Lait Et Produits Laitiers LPIA 2020 [PDF]

Zitiervorschau

Université sultan Moulay Slimane École Supérieure de Technologie Béni Mellal

Pr. K. BOUTOIAL

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20192020

Cours de Technologie alimentaire

Chapitre 2: Lait de consommation

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I. Définition du lait  Le lait est un liquide biologique comestible généralement

de couleur blanchâtre produit par les glandes mammaires des mammifères femelles.  Riche en lactose, il est la principale source de nutriments

pour les jeunes mammifères avant qu'ils puissent digérer d'autres types d'aliments.  Le lait en début de lactation contient le colostrum, qui

porte les anticorps de la mère afin de réduire le risque de nombreuses maladies chez le nouveau-né.  Il contient également de nombreux autres nutriments. 3

I. La production laitière à l’origine  Le

lait destiné à l’alimentation humaine a été défini en 1909 par le congrès international de la répression des fraudes:  «le lait est le produit

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intégral de la traite totale et ininterrompue d’une femelle laitière bien portante, bien nourrie et non surmenée, il doit être recueilli proprement et ne pas contenir de colostrum».

II.1. La chimie du lait

Composition chimique moyenne du lait de vache 5

II.1. matière grasse Tableau : Composition globale de la matière grasse (en % de matière grasse)

Diglycérides (2-3%) Monoglycérides Lipides simples (0,1%) (98,5 %) Cholestérides (esters d'acides gras et cholestérol) (0,03 %) Lipides complexes (1 %) Cholestérol, acides gras libres et hydrocarbures divers Glycérides

Composés lipidiques (99,5 %)

Composés liposolubles (0,5 %) 6

Vitamines

Vit. E : 1,7 à 4,2 mg.(100 g)-1 Vit. A : 0,6 à 1,2 mg.(100 g)-1 Vit. D : 10 à 20 mg.(100 g)-1 Vit. K : traces

Emulsion de la matière grasse

Figure: un globule gras du lait. 7

Proportions et points de fusion d’importants acides gras constituant la matière grasse du lait

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Les principaux indices de la matière grasse du lait

9

II.2. Composition du lait en matière azotée Protéines 95 %

Azote non protéique 5 %

Près de 78 % 17%

décalcification des micelles caséiques  déstabilisation des protéines et sa précipitation • Ajout des enzymes tel que la chymosine  hydrolyse de Kappa caséines  les micelles deviennent instables 180

Les sels mineraux

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I- Coagulation ou caillage du lait La coagulation est l’étape durant laquelle  le lait passe de la forme liquide  l’état solide en formant un gel.  La formation d’un réseau protéique tridimensionnel.

 La coagulation, provoquée par une enzyme, la présure, résulte d’un processus en trois phases. 1- Une phase primaire ou enzymatique au cours de laquelle la caséine k est hydrolysée spécifiquement (liaison phénylalanineméthionine PHE105-MET106) pour former la paracaséine k et le caséinomacropeptide (CMP) constitué de 65 acides aminés. 182

2- Une phase secondaire pendant laquelle les micelles de caséine, dont la charge est modifiée après hydrolyse de la caséine k, s’agrègent pour former le gel appelé caillé.  Cette phase exige la présence d’ions calcium.  Des ions calcium sont apportés (5 à 20 mL d’une solution de chlorure de calcium à 510 g · L-1 pour 100 litres de lait) pour compenser ceux précipités lors des traitements thermiques.  La phase débute lorsque le taux d’hydrolyse moyen est de l’ordre de 85 %.

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3- Phase tertiaire : Organisation et de réticulation du gel mettant en jeu les liaisons intermoléculaires, dénommée phase de durcissement en fromagerie.  L’acidité du lait favorise l’action de la présure tout d’abord en accélérant la phase de formation du gel (temps de coagulation 4 fois plus court à pH 6,0 qu’à pH 6,7) en déterminant les liaisons intermoléculaires qui donneront au caillé ses caractéristiques propres: composition, rhéologie, porosité.  Ainsi, selon l’acidité du lait au moment de la coagulation, on distingue, en pratique fromagère, trois types de coagulation :

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— la coagulation-présure qui s’applique lorsque l’acidité est restée pratiquement au niveau de celle du lait. La dose de présure est forte : 30 à 40 mL (force 1/10 000) pour 100 litres de lait et la température voisine de 33 °C ou même supérieure. Le coagulum obtenu est élastique, souple et fortement minéralisé. Des moyens mécaniques sont nécessaires pour éliminer le sérum ;

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— la coagulation lactique qui se produit lorsque l’acidité s’est développée de façon intense (pH compris entre 5,5 et 4,6). La dose de présure est faible : 1 à 3 mL pour 100 litres de lait, et la température relativement basse : 18 à 28 °C. Le coagulum est friable, déminéralisé, poreux et les protéines fortement hydratées ; — la coagulation mixte obtenue lorsque le lait présente au moment de la coagulation une acidité moyenne (pH 6,5 à 5,5) et qu’une dose de présure intermédiaire est utilisée (10 à 25 mL pour 100 litres de lait en général).

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Agrégation des micelles caséiques du lait 187

188

Les enzymes de coagulation ont différents origines: - Origine animale (Chymosine et pepsine) - Microbienne (Mucor miehei…) - Végétale (fleurs de cardon, fleurs d’artichauts, extrait des figues…)

Comparaison entre la coagulation enzymatique et coagulation lactique du lait

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II. Égouttage •

Le découpage est le facteur mécanique le plus actif sur l’égouttage.

•

Les surfaces des grains en contact avec le lactosérum augmentent de manière exponentielle avec la diminution de l’arête.

•

Le tranchage conduit à un égouttage plus rapide et plus prononcé à mesure que la division du gel s’accroît.

•

Tranchage est considérable sur la séparation du lactosérum.

•

Plus le caillé en fin d’égouttage doit être sec et minéralisé, plus intense sera le décaillage.

•

Les tranche-caillé à couteaux se généralisent dans les entreprises.

•

Le mélange caillé/sérum est ensuite brassé doucement à intervalles réguliers pour éviter l’agglomération des grains de caillé et maintenir une température homogène.

•

Le moulage est réalisé après soutirage de 20 à 30 % du sérum, pour répartir un mélange homogène caillé/sérum à l’intérieur des moules.

•

Après le moulage, le caillé continue de s’égoutter en moules pendant une vingtaine d’heures.

•

Les retournements assurent la mise en forme des fromages et poursuivent l’égouttage.

•

Les retournements décolmatent aussi les stores sur lesquels les fromages s’égouttent 192

Modalités de l'égouttage - L'égouttage spontané d'un coagulum lacté est toujours très lent et se déroule sur plusieurs jours. - Le tranchage consiste à couper le gel en portions égales afin d'accroître la surface d'exsudation du lactosérum. - Le brassage consiste à agiter modérément dans le lactosérum les grains de caillé obtenus lors du tranchage, afin de maintenir libres les surfaces d'exsudation créées par le découpage.

III. Salage  Les fromages sont généralement salés soit par saupoudrage de sel sec à la surface, en deux étapes dans les technologies anciennes ou en une seule dans les technologies industrielles, soit par trempage dans une saumure souvent saturée pendant un temps variant de 10 min à 48 h selon la taille du fromage et le taux de sel recherché.  Dans certains cas, le sel est introduit directement dans la masse du fromage.

 Les teneurs en sel sont de l’ordre de 1 à 2 % pour la plupart des fromages, cependant certains fromages orientaux conservés en saumure ont des teneurs 194 beaucoup plus élevées (8 à 15 %).

 Après le salage, le sel est concentré dans des couches superficielles et ce n’est que progressivement qu’il va migrer vers l’intérieur.

• Il apporte le goût salé et possède la propriété d’exalter ou de masquer le goût de certaines substances formées au cours de la maturation. • Il modifie l’hydratation des protéines ce qui a pour effet de favoriser le drainage du lactosérum et se traduit ainsi par un égouttage supplémentaire et la formation d’une croûte à la surface du fromage.  Conditionner l’évolution microbiologique à l’intérieur 195

IV. Pressage  Le pressage correspond à la dernière opération mécanique de l'égouttage ; il a pour but d'éliminer les dernières portions de sérum intergranulaire et de donner au fromage sa forme définitive.  L'intensité de la force exercée varie fortement avec le type de fromage ; pour la majorité des pâtes fraîches et des pâtes molles, il est réduit à l'effet du propre poids du caillé sur lui-même.

V. Affinage du fromage L’affinage va permettre : — un développement de la flore de surface ; — la protéolyse et la lipolyse de la pâte ; — le développement des qualités organoleptiques, flaveur et texture.  De nombreux micro-organismes interviennent au cours de ces transformations complexes.

Principales transformations des composants du lait lors de la préparation du fromage

198

199

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EVOLUTION DE LA PROTEOLYSE ET DE LA LIPOLYSE AU COURS DE L'AFFINAGE D'UN FROMAGE A PATE MOLLE DE TYPE CAMEMBERT

VALEURS MOYENNES DE L'INDICE DE MATURATION EN FIN D'AFFINAGE POUR DIFFERENTES CATEGORIES DE FROMAGES Fromages Azote soluble / azote totale

Pâtes pressés

Pâtes dures

Pâtes molles

Pâtes persillées

15-21

27-32

28-34

30-36

Rôle du pH Son rôle est essentiel. -Il règle à la fois : - le développement des micro-organismes constituant les flores internes et superficielles, - la production d'enzymes par ces micro-organismes, - l'activité des diverses enzymes contenues dans le substrat, qu'elles soient d'origine microbienne ou apportées par voie exogène. 201

Rôle de l'activité de l'eau l‘aW du fromage dépendante : - modalités de la coagulation et de l'égouttage - l'état de répartition du sel apporté lors du salage. • Dans la suite de l'affinage, le facteur principal déterminant l‘aW est l'hygrométrie des locaux. • 90 – 95% d'humidité relative: pour les fromages à flore bactérienne superficielle,

• Une hygrométrie légèrement plus basse (85 – 90 %) pour ceux à flore fongique. • Pour les fromages à croûte sèche, l'hygrométrie est ajustée à une valeur faible (80 – 85 %) pour limiter au maximum le développement des flores contaminants de surface. 202

• L'hygrométrie étant inférieure à 100 % d'humidité relative, il se produit toujours une évaporation de l'eau contenue dans le fromage vers l'ambiance. Cette perte en eau varie fortement d'un type de fromage à un autre en fonction de diverses caractéristiques de celui-ci, à savoir : la teneur en eau totale.

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Rôle de la température  Les micro-organismes intervenant dans l'affinage sont presque exclusivement mésophiles.  Les levures et les moisissures possèdent leur optimum de développement à 20 – 25° C.  Les bactéries lactiques ont leur optimum à 30 – 35° C, à l'exception des espèces thermophiles pour lesquelles l'optimum de croissance est voisin de 45° C.  La production d'enzymes par ces micro-organismes est généralement maximale à une température proche de la température de croissance, ou à une valeur légèrement inférieure à celle-ci.  En technologie fromagère, la température des locaux d'affinage est toujours réglée à une valeur très inférieure à celle des températures optimales de croissance des microorganismes et d'activité des enzymes. 204

 Permet de ralentir l'évolution du substrat et ainsi de la mieux maîtriser notamment en fonction des exigences imposées par la commercialisation.

 Dans les conditions habituelles, les températures les plus généralement adoptées sont les suivantes Pâtes molles moisies

11 – 13° C

Pâtes molles lavées

10 – 15° C

Pâtes persillées

5 – 10° C

Pâtes pressées non cuites

10 – 14° C

Pâtes pressées cuites

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1ère phase (en cave froide)

10 – 12° C

2ème phase (en cave chaude)

20 – 22° C

Pâtes dures

14 – 18° C

Rôle de la composition de l'air  Pour les fromages affinés à l'aide de micro-organismes, il y a lieu d'adapter la composition de l'atmosphère des locaux à leurs besoins en oxygène.

 D'une manière générale, les atmosphères confinées sont à proscrire dans tous les cas d'affinage à l'aide de micro-organismes aérobies stricts.  De telles atmosphères rendent difficile la croissance de la flore souhaitée et favorisent le développement de micro-organismes indésirables.  De ce fait, un renouvellement d'air par apport d'air neuf est indispensable.  Il y a intérêt à filtrer celui-ci pour éviter le risque de contamination des locaux et des fromages. 206

Rôle des soins  Au cours de l'affinage, un ensemble de traitements variés, retournements, lavages, frottages, enrobages, sont appliqués de manière sélective selon le type de fromage pour former à la périphérie du produit une zone d'aspect caractéristique, soit sèche, soit favorable au développement de flores spécifiques.  Ces soins régularisent également l'aspect extérieur et la forme du fromage.  Pour les fromages comportant des moisissures, les soins sont surtout destinés à faciliter la croissance régulière du mycélium en maintenant une aération satisfaisante et permanente autour du fromage ; ainsi, les fromages à moisissures externes sont placés sur des supports aérés (claies, grilles), les fromages à moisissures internes sont piqués afin de créer des cheminées facilitant l'aération dans la masse de la pâte, de plus leur surface est raclée périodiquement pour éliminer les microflores 207 obstruant l'entrée des cheminées.

 Pour les fromages affinés à l'aide d'une flore bactérienne du “rouge”, des lavages fréquents réalisés tous les deux à quatre jours sont nécessaires pour régulariser l'implantation et le développement de la flore.  Pour éviter des déformations des fromages, consécutives à la plastification de la pâte par protéolyse, ceux-ci sont placés sur des supports rigides pleins, non perforés.  Pour les fromages dépourvus de microflores de surface, des frottages, des lavages, des brossages et des retournements réguliers sont opérés, l'affinage est réalisé sur supports rigides constitués le plus souvent de planches fixes ou mobiles.  Par ailleurs, diverses techniques d'enrobage ont été développées pour ces fromages ; elles ont pour but, d'une part la diminution des pertes de poids par évaporation d'eau grâce à l'utilisation de films variés faiblement perméables (pellicules plastiques, cires, paraffines…), d'autre part, la réduction des soins employés conjointement à un traitement antifongique 208 de surface.

VI. Additifs pour le lait de fromagerie  La culture ou la présure sont les additifs indispensables au processus de fabrication du fromage.  Dans certaines conditions: ajouter d’autres composants, tels que le chlorure de calcium (CaCl2).

VI.1. Les Cultures La culture : élément très important de la fabrication du fromage où elle remplit plusieurs fonctions. On utilise deux principaux types de culture : – les cultures mésophiles qui se développent à une température optimale située entre 20 et 40°C – les cultures thermophiles qui se développent à une température maximale de 45°C. Les bactéries mésophiles et thermophiles existent en symbiose, ces cultures produisent l’acide lactique, les composants aromatiques et du CO2.

VI.2. Chlorure de calcium (CaCl2)  La présence d'ions Ca2+ est indispensable au déroulement de la coagulation.  La taux de calcium dans le lait peut varié selon: - le type du lait: il existe des laits dits “lents”, très pauvres en calcium, dont le rapport calcium/azote est inférieur à 0,20 (dans un lait normal ce rapport est égal à 0,23) ; - un traitement thermique sévère insolubilise le calcium ; il est nécessaire de restaurer la charge en ions calciques par un rapport de CaCl2 lorsque ces laits sont destinés à être coagulés par la présure.

L'apport de calcium soluble modifie des équilibres salins vers les formes insolubles, la taille des micelles croît par incorporation de phosphate colloïdal et compense la réduction de la dimension des micelles consécutive à l'insolubilisation des sels par traitement thermique.  Si le lait n’a pas la qualité requise pour la fabrication de fromage, le coagulum est mou: se traduit par de fortes pertes de protéines dans le lactosérum.  En principe, l’ajout de 5 à 20 grammes de chlorure de calcium par 100 kg de lait suffit pour obtenir un temps de coagulation constant et conférer au coagulum une fermeté suffisante.

 Un apport excessif de chlorure de calcium risque de rendre le coagulum tellement dur qu’il sera difficile à couper.

VI.3. Le coagulant  A l’exception de certains fromages frais, comme le fromage blanc, pour lesquels le lait est coagulé principalement par l’acide lactique, la fabrication de tous les fromages dépend de la formation de caillé sous l’action de la présure ou d’enzymes analogues.  La coagulation est le processus fondamental de la fabrication du fromage.  La présure de veau est l'agent coagulant traditionnellement utilisé pour la coagulation du lait en vue de la fabrication de la majorité des fromages extrait à partir de l'estomac des veaux.

