FR2663747A1

FR2663747A1 - METHOD FOR MONITORING AT LEAST ONE PHENOMENON RELATED TO THE COAGULATION OF MILK AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

Info

Publication number: FR2663747A1
Application number: FR9007878A
Authority: FR
Inventors: Lanher Bertrand; Grappin Remy
Original assignee: Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Current assignee: Institut National de la Recherche Agronomique INRA
Priority date: 1990-06-22
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1991-12-27
Also published as: WO1992000522A1; AU8063491A

Abstract

A method for monitoring at least one phenomenon related to the curdling of milk, wherein the curdling milk is subjected to a time-based near and/or mid infrared spectrometric analysis, and the resulting data are processed to determine a time characteristic of said phenomenon.

Description

La présente invention concerne un procédé de suivi d'au moins un phénomène lié à la coagulation du lait ainsi qu'un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for monitoring at least one phenomenon related to the coagulation of milk and to a device allowing the implementation of this method.

On sait que la coagulation du lait, notamment pour la fabrication fromagère, peut être réalisée soit par acidification directe ou indirecte à l'aide de bactéries lactiques, (addition d'acide ou de levain lactique), soit - comme c ' est le cas le plus courant - par action d'une enzyme coagulante telle que la chymosine contenue dans la présure extraite de la caillette de veau ou d'autres enzymes d'origine animale ou microbienne, soit par action mixte, c ' est-a-dire, par acidification et voie enzymatique.Dans une coagulation enzymatique, liée à la sensibilité de la plupart des caséines aux ions calcium et au rôle "protecteur" de la caséine kappa, on engendre dans une premi ère étape la protélyse des kappa caséines en caséinomacropeptides plus parakappa caséines; cette protéolyse fait perdre leur caractère hydrophile aux micelles de caséines et démasque des pôles électronégatifs à la périphérie de ces micelles de caséines entraînant alors l-eur floculation puis leur soudure par l'intermédiaire de liaisons électrostatiques impliquant notamment des ions organométalliques bivalents de type calcium pour former un gel compact emprisonnant le liquide de dispersion constituant le sérum. We know that the coagulation of milk, especially for cheese making, can be carried out either by direct or indirect acidification using lactic acid bacteria (addition of lactic acid or sourdough), or - as is the case the most common - by the action of a coagulating enzyme such as the chymosin contained in rennet extracted from calf abomasum or other enzymes of animal or microbial origin, either by mixed action, that is to say, by acidification and enzymatic pathway. In an enzymatic coagulation, linked to the sensitivity of most caseins to calcium ions and to the "protective" role of kappa casein, the first step is to protect the kappa caseins into caseinomacropeptides plus parakappa caseins; this proteolysis causes the micelles of caseins to lose their hydrophilic nature and unmasks electronegative poles at the periphery of these casein micelles then causing l-eur flocculation and then their soldering via electrostatic bonds involving in particular bivalent organometallic ions of calcium type for form a compact gel trapping the dispersion liquid constituting the serum.

Cette première étape ou étape de caillage est suivie, notamment dans le cas de la coagulation par la présure, par une étape d'égouttage du caillé correspondant à une déshydratation partielle du gel par synérèse (phénomène spontanée de rétraction et expulsion de la phase liquide), puis par une étape d'affinage du caillé au cours de laquelle est réalisée une maturation enzymatique du gel alors partiellement déshydraté.This first stage or stage of curdling is followed, in particular in the case of coagulation by rennet, by a stage of draining the curd corresponding to a partial dehydration of the gel by syneresis (spontaneous phenomenon of retraction and expulsion of the liquid phase) , then by a stage of refining the curd during which an enzymatic maturation of the gel is then partially dehydrated.

Ces différentes étapes de la coagulation du lait - le terme coagulation étant compris dans son sens large recouvrent divers phénomènes pouvant d'ailleurs se chevau cher et parmi lesquels on peut citer la protéolyse enzymatique de la kappa caséine qui correspond à une phase biochimique dite "primaire" de la cinétique de coagulation du lait par la présure puis la liaison des micelles entre elles avec l'intervention de phosphate de calcium et la formation du coagulum qui constituent une phase physique appelée phase "secondaire", la synérèse du coagulum et la protéolyse lente des caséines au cours de l'affinage. These different stages of the coagulation of milk - the term coagulation being understood in its broad sense cover various phenomena which can moreover overlap and among which one can quote the enzymatic proteolysis of kappa casein which corresponds to a biochemical phase called "primary" "of the kinetics of coagulation of milk by rennet then the bonding of the micelles between them with the intervention of calcium phosphate and the formation of the coagulum which constitute a physical phase called" secondary "phase, the syneresis of the coagulum and the slow proteolysis caseins during ripening.

