Brevet FR2125137A1 — publié le 19720929

L'invention concerne le délactosage du lait. L'alimentation des personnes souffrant de diabète pose souvent de difficiles problèmes, car tous les aliments naturels contenant des sucres leur sont interdits. C'est le cas du lait qui renferme un haut pourcentage de lactose (40 % dans la matière sèche du lait de vache entier, 55 % dans la matière sèche du méme lait écrémé). Non seulement le lait lui-mEme, sous toutes ses formes, est interdit aux diabétiques, mais encore certains dérivés du lait renfermant du lactose (crème, babeurre, laits fermentés, yaourts, laits emprésurés, fromages frais, etc...). C'est donc toute une famille d'aliments précieux, de grande valeur énergétique et plastique, en mEme temps qu'une source d'éléments minéraux, vitaminiques, enzymatiques, etc... qui sont ainsi retirés de l'alimentation des diabétiques. De ce fait, la gamme des possibilités diététiques se trouve considérablement réduite en quantité et surtout en qualité. Etant donné le nombre élevé des diabétiques (au moins de 2 os de la population totale) il y a là un problème très importat à résoudre. La solution permettant de supprimer, pour les diabéti que s, les inconvénients du lait sans en perdre les précieuses qualités, consiste, de toute évidence, à le délactoser. Or, les procédés connus de délactosage du lait sont de valeurs très inégales et de prix de revient également très difféents. Ainsi, les procédés impliquant la destruction pure et simple du lactose, en faisant appel à une fermentation causée par des levures spécifiques, présentent l'inconvénient de provoquer dans le lait d'autres modifications dues à la vie mtme et à la prolifération des cellules de levures. Ces modifications ne sont pas toutes sans inconvénients. Elles conduisent, en tout cas, à un lait dont la composition diffère de celle que lton peut calculer à partir du lait initial dépourvu entièrement et seulement de son lactose. I1 convient d'ailleurs d'ajouter qutil est impossible, par ce moyen, d'éliminer tout le lactose et, qusenfin, il est nécessaire d'extraire les cellules de levure formées. D'autres procédés font appel à des enzymes susceptibles d'hydrolyser le lactose (par exemple la lactase) puis le galactose résultant de lthydrolyse précédente (par exemple la galactase). Mais, parvenus à ce stade, on se trouve en présence de quantités importantes de glucose qu'il faut détruire à leur tour par un procédé approprié (par exemple par fermentation avec les inconvénients que cela comporte). De toute façon, ce recours à des enzymes non courantes, relativement rares, donc chères, conduirait à un prix de revient du procédé véritablement exces sif. I1 y a lieu de noter que les essais déjà réalisés par certains auteurs dans cette direction, n'ont conduit qu'à des destructions de lactose très inférieures à 50 % de la quantité initiale. D'autres procédés préconisent l'élimination du lactose par cristallisation. Cette opération est dSEicile à réaliser dans le cas du lait et ne conduit qu'à des taux d'extraction du lactose compris entre 40 et 75 k. Cette technologie a également été abandonnée. Certains auteurs ont encore préconisé de soumettre le lait à un traitement d'ultrafiltration au moyen d'une membrane liche avec application d'une pression faible, obtenant ainsi du lait délactosé mais, en méme temps, déminéralisé. Pour compenser cet inconvénient, ils ont suggéré de réintroduire dans le lait ainsi traité, des sels minéraux en nature et en quantités équivalentes à ceux que l'on a extraits du lait. Ce procédé présente l'inconvénient de ne pas réintroduire exactement les sels minéraux enlevés, mais seulement ceux qui figurent sur une liste établie une fois pour toutes à la suite de nombreuses analyses de laits normaux. Un autre inconvénient, beaucoup plus grave, consiste à ne pas réintroduire certains éléments organiques ou minéraux également perdus, dont la nature et la quantité nous échappent et qui, en tout cas, n'ont pas tous été prévus dans la liste ci-dessus.En d'autres termes, le lait délactosé puis "reconstitué" dans sa partie minérale perdue, n'est pas identique, de ce point de vue, au lait de départ ; il risque méme d'en être nettement différent. La présente invention vise à fournir un procédé de délactosage du lait par ultrafiltration affranchi des inconvénients précités, c'est-à-dire produisant un lait délactosé et seulement délactosé. Ce lait peut être incorporé directement dans le régime des diabétiques et il peut être utilisé à la préparation d'un certain nombre de produits laitiers exempts de lactose (laits fermentés artificiels, laits emprésurés, fromages, etc...) qui pourraient ainsi étre avantageusement introduits dans l'alimentation des diabétiques. De façon fondamentale, on y parvient selon l'invention par le fait que le traitement d'ultrafiltration est suivi ou précédé d'un traitement d'osmose inverse. L'osmose inverse permet, grace au choix de membranes semi-perméables plus ou moins poreuses et à l'application de pressions plus ou moins élevées sur le compartiment "solution", de faire srtir l'eau de cette solution, donc de la concentrer cette sortie de l'eau s'accompagne de l'élimination de certains éléments solubles dont la nature dépend de la dimension respective des pores de la membrane utilisée et des molécules des substances en solution. Si les pores de la membrane sont très petits, les molécules qui sortent avec l'eau sont également très petites (sels minéraux par exemple) et la pression à appliquer sur la solution est généralement très élevée0 C'est là le principe même de l'osmose inverse. Si, au contraire, on utilise une membrane dont les pores sont beaucoup plus gros, les molécules qui sortent de l'eau sont de plus grande dimension et la pression utilisée beaucoup moindre. C'est le principe de ce que l'on appelle l'ultrafiltra- tion (cas particulier de l'osmose inverse). Ainsi, suivant la nature de la membrane choisie, il est possible de réaliser les extractions suivantes à partir du lait Avec une membrane extrêmement serrée, nécessitant l'emploi de hautes pressions, on parvient à faire sortir presque exclusivement de l'eau pure de la solution. Avec une membrane moins serrée que la précédente, nécessitsnt l'emploi de pressions moins élevées, on parvient à faire sortir les sels minéraux en mEme temps qu'une certaine quantité d'eau. I1 en résulte que dans le compartiment amont de l'appareil, on accumule en les concetrant, les molécules moyennes (lactose) et grosses ou très grosses (protéines). Avec une membrane relativement sèche, ne comportant que des pores de "grande dimension", l'eau qui sort est accompa gnée de tous les sels minéraux, de tout le lactose et de toutes les autres molécules de taille moyenne ou inférieure à celte qui correspond aux dimensions choisies pour les pores de la membrane. Dans le compartiment amont de l'appareil, on accumule les très grosses molécules (protéines, notamment). Comme cela a été dit précédemment, l'osmose inverse peut suivre ou précéder l'ultrafiltration. Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrira ci-après un premier procédé dans lequel l'osmose inverse suit l'ultrafiltration et un second procédé dans lequel elle précède l'ultrafiltration, en référence aux figures du dessin joint, sur lequel - la figure 1 est un schéma de principe du premier procédé, et - la figure 2 est un schéma de principe du second procédé. Dans le premier procédé conforme à l'invention, on réalise le délactosage en deux temps (figure i). Dans un premier temps, on soumet le lait à un traitement d'ultrafiltration en utilisant une membrane relativement peu serrée et une pression peu élevée, avec pour résultat de séparer les composants du lait en deux groupes - d'une part, un groupe A constitué par l'accumulation des grosses molécules (protéines notamment) dans la partie amont de I'appan91 - d'autre part, un groupe B constitué par l'effluent et qui comprend une partie de l'eau, la totalité des sels minéraux et des petites molécules, ainsi que la totalité du lactose. Dans un deuxième temps, on soumet l'effluent résultant du traitement précédent à un traitement d'osmose inverse en utilisant une membrane plus serrée et une pression beaucoup plus élevée, avec pour résultat de séparer les composants de cet effluent en deux groupes - d'une part, un groupe C constitué par l'accumulation des molécules de lactose dans la partie amont de l'appareil - d'autre part, un groupe D constitué par effluent de ce deuxième traitement et qui comprend une partie de l'eau et la totalité des sels minéraux et de petites molécules0 Lorsque les opérations de séparation sont terminées, on réunit les fractions A (protéines) et D (sels minéraux + petites molécules), obtenant ainsi un lait qui ne diffère du lait initial que parl'absence, pratiquement totale, du lactose. A titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre de ce premier procédé, on peut opérer de la manière suivante On écrème le lait puis on le porte à une température comprise entre 400C et 500C. On introduit ensuite le lait dans un appareillage d'ultrafiltration dont les membranes ont une porosité relativenent élevée (dimension moyenne des pores : égale ou supérieure à 20 angströms). La pression à appliquer dans l'appareil étant comprise entre 3 et 5 bars. Le liquide séparé en amont des membranes de l'appareillage d'ultrafiltration est recueilli et mis de cssté. (Il renferme les micelles de lactoprotéines). On soumet l'effluent qui sort de l'appareil en aval des membranes, à un traitement d'osmose-inverse dont legcmembra- nes ont une porosité relativement faible (dimension des pores comprise entre 3 et 5 angströms). La pression à appliquer dans l'appareil étant comprise entre 40 et 50 bars. Le liquide séparé en amont des membranes de l'appareillage d'osmose-inverse est écarté (il renferme tout le lactose du lait mis en oeuvre). L'effluent qui sort de l'appareil en aval des membranes de l'appareillage d'osmose-inverse (et qui renferme tous les sels minéraux ainsi que les petites molécules organiques) est réuni au liquide séparé en amont des membranes de l'appareillage d'ultrafiltration (et qui renferme les protéines du lait). Ce mélange final reconstitue un lait délactosé de composition normale. En variante (figure 2), il est aussi possible d'effectuer d'abord le traitement d'osmose inverse, ce qui permet d'obtenir l d'une part, un groupe A' constitué par l'accumulation, dans la partie amont de l'appareil, des protéines et du lactose - d'autre part, un groupe B' constitué par effluent et qui comprend de l'eau, des sels minéraux et autres petites molécules. Dans un deuxième temps, on soumet le liquide A' retenu en amont de la membrane dans le traitement précédent à un traitement d'ultrafiltration qui a pour résultat de séparer les composants de ce liquide en deux groupes - d'une part, un groupe C' constitué par l'accumulation, dans la partie amont de l'appareil, de molécules de protéines - d'autre part, un groupe D' constitué par l'effluent de ce deuxième traitement et qui comprend une partie de l'eau et tout le lactose. Lorsque les opérations de séparation sont terminées, on réunit les fractions B' (sels minéraux + petites molécules) et C' (protéines). On obtient ainsi un lait qui ne diffère du lait initial que par l'absence, pratiquement totale, du lactose. A titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre de ce deuxième procédé, on peut opérer de la manière suivante On écrème le lait puis on le porte à une température comprise entre 400C et 500C. On introduit ensuite le lait dans un appareillage d'osmose-inverse dont les membranes ont une porosité relativement faible (dimension des pores comprise entre 3 et 5 angströms). La pression à appliquer dans l'appareil étant comprise entre 40 et 50 bars. L'effluent qui sort en aval des membranes de l'appareillage d'osmose-inverse est recueilli et mis de côté (il renferme tous les sels minéraux ainsi que les petites molécules organiques). Le liquide séparé en amont des membranes de l'appareillage d'osmose-inverse est introduit dans un appareillage d'ultrafiltration dont les membranes ont une porosité relativement élevée (dimension moyenne des pres : égale ou supérieure à 20 angströms). La pression à appliquer dans l'appareil étant comprise entre 3 et 5 bars0 L'effluent qui sort en aval des membranes de l'appareil d'ultrafiltration est écarté (il renferme tout le lactose du lait mis en oeuvre). Le liquide séparé en amont des membranes de l'appareil d'ultrafiltration (et qui renferme les micelles de lactoprotéines) est réuni à effluent sorti en aval des membranes de l'appareillage d'osmose-inverse (eVquirenferme tous les sels minéraux ainsi que les petites molécules organiques). Ce mélange final reconstitue un lait délactosé de composition normale. Les deux procédés qui ont été décrits ont donc en commun de comporter un traitement d'ultrafiltration et un traitement d'osmose-inverse, l'un de ces traitements étant réalisé à la suite de l'autre. Plus précisément, dans chacun de ces procédés on soumet un lait de départ à un premier traitement séparant les composants du lait en deux portions, puis on soumet l'une de ces portions à un second traitement séparant les composants de cette portion en deux autres portions, et on mélange celle des portions fournies par le premier traitement qui n'a pas été soumise au second traitement avec l'une des portions fournies par le second traitement, ce mélange constituant le lait délactosé, l'un des traitements étant un traitement d'ultrafiltration et l'autre traitement étant un traitement d'osmose-inverse. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de lait délactosé et seulement délactosé, caractérisé en ce qu'on soumet un lait de départ à un premier traitement séparant les composants du lait en deux portions, puis on soumet l'une de ces portions à un second traitement séparant les composants de cette portion en deux autres portions, et on mélange celle des portions fournies par le premier traitement qui n'a pas été soumise au second traitement avec l'une des portions fournies par le second traitement, ce mélange constituant le lait délactosé, l'un des traitements étant un traitement d'ultrafiltration et l'autre traitement étant un traitement d'osmose-inverse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans un premier temps un traitement d'ultrafiltration du lait qui sépare les composants du lait en deux portions : une portion A renfermant les très grosses molécules de protéines et une portion B renfermant toutes les molécules de taille moyenne ou petite c'est-à-dire la totalité du lactose, des sels minéraux et des petites molécules organiques ; puis, dans un deuxième temps, l'application à la portion B précédente, d'un traitement d'osmose-inverse qui sépare les composants de cette portion B en deux autres portions : une portion Cienfer- mant toutes les molécules de lactose et une autre portion D renfermant la totalité des sels minéraux et des petites molécules organiques, et enfin, la réunion des portions A et D qui reconstitue le mélange de tous les composants du lait, à l'exclusion du lactose resté dans la portion C et pour aboutir ainsi à l'obtention du lait délactosé et seulement délactosé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans un premier temps un traitement d'osmose-inverse du lait qui sépare les composants du lait en deux portions : une portion A' renfermant les très grosses molécules de protéines et les molécules de taille moyenne du lactose et une portion B' renfermant les sels minéraux et les autres petites molécules ; puis, dans un deuxième temps, l'application à la portion A' ci-dessus d'un traitement d'ultra filtration qui sépare les composants de cette portion A1 en deux autres portions : une portion C' renfermant toutes les molécules de protéines et une autre portion D' renfermant toutes les molécules de lactose ; enfin, la réunion des portions ' et C' qui reconstitue le mélange de tous les composants du lait, à l'exclusion du lactose resté dans la portion D', et pour aboutir ainsi à l'obtention du lait délactosé et seulement délactosé. 40 Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait oue le traitement d'osmose inverse est mené sur du lait préalablement chauffé à une température comprise entre 400 et 500. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le traitement d'osmose inverse met en oeuvre des membranes semi-perméables dont les pores ont un diamètre compris entre 3 et 5 angströms. 6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le ait zue la pression utilisée pour l'opération d'osmose inverse est comprise entre 40 et 50 bars. 7. Procédé sivnt l'une des revendications précédentes, caractérisé par le ait due le traitement d'ultrafiltration est menue sur du lait préalablement chauffé à une température comprise entre 40 et 5O0. 8. Procédé suivant l'une des revendications précédetr, caractérisé par le fait que le traitement d'ultrafiltration met en oeuvre des membranes semi-perméables dont les pores ont un diamètre moyen supérieur à 20 angströms. 9. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression utilisée pour le traitement 4'ultrafiltration est comprise entre 3 et 5 bars. 10. L.i délactosé et seulement délactosé obtenu par un procédé selon l'une ces revericattons 1 à 92