Brevet FR2524268A1 — publié le 19831007

La présente invention est relative aux procé- dés et installations de préparation de caséinates acides à partir du lait. Quand on ajoute à du lait de l'acide, en une quantité suffisante pour amener le p H à 4,6 environ, on atteint le point isoélectrique o la caséine coagu- le et se sépare du lactosérum. L'invention propose un procédé de préparation d'un caséinate acide, dont le p H est nettement infé- rieur à 4,5 et qui, sans être un liquide homogène comme le lait à p H supérieur à 6 reste, bien qu'ayant subi une réaction déstabilisant les micelles de phos- phccaséinate de calcium, une solution colloïdale, conte- nant les micelles de caséinate acide dont les caracté- ristiques physiques, quoiqu'un peu différentes de celles du lait, permettent néanmoins d'effectuer les traitements ultérieurs requis, notamment ceux qui aboutissent à l'extraction industrielle de la caséine entière, d'une manière simple et efficace, sans que jamais, au cours de l'ensemble du processus établi de transformation du lait en caséine, il ne soit néces- saire de refroidir du lait à basse température, avec les frais considérables qui accompagnent ce refroidis- sement En outre, le procédé suivant l'invention se prête facilement à une mise en oeuvre en continu à l'échelle industrielle. Le procédé suivant l'invention consiste à porter une quantité de liquide miscible à l'eau, ser- vant de volant de p H, à un p H inférieur à 3,5 environ, puis à ajouter à ce volant de p H une quantité de lait telle que le p H de l'ensemble des deux quantités réu- nies reste inférieur à 3,5 environ. On a en effet constaté que, dans ces condi- tions, le lait, ajouté au volant de p H, diffuse rapi- dement dans celui-ci et prend rapidement un p H infé- rieur à 3,5 sans qu'apparaisse un phénomène gênant de coagulation On dispose ainsi d'un liquide suffisam- ment homogène pour le transporter sans difficulté vers d'autres stades de traitement ou le séparer de billes de résine en suspension, lorsque l'acidification est produite par un échangeur d'ions. De préférence, le volant de p H a un p H infé- rieur à 2,5 environ On fait en sorte que le p H de l'ensemble des deux quantités réunies soit inférieur à 3,5 environ pour rester à distance de la limite inférieure du domaine de p H allant de 4 à 5 environ o la coagulation se produit d'une manière intense à la température ambiante à laquelle on peut effectuer le procédé suivant l'invention La quantité de lait ajoutée dépend de la quantité de liquide miscible ser- vant de volant de p H et du p H de cette quantité de liquide miscible Comme liquide miscible à l'eau ser- vant de volant initial de p H, on peut faire appel notamment à du lait acide, à du caséinate acide ou à une autre matière lactée acide et même, initialement, à de l'eau acidulée. Suivant une variante, le procédé consiste à ajouter la quantité de lait en présence d'une masse de résine cationique sous forme H ou d'une quantité de matière acide telle que le p H de l'ensemble des deux quantités réunies, en présence de la masse de résine ou de la quantité de matière acide, reste infé- rieur à 3,5 On rétablit ainsi au fur et à mesure l'acidité du volant que l'addition de lait tend à- faire diminuer. Suivant un perfectionnement, le procédé con- siste à ajouter la quantité de lait en continu et à ajouter de la matière acide (ou de la résine) en con- tinu en une quantité (ou en une masse ayant une capa- cité d'échange ionique) sensiblement au moins égale à celle qui serait nécessaire pour amener, sans le secours du volant de p H, le p H de la quantité de lait à 3,5 environ Alors que dans une phase initiale temporaire de démarrage, le volant de liquide misci- ble est constitué par un liquide étranger au proces- sus, assez rapidement le processus atteint un mode de fonctionnement stationnaire o c'est le caséinate acide lui-même qui sert à constituer le volant, le liquide étranger s'évacuant peu après le démarrage et ne servant qu'à l'amorçage du processus Au demeurant, ce liquide étranger peut être constitué de caséinate acide d'une campagne précédente de production. Il est avantageux de prévoir une addition de résine cationique en suspension pour obtenir une déca- tionisation plus poussée du lactosérum, cependant que l'addition d'une solution d'acide classique, tel que chlorhydrique, sulfurique ou lactique, est plus sim- ple à effectuer et plus conforme aux traditions laitières. Suivant un perfectionnement, d'un grand inté- rêt industriel parce que s'effectuant en continu, le procédé consiste à soutirer en continu une quantité de l'ensemble sensiblement égale à la somme de la quantité de lait ajoutée et à la quantité de matière acide ajoutée et, le cas échéant, une masse de résine sensiblement égale à celle qui est ajoutée. De préférence, les débits d'addition et de soutirage et la quantité de liquide servant de volant de p H sont tels que le temps de séjour moyen de la quantité de lait avec la quantité de liquide servant de volant de p H soit compris entre 10 minutes et 60 minutes environ. On peut aussi préparer la quantité de liquide miscible servant de volant initial de p H en maintenant sous agitation du lait et l'élément acidifiant qui peut être une résine cationique jusqu'à ce que le p H devienne inférieur à 3,5 environ Une agitation suffi- samment intense peut en effet suffire à empêcher que la coagulation ne prenne des proportions trop impor- tantes avant que le caséinate acide n'ait un p H de 3,5 environ. L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre en continu du procédé qui com- prend une cuve ayant deux conduits d'entrée et un con- duit de sortie opposé à l'un des conduits d'entrée, une colonne de résine cationique communiquant avec la cuve par les deux conduits opposés et un dispositif monté sur le conduit d'entrée opposé pour dériver vers un conduit d'évacuation une partie du liquide qui y passe. Cette installation présente l'avantage, jamais réalisé jusqu'ici, d'opérer en continu avec un lit fixe de résine, séparé du volant de p H Il est très facile de passer à un autre lit de résine quand le premier est épuisé. La figure unique du dessin annexé illustre cette installation. De la cuve 1 à fond conique, munie d'un agita- teur 2 vers le bas, débouchent, à mi-hauteur, un con- duit 3 pour l'amenée de lait frais et, du bas, un conduit 4 de sortie menant par une pompe 5 au bas de deux colonnes 6, 7 de résine pouvant être mises en ser- vice alternativement. Au sommet de la cuve 1 débouche un conduit 8 provenant du sommet des colonnes 6, 7 Sur le conduit 8 est monté un dispositif 9 permettant de dériver une partie du liquide qui y passe dans un conduit 10 d'évacuation allant à la fabrication de la caséine. Le caséinate acide contenu dans la cuve 1 sert de volant de p H Le lait frais arrivant par le conduit 3 dans la cuve 1 se transforme en caséinate acide, le p H dans la cuve restant stationnaire à la valeur de consigne L'ensemble du caséinate acide est envoyé sur l'une des colonnes 6, 7 par le conduit 4 et par la pompe 5 Il en ressort par le conduit 8 en ayant un p H un peu inférieur à la valeur de consigne, l'écart étant dépendant de l'état de la résine et de la vitesse de passage du lait dans la résine Une partie de ce caséinate très acide sert à maintenir le p H dans la cuve 1, tandis que l'autre partie va à la fabrication de caséine par le conduit 10. Dans une autre variante, on peut fixer la consigne pour le p H du caséinate acide sortant de la cuve de résine. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1 On dispose d'une cuve à fond conique munie d'un agitateur disperseur et d'un p H mètre, dans la- quelle on a introduit 10 m 3 de lait écrémé à 120 C à p H 6,7. On met l'agitateur en route. On introduit, sans précaution particulière, des billes de résine Duolite C 26 régénérée, au débit approximatif de 100 litres par minute. On observe que le p H du mélange s'abaisse progressivement pour atteindre environ p H 3 en 17 mi- nutes; à p H 3 on arrête l'introduction de résine et l'on observe que la valeur du p H se stabilise progres- sivement au voisinage de 2,7 après 30 minutes. A aucun moment, dans les conditions de l'expé- rience, la réaction n'a fait apparaître de phénomène de coagulation. Immédiatement après la stabilisation du p H, les billes de résine et de caséinate acide sont sépa- rées sur filtre vibrant. La consommation de résine a été de 1150 li- tres environ. EXEMPLE 2 On dispose d'une cuve munie d'un agitateur et d'un p H mètre à seuil, dont le point de consigne est réglé à 2,8, dans laquelle on a introduit 5 m 3 de caséinate acide à température de 140 C et p H 2,8. On met l'agitateur en route. On introduit à débit constant de 0,3 litre/ seconde environ, des billes de résine Duolite C 26 ré- générée, sous contrôle automatiq ue du p H mètre qui autorise ou arrête cette introduction. Simultanément, on introduit du lait écrémé à température de 120 C à p H 6, 6, au débit moyen de 8 m 3 heure, plus précisément contrôlé par un robinet piloté par un flotteur pour maintenir constant le niveau du mélange. Simultanément, on soutire à débit constant de 8 m 3/heure le mélangé de caséinate acide et de résine par l'orifice du fond de cuve. Il s'établit instantanément un régime station- naire caractéristique de fonctionnement en continu, tel qu'automatiquement la quantité de résine introdui- te compense le besoin d'ions H+ correspondant à l'échange de lait écrémé et de caséinate acide à p H constant. Dans cette expérience, la réserve de résine de 3000 litres a été épuisée en 3 heures et 25 minu- tes, tandis que le volume de caséinate acide extrait dans le même temps était de 27 260 litres. Comme dans l'exemple précédent, les billes de résine sont facilement séparées du caséinate acide sur le tamis d'un filtre vibrant. EXEMPLE 3 On dispose d'une colonne de verre Pyrex de mm de diamètre et de 600 mm de hauteur, d'un réser- voir annexe muni d'un p H mètre, et d'une pompe à vi- tesse variable. La base et le sommet de cette colonne sont par- tiellement fermés par un tamis d'acier inoxydable dont les mailles ont une taille de 0,2 mm. On a introduit dans la colonne 15 cl de rési- ne Duolite C 26 occupant 20 % de sa hauteur et dans le réservoir annexe 150 cl de lait écrémé à 18 'C. Dans une première phase de l'expérience à l'aide de la pompe, on établit un circuit d'eau pour provoquer la mise en suspension de la résine à débit tel que la vitesse moyenne verticale de l'eau dans la colonne soit comprise entre 50 et 100 m/h. Dès que le régime est stable, on met le lait en circulation, d'abord pour brasser l'eau des canali- sations et de la colonne, puis on ferme le circuit de retour du réservoir. On observe alors que dans ces conditions, sans phénomène visible de coagulation, le p H du réservoir s'abaisse au voisinage de 4 en 2 minutes et se stabi- lise vers 3,1 en 7 minutes. EXEMPLE 4 On dispose d'une cuve à fond conique munie d'un agitateur et d'un p H mètre, dans laquelle on a stocké 4 m 3 de caséinate acide à température de 100 C et p H 2, obtenu selon une procédure semblable à cel- le décrite dans l'exemple 1. On dispose par ailleurs d'une colonne de 1,2 m de diamètre fermée en haut et en bas par des tamis dont la maille est de 0,2 mm contenant 3000 litres de résine Duolite C 26 régénérée (le volume mort restant au-dessus de la résine essorée est de 1000 litres). On dispose également d'une pompe centrifuge permettant de transférer la caséine acide à la base de la colonne et d'un circuit permettant le retour de- puis le sommet de la colonne jusqu'à la cuve de caséi- nate acide. On met en route la pompe centrifuge et l'on règle le débit de transfert à 8 m 3/h environ; le caséinate acide traverse alors progressivement la mas- se de résine, puis revient vers la cuve. Simultanément on introduit dans la cuve du lait écrémé à 80 C, p H 6,6, dont on règle le débit de manière à maintenir constant le p H du mélange au voi- sinage de 2,7. Dans les conditions d'expérience le volume de caséinate acide au p H de 2, 7 a atteint 15 m 3 après 2 heures et 10 minutes de fonctionnement. A aucun moment, on n'a observé de phénomène de coagulation. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation d'un caséinate acide, caractérisé en ce qu'il consiste à porter une quantité de liquide miscible à l'eau, servant de volant de p H, à un p H inférieur à 3,5 environ, puis à ajouter à ce volant de p H une quantité de lait telle que le p H de l'ensemble des deux quantités réunies reste inférieur à 3,5 environ. 2 Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à ajouter la quantité de lait en présence d'une masse de résine cationique sous forme H ou d'une quantité de matière acide telle que le p H de l'ensemble des deux quantités réunies, en présence de la masse de résine ou de la quantité de matière acide, reste inférieur à 3,5. 3 Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il consiste à ajouter la quantité de lait en continu et à ajouter de la matière acide (ou de la résine) en continu en une quantité (ou en une masse ayant une capacité d'échange ionique) sensible- ment au moins égale à celle qui serait nécessaire pour amener, sans le secours du volant de p H, le p H de la quantité de lait à 3,5 environ. 4 Procédé suivant la re 4 vendication 3, carac- térisé en ce qu'il consisté à soutirer en continu une quantité de l'ensemble sensiblement égale à la somme de la quantité de lait ajoutée et à la quantité de ma- tière acide ajoutée et, le cas échéant, une masse de résine sensiblement égale à celle qui est ajoutée. 5 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liquide miscible au lait, servant de volant initial de p H, est du lait acide ou du caséinate acide. 6 Procédé suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, comme matière acide, une partie du caséinate acide produit, ayant préalablement passé sur un lit de résine catio- nique sous forme H distinct du volant de p H. 7 Procédé suivant la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce que les débits d'addition et de soutirage et la quantité de liquide servant de volant de p H sont tels que le temps de séjour moyen de la quantité de lait avec la quantité de liquide servant de volant de p H soit compris entre 10 minutes et 60 minutes environ. 8 Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à pré- parer la quantité de liquide miscible servant de vo- lant initial de p H en maintenant sous agitation du lait et de la résine cationique sous forme H jusqu'à ce que le p H devienne inférieur à 3,5 environ, ou en ajoutant de la résine cationique sous forme H ou de l'acide à du lait refroidi à une température inférieure à 50 C environ ou en se servant d'eau décationée ou de lait acide ayant un p H inférieur à 3,5 ou en utilisant du caséinate acide provenant éventuellement d'une campagne précédente de préparation de caséinate acide. 9 Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 6 à 8, carac- térisée en ce qu'elle comprend une cuve ayant deux conduits d'entrée et un conduit de sortie opposé à l'un des conduits d'entrée, une colonne de résine cationique communiquant avec la cuve par les deux conduits opposés et un-dispositif monté sur le conduit d'entrée opposé pour dériver vers un conduit d'évacua- tion une partie du liquide qui y passe.