Un but de l'invention est de proposer un procédé de suivi des phénomènes qui, tels que ceux qui viennent d'être énumérés, sont liés à la coagulation du lait et à l'étude de sa cinétique. An object of the invention is to propose a method for monitoring phenomena which, such as those which have just been listed, are linked to the coagulation of milk and to the study of its kinetics.

Les techniques de suivi de la coagulation du lait dans l'industrie fromagère sont, à l'heure actuelle, encore très artisanales. En particulier, l'appréciation des caractères intrinsèques du caillé - qui doit à la fois avoir une fermeté et une résistance au découpage suffisantes et ne doit pas être trop dur afin de pouvoir être travaillé - est encore réalisée de manière artisanale par les opérateurs. The techniques for monitoring the coagulation of milk in the cheese industry are still very artisanal today. In particular, the appreciation of the intrinsic characteristics of the curd - which must both have sufficient firmness and resistance to cutting and must not be too hard in order to be able to be worked - is still carried out in an artisanal way by the operators.

Un but de l'invention est de proposer un procédé de suivi des transformations du lait d'un type nouveau et d'une mise en oeuvre simple en vue d'une application en fromagerie industrielle pour, par exemple, faciliter l'automatisation des process fromagers. An object of the invention is to propose a process for monitoring the transformations of milk of a new type and a simple implementation with a view to an application in industrial cheese making, for example, to facilitate the automation of the processes. cheese makers.

Pour ce faire, l'invention propose notamment d'utiliser les techniques classiques de spectrométrie proche et/ou moyen infra-rouge qui, bien que déjà employées dans l'industrie laitière, notamment pour le dosage des protéines et des matières grasses dans le lait, n'avaient jusqu'à maintenant aucunement été employées pour le suivi de phénomènes liés à la coagulation du lait. To do this, the invention proposes in particular to use the conventional near and / or medium infrared spectrometry techniques which, although already used in the dairy industry, in particular for the determination of proteins and fats in milk , had hitherto in no way been used for monitoring phenomena linked to the coagulation of milk.

En effet, l'homme du métier, qui ne pensait pas pouvoir exploiter de telles techniques, et qui utilisait essentiellement comme techniques de laboratoire pour contrôler la coagulation du lait, outre des méthodes rhéologiques, thermiques et ultrasonores, des méthodes oculaires de détermination des temps de floculation - ou temps de Berridge par l'oeil humain, des méthodes de suivi en réflexion diffuse (HARDY, FANNI, WEBER, 1981, Etude de la coagulation du lait par photométrie de réflexion diffuse, Sci. Alim. 11981) ou des méthodes d'absorption turbidimétriques (Mc
MAHON et al., 1948, J. Dairy Sci., 67, 745-748 et HARDY,
FANNI, SCHER, 1985, Rev. Laitière française, 441).Indeed, the skilled person, who did not think he could exploit such techniques, and who mainly used as laboratory techniques to control the coagulation of milk, in addition to rheological, thermal and ultrasonic methods, ocular methods of time determination flocculation - or Berridge time by the human eye, of diffuse reflection monitoring methods (HARDY, FANNI, WEBER, 1981, Study of the coagulation of milk by diffuse reflection photometry, Sci. Alim. 11981) or methods turbidimetric absorption (Mc
MAHON et al., 1948, J. Dairy Sci., 67, 745-748 and HARDY,
FANNI, SCHER, 1985, Rev. French dairy, 441).

Cependant, ces différentes méthodes n ont été utilisées qu'en laboratoire et ne permettent pas d'aboutir à la réalisation de capteurs de contrôle exploitables en fromagerie industrielle. I1 n'existe, en effet, actuellement que la méthode thermique du fil chaud qui ait fait l'objet d'un développement de capteur industriel.However, these different methods have only been used in the laboratory and do not allow the achievement of control sensors that can be used in industrial cheese making. There is, in fact, currently only the thermal method of hot wire which has been the subject of an industrial sensor development.

Plus particulièrement, il a été déterminé, dans le cadre de l'invention et du problème posé, un certain nombre de gammes de fréquences des régions proches et moyen infrarouge du spectre électromagnétique plus facilement exploitables que d'autres, notamment en spectrophotométrie. More particularly, it has been determined, within the framework of the invention and of the problem posed, a certain number of frequency ranges of the near and middle infrared regions of the electromagnetic spectrum more easily exploitable than others, in particular in spectrophotometry.

En particulier, certaines gammes spectrales mises en évidence par l'invention permettent de rendre compte spécifiquement les unes de la phase "primaire" enzymatique et les autres de la phase "secondaire" ou phase physique. C'est lâ un élément important et original de l'invention, d'autant plus que le procédé proposé permet de rendre compte simultanément de 11 évolution de ces deux phénomènes. In particular, certain spectral ranges highlighted by the invention make it possible to specifically account for some of the "primary" enzymatic phase and others of the "secondary" phase or physical phase. This is an important and original element of the invention, especially since the proposed method makes it possible to account simultaneously for the development of these two phenomena.

I1 faut aussi noter que le procédé conforme à l'invention présente l'avantage d'être absolument non destructif. I1 n'implique, notamment, l'intervention d'aucune sonde plongeant dans le lait en cours de coagulation et susceptible par ses déplacements de perturber la mesure. De ce fait, ce procédé se prete, en particulier, à une mise en oeuvre continue. It should also be noted that the process according to the invention has the advantage of being absolutely non-destructive. It does not imply, in particular, the intervention of any probe immersed in the milk being coagulated and likely by its movements to disturb the measurement. Therefore, this process lends itself, in particular, to continuous implementation.

La présente invention a donc pour objet un procédé pour le suivi d'au moins un phénomène lié à la coagulation du lait, caractérisé en ce ce que l'on soumet le lait pendant sa coagulation à une analyse en fonction du temps en spectrométrie proche et/ou moyen infra-rouge et que l'on traite les données ainsi obtenues pour, principalement, déterminer un temps caractéristique dudit phénomène. The present invention therefore relates to a method for monitoring at least one phenomenon related to the coagulation of milk, characterized in that the milk is subjected during its coagulation to an analysis as a function of time in near spectrometry and / or infrared means and that the data thus obtained are processed to, mainly, determine a characteristic time of said phenomenon.

Avantageusement, on analyse le lait en spectrométrie proche infra-rouge, en réflexion diffuse en travaillant avec des fréquences - ou nombres d'onde - comprise entre 9000 et 4500 cm-1 (soit des longueurs d'onde comprises entre 1.1111 et 2.2222 m). On peut notamment analyser le lait en spectrométrie proche infra-rouge en travaillant avec des fréquences - ou nombre d'onde - comprises entre 8600 et 7400 cm-1 (soit des longueurs d'onde comprises entre 1.1628 et 1.3514 m) et/ou entre 7235 et 6275 cm-1 (soit respectivement 1.3822 et 1.5936 m) et/ou entre 5440 et 4625 cm-1 (soit respectivement 1.8382 et 2.1622 JLm). On analyse, par exemple, le lait en spectrophotométrie et Iton relève les spectres d'absorption dans une gamme spectrale comprise dans la région spectrale définie entre 8600 et 7400 cm (respectivement 1.1628 et 1.3514 m), ainsi que dans au moins une gamme spectrale comprise dans l'une des deux régions spectrales définies l'une entre 7235 et 6275 cm 1 (respectivement 1.3822 et 1.5939 m), l'autre entre 5440 et 4625 cm I (respectivement 1.8382 et 2.1622 m). Advantageously, the milk is analyzed by near infrared spectrometry, by diffuse reflection by working with frequencies - or wave numbers - between 9000 and 4500 cm-1 (i.e. wavelengths between 1.1111 and 2.2222 m) . We can in particular analyze milk by near infrared spectrometry by working with frequencies - or number of waves - between 8600 and 7400 cm-1 (or wavelengths between 1.1628 and 1.3514 m) and / or between 7235 and 6275 cm-1 (i.e. 1.3822 and 1.5936 m respectively) and / or between 5440 and 4625 cm-1 (i.e. 1.8382 and 2.1622 JLm respectively). We analyze, for example, milk in spectrophotometry and Iton records the absorption spectra in a spectral range included in the spectral region defined between 8600 and 7400 cm (respectively 1.1628 and 1.3514 m), as well as in at least one spectral range included in one of the two spectral regions defined one between 7235 and 6275 cm 1 (respectively 1.3822 and 1.5939 m), the other between 5440 and 4625 cm I (respectively 1.8382 and 2.1622 m).

Avantageusement aussi, on analyse le lait en spectrophométrie moyen infra-rouge ou réflexions multiples atté nuéesen travaillant sur des fréquences - ou nombres d'onde voisines de 1548 cm-1 (soit 6.4599 m) et/ou compris entre 1548 et 1100 cm-1 (soit respectivement 6.4599 et 9.0909 m). Advantageously also, the milk is analyzed by means of infrared spectrophometry or multiple attenuated reflections by working on frequencies - or wave numbers close to 1548 cm-1 (or 6.4599 m) and / or between 1548 and 1100 cm-1 (i.e. 6.4599 and 9.0909 m respectively).

On analyse notamment le lait en spectrométrie moyen infra-rouge en travaillant sur des fréquences - ou nombres d'onde - comprises entre 1708 et 1374 cm 1 (soit respectivement 5.8548 et 7.2780 m). Milk is analyzed in particular by infrared spectrometry by working on frequencies - or wave numbers - of between 1708 and 1374 cm 1 (i.e. 5.8548 and 7.2780 m respectively).

Préférentiellement, les acquisitions spectrales
sont obtenues par soustraction d'un spectre de référence
(par exemple être le spectre du lait analysé avant addition de présure) à un spectre expérimental (par exemple un spectre du lait analysé après ajout de présure); les acquisitions spectrales peuvent aussi être réalisées directement à partir des spectres expérimentaux, le spectre de référence alors considéré pour la soustraction spectrale étant le premier spectre de lait emprésuré; on réalise régulièrement au cours de la coagulation des acquisitions spectrales sur au moins une gamme spectrale et l'on traite mathématiquement ces aquisitions en réalisant initialement une intégration à temps constant des densités optiques en fonction de la variable spectrale entre deux bornes de ladite gamme.Preferably, the spectral acquisitions
are obtained by subtraction of a reference spectrum
(for example being the spectrum of milk analyzed before addition of rennet) to an experimental spectrum (for example a spectrum of milk analyzed after addition of rennet); spectral acquisitions can also be carried out directly from the experimental spectra, the reference spectrum then considered for spectral subtraction being the first spectrum of renneted milk; spectral acquisitions are regularly carried out during the coagulation over at least one spectral range and these acquisitions are treated mathematically by initially carrying out a integration in constant time of the optical densities as a function of the spectral variable between two bounds of said range.

En particulier, on réalise une intégration des densités optiques sur une gamme spectrale allant de 8600 à
7400 cm~l (soit respectivement 1.1628 et 1.3514 > m) puis on dérive une fois par rapport au temps la courbe fonction du temps après emprésurage ainsi obtenue pour déterminer un temps après emprésurage voisin ou égal à celui pour lequel
la courbe de dérivation première par rapport au temps présente un maximum unique.In particular, an integration of the optical densities is carried out over a spectral range from 8600 to
7400 cm ~ l (i.e. 1.1628 and 1.3514> m respectively) then we derive once over time the curve function of time after renneting thus obtained to determine a time after renneting close to or equal to that for which
the first derivation curve with respect to time has a unique maximum.

On peut aussi réaliser l'intégration des densités optiques sur une gamme spectrale comprise entre 7235 et 6257 cm 1 (soit respectivement 1.3822 et 1:5936 )Xm) ou entre
5440 et 4625 cm (soit respectivement 1.8382 et 2.1622 ss m), dériver deux fois par rapport au temps la courbe fonction du temps après emprésurage ainsi obtenue et déterminée, à partir des valeurs de dérivées secondes ainsi obtenues, un temps après emprésurage voisin ou égal à celui pour lequel
la valeur de dérivation seconde est minimale.It is also possible to integrate the optical densities over a spectral range between 7235 and 6257 cm 1 (i.e. 1.3822 and 1: 5936) Xm) or between
5440 and 4625 cm (i.e. 1.8382 and 2.1622 ss m respectively), derive twice with respect to time the curve function of time after renneting thus obtained and determined, from the values of second derivatives thus obtained, a time after renneting close to or equal to the one for whom
the second bypass value is minimal.

On peut encore réaliser une intégration des densités optiques à temps constant en fonction de la variable spectrale sur une gamme spectrale autour de 1548 cm 1 (soit 6.4599 Xm), dériver par rapport au temps la courbe des valeurs d'intégration représentées en fonction du temps après emprésurage ainsi obtenue et déterminer, à partir des valeurs de dérivation ainsi obtenues, un temps après emprésurage voisin ou égal à celui pour lequel la courbe dérivée première présente un maximum. It is also possible to integrate the optical densities at constant time as a function of the spectral variable over a spectral range around 1548 cm 1 (i.e. 6.4599 Xm), to derive with respect to time the curve of the integration values represented as a function of time. after renneting thus obtained and determine, from the derivation values thus obtained, a time after renneting close to or equal to that for which the first derivative curve has a maximum.

De façon avantageuse, on représente, pour un nombre d'onde constant sensiblement égal à 7823 cm-1 (soit 1.2702 m) ou 7287 cm-l (soit 1.3733 )Xm) ou 6686 cm 1 (soit 1.4957 # m) ou 5127 cm-l (soit 1.9505 m), la densité optique à cette fréquence en fonction du temps après emprésurage puis on dérive cette courbe une fois par rapport au temps et on détermine un temps après emprésurage voisin ou égal à celui pour lequel la courbe dérivée première présente un maximum. Advantageously, we represent, for a constant wave number substantially equal to 7823 cm-1 (or 1.2702 m) or 7287 cm-l (or 1.3733) Xm) or 6686 cm 1 (or 1.4957 # m) or 5127 cm -l (i.e. 1.9505 m), the optical density at this frequency as a function of time after renneting, then this curve is derived once with respect to time and a time after renneting is determined to be close to or equal to that for which the first derived curve presents a maximum.

De façon avantageuse encore, on réalise l'intégration à temps constant en fonction de la variable spectrale des densités optiques sur une gamme spectrale comprise entre 9000 et 4500 cm 1 (soit respectivement 1.1111 et 2.2222 on m), os dérive une fois par rapport au temps la courbe en fonction du temps après emprésurage obtenue et l'on détermine un temps voisin ou égal à celui pour lequel la courbe dérivée première présente un maximum. Again advantageously, integration is carried out at constant time as a function of the spectral variable of the optical densities over a spectral range of between 9000 and 4500 cm 1 (i.e. 1.1111 and 2.2222 on m respectively), bone drifts once with respect to the time the curve as a function of the time after renneting obtained and a time close to or equal to that for which the first derived curve has a maximum is determined.

L'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprenant un spectrophotomètre infra-rouge à transformée de Fourier asservi à une unité informatique programmable et un spectrophotomètre à réseau monochromateur ou un spectrophotomètre à filtres interférentiels. Le banc optique du spectrophotomètre à transformée de Fourier peut comprendre une source lumineuse, une lame séparatrice inclue dans un interféromètre de
Michelson, une cellule de mesure et un détecteur Dans le cas du suivi dans la région proche infra-rouge du spectre, la source lumineuse émet une lumière blanche et proche infra-rouge polychromatique, la lame séparatrice étant par exemple en CaF2, la cellule de mesure étant une cellule de mesure en réflexion diffuse. Le matériau de la lame sépara trice pourrait être aussi et entre autre du quartz.Dans le cas du suivi dans la région moyen infra-rouge du spectre, la la source lumineuse est une source moyen infra-rouge polychromatique, la lame séparatrice étant par exemple en KBr et la cellule de mesure permettant une mesure en réflexion multiple atténuée avec une cellule équipée d'un crystal ZnSe.The invention also relates to a device for the implementation of this method comprising an infrared spectrophotometer with Fourier transform controlled by a programmable computer unit and a spectrophotometer with a monochromator network or a spectrophotometer with interference filters. The optical bench of the Fourier transform spectrophotometer may include a light source, a separating plate included in an interferometer of
Michelson, a measurement cell and a detector In the case of monitoring in the near infrared region of the spectrum, the light source emits white light and near infrared polychromatic, the separating plate being for example made of CaF2, the cell of measurement being a diffuse reflection measurement cell. The material of the separating blade could also be and among others quartz. In the case of monitoring in the middle infrared region of the spectrum, the light source is a polychromatic medium infrared source, the separating blade being for example in KBr and the measurement cell allowing a measurement in attenuated multiple reflection with a cell equipped with a ZnSe crystal.

Un tel dispositif peut être avantageusement utilisé dans l'industrie fromagère, par exemple dans le cadre d'une automatisation des procédés de fabrication formatère (standardisation des laits, suivi de coagulation, régulation des opérations de découpage du coagulum et brassage du caillé. Such a device can be advantageously used in the cheese industry, for example in the context of automation of former manufacturing processes (standardization of milks, monitoring of coagulation, regulation of coagulum cutting operations and mixing of curds.

La description qui va suivre est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels:
La Figure 1 représente l'organigramme de pilotage du banc optique utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention;
La Figure 2 est une représentation spectrale graphique d'une cinétique de coagulation réalisée dans la région proche infra-rouge du spectre;;
Les Figures 3 à 5 illustrent les traitements mathématiques qui peuvent être effectués à partir des données spectrales issues des régions comprises entre 8600 et 7400 cm 1 (soit respectivement 1.1628 et 1.3514 Am), 7235 et 6275 cm-l (soit respectivement 1.3822 et 1.5936 > m) et 5440 et 4625 cm 1 (soit respectivement 1.8382 et 2.1622 m) pour calculer les temps de floculation correspondant à cette cinétique.The description which follows is purely illustrative and not limiting. It must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Figure 1 shows the flow chart of the optical bench used for the implementation of the method according to the invention;
Figure 2 is a graphical spectral representation of coagulation kinetics performed in the near infrared region of the spectrum;
Figures 3 to 5 illustrate the mathematical processing which can be carried out using spectral data from regions between 8600 and 7400 cm 1 (i.e. 1.1628 and 1.3514 Am respectively), 7235 and 6275 cm-l (i.e. respectively 1.3822 and 1.5936> m) and 5440 and 4625 cm 1 (i.e. 1.8382 and 2.1622 m respectively) to calculate the flocculation times corresponding to this kinetics.

Les Figures 6 et 7 sont des graphes illustrant la corrélation entre les temps de floculation mesurés à l'aide du procédé conforme à l'invention et ceux mesurées à l'aide d'une autre méthode;
Les Figures 8a, 9a, l0a, lla et 12a sont des représentations graphiques de cinétiques de coagulation pour diverses solutions. Figures 6 and 7 are graphs illustrating the correlation between the flocculation times measured using the method according to the invention and those measured using another method;
Figures 8a, 9a, 10a, 11a and 12a are graphical representations of coagulation kinetics for various solutions.

Les Figures 8b, 9b, lOb, llb et 12b illustrent les traitements mathématiques qui peuvent être effectués à partir des données spectrales issues de la région comprise entre 8600 et 7400 cm-l (soit respectivement 1.1628 et 1.3514y m) pour estimer les temps de floculation de chacune des solutions étudiées;
Les Figures 8c, 9c, lOc, llc et 12c illustrent, les traitements mathématiques qui peuvent être effectués à partir des données spectrales issues de la région comprise entre 7235 et 6275 cm 1 (soit respectivement 1.3822 et 1.5936 m) pour estimer les temps de floculation de chacune des solutions étudiées;;
Les Figures 8d , 9d, lord, lld et 12d illustrent les traitements mathématiques qui peuvent être effectués à partir des données spectrales issues de la région comprise entre 544O et 4625 cm 1 (soit respectivement 1.8382 et 2.1622 vlm) pour estimer les temps de floculation de chacune des solutions étudiées.Figures 8b, 9b, 10b, 11b and 12b illustrate the mathematical processing that can be carried out using spectral data from the region between 8600 and 7400 cm-l (i.e. 1.1628 and 1.3514ym respectively) to estimate the flocculation times. of each of the solutions studied;
Figures 8c, 9c, 10c, 11c and 12c illustrate, the mathematical processing which can be carried out from spectral data from the region between 7235 and 6275 cm 1 (i.e. 1.3822 and 1.5936 m respectively) to estimate the flocculation times of each of the solutions studied;
Figures 8d, 9d, lord, lld and 12d illustrate the mathematical processing which can be carried out using spectral data from the region between 544O and 4625 cm 1 (i.e. 1.8382 and 2.1622 vlm respectively) to estimate the flocculation times of each of the solutions studied.

Les Figures 13a à 13d, enfin, illustrent les traitements mathématiques qui peuvent être effectués à partir des données issues de suivis de cinétique de coagulation du lait à nombre d'onde unique (7873 cm 1 ou 7287 cm 1 ou 6886 cm 1 ou 5127 cm 1 soit respectivement 1.2702 Jim ou 1.3723 ou 1.4957 m ou 9.505 m) pour calculer les temps de floculation de chacune des solutions étudiées. Figures 13a to 13d, finally, illustrate the mathematical processing which can be carried out on the basis of data from monitoring of the coagulation kinetics of milk with a single wave number (7873 cm 1 or 7287 cm 1 or 6886 cm 1 or 5127 cm 1 is respectively 1.2702 Jim or 1.3723 or 1.4957 m or 9.505 m) to calculate the flocculation times of each of the solutions studied.

Le matériel utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est un spectromètre infra-rouge à transformer de Fourier, par exemple du type commercialisé par la Société Nicolet Instrument Corporation sous la dénomination Nicolet 740 qui permet de réaliser des mesures dans au moins les régions proche et moyen infra-rouge du spectre électromagnétique. Mais on pourrait, bien entendu, utiliser de façon tout-à-fait équivalente des appareils à réseau monochromateur ou, dans le cas de données spectrales issues de longueurs d'onde ponctuelles, des appareils à fil tres interférentiels. The equipment used for implementing the process according to the invention is an infrared spectrometer to be transformed by Fourier, for example of the type sold by the company Nicolet Instrument Corporation under the name Nicolet 740 which makes it possible to carry out measurements in at minus the near and middle infrared regions of the electromagnetic spectrum. However, one could, of course, use completely equivalent devices with a monochromator network or, in the case of spectral data obtained from point wavelengths, devices with very interference wires.

Dans la région moyen infra-rouge, le banc optique comprend une source lumineuse polychromatique du type "globwar" décomposée au niveau d'une lame séparatrice préférentiellement en KBr, (inclue dans un interféromètre de
Michelson dont le miroir mobile est guidé par télémétrie laser) en une suite de figures d'interférences lumineuses contribuant chacune à une longueur d'onde spécifique, cette suite couvrant en théorie le domaine spectral 4000-400 cml avec une résolution de 1 cm1), une cellule Spectratech creuse équipée d'un crystal de ZnSe permettant une mesure en réflexion multiple atténuée avec un angle d'incidence de 45" ou de 600 et un détecteur DTGS.In the middle infrared region, the optical bench comprises a polychromatic light source of the "globwar" type broken down at the level of a separating plate preferably in KBr, (included in an interferometer of
Michelson, whose mobile mirror is guided by laser telemetry) in a series of light interference figures each contributing to a specific wavelength, this series in theory covering the spectral range 4000-400 cml with a resolution of 1 cm1), a hollow Spectratech cell fitted with a ZnSe crystal allowing a measurement in attenuated multiple reflection with an angle of incidence of 45 "or 600 and a DTGS detector.

Dans la région proche infra-rouge, on utilise une source de lumière blanche polychromatique décomposée au niveau d'une lame séparatrice préférentiellement en CaF2 (inclue dans un interféromètre de Michelson dont le miroir mobile est guidé par télémétrie laser) en une suite de figures d'interférences lumineuses contribuant chacune à une longueur d'onde spécifique, cette suite couvrant en théorie le domaine spectral 10200-2120 cm 1 avec une résolution de I cm 1 une cellule Spectratech de mesure réflexion diffuse et un détecteur PbSe. In the near infrared region, a polychromatic white light source is used, decomposed at the level of a separating plate preferably made of CaF2 (included in a Michelson interferometer, the movable mirror of which is guided by laser telemetry) in a series of figures d 'light interference each contributing to a specific wavelength, this suite covering in theory the spectral range 10200-2120 cm 1 with a resolution of I cm 1 a Spectratech cell for measuring diffuse reflection and a PbSe detector.

Dans les deux cas, le banc optique est intégralement asservi à un microordinateur Nicolet 1280 programmable principalement en Fortan ainsi qu'en Basic, en Pascal et par macro-commandes (langages Nicolet DX et SX). In both cases, the optical bench is fully slaved to a Nicolet 1280 microcomputer, mainly programmable in Fortan as well as in Basic, in Pascal and by macro-commands (Nicolet DX and SX languages).

On a représenté sur la Figure 1 l'organigramme de pilotage du banc optique utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. FIG. 1 shows the flow chart for controlling the optical bench used for implