. Lait UHTSchéma de fabrication

Standardisation

Homogénéisation

Conditionnement

Traitement UHT

Pré-chauffage

Lait UHT

Standardisation

Conditionnement

Traitement UHT


Pré-chauffage

Homogénéisation

Spécificité et intérêt du traitement UHT

Lait UHT

Schéma de fabrication Traitement UHT DIRECT• Upérisation (injection de vapeur dans le lait)

• Infusion (injection de lait dans la vapeur)

Diagramme d’un système de stérilisation du lait par UHT direct (système Thermovac)(Source : azaquar.com)

Standardisation

Conditionnement

Traitement UHT

Pré-chauffage

Homogénéisation

Lait UHT

Schéma de fabrication Traitement UHT INDIRECT• par échangeurs à plaques• par échangeurs tubulaires

Standardisation

Conditionnement

Traitement UHT

Pré-chauffage

Homogénéisation

Lait UHT

Schéma de fabrication Conditionnement aseptique

Standardisation

Conditionnement

Traitement UHT

Pré-chauffage

Homogénéisation

c. Laits Concentrés

Standardisation

Traitement thermique

Homogénéisation

Concentration


Addition desels stabilisants

Conditionnement

Homogénéisation

Conditionnement

Stérilisation

Addition desaccharose

Lait concentré sucré

Lait concentré

Standardisation

Conditionnement

Concentration


Pré-chauffage

Homogénéisation

Laits Concentrés

( Stérilisation )



Concentration par évaporation sous vide

Schéma de principed’un évaporateur simple effet …

… et multiple effet (Jeantet et al., 2006)

P1 P2 P3 P4

T1 T2 T3 T4

P1 P2 P3 P4

T1 T2 T3 T4> > >> > >

GEA, Wiegand

Standardisation

Conditionnement

Concentration


Pré-chauffage

Homogénéisation

Laits Concentrés

( Stérilisation )



1.3. Laits « Spéciaux »

Laits infantiles• laits maternisés• laits « de suite »

• laits de croissance…

Lait maternel Lait de vacheProtéines (g/L) 14 32

Caséines / Protéines solubles 40/60 80/20ß-lactoglobuline (g/L) 0 3,6α-lactalbumine (g/L) 2,6 1

Lipides (g/L) 36 37AG saturés (%) 50 60AG insaturés (%) 50 40Acide linoléique (g/100g) 0,3 0,038

Lactose (g/L) 65 50Minéraux (g/L) 2 9

Laits supplémentés• en protéines •en minéraux• en vitamines

• en acides gras n-3

Lait demi - écrémé ( 99,8% ), huile de poisson ( 0,2% ),boisson stérélisée U.H.T. à base de lait demi – écréméet d' huile riche en Oméga 3. Calcium : 120 mg.

Laits ConcentrésLaits « Spéciaux »

Laits modifiés• pauvre en lactose• hypoallergéniques• pauvre en sodium

Table 1. Frequency of Lactose Intolerance in Adults in Various Populations

3Danes

6British, UK

21Caucasians, US

65African Americans

71Southern Italians

85Inuits, Greenland

90Ibo, Yoruba, Africa

90–100Asians, US

% Lactose Intolerant Adults*Location

*Lactose nonpersistence is the preponderant phenotype. Data from Scrimshaw and Murray, 1988.


Laits aromatisés

Laits gélifiés


1.4. Laits en Poudre

Standardisation

Décontamination microbienne

Concentration


Séchage

Conditionnement

Homogénéisation

Standardisation

Séchage

Homogénéisation


Décontamination

Concentration

Laits en Poudre

Conditionnement

Séchage sur cylindres chauffants

Source : GMF Gouda Processing Solutions

Standardisation

Séchage

Homogénéisation


Décontamination

Concentration

Laits en Poudre

Conditionnement

Séchage par atomisation

Schéma d’un sécheur par atomisation(Jeantet et al, 2006)

2. Les Laits fermentés

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Con

sommation moy

enne

(kg/ha

b. an)

Danemark

Pays-Bas

Islande

Finlande

Suède

Allemagne

Suisse

Espagne

France

Norvège

Hongrie

République Thèque

Slovaquie

Pologne

Chypre

Argentine

Canada

Mexique

Afriq

ue du Su

d

Une consommation de yaourts bien ancréedans les habitudes de consommation des Français :

32%de « gros consommateurs » (> 1 /jour) 27% de « consommateurs moyens » (4 à 7 / semaine)

31% de « petits consommateurs » (< 4 / semaine).Source : Baromètre CNIEL 2003-04

Des niveaux de consommation extrêmement variables dans le Monde

Consommation de laits fermentés dans le Monde en 2004 (source Credoc enquête CCAF 2004)


Un nombre de sites en diminution de 10% entre 2002 et 2008

FranceYaourts et lait fermentés constituent près des 3/4 des produits ultra-frais

La production de produits ultra-fraisest répartie sur l’ensemble du territoire

AmmasMaas

Inkomasi

Hogormag

Zabady

Laban rayeb

Irgo

DahiChhash

ShrikhandLassi

Mast

La grande « famille » des laits fermentés

Laits fermentés : des points communs• composés exclusivement de matières premières d’origine laitière• pasteurisés avant fermentation par des microorganismes spécifiques• teneur minimale en acide lactique de 0.6%

…mais aussi une grande diversitéliée à de multiples sources de variations

Matière première

Micro-organismes

Technologie / procédés

NajaYaourt

ViiliSsmétana

Ymer

Kisle mliako

Lait ribot

Yiaourti

Tarho/taho

Cieddu

Skyr

Iogurte

LabnehKishk

Koumiss

Kéfir

Le Yaourt

Une réglementation stricte au niveau français• Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus & Streptococcus thermophilus

• [acide lactique] ≥ 0.7%• minimum 107 bactéries vivantes / g de produit au moment de la venteNF V 04-600 (2001)

Le YaourtSchéma de fabrication

Standardisation



Homogénéisation

Le Yaourt

Conditionnement

Fermentation

Refroidissement

Fermentation

Brassage

Refroidissement

Conditionnement

Refroidissement

Ensemencement

Bactérie MétabolismeT° optimale de croissance (°C)

Leuconostoc ssp. Hét. 18 à 30

Lactococcus lactis Hom. 27 à 32

S. thermophilus Hom. 39 à 44

L. bulgaricus Hom. 40 à 46

L. acidophilus Hom. 35 à 40

L. casei Hom. 35 à 40

Hét. : hétérofermentaire ; Hom. : homofermentaire

Lactose Lactose

Galactose

Pyruvate Lactate Lactate

Galactose

Inhibition• accumulation d’acide lactique

• acidification

Gélification des caséines+

Saveur+

Conservation

Exopolysaccharides

Composés aromatiques• non volatils•. volatils• carbonylés

ACÉTALDÉHYDEDiacétylAcétoïne

Standardisation



Homogénéisation

Le Yaourt

Conditionnement

Fermentation

Refroidissement

Fermentation

Brassage

Refroidissement

Conditionnement

Refroidissement

Ensemencement

Symbiose entre les deux espèces bactériennes

Courbe d’acidification obtenueavec l’association des deux espèces

S. thermophilus L. bulgaricus

Lactose

Acide lactique

Petits peptidesAcides aminés

Acide formiqueCO2

ProductionStimulationInhibition

Sodini et Béal (2003)

Sodini et Béal (2003)

Standardisation



Homogénéisation

Le Yaourt

Conditionnement

Fermentation

Refroidissement

Fermentation

Brassage

Refroidissement

Conditionnement

Refroidissement

Ensemencement

L’acidification à l’origine de la coagulation

Standardisation



Homogénéisation

Le Yaourt

Conditionnement

Fermentation

Refroidissement

Brassage

Conditionnement

Ensemencement

Fermentation

Yaourt ferme Yaourt brassé

Yaourt à boire

Brassage

Homogénéisation BP

Refroidissement Acidité finale duyaourt refroidi :

1.2 à 1.4 % d’acide lactiqueTunnel de refroidissement

Refroidissement

Atouts nutritionnels des laits fermentés

Amélioration de la digestibilité du lactose

Protéine

AA libres + Oligopeptides

Amélioration de la digestibilité des protéines

Les Laits fermentés

Amélioration de la biodisponibilité du calcium

Action probiotique

Effet immunostimulant

Activité anti-oxydante

Activité anti-hypertensive

Activité anti-inflammatoire Activité anti-allergique

Activité hypocholestérolémiante

? ?

3. Les Fromages

La France, parmi les plus importants consommateurs de fromages…

… avec une extrême diversité de produits

Con

sommation moy

enne

(kg / h

ab. a

n)

Consommation de fromages dans le Monde en 2008 (source Eurostat)

24

Une production française largement dominée par les

fromages au lait de vache …

France

… parmi lesquels pâtes molles et pâtes presséesreprésentent 78% de la production (2008)


Les fromages à pâtes molles essentiellement

produits en Normandie et en Lorraine

Les fromages à pâtes pressées cuitesessentiellement produits dans le Grand Ouest du fait de

la prédominance de l’Emmental (79% de la production)

Les fromages à pâtes pressées non cuites essentiellement

produits dans l’Ouest et en Auvergne-Limousin


Les Fromages

Eau = 90%Lactose / ES = 40%

Bactéries contaminantes

LAIT*=

produit FRAGILE

Eau

FROMAGE=

produit STABLE

Eau = 30 à 75%NaCl = 0.6 à 4%Flore maîtrisée

COAG

ULAT

ION

ÉGOU

TTAG

E

AFFINA

GE

GelCaillé

Lactosérum

*matières premières exclusivement d ’origine laitière

(lait, lait écrémé, crème, babeurre)

Fermentslactiques

Présure+

Taux protéique

Rendement fromager• fromage frais 40 kg/100 l lait• camembert 15 kg/100 l lait• emmental 9 kg/100 l lait

Standardisation


Décaillage / Egouttage

Emprésurage / Coagulation

Ensemencement / Maturation

Moulage

Les FromagesSchéma de fabrication : exemple du Camembert

Salage

Ensemencement de surface

Affinage

Conditionnement

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation

Ensemencement/ Maturation


Moulage

Ensemencementde surface

Emprésurage/ Coagulation

Décaillage/ Egouttage

Affinage

Salage

Conditionnement

Pourquoi standardiser le lait ?• aspect réglementaire• aspect technologique• aspect économique

Comment standardiser le lait ?• MG : écrémage / mélange

• Protéines : élimination d’eau (évaporation, OI, nF, UF, µF) / ajout de caséinates• Calcium : ajout de CaCl2

Quels paramètres standardiser ?• MG

• Protéines• Calcium

Ex du Camembert : MG # 28 g/l ; Protéines # 32 g/l

Incidence de la richesse en protéines sur le rendement fromager(Kerjean, 1998)

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Traitement thermique (pasteurisation) :Standardisation Biologique

• destruction des pathogènes• destruction de la flore banale indésirable

-• moindre aptitude à la coagulation

• égouttage plus difficile

+• meilleur rendement

ajout de CaCl2 Alternatives au traitement thermique• bactofugation• microfiltration

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Levain• bactéries lactiques• autres microorganismes

Acide lactiqueDiminution du pH

Solubilisationdu Ca micellaire

MATU

RATION

Niveau variableselon type de fromage

Inhibiteurs• antibiotiques• antiseptiques• bactériophages

Ex du Camembert : 1 à 2h entre 33 et 37°C,

jusqu’à pH 6.1 à 6.3

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Ajustement du pH possiblepar ajout de glucono-δδδδ-lactone

GDL : Glucono-δ-lactone

H+

O

O

CH2OH

OH

OH

OH

CH2OH

OH

OH

OH

OOH

OHH2O

CH2OH

OH

OH

OH

OO

-

OH

+

+

d

Acide Gluconique

2. Dissociation immédiate :

pKa (COOH/COO-) << pHlait

(déplacement de l’équilibre 1 )

Gluconate

1

2

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Présure• chymosine• pepsine• lipase

-- - -

-

Les Fromages


Ex. du Camembert

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Deux types de coagulation du lait…

Coagulation présure

Paracaséine

6.5 – 6.7

Phosphoparacaséinate de Ca

Gel élastique, souple,contractile, à forte porosité

Rapide

Doux et peu minéralisé

Coagulation acide

Caséine

4.6

Caséine déminéralisée

Gel friable, peu contractile,peu élastique, très perméable

Lent

Acide et très minéralisé

Caséine

pH

Caillé

Texture

Egouttage

Lactosérum

Contraction du gel présure(Kirchmeier, 1971)

… pour une multitude de combinaisons contribuant à la grande diversité de gels rencontrés en technologie fromagère

Les Fromages

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Type de caillé Lactique

« pur »

Lactique

dominant

Mixte Présure

dominant

Présure

« pur »

Ferments lactiques

Oui Oui Oui Oui Non

Enzymes coagulantes (ml.100l-1)

Non 1 - 8 16 - 30 20 - 40 40 - 50

pH emprésurage - 6 - 6.7 6.15 - 6.45 6.55 - 6.75 6.7

Température coagulation

20 - 43 18 - 28 28 - 38 30 - 40 40 - 45

pH à l’égouttage Pas d’égouttage

< 4.6 5.8 – 6.45 > 6.5 Pas d’égouttage

Type de produits Laits fermentés

Pâtes fraîches

Pâtes molles Pâtes pressées

Laits emprésurés

Les Fromages

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Rôle de l’égouttage• régler l’ES final

• maîtriser la composition finale

Rôle du moulage• définir la taille• définir la forme

Comment réaliser l’égouttage ?

Caillés àdominante lactique• sac ou toiles filtrantes• moules perforés• centrifugation

Caillés mixtes• tranchage modéré

Caillés àdominante présure

• tranchage• brassage• chauffage• pressage


Les Fromages

Standardisation



Moulage



Affinage

Salage

Conditionnement

Rôle du salage• compléter l’égouttage

• contribuer à la formation de la croûte• régler l’Aw

• accroître les qualités organoleptiques

Deux méthodes de salageSalage à sec

Salage en saumure

Emmental

Comté

Camembert

Cantal

Saint-Paulin

Munster

Pont-L’Évêque

Pyrénées

Roquefort

Féta

0.5 – 0.7

0.8

1.7 – 2.5

2

2.2

2.4

2.4

2.5

4

8 - 15

Teneur en NaCl (%) de quelques fromages(Mahaut et al., 2000)

Effet de la concentration en NaCl de la saumuresur la teneur en NaCl et la perte d’eau du fromage

(Hardy, 1976)

Cinétique de l’absorption de NaClpar un camembert au cours du

saumurage (saumure saturée, 14°C)(Hardy, 1976)

Les Fromages

Standardisation



Moulage




Affinage

Salage

Conditionnement

Penicilum camemberti

Culture sur gel d’agar

Observation au microscope

Geotrichum candidum

Brévibacterium linens

La flore nécessaire au développement de la croûte « fleurie »peut être apportée par pulvérisation après démoulage ….

…mais est le plus souvent apportée directement dans le lait, avec la flore lactique


Les Fromages

Standardisation



Moulage



Affinage

Salage

Conditionnement

Du caillé… … au fromage

Affinage

TextureArômeSaveur

Enzymes

PlasmineLipase

Bactéries lactiquesBactéries propioniques

MicrocoquesCorynébactéries

LevuresMoisissures


Les Fromages

Standardisation



Moulage



Affinage

Salage

Conditionnement

Principales modifications biochimiques au cours de l’affinage

Lactose

LactateAcétaldéhydeÉthanolCO2

CO2Acide acétiqueAcide butyriqueAcide propionique

Bactéries lactiques

Levures, moisissures

Bactéries propioniques

Augmentation de pHGonflement de la pâte

Lipides

Acides graslibres

MéthylcétonesEstersLactones

Oxydation

Estérification

Lactonisation

Lipolyse

ArômeSaveur

Protéines(caséines)

Peptides

Acides aminés

NH3Amines

Composés soufréscomposés benzéniques

Protéolyse

Protéolyse

Désamination

Décarboxylation

Trasnamination

TextureArôme, Saveur


Les Fromages

Standardisation



Moulage



Affinage

Salage

Conditionnement

Paramètres influents au cours de l’affinage

Cave chaude(Emmental : 20-22°C)

Cave tempérée(Camembert : 8-10°C)

Cave froide(Bleus : 3-4°C)

pH

Aw

Taux relatif de réaction

Composition de l’atmosphère

CO2

Les FromagesClassification didactique des fromages (Lenoir et al, 1983)

Les Fromages Modernisation de la technologie fromagère

Mécanisation / Automatisation

Coagulateur en continu Alpma (Mahaut et al., 2000)

Les Fromages Modernisation de la technologie fromagère

Procédé MMV (brevet INRA, 1969)

4. Les crèmes et beurres

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Fra

nce

Alle

mag

neB

enel

ux

UE

à 2

7N

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élan

de

Inde

Aus

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Ukr

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Bré

sil

Esp

agn

e

Con

sommation moy

enne

(kg / h

ab. a

n)

Consommation de beurre dans le Monde en 2011(source FranceAgriMer et CNIEL)

7,5

Le beurre, un produit traditionnel ancestral,présent dans toutes les civilisations,mais avec des niveaux de consommation extrêmement variables

Tibet : 1er consommateur au Monde(environ 70 kg/hab/an)

France :Diminution constante de l’achat de beurre par les ménages(-3.4% entre 2001 et 2011)Versus augmentation de l’achat de crèmes (+2.5%)

4.1. Crèmes de consommation

Des teneurs en MGallant de 15 à 40%

Des textures liquidesà épaisses

Stabilisées parpasteurisation,stérilisation,surgélation

Conditionnée sous pression

Pasteurisation / Dégazage / Désodorisation

Réfrigération

Conditionnement

Maturationbiologique

Réfrigération

Crème fraîchefluide

Crème fraîcheépaisse

Crème standardisée

StérilisationUHT directe

Homogénéisation

StérilisationUHT indirecte

Homogénéisationaseptique

Réfrigération Réfrigération

Conditionnementaseptique

Conditionnementsous pression

Crème souspression

Crème stériliséeUHT

Schémas de fabrication

Les Crèmes


Standardisation

PasteurisationDégazage

Désodorisation

Réfrigération

RéfrigérationMaturationbiologique

Conditionnement

Stérilisation /Homogénéisation

Réfrigération Conditionnement

Lait entier

Crème

Lait écrémé

Crèmes « externes »

Standardisation de la teneur en MG(crème standard : 30%)

Pasteurisation de la crème(90 à 150°C pendant 5 à 20 s)

surface d’échange ++

Agglomérationdes petits GG

SHDémasquagedes thiols Cu

Fixation de Cu surla membrane des GG

CH3SH

H2S

S(CH3)2Acidesß-cétoniques

Méthyl-cétones

Odeursindésirables

Destruction desvitamines E et K(- 20 à 30%)

Lactones Ac. lactique

Note aromatiquede la crème

Désodorisation(90 à 95°C, 0.5 bar)

• élimination des odeurs indésirables…

mais aussi des composés aromatiques

Intéressants !

• légère élimination d’eau

• diminution d’acidité

Les Crèmes


Standardisation


Désodorisation

Réfrigération


Conditionnement



Crème fraîcheépaisse

CREM

E

Maturation biologique


15 à 20 h

Crème fraîchefluide

Bactéries acidifiantes Bactéries aromatiquesLactococcus lactis

Lactococcus cremoris

Lactococcus diacetilactis

Lactococcus acetoïnus

Leuconostoc cremoris

Leuconostoc citrovorum

Acidification

Gélification des caséines+

Saveur+

Conservation

Production d’arômes(Diacétyle)

+

Favorisé quand maturation conduiteà température « élevée »

22°C

Favorisé quand maturation conduiteà température « basse »

15°C

Les Crèmes


Standardisation


Désodorisation

Réfrigération


Conditionnement



Stérilisation après conditionnement(boîtes métal, bouteilles verre)115 à 130°C pendant 5 à 20 min sous agitation modérée

Stérilisation avant conditionnement(briques, flacons)140°C pendant quelques s : UHT direct ou indirect

Les Crèmes


Standardisation


Désodorisation

Réfrigération


Conditionnement


RéfrigérationConditionnementsous pression

Crème conditionnéesous pression• 1.2 à 1.3 bar• emballage métallique étanche• N2O

Crème ChantillyCrème fouettée

Batteur

Foisonneur

4.2. Le Beurre

• constituants exclusivement d’origine laitière• produit de type émulsion d’eau dans la matière grasse

• obtenu par des procédés physiques

Taux de MG

99.8 %

96 %

80 à 90 % (82%)

41 à 62 %

39 à 41 %

20 à 40 %

Dénomination

Beurre concentré

Beurre de cuisine

Beurre

Beurre allégé

Demi-beurre

Spécialité laitière à tartiner allégée

Beurre cru

Beurre extra-fin

Beurre fin

Beurre salé / Beurre demi-sel

Beurre AOC

Beurre aromatisé

Le Beurre

Globulegras

Bulle d’airGoutteletted’eau

Cristauxde MG

Phase continuede MG

Débris demembranes de GG

Structure et texture du beurre

Consistancedu beurre

Beurre mou

Beurre dur

Beurre tartinable

MGliquide

85 %

55 %

65 à 78 %

MGsolide

15 %

45 %

35 à 22 %

MaturationPHYSIQUE

MaturationBIOLOGIQUE

Goût dubeurre

Le BeurreDu lait au beurre(technologie traditionnelle)

Écrémage MaturationInversion de phaseEssorage -Malaxage

Lait écrémé Babeurre

Lait entier(MG ∼∼∼∼ 4%)

Crème(MG ∼∼∼∼ 40%)

Crèmematurée

Beurre(MG ∼∼∼∼ 82%)

Le Beurre Schéma de fabrication

TRADITIONNEL

Pasteurisation / Dégazage / Désodorisation

Crème standardisée

Réfrigération


Maturation physique

Butyrification

Conditionnement

Le Beurre


TRADITIONNEL

(Mahaut et al., 2000)Ensemencement précoce(beurre AOC)

Ensemencement tardif(beurre faiblement acide)

Passage de la crème au beurre

Le Beurre


TRADITIONNEL


Désodorisation

Réfrigération


Maturation physique

Butyrification

Conditionnement

Objectifs :• obtenir un rapport optimal MG solide / MG liquide pour l’inversion de phase• obtenir la texture finale vouluequelle que soit la composition de la crème (variation saisonnière)

Moyens :• maîtriser la température de refroidissement• maîtriser la cinétique de refroidissement

Hiver

Crème riche en AG àhaut point de fusion

Beurres durs / cassants

Refroidissement rapideà T° basse pour

• multitude de petits cristaux• dans une phase liquide

Été

Crème riche en AG àbas point de fusion

Beurres mous

Refroidissement lentpour

• gros cristaux hétérogènes constituésde TG à points de fusion variables

Le Beurre


TRADITIONNEL


Désodorisation

Réfrigération


Maturation physique

Butyrification

Conditionnement

MaturationBIOLOGIQUE10 à 12 h – T < 15°C

Mélange debactéries lactiques

Fermentation lactique

Acidification jusqu’à4.7 < pH < 5.8

• inhibe les flores d’altération• favorise l’agglomération des globules gras

Fabrications

traditionnelles

(AOC)

Fermentation aromatique

Diacétyle+

Acides organiquesLactonesAlcools

AldéhydesCétonesEsters…

Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus diacetilactis,

Lactococcus acetoïnus, Leuconostoc cremoris, Leuconostoc citrovorum…

Qualités organoleptiques du beurre

Le Beurre Alternative à la maturation biologique :le procédé NIZO

(Boutonnier, 2007)

Levainlactique

Levainaromatique

0 bactériesvivantes

Avantages :• simplification du procédé• obtention d’un babeurre doux• amélioration générale de la qualité organoleptique• réduction significative de la quantité de levains à préparer

Le Beurre


TRADITIONNEL


Désodorisation

Réfrigération


Maturation physique

Butyrification

Conditionnement

Transformation de la crème en beurrepar AGGLOMÉRATION

+

Crème(émulsion huile dans eau)

Agitationmécanique

Inversion de phasesGrains de beurre

en suspension dans le babeurre

EgouttageLavage

Procédé traditionnel discontinuBaratte

Procédé industriel continuButyrateur

Eau

Malaxage

Beurre

Eau delavage

Butyrateur type Contimab MD(Boutonnier, 2007)

Transformation de la crème en beurrepar CONCENTRATION

Écrémage

Lait écrémé

Lait entier(MG ∼∼∼∼ 4%)

Crème(MG ∼∼∼∼ 80 - 84%)

Emulsion très instable

Traitement mécanique léger

Refroidissement

Le Beurre


TRADITIONNEL


Désodorisation

Réfrigération


Maturation physique

Butyrification

Conditionnement

Post-durcissement et formation de lastructure du beurre

(Boutonnier, 2007)

Mise en place deliaisons intercristallines

4.3. Autres corps gras laitiers

Produits enrichis en MG

MGLAMatière Grasse Laitière Anhydre

≥ 99.8 % MG

Déshydratation par évaporation sous vide

Centrifugation Fonte / Décantation

ouCrème à 40%

Conditionnement sous gaz inerte

Beurre clarifiéBeurre de cuisine

96 % MG

DécantationElimination

Fonte / Décantation

Beurre

Refroidissement

Protéines

Eau

Protéines

Eau

Huile

Produits allégés en MG

Autres corps gras laitiers

1980Règlement CE n°2991/94

Dénominations des Matières grasses laitièresà teneur réduite en MG :

• matière grasse laitière à tartiner X % (10 % < X < 80 %)

• ¾ beurre ou beurre allégé (60 % ≤ MG ≤ 62 %)

• ½ beurre ou beurre léger (39 % ≤ MG ≤ 41 %)

Additifs autorisés

• émulsifiants• épaississants et stabilisants• arômes• conservateurs• correcteurs d’acidité• colorants• vitamines

Phase aqueuse(additifs hydrosolubles)

Phase grasse laitière(additifs liposolubles)

Dosage - Mélange

Émulsification

Pasteurisation

Cristallisation - Texturation

Conditionnement

Produits modifiés

Poudre de crème (55% MG)

Poudre de beurre (75% MG)

Beurre concentréOU

Crème concentrée

Fonte

Ajout supports*

Homogénéisation(200 bar – 75°C)

Atomisation

*maltodextrines, émulsifiants,

conservateurs, fluidifiants

Matière grasse laitière fractionnée

MGLA

Fonte totale (~ 70°C)

RefroidissementCristallisation partielle

Filtration

Stéarine(solide)

Oléine(liquide)

Refroidissement

Filtration Stéarine 2(solide)

Superoléine(liquide)

Cristaux de stéarine agglomérés

(Boutonnier, 2008)



Produits modifiés (suite)

Beurre frigotartinable

• ajout de fractions à bas point de fusion

• conduite de la maturation physique

• limitation du post-durcissement

• traitement mécanique différé

Beurre à taux de cholestérol réduit

Beurre enrichi en acides gras omega 3

4.4. Le Babeurre

Constituants

Eau

Extrait sec

Matière grasse

Extrait sec dégraissé

Matières azotées

Lactose

Minéraux

Acidité

Babeurre

91 %

9 %

0.2 à 0.6 %

8.6 %

3.2 %

3.9 %

0.7 %

50 à 70°D

Lait écrémé

90.9 %

9.1 %

< 0.05 %

9 %

3.4 %

4.75 %

0.7 %

16 à 18°D

Sauf technologie NIZO

Boulette d’Avesne

5. Autres produits laitiers industriels

(Schuck, 2010)

Bibliographie

Boutonnier J.L. (2007) Matière grasse laitière – Crème et beurre standard. Techniques de l’Ingénieur, F6321: 1-16

Boutonnier J.L. (2008) Matière grasse laitière – Autres corps gras laitiers. Techniques de l’Ingénieur, F6322: 1-15

Gassi J.Y., Camier-Caudron B., Schuck P., Goudédranche H. (2001) Procédés de transformation fromagère (partie 2).Techniques de l’Ingénieur, F 6306: 1-24

Gassi J.Y., Camier-Caudron B., Schuck P., Goudédranche H. (2002) Procédés de transformation fromagère (partie 3).Techniques de l’Ingénieur, F 6307: 1-11

Goudédranche H., Camier-Caudron B., Gassi J.Y., Schuck P. (2001) Procédés de transformation fromagère (partie 1).Techniques de l’Ingénieur, F 6305: 1-15

Mahaut M., Jeantet R., Brulé G., Schuck P. (2000) Les produits laitiers industriels. Editions Tec & Doc (Paris), 181 pp

Mahaut M., Jeantet R., Brulé G. (2000) Initiation à la technologie fromagère. Editions Tec&Doc (Paris), 185 pp

Sodini I., Béal C. (2003) Fabrication des yaourts et des laits fermentés. Techniques de l’Ingénieur, F6315: 1-16

Sitographiehttp://www.franceagrimer.fr/filiere-laithttp://www.cniel.com/http://www.produits-laitiers.com/

science et technologie du lait françoise nau

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