FR 2252057 A1 19750620 FR 7341724 A 19731123 L'invention a pour objet un traitement du lait provenant d'une femelle laitière et de certains sous-produits du lait, qui consiste à le concentrer et à modifier les concentrations de certains de ses constituants, notamment en vue de la fabrication de fromages Depuis plusieurs années l'industrie fournit des installations qui permettent de concentrer sélectivement certaines molécules de tailles différentes dans des liquides de provenances diverses Ces appareils fonctionnent selon le principe de l'osmose inverse ou de l'ultrafiltration à travers des membranes semiperméables. Dans l'industrie laitière ces appareils sont appréciés pour leur capacité d'éliminer l'eau du lait et en mesme temps certaines molécules, en fonction de la membrane choisie, ce qui permet d'obtenir un lait concentré dans lequel le rapport entre certains constituants se trouve modifié vis-à-vis du lait de départ. Antérieurement, il était seulement possible d'éliminer l'eau seule, par évaporation0 Les constituants du lait dont il sera surtout question ici sont les matières azotées, le lactose et les sels minéraux Comme il est bien connu, le comportement des matières azotées contenues dans le lait joue un role prépondérant pendant la fabrication du fromage. On retiendra en particulier l'importance de la caséine et des protéines solubles.La caséine est coagulée par l'action de la présure et constitue la matière de base du fromage, tandis que le comportement des protéines solubles est plus diffé renié, Lors de la pasteurisation du lait, et d'ailleurs pendant tout autre traitement thermique que subiront les protéines solubles au cours de la fabrication du fromage, celles-ci sont partiellement dénaturées, c'est-à-dire qu'elles deviendront insolubles. Le taux de dénaturation dépend de la dur du traitement thermique et de la température à laquelle il est réalisé. Les protéines solubles seront donc présentes dans la caséine au cours de son cycle de travail après la coagulation (on l'appelle alors couramment "le caillé"), en une quantité directement proportionnelle à la quantité de lactosérum dans le caillé0 On utilisera ici le terme ttlactoséruml' pour désigner le liquide éventuellement traité, obtenu à partir de lait mais ne contenant pas la majeure partie des matières azotées0 I1 est connu dans la technique de la fabrication de fromage que la quantité de protéines solubles dans le fromage fini a une influence importante sur sa texture, son goût et son pourcentage d'humidité.Les protéines solubles augmentent en effet le taux de rétention d'eau dans le fromage Dans les fromages dont l'égouttage (séparation du caillé du lactosérum) est réalisé par voie mécanique on obtient donc une teneur en protéines solubles beaucoup plus basse que dans le cas où l'on applique un égouttage spontané. Il convient encore de noter que dans cette technique, selon laquelle on fabrique le fromage à partir du lait "naturel", l'égouttage se fait exclusivement après la phase de coagulation Selon un procédé connu, on concentre le lait dans un appareil à membrane semi-perméable, de préférence par passages répétés, de manière à obtenir un concentrat de lait contenant toute la caséine, et dans lequel tous les autres constituants sont présents en des concentrations sensibltment égales à celles que l'on trou ve dans le fromage que l'on produit à partir de ce concentrat. Dans ce procédé il n'y a donc plus d'égouttage après la coagulation. Selon ce procédé on élimine avant l'emprésurage la quantité maximale d'eau et la proportion désirée du lactose et des sels minéraux Quant aux proteines solubles, les membranes actuellement utilisées en retiennent approximativement 80 à 85 %, et on retrouve donc inévitablement ces protéines solubles dans le concentrat final, Par conséquent, et cela constitue un inconvénient important de ce procédé, il est impossible de réduire la teneur en protéines solubles du fromage car, d'une part on les concentre et, d'autre part, il n'y a plus d'égouttage après la coagulation0. Un autre aspect important de ce procédé connu relève de la consistance que doit avoir le caillé pour un fromage choisi On sait que le travail est le traitement du caillé varient en fonction du type de fromage Comme ces opérations appartiennent à la technique de fabrication du fromage et sont bien connues du technicien spécialisé, il n'est pas nécessaire d'en donner les détails ici, quelques indications globales suffiront, Pour les fromages à pâte pressée (éventuellement demi-cuite ou cuite), un brassage est nécessaire.Or ce brassage ne peut etre réalisé dans les conditions et installations habituelles qu'en présence d'une quantité suffisante de liquide, généralement constitué par le lactosérum0 Le travail d'un caillé épais tel qu'on l'obtient après une concentration de la caséine qui ne nécessite plus d'égouttage, exige par conséquent l'installation d'appareils de traitement spéciaux, On peut encore citer le cas du fromage du type "bleu" pour lequel il est indispensable ae triturer le caillé afin que celuici renferme l'air nécessaire pour le développement des microorganismes. Dans ce cas également l'installation d'appareils spéciaux s'impose, L'application de ce procédé connu est ainsi accompagnée d' investissements importants. L'invention a maintenant pour but de pourvoir à un procédé de traitement du lait ou de certains sous-produits dulait qui permettra de remédier à ces inconvénients. L'invention a pour objet un procédé de traitement de lait éventuellement dégraissé dans lequel on sépare le lait provenant d'une femelle laitière en un rétentat et un perméat par mise en contact avec une membrane semi-perméable dans des installations de type connu permettant d'éliminer par osmose inverse ou ultrafiltration de l'eau et éventuellement, et de manière sélective, certains constituants du lait, la sélection étant opérée en fonction de la grosseur de leurs molécules à l'aide de membranes différentes, procédé caractérisé en ce qu'on augmente dans le lait (rétentat) la teneur en matières azotées jusqu'à une teneur préalablement choisie en fonction de l'utilisation du lait traité obtenu en fin d'opération, cette teneur ne dépassant pas une valeur qui correspond à un taux de 30 % en poids d'extrait sec total (matières grasses incluses) calculé par rapport au lait traité final auquel on a ajouté des matières- grasses en cas de besoin, et qu'on ajuste la teneur en lactose préalablement fixée en fonction de l'utilisation ultérieure, en vue d'obtenir un lait de fabrication dont les teneurs en caséine, protéines solubles, lactose et sels minéraux ne varient pas sensiblement, quelle que soit la composition du lait de départ0 Selon une caractéristique de l'invention, on ajuste la teneur en lactose par addition au rétentat d'un liquide ne contenant pas de lactose Selon une autre caractéristique de l'invention1 on ajuste la teneur en lactose par addition au rétentat d'un liquide ayant une teneur élevée en lactose Selon l'invention, on utilise comme produit de départ le lait dégraissé a'une femelle laitière, tel que lait de vache, de brebis ou de chèvre, ou bien un sous-produit laitier tel que babeurre. Ces.matières premières seront désignées ci-après par lait de départ, Le lait tel qu'il est produit naturellernent possède une composition variable, surtout en ce qui concerne le rapport lactose/matières azotées.Ces variations ont aans l'industrie fromagère pour conséquence que la consistance du caillé varie selon les arrivages, D'autre part, le lait contient un pourcentage d'eau important et, également dans le cas de la fabrication de fromage, il est avantageux de débarrasser le lait partiellement de cette eau afin de réduire le volume à manipuler, sans toutefois, pour les raisons mentionnées plus haut, aller jusqu'à concentrer le lait au maximum0 Un premier but de l'invention est d'obtenir un "lait de fabrication" dont la teneur en matières azotées ne dépend plus du lait de départ, et est choisie en fonction de l'utilisation que l'on désire faire du lait Il peut s'agir de lait de consommation ou bien d'un produit de départ pour la fabrication des divers produits laitiers et en particulier du fromage Un second but de l'invention est de varier en mdme temps la teneur en lactose du lait de fabrication Un troisième but de l'invention est de concentrer les matière rés azotées de manière que l'on puisse utiliser les installations habituelles et présentes dans chaque fromagerie pour la fabrication du fromage, Dans ce dernier cas, la concentration des matières azotées, et par conséquent des protéines solubles, dépend de la teneur en protéines solubles que l'on peut admettre dans le fromage à pro- duire. Dans la pratique le taux de concentration sera dans de nombreux cas voisin de 2, c'est-à-dire qu'on double approximativement la teneur en matières azotées0 On voit qulau cours de la fabrication de fromage à partir d'un lait de fabrication obtenu conformément à l'invention, la séparation du lactosérum se fait en deux phases: une première par traitement sur membrane du lait avant l'emprésurage, et une seconde, de manière classique par égouttage spontané ou mécanique après 1 'emprésurage On a trouvé que lton peut atteindre ces buts si dans les opérations de concentration sur membrane on ntexcède.pas une concentration de matières azotées correspondant à un extrait sec total (matières grasses incluses) d'environ 30 % (calculé sur le poids du lait de fabrication)0 Les dosages sont effectués selon les normes imposées en Franco Dans la pratique, on dose les matières azotées dans le lait à l'entrée de l'usine, et il dépend alors du type de fromage que 1 t Qn envisage de fabriquer quel sera le taux de concentration0 On traite ensuite le lait dans l'appareil à membrane dans les conditions prescrites par le constructeur. Le lait sortant (rétentat) possèdera dans les conditions de travail actuelles, une concentration sensiblement égale en lactose et sels minéraux que le liquide éliminé (perméat)0 On dose ensuite dans le rétentat la teneur en lactose et on dilue au besoin avec de l'eau Quand il s'agit de la fabrication de fromage contenant des grasses. matières/on ajoute de la crête au rétentat. En déterminant le taux de concentration, on tient compte de l'addition ultérieure de la cramez Pour ne pas trop épaissir le lait de fabrication et pour faciliter l'action de mélanger, on ajoute une crime qui ne contient pas plus de 30 % de matières grasses0 On procède ensuite de la manière habituelle à la pasteuri station0 Pour les fromages diététiques on n'ajoute non seulement pas de matières grasses, mais on diminue également fortement la teneur en lactose.Pour ce faire on dilue le rétentat avec de l'eau, par exemple avec un volume égal à celui du perméat, et on met le lait ainsi partiellement délactosé à nouveau en contact avec la membrane, en éliminant ainsi encore une fraction du lactose0 On peut répéter les opérations jusqu'à la teneur en lactose dési rée. Il convient de rappeler que l'on doit conserver une faible quantité de lactose afin de permettre à la fermentation lactique de se produire. Une autre façon d'opérer consiste à injecter de l'eau pendant le traitement sur membrane0 Dans d'autres cas, notamment pour les produits frais sucrés, on peut augmenter la teneur en lactose par rapport à un produit obtenu à partir de lait non traité. On soumet alors le lait à un premier traitement sur une membrane laissant passer le lactose et les sels minéraux.Ensuite on traite le perméat sur une membrane qui retient le lactose. Ce second rétentat sert à ajuster la teneur en lactose du premier. On a calculé le premier traitement de concentration en tenant compte de l'addition ultérieure au concentrat de lactose de manière à obtenir un lait de fabrication dont la teneur en matières azotées répond au critère énoncé plus haut, et dont le rapport lactose/matières azotées se trouve accru par rapport au lait de départ Pour parvenir à ce meme résultat on peut également procéder comme suit On concentre par passage sur une membrane retenant le lactose un permeat provenant du traitement d'un lot antérieur; on obtient ainsi un rétentat dont la concentration en lactose se trouve augmentée par rapport au lait naturel.Ensuite on concentre 1 lait à traiter, soit par traitement sur membrane retenant le lactose, soit par évaporation en prenant soin de calculer le taux de concentration en fonction de la quantité de rétentat concentré en lactose que l'on ajoute après l'opération de concentration0 On obtient ainsi également un lait de fabrication dans lequel le rapport lactose/matières azotées a été augmenté I1 est bien entendu possible de concentrer le lait par traitement dans un appareil à membrane semi-perméable, à un taux su périeur à celui du lait de fabrication de l'invention, à condition de le diluer en fonction des besoins avec de l'eau, du lait ou un autre liquide, afin de ramener le taux de concentration des matières azotées dans les limites de l'invention. I1 est également possible d'introduire de la manière habituelle les produits auxiliaires dont la présence est nécessaire ou souhaitable dans le produit final, tels que ferments, essence de fruits ou pulpe de fruits. Un aspect intéressant du procédé de l'invention est de mélanger le premier perméat consistant en lactosérum contenant du lactose avec le lactosérum de l'égouttage en vue de la fabrication d'une poudre de lactosérum riche en protéines solubles. Les avantages du procédé de l'invention sont nombreux car il permet d'influencer de nombreux facteurs des fabrications ultérieures .On peut ainsi par exemple améliorer les rendements et les conditions de conservation supprimer pour certaines fabrications les opérations de délactosage, fabriquer des fromages stabilisés, produire des produits de régime et régler la teneur en matières azotées dans les laits de consommation pour garantir un extrait sec dégraissé minimum avec un rapport constant entre le lactose, les sels minéraux et les matières azotées Dans le cadre de l'invention, les frais de traitement du lait et de fabrication de fromage sont inversement proportionnels au pourcentage de matières azotées contenues dans le lait de fabrication et donc beaucoup plus faibles que ceux nécessités par les fabrications habituelles, L'utilisation d'une matière de départ de composition constante permettra également d'envisager l'automatisation de la fabrication du fromage, Comme cela a déjà été dit plus haut, le procédé permet également de traiter le babeurre pour le rendre régulier dans sa composition. Le lait de fabrication ainsi obtenu pourra Btre utilisé pour faire -des produits typiques, tels que rromages et fromages frais, ou remélangé avec un lait de fabrication à base de lait pour faire des fromages.Jusqu' ce jour l'emploi de babeurre en fromagerie était difficile, et le pourcentage utilisé en fabrication toujours tres limité, L'invention sera illustrée ci-après par quelques exemples de réalisation non limitatifs Dans les exemples, le lait de fabrication est comparé à un litre de lait normal dont la composition est la suivante Matières grasses : 37 g Lactose : 47 g Matières azotées : 34 g Matières salines : 9 g Extrait sec total : i27 g Extrait sec dégraissé : 90 g. Exemple 9 - Fromage type "Bleu" On réchauffe le lait cru stocké à 4 C, à 30"C immédiatement avant son passage dans un appareil à membrane. Les membranes dont est équipé l'appareil laissent passer le lactose et les sels minéraux.La pression d'utilisation varie de 4 à 6 bars, A la sortie de l'appareil à membrane on injecte de la crime pas trop épaisse, contenant 30 h de matières grasses, dans le lait de fabrication Le mélange lait et crime refroidi à 100C est constamment agité en attendant d'étire pasteurisé0 Après incorporation de la cramez la composition d'un litre de lait de fabrication est la suivante Matières azotées totales : 72 g Lactose : 40 g Matières grasses : 66 g Extrait sec total : 186 g Extrait sec dégraissé: 120 g. Les matières azotées représentent 60 % de l'extrait sec dégraissé alors que le lactose ne représente que 33,3 %. Le rapport matières azotées/lactose est de 180/100 et la concentration en matieres azotées par rapport à un lait normal est de 211/100. Pour ce type de fabrication le travail mécanique du caillé ne pose pas de problème difficile et la concentration du lait en matières azotées peut être plus élevée. Le lait de fabrication est pasteurisé suivant les normes ci-après Température de pasteurisation : 72"C chambrage : 20 secondes Température de sortie finale : 30 Co Les différentes phases de la fabrication sont identiques au processus traditionnel Les fermentes, la présure et le CaCl2 sont utilisés dans les mimes proportions que pour un lait normal, c'est-à-dire que pour 100 litres de lait de fabrication on emploie la meme quantité de ferments, de présure et de CaCl2 que pour un lait normal0 Dans l'exemple ci-dessus l'économie réalisée est de 52;;3 %0 Depuis très longtemps les fromagers ont observé ce phénomène sur la coagulation du lait de brebis qui est très riche en matières azotées0 On ajoute, pour faire coaguler 100 litres de lait de fabrication, 20 cm3 de présure, 1g5 litre de ferments lactiques et 4 g ae CaC12 du codex On constate que pendant la coagulation la remontée de la crime est plus lente que sur un lait normale On termine le cycle de fabrication de la manière habituelle, Les produits obtenus sont identiques à ceux obtenus selon une fabrication témoin à partir de lait non enrichi.Le rendement selon l'invention est supérieur de plus de 1 A0 Exemple 2 - Fromage délactosé du type "St-Paulin" On traite 1000 litres de lait dégraissé dont la composition par litre est la suivante : Lactose : 47 g Matières azotées : 33 g Matières salines : 9 g Extrait sec dégraissé : 89 g sur une membrane laissant passer lactose et sels minéraux. On obtient, à la sortie de l'appareil, 1 & litres de rétentat dont la composition par litre est la suivante Lactose : 40 g Matières azotées : 175 g Extrait sec dégraissé : 223 g Ensuite on ajoute à ces 185 litres de rétentat 240 litres d'eau donnant 425 litres de mélange contenant par litre Lactose : 17 g Matières azotées : 76 g Extrait sec dégraissé : 98 g On ajoute à ce mélange 81 litres de crime contenant par litre Lactose : 32 g Matières grasses : 300 g Matières azotées : 23 g On obtient ainsi 506 litres d'un lait de fabrication dont la composition par litre est la suivante Lactose : 20 g Matières azotées t 68 g Matieres grasses : 48g Extrait sec total : 140 g Extrait sec dégraissé : 92 g On pasteurise ce lait dans les conditions suivantes température : 82"C Temps de chambrage : 20 sec. Température de sortie : 33 C. Dans le lait de fabrication ainsi obtenu les matières azotées représentent 73,9 de l'extrait sec dégraissé, alors que le lactose ne représente que 29,7 G%o Le rapport matières azotées/ lactose est de 340/100 et la concentration des matières azotées comparée au lait de départ est de 2/1. Pour préparer le fromage, on ajoute pour 100 litres de lait 3 de fabrication 12 cm de présure, 0,7 litre de ferments et 5 g de CaCl2 pur du Codex. On travaille le caillé dans une cuve traditionnelle en cuivre et on effectue le décaillage manuellement On obtient 115,50 kg de fromage, soit 10,7 kg pour 100- litres de lait non traité, I1 est bien entendu que l'on peut envisager d'autres réalisations et applications du présent procédé sans sortir du cadre de l'invention0 KEVENDICATIONS 1) Procédé de traitement de lait éventuellement dégraissé dans lequel on sépare le lait provenant dune femelle laitière en un rétentat et un perméat par mise en contact avec une membra ne semi-perméable dans des installations de type connu permettant d'éliminer par osmose inverse ou ultrafiltration de l'eau et 'éventuellement, et de manière sélective, certains constituants du lait, la sélection étant opérée.en fonction de la grosseur de leurs molécules7 à l'aide de membranes différentes, procédé caractérisé en ce quton augmente dans le lait (rétentat) la teneur en matières azotées jusqu'à une teneur préalablement choisie en fonction de l'utilisation du lait traité obtenu en fin d'opération, cette teneur ne dépassant pas une valeur qui correspond à un taux de 30 % en poids d'extrait sec total (matières grasses incluses) calculé par rapport au lait traité final auquel on a ajouté des matières grasses en cas de besoin, et qu'on ajuste la teneur en lactose préalablement fixée en fonction de l'utilisation ultév rieure, én vue d'obtenir un lait de fabrication dont les teneurs en caséine, protéines s solubles, lactose et sels minéraux ne varient pas sensiblement, quelle que soit la composition du lait de départ, 2) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'on ajuste la teneur en lactose 'par addition au rétentat d'un liquide ne contenant pas de lactose. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lton ajuste la teneur en lactose par addition au rétentat d'un liquide ayant une teneur élevée en lactose0 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après un premier traitement du lait au cours duquel non a augmenté la teneur en matières azotées du rétentat, on ajoute à celui-ci un volume d'eau qui peut être égal ou inférieur au volume du perméat, et qu'on soumet ensuite le rétentat-ainsi dilué à un second traitement avec le meme type de membrane et qu'on répète ces opérations éventuellement jusqu'à l'obtention de la réduction de la teneur en lactose désirée 5) Procédé selon la revendication t, caractérisé en ce que l'on prépare un premier rétentat concentré en matières azotées, ensuite on traite le perméat sur une membrane permettant la concentration du lactose, et, on ajoute ce second rétentat au premier, et que l'on répète ces opérations éventuellement jusqu'à l'obtention de l'augmentation de la teneur en lactose désirée0 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prépare par traitement sur membrane ou par une autre technique un lait concentré par élimination-d'eau et que -l'on ajoute à ce concentrat le rétentat riche en lactose obtenu par traite ment sur une membrane retenant le lactose, d'un lactosérum obtenu au cours du traitement d'un lot antérieur. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications-1 à 6, caractérisé en ce que le lait de départ est dégraissé et que l'on utilise le lait de fabrication pour la production de fromage selon les techniques habituelles 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le lait de départ est dégraissé et que l'on augmente la teneur en matières azotées dans le lait de fabrication jusqu'à atteindre environ deux fois la teneur initiale, et que l'on utilise ensuite le lait de fabrication pour la fabrication de fromage selon les techniques habituelles