FR2567366A1 - Procede de fabrication d'une boisson nutritive a partir de lactoserum - Google Patents

Procede de fabrication d'une boisson nutritive a partir de lactoserum Download PDF

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Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BOISSON NUTRITIVE A BASE DE LACTOSERUM. LA MISE EN OEUVRE DES OPERATIONS EST LA SUIVANTE: -ULTRAFILTRATION DE LACTOSERUM PAR AU MOINS UN PASSAGE AU TRAVERS D'UNE CELLULE D'ULTRAFILTRATION EQUIPEE D'UNE MEMBRANE SEMI PERMEABLE PRESENTANT UN POUVOIR DE COUPURE SPECIFIQUE COMPRIS ENTRE 20000 ET 70000DALTONS; -FERMENTATION ACIDE DU RETENTAT D'ULTRAFILTRATION, EN PRESENCE DE BACTERIES LACTIQUES; -INTRODUCTION DANS LE MILIEU LIQUIDE FERMENTE D'UN AGENT STABILISANT ETOU D'ADDITIFS MODIFIANT LES PROPRIETES RHEOLOGIQUES ET ORGANOLEPTIQUES DUDIT MILIEU LIQUIDE FERMENTE; -TRAITEMENT THERMIQUE DESTINE A ALLONGER LA DUREE DE VIE ET A ASSURER UNE DENATURATION PARTIELLE DES PROTEINES SOLUBLES ET, -HOMOGENEISATION DE LA BOISSON AINSI OBTENUE, CETTE OPERATION POUVANT ETRE CONDUITE AVANT OU APRES LE TRAITEMENT THERMIQUE.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une boisson nutritive à partir de lactosérum.
On rappellera tout d'abord que le lactosérum est un produit dérivé des industries de fabrication de la caséine et des fromages. Sa composition varie en fonction de la méthode particulière utilisée pour l'obtention du fromage et en fonction du lait mis en oeuvre. I1 existe ainsi principalement trois types de lactosérum, à savoir le lactosérum doux, le lactosérum acide et le lactosérum intermédiaire, selon que la déstabilisation de la caséine a été obtenue respectivement, par voie enzymatique exclusivement, par acidification (fermentation ou addition d'un acide minéral), ou par une combinaison des deux. C'est en fait cette dernière méthode qui se trouve le plus largement utilisée dans la pratique pour la fabrication des fromages.
La variation de la composition de ces trois types de lactosérum va donc principalement porter sur
- la teneur en acide lactique et en lactose résiduel
- la fraction azotée : le lactosérum doux contient plus d'azote non protéique que le lactosérum acide et moins de caséine résiduelle (JOSEPHSON R.V., RIZVI H.S.S., HARPER W.J. (1975) Compositional differences in whey systems. J.of Food Sc.,40 (3), 479-483);
- la fraction minérale : le lactosérum acide est plus riche en éléments minéraux tels que le calcium et le phosphore, que le lactosérum doux.
Cet écart est dû à la déminéralisation subie par la caséine lors d'une coagulation acide (BRULE G., MAUBOIS
J.-L., FAUQUANT T. (1974). Etude de la teneur en minéraux. Le lait (539-540 ; 600-615).
Les protéines du lactosérum présentent un grand intérêt, aussi bien par ses propriétés fonctionnelles (propriétés moussantes, gélifiantes et émulsifiantes), que par sa grande richesse nutritionnelle découlant principalement de la présence d'acides aminés essentiels et d'acides aminés soufrés.
Comme cela ressort du tableau suivant donnant les concentrations amino acides essentiels (en g/100 g de protéines) ainsi que la valeur biologique (BV), la digestibilité (TD) et l'efficience protéique (PER).
TABLEAU
Figure img00030001
<tb> <SEP> Protéines <SEP> Caséines <SEP> Protéines <SEP> FAO
<tb> <SEP> totales <SEP> du <SEP> du <SEP> lacto- <SEP> compositions
<tb> <SEP> lait <SEP> sérum <SEP> types
<tb> Isoleucine <SEP> 6.1 <SEP> 6.1 <SEP> 6.2 <SEP> 4.0
<tb> Leucine <SEP> 10.0 <SEP> 9.2 <SEP> 12.3 <SEP> 7.0
<tb> Lysine <SEP> 8.3 <SEP> 8.2 <SEP> 9.1 <SEP> 5.5
<tb> Methionine <SEP> 2.7 <SEP> 2.8 <SEP> 2.3 <SEP> 3.5
<tb> Cystine <SEP> 0.9 <SEP> 0.34 <SEP> 3.4
<tb> Phénylalanine <SEP> 4.9 <SEP> 5.0 <SEP> 4.4 <SEP> 6.0
<tb> Tyrosine <SEP> 5.8 <SEP> 6.3 <SEP> 3.8
<tb> Threonine <SEP> 4.9 <SEP> 4.9 <SEP> 5.2 <SEP> 4.0
<tb> Tryptophan <SEP> 1.7 <SEP> 1.7 <SEP> 2.2 <SEP> 1.0
<tb> Valine <SEP> 6.9 <SEP> 7.2 <SEP> 5.7 <SEP> 5.0
<tb> BV <SEP> 0.88 <SEP> 0.80 <SEP> 1.0 <SEP>
<tb> TD <SEP> 0.98 <SEP> 0.97 <SEP> 0.97 <SEP> - <SEP>
<tb> PER <SEP> 2.7 <SEP> 2.5 <SEP> 3.0 <SEP> - <SEP>
<tb>
Rapport de PORTER Bul.FIL, 1980, doc 125 14 - 21
La présente invention se rapporte principalement à la valorisation du lactosérum, dérivé de la fabrication de fromages à coagulation enzymatique et intermédiaire. Son objectif a été l'élaboration d'une boisson nutritive, rafraichissante et présentant un faible prix de revient.
Conformément à la présente invention, le procédé de fabrication de la boisson nutritive à partir de lactosérum est caractérisé par la mise en oeuvre des opérations suivantes
* ultrafiltration de lactosérum par au moins un passage au travers d'une cellule d'ultrafiltration équipée d'une membrane semi perméable présentant un pouvoir de coupure spécifique compris entre 20 000 et 70 000 Daltons
* fermentation acide du rétentat dlultrafil- tration, en présence de bactéries lactiques;;
* introduction dans le milieu liquide fermenté d'un agent stabilisant et/ou d'additifs modifiant les propriétés rhéologiques et organoleptiques dudit milieu liquide fermenté
* traitement thermique destiné à allonger la durée de vie et à assurer une dénaturation partielle des protéines solubles et,
* homogénéisation de la boisson ainsi obtenue, cette opération pouvant être conduite avant ou après le traitement thermique.
Tel que déjà indiqué précédemment, le lactosérum utilisé pour la fabrication de la boisson selon l'invention est du lactosérum doux ou-du lactosérum intermediaire, en particulier du lactosérum, dérivé de la fabrication de fromages, tels que les pâtes molles, pâtes pressées et les pâtes pressées cuites.
Avantageusement, un tel lactosérum se trouve préalablement soumis à une opération d'écrémage et de pasteurisation.
Afin d'augmenter le rapport protéines/extrait sec dans la boisson, il a été fait appel à la technique d'ultrafiltration. L'ultrafiltration permet d'assurer la séparation des corps macromoléculaires en solution ou en suspension, par suite du transfert au travers d'une membrane à perméabilité sélective de substances à faible masse moléculaire (perméat), et la rétention des espèces de masse moléculaire plus élevée (rétentat).
Le lactosérum qui est constitué d'éléments de masses moléculaires très différentes, se prête donc aisément au fractionnement par ultrafiltration.
Dans la pratique on procède à au moins trois recyclages du lactosérum au travers de la cellule ultrafileation, afin d'obtenir un rapport protéines/ extrait sec sensiblement compris entre 30 et 40 %.
Bien entendu, différents types de membranes peuvent être utilisés et le facteur de concentration dépendra bien sûr du pouvoir de coupure spécifique de la membrane d 'ultrafiltration.
A titre d'illustration, on indiquera ci-après les conditions particulières d'un mode de mise en oeuvre d'ultrafiltration de lactosérum. La cellule d'ultrafiltration peut par exemple être équipée d'une membrane semi perméable ROMICO | PM 50 (pouvoir de coupure spécifique 50 000 Daltons). Une telle membrane a été utilisée dans les conditions suivantes
pression d'entrée : 1,7 105Pa
pression de sortie : 0,5 105Pa
débit :37 1/heure/m2
température : 500C
Dans de telles conditions, pour obtenir un rétentat de lactosérum donc le rapport protéines/extrait sec soit semblable à celui du lait; il faut concentrer environ 5 fois le lactosérum par cinq passages successifs au travers de la cellule d'ultrafiltration.
Après concentration du lactosérum, on obtient un rétentat qui doit alors être ensemencé avec des bactéries lactiques, afin de produire dans le milieu une bioconversion du lactose en acide lactique. Avant de procéder à cette opération de fermentation acide, il s'avère souvent avantageux de refroidir le rétentatpour l'amenerà une température optimale de fer mentation qui est fonction de la nature des bactéries lactiques choisies, et qui dans le cas particulier de souches thermophiles se situe environ entre 35 et 50 C.
Le choix des bactéries lactiques faisant partie du levain à additionner au rétentat dépend du goût et de la saveur particulière que l'on désire conférer à la boisson. Ces bactéries sont généralement ajoutées sous forme de levain lactique préparées en les cultivant préalablement dans un milieu riche en facteurs de croissance, tel que les acides aminés, sels minéraux et vitamines. Le milieu le plus couramment utilisé à cet effet est le lait écrémé ou entier.
Dans la pratique, les souches thermophiles appartenant aux espèces suivantes ont été utilisées avec succès
Lactobacillus Lactis
Lactobacillus Bulgaricus
Lactobacillus Helveticus
Streptococcus Thermophilus
Streptococcus Lactis.
Un mélange des bactéries donne les meilleurs arômes. Dans ces cas, avant de procéder à l'ensemen- cement dans le rétentat, ces mélanges de souches ont été préalablement mis en culture pendant une durée de environ 3 à 6 heures dans du lait écrémé U.H.T.
De façon générale, la quantité de levain lactique nécessaire pour produire la fermentation acide désirée du produit est comprise entre 1 et 5 % exprimée en volume par rapport au rétentat de lactosérum.
Le temps d'incubation varie selon la concentration d'acide lactique que l'on souhaite obtenir.
Généralement, une durée sensiblement comprise entre 8 et 18 heures est considérée comme suffisante pour obtenir la concentration en acide lactique voulue.
Cette dernière doit être supérieure à 0,5 g par 100 g de boisson.
Etant donné qu'il est essentiel de maintenir une température de fermentation constante, on utilisera par exemple une cuve de fermentation, à double paroi, chauffée par circulation de fluide.
Etant donné que le produit à préparer est une boisson, l'incorporation d'un agent de stabilisation est indispensable à une des étapes de la fabrication du produit. Il est en effet nécessaire d'empêcher l'apparition des phénomènes de séparation de phase du mélange et de floculation de substances telles que les protéines. Dans la pratique, on introduit dans le milieu liquide fermenté un agent stabilisant de type colloïdal choisi parmi les alginates, les carrhagdnates, les pectines, les dérivés cellulosiques, etc. Ces agents stabilisants modifient le comportement rhéologique du milieu liquide fermenté en augmentant sa viscosité et en conservant les différentes substances en suspension.
Le stade précis de la fabrication, auquel ces agents stabilisants sont ajoutés, dépend du type particulier d'agents utilisésainsi que de leur stabilité à la chaleur.
De façon classique, il est également possi- ble d'additionner divers autres ingrédients destinés à modifier les propriétés organoleptiques de la boisson. C'est ainsi que lton peut ajouter des concentrés de fruits à raison d'une quantité variant de 1 80 à 1 % en poids. A ce même stade de la préparation de la boisson selon l'invention, on peut également ajouter des agents conservateurs, tels que l'acide ascorbique ou le benzoate de sodium. En outre, dans certains cas particuliers, on peut également être amené à ajouter de l'ordre de 7 à 12 % en poids de sucre.
Une des caractéristiques principales de l'invention est l'addition de la crème de lait pasteurisée dans le milieu liquide fermenté. Une telle addition est faite dans une proportion telle que l'on ajoute au total de l'ordre de 0,5 à 5 % en poids de matières grasses par rapport au produit fini. L'addition de la crème de lait pasteurisée engendre une amélioration importante des propriétés organoleptiques de la boisson. Elle masque en effet parfaitement l'odeur et le goût typiques du lactosérum, qui sont assez désagréables et qui ont d'ailleurs considérablement freiné le développement des boissons à base de ce produit.
Après addition de ces divers ingrédients, un traitement thermique de la boisson est nécessaire afin de prolonger la durée de conservation du produit.
La température appliquée pour la pasteurisation classique du lait s'avère suffisante. Toutefois, il s'est avéré préférable d'amener le produit à une température plus élevée. Un tel traitement thermique engendre une dénaturation importante des protéines solubles et augmente ainsi l'onctuosité de la boisson.
Enfin pour assurer le maintien des substances en suspension, il est nécessaire d'effectuer une homo gééisation du produit ainsi obtenu. Il convient d'ailleurs d'observer que cette homogénéisation de la boisson peut être conduite avant ou après le traitement thermique.
De façon générale, l'homogénéisation est conduite en deux phases à des pressions comprises entre 50 et 300 kg/cm2 et à une température sensiblement comprise entre 60 et 800C.
Dans de telles conditions, on obtient une boisson qui peut être conservée au moins 45 jours à une température égale ou inférieure à 60C dont toutes les caractéristiques physiques et organoleptiques sont préservées. Avantageusement, une telle boisson devra se consommer à une température assez froide.
Bien entendu, la présente invention ne saurait en aucun cas être limitée au mode de mise en oeuvre particulier décrit, mais il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes d'exécution.
Ainsi il est possible de prévoir l'utilisation de différents types de sucres, par exemple des sucres à absorption lente spécialement conseillés pour les sportifs ou bien de boissons à base de lactose hydrolyse pour les personnes ne pouvant assimiler le lactose.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une boisson nutritive à partir de lactosérum, caractérisé par la mise en oeuvre des opérations suivantes
* ultrafiltration de lactosérum par au moins un passage au travers d'une cellule d'ultrafiltration équipée d'une membrane semi perméable présentant un pouvoir de coupure spécifique compris entre 20 000 et 70 000
Daltons
*-fermentation acide du rétentat d'ultrafiltration, en présence de bactéries lactiques
* introduction dans le milieu liquide fermenté d'un agent stabilisant et/ou d'additifs modifiant les propriétés rhéologiques et organoleptiques dudit milieu liquide fermenté
* traitement thermique destiné à allonger la durée de vie et à assurer une dénaturation partielle des protéines solubles et,
* homogénéisation de la boisson ainsi obtenue, cette opération pouvant être conduite avant ou après le traitement thermique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise du lactosérum doux ou du lactos6- rum intermédiaire, notamment du lactosérum issu de la fabrication des fromages.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on procède à au moins trois recyclages du lactosérum au travers de la cellule d'ultrafiltration, afin d'obtenir un rapport protéines/extrait sec sensiblement compris entre 30 et 40 %.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération d'ultrafiltrkion est conduite à une température de l'ordre de 500C.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4; caractérisé en ce que le rétentat d'ultrafiltration est ensemencé à l'aide d'un levain lactique thermophile, introduit à raison de 1 à 5 % du volume du rétentat.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fermentation acide du rétentat d'ultrafiltration est conduite à une température comprise entre 35 et 500C.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fermentation acide du rétentat est conduite pendant une durée de 8 à 18 heures, afin d'atteindre une concentration finale de la boisson en acide lactique supérieure à 0,5 % en poids.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on introduit dans le liquide fermenté un agent stabilisant de type hydrocolloldal choisi parmi les alginates, les carrhagénates, les pectines et les dérivés cellulosiques.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'homogénéisation à 1 ou 2 phases est conduite à des pressions comprises entre 50 et 300 kg/cm, et à une température sensiblement comprise entre 60 et 800C.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on ajoute au milieu liquide fermenté de la crème de lait pasteurisée, cette addition correspondant à un apport de 0,5 à 5 % en poids de matières grasses par rapport au produit fini.
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