 Présure: l'extrait coagulant provenant de caillettes de jeunes ruminants abattus avant sevrage.  Elle contient deux fractions actives : l'une majeure constituée par la chymosine, l'autre mineure, par la pepsine  Rapport désiré : chymosine= 80/pepsine= 20.

 La sécrétion de chymosine s'arrête au moment du sevrage, lorsque des éléments solides sont présents dans la ration alimentaire  La production de pepsine s'accroît alors très fortement et devient dominante

 La force de coagulation: C’est le volume du lait frais coagulé par un volume de présure en 40 min à température de 35oC.

F=

𝟐𝟒𝟎𝟎. 𝑽𝒍𝒂𝒊𝒕 𝒕. 𝑽𝑪𝒐𝒂𝒈𝒖𝒍𝒂𝒏𝒕

Où Vlait: volume du lait Vcoagulant: volume du coagulant t: temps de coagulation en seconds Si F=104 c’est-à-dire qu’un litre de coagulant coagule 10 000 litre du lait en 40 min à une température de 350C

 Unité de coagulation

C’est la quantité en enzyme dans un mL de solution qui peut coagulée 10 mL du lait standard (de Berridge) en 100 seconds à 300C

𝟏𝟎. 𝑽𝒍𝒂𝒊𝒕 UP = 𝒕. 𝑽𝒄𝒐𝒂𝒈𝒖𝒍𝒂𝒏𝒕 Donc on peut déduire que la relation: UP=Fx4,16x10-3 Les présures du commerce sont généralement titrées soit en quantité d’enzyme, soit en force de la présure (équivalente à un rapport enzyme/substrat) : la présure utilisée le plus couramment possède une force de 1/10 000 c’est-à-dire qu’un litre de cette présure coagule 10 000 litres de lait à 35 °C en 40 min.

VII. Microbiologie de fromage

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EX: Fabrication de pâte fraîche à partir de coagulum maigre

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EX : Fabrication de pâte fraîche à partir de coagulum gras

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EX: Etapes de fabrication du fromage frais de chèvre

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Chapitre 5:Fromages fondus

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Définitions  La dénomination « fromage fondu » est réservée au produit de la fonte du fromage ou d'un mélange de fromages, éventuellement  additionné d'autres produits laitiers.  Sa teneur minimale en matière sèche est de 43 g pour 100 g de produit fini, et sa teneur minimale en gras sur sec (masse en grammes de matière grasse pour 100 g de produit après complète dessiccation) est de 40 g.  En réalité, il s'agit plus d'une dissolution suivie d'une dispersion de protéines dans l'eau que d'une fonte qui, correspond au sens physico-chimique du terme, à la désintégration d'une structure solide cristalline par l'apport 224 d'énergie thermique ou l'exercice d'une pression.

 Le fromage fondu est une préparation, qui a permis une stabilisation des protéines laitières, tout en conservant plus ou moins au produit fini l'aspect d'un fromage.  Produit initialement destiné à la consommation directe, c'est encore aujourd’hui un type de fromage parfaitement adapté

 aux habitudes de consommation.  Tartinable, de saveur douce, c'est un aliment énergétique riche en protéines et en minéraux ; il est digeste, d'une grande sécurité microbiologique et de surcroît, il se conserve à température ambiante tout en offrant une grande praticité pour son utilisation.

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Principales étapes du processus de fonte des fromages

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Formule d’un fromage à tartiner Ingrédients Lait en poudre écrémé Huile de palme Maltodextrine Sels des fontes: E452, E330, E341, E452 : Polyphosphates E450 E330: acide citrique E341 : Phosphates de calcium, Orthophosphates de calcium Protéines du lait Stabilisateurs : E1422, E407

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E1422: L'adipate de diamidon acétylé est ensuite modifié chimiquement par l'action d'acide acétique (E260) anhydre et d'acide adipique (E355) anhydre E407: La carraghénane

Cutter pour le mélange des ingrédient en production des fromages fondus

Ingrédients utilisés en fabrication 1- Matières premières : les fromages - Fromages obtenus par coagulation enzymatique à la présure (ex: Cheddar, Gruyère…) 2- Produits laitiers  Concentrés et poudres de lait et de lactosérum Ils apportent des protéines et du lactose qui permettent un excellent pouvoir de liaison aqueuse. - Le lactose