La présente invention se situe dans le domaine du traitement du lactosérum pour en extraire les protéines.

Elle concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de traitement thermique de lactosérum pour précipiter les protéines, suivi d'une microparticulation pour les rendre utilisables.

L'incorporation des protéines de lactosérum dans la matrice fromagère est une activité développée depuis de longues dates dans l'industrie laitière. Le document FR2529759 déposé le 9 juillet 1982 divulgue le procédé dit APV Pannetier, qui a fait l'objet d'une exploitation depuis plusieurs décennies. Divers procédés ont depuis été développés par d'autres entreprises commerciales et des équipementiers ou ensembliers présentant plusieurs opérations unitaires avant de pouvoir aboutir à des protéines pouvant être réintroduites dans les fromages.

Les avantages recherchés dans ces technologies sont évidemment d'améliorer les rendements fromagers conduisant à des gains économiques très importants. D'autres avantages sont également recherchés sur le plan qualité comme des textures plus souples, des améliorations des propriétés fonctionnelles notamment l'aptitude à la fonte des produits (exsudation maîtrisée, meilleur étalement à chaud...)

Cependant pour aboutir à une utilisation optimisée il est nécessaire de maîtriser les différentes étapes :

- la concentration des protéines du lactosérum ou des protéines solubles du lait par filtration (ultrafiltration, microfiltration...) afin de disposer des concentrés de protéines de lactosérum (CPL ou WPC en anglais, pour Whey Protein Concentrate) ou des concentrés de protéines solubles de lait ;

- la précipitation à chaud de ces protéines à des températures généralement de 80 'C à 90 ^ pendant plusieurs minutes, est effectuée en cuve de fabrication ou en pasteurisateur à plaques. Ces hautes températures sont nécessaires pour obtenir un floculat de protéines pouvant être réincorporé dans la matrice fromagère et pour obtenir une destruction des bactériophages des bactéries lactiques. La destruction des cultures de bactéries lactiques par ces bactériophages (virus lytiques) peuvent conduire à des ralentissements ou des arrêts d'acidification compromettant les fabrications de fromages, de yaourts ou autres produits laitiers. Ces traitements thermiques conduisent également à des floculats et des amas de protéines de plusieurs dizaines de microns de taille limitant le taux de réincorporation dans les laits et les fromages qui ont pour inconvénients une rupture de la matrice fromagère, des réincorporations hétérogènes, et/ou une sensation en bouche farineuse (dès 20μηι), voire sableuse (au-delà de 50μηι) ;

- la microparticulation consiste en un traitement mécanique ultérieur, et vise à détruire ces amas et à obtenir des particules plus fines idéalement de 1 à 10 microns permettant une meilleure réincorporation dans les produits laitiers et une sensation en bouche plus douce voire crémeuse . La mesure de taille de ces particules se fait habituellement par appareil à faisceau Laser (par exemple de type MALVERN).

Des procédés sont actuellement commercialisés faisant appel à ces différentes opérations unitaires et mettant en œuvre des échangeurs à plaques et des homogénéisateurs pour la particulation, ou alors des échangeurs à surface raclée (ESR) pour élever la température tout en précipitant et particulant les protéines. Ces procédés ont l'inconvénient d'être très chers et de nécessiter deux appareils pour monter et descendre les températures. De plus la particulation se fait toujours à la fin du traitement, quand le produit est revenu sensiblement à la température ambiante.

La présente invention a pour but de pallier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet elle propose un procédé de traitement de rétentats de protéines sériques, ou autres produits nécessitant des traitements similaires, produits précipitant à la chaleur tel que le jaune d'œuf ou blanc d'œuf, en tant que produit initial, pour obtenir des protéines utilisables pour la fabrication d'un fromage en tant que produit final. Ce procédé est particulier en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

- montée en température du produit initial jusqu'à une température de traitement permettant la destruction de bactériophages, de préférence supérieure à 75°C,

- particulation des précipités obtenus - maintien en température pendant la durée nécessaire à la destruction des bactériophages

- refroidissement jusqu'à l'ambiante du produit final

et dans lequel ladite particulation est effectuée à chaud entre l'étape de montée en température et l'étape de maintien en température

Grâce à ces dispositions, l'effet de pasteurisation est amélioré, du fait que pendant le maintien en température, les particules sont déjà petites, et donc la chaleur pénètre très rapidement au cœur des particules.

En outre, cela permet également une destruction plus efficace des bactériophages pendant l'étape de chambrage ; cela permet aussi d'éviter le colmatage pendant le chambrage.

Selon d'autres caractéristiques :

la montée en température peut s'accompagner d'une montée en pression, de sorte à permettre une température de traitement supérieure à 100°C. Cela permet alors de réduire fortement la durée du traitement de pasteurisation.

La présente invention concerne également un dispositif de traitement de rétentats de protéines sériques spécialement adapté pour mettre en œuvre un procédé selon l'invention. Ce dispositif est particulier en ce qu'il comporte une turbine à cisaillement, apte à effectuer une particulation à chaud.

Selon d'autres caractéristiques

ledit dispositif peut comprendre un pasteurisateur tubulaire, apte à effectuer la montée en température et en pression, permettant ainsi une montée en température jusqu'à une valeur supérieure à 100°C,

ledit pasteurisateur tubulaire peut être à effet joule, permettant une régulation plus facile de la température, et facilitant une montée en température au-dessus de 100°C,

ledit dispositif peut comprendre en outre un échangeur agencé pour produire une partie de la montée en température du produit initial par les calories du produit final lors de son refroidissement, permettant ainsi une économie d'énergie substantielle, le moyen de montée en température et le moyen de maintien en température peuvent être disposés dans une seule et même enceinte, permettant de réduire les pertes thermiques et de réaliser des économies d'énergie supplémentaires.

L'avantage apporté par la présente invention réside principalement en ce qu'elle permet un traitement plus efficace des bactériophages, du fait que le traitement se fait sur des particules petites, dans lesquelles la chaleur pénètre très rapidement à cœur.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles

La figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, La figure 2 est une vue schématique d'une installation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention

La fig. 1 représente un dispositif selon l'invention, et comporte une réserve 1 de produit à traiter, une pompe d'alimentation 2, et un pasteurisateur 3. Celui-ci comporte un échangeur de chaleur 4, dans lequel le produit initial entre à température ambiante d'un côté, et le produit final entre à la température de traitement de l'autre côté. Cela permet à la fois de préchauffer le produit initial, par exemple de 20 ^ à 60 'C, et de refroidir le produit final, par exemple de l OO 'C à 50 'C, et réaliser ainsi d'importantes économies d'énergie. Le pasteurisateur comporte ensuite un moyen de chauffage 5 apte à monter en température jusqu'à une température de traitement le produit initial, qui peut être un rétentat de protéines sériques préalablement enrichi en protéines, ou tout autre produit qui nécessite un traitement similaire, c'est à dire qu'on cherche à récupérer par précipitation à chaud, et/ou qu'on souhaite traiter contre des bactériophages et dont on souhaite réduire la taille des particules. Le dispositif comprend par ailleurs une turbine à cisaillement 6. Une telle turbine à cisaillement 6 peut être remplacée par tout autre moyen de particulation apte à réduire la taille des particules jusque vers une granulométrie de l'ordre de un à dix microns ; dans le cas où la particulation doit se faire à chaud, le moyen doit être apte à réaliser une telle particulation à chaud et la turbine à cisaillement est un exemple de matériel apte à réaliser une telle particulation à chaud. La dimension des particules de un à dix microns permet d'une part une utilisation des protéines récupérées pour des fromages sans perdre la sensation crémeuse en bouche. Elle se traduit en termes de viscosité par une chute, la viscosité pouvant être de l'ordre de 500cp avant particulation, et de 5cp après microparticulation. Le dispositif comprend enfin un moyen de chambrage 7, apte à maintenir en température le produit particulé, jusqu'à achèvement du traitement de type pasteurisation. Le temps de traitement dépend de la température de traitement. En plaçant la microparticulation 6 avant le chambrage 7, on évite par ailleurs le colmatage dans la zone de chambrage 7, le produit étant bien plus fluide après la microparticulation. Différentes vannes 8 permettent de réguler et de diriger le produit soit vers la sortie 9, soit en recirculation, par exemple en fonctionnement batch, vers la réserve 1 de produit à traiter.

La température de traitement est généralement d'au moins 75^, plus avantageusement de 85°C ou θδ'Ό. Une température plus élevée permet de réduire le temps de maintien en température.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la température de traitement peut même être de 100 à 105°C ou même 1 15°C, ce qui permet encore de réduire le temps de traitement, et d'arriver à des durées de maintien en température inférieures à la minute. Typiquement une température de Ι Οδ'Ό nécessite une durée de chambrage de 30 secondes, alors qu'à 95 'Ό cette durée est de l'ordre de 3 à 5 minutes.

Néanmoins pour que de telles températures de traitement soient possibles, il faut augmenter la pression pour que l'eau reste liquide. Il faut donc concevoir les moyens de montée en température 5 et de maintien en température 7 d'une manière qui permette d'augmenter la pression, typiquement de 0,5 ou de 1 bar. Les pasteurisateurs tubulaires répondent à ce critère, le produit à traiter étant contenu dans des tubes, typiquement de diamètre 3 à 5 millimètres, dans lesquels la pression peut être augmentée. Ce type de pasteurisateur tubulaire peut aussi être utilisé à des températures inférieures à 100°C, et alors le chauffage peut être réalisé par circulation d'eau chaude à l'extérieur des tubes. Il peut être possible par divers artifices de monter au-dessus de 100°C, notamment en utilisant d'autres liquides de chauffage ou de la vapeur d'eau. Il peut néanmoins être avantageux d'utiliser des pasteurisateurs tubulaires à effet joule, dans lesquels le chauffage s'effectue par le passage d'un courant électrique dans les tubes. Il est alors plus facile de contrôler la température, par action directe sur l'intensité du courant, ou alors d'obtenir une température progressive et parfaitement contrôlée le long du tube, et il est possible de monter le liquide contenu dans le tube jusqu'à 120 °C.

Selon un autre mode de réalisation, on peut supprimer l'échangeur de chaleur 4, qui n'est pas indispensable. Néanmoins sa présence permet des économies d'énergie.

Par ailleurs la réserve de produit 1 pourrait être remplacée par une arrivée en continu du produit à traiter.

La fig. 2 représente un deuxième mode de réalisation, dans lequel la turbine de particulation 6 est placée à l'extérieur du pasteurisateur 3, après le chambrage 7. La particulation est donc ici réalisée une fois que le produit est refroidi.

On décrit ci-après plus en détail un dispositif et procédé selon un mode préféré de réalisation :

La précipitation des protéines peut se faire dans un pasteurisateur 3 tubulaire à chauffage électrique (à effet joule) par exemple de marque ACTINI ou ACTIJOULE. Des pasteurisateurs tubulaires ou à plaque d'autre origine ou technologie peuvent convenir également. Cependant l'utilisation d'un appareil tubulaire présente les avantages suivants :

- montée progressive en température sans gratinage et limitant les réactions de brunissement (réaction de Maillard).

- possibilité de travailler à haute température si nécessaire supérieure à 100 °C, en mettant une vanne de contrepression en sortie du pasteurisateur. La stérilisation à haute température permet de limiter les temps de chambrage.

La microparticulation de ces protéines peut se faire sur une turbine 6 à fort cisaillement, par exemple de type SILVERSON .Cette turbine 6 peut être placée en sortie de la zone de chauffe 5, et avant le chambrage 7. Ceci permet de chambrer à haute température un produit microparticulé assurant un transfert de température idéal vers le centre des particules, et détruisant plus efficacement les bactériophages.

L'utilisation de turbines à particuler 6 fonctionnant à chaud que l'on peut intercaler entre la fin de la zone de chauffage 5 d'un pasteurisateur 3 et le chambrage 7 permet des microparticulations améliorées, et permet d'autre part d'améliorer l'effet de pasteurisation car la température est transmise plus rapidement au sein des globules de protéines, ce qui conduit à un effet thermique accru notamment sur les virus des bactériophages.

Les pasteurisateurs 3 à effet joule, par exemple de marque ACTINI ou ACTIJOULE pour la pasteurisation tubulaire, et les turbines à haut cisaillement 6, par exemple de marque SILVERSON sont particulièrement indiqués pour ces opérations. Ces matériels peuvent être montés conjointement sur des skids de traitement.

L'utilisation de ce type de matériel permet :

- de travailler en ligne à haute température, de 80 à 90 °C, ou à très haute température, supérieure à 100°C, avec un pasteurisateur 3 tubulaire,

- d'assurer la précipitation des protéines et leur particulation en ligne ainsi que le nettoyage en ligne en fin d'opération.

Ces matériels sont d'autre part d'un coût modéré par rapport à des installations à échangeurs à surface raclée ou des homogénéisateurs.

Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté pour le traitement et la récupération des protéines sériques, mais il est bien adapté également à la production de desserts à texture douce et lissée, ou bien des produits contenant des teneurs importantes de protéines précipitables et coagulables à chaud. L'utilisation d'une turbine de particulation 6 placée entre le chauffage 5 et la maintien en température 7 est là aussi particulièrement efficace.

Le procédé peut également s'appliquer au jaune d'œuf ou blanc d'œuf, particulièrement lors de la production de virus dans les œufs, pour ensuite récupérer les œufs, les traiter à chaud, et détruire les virus.

Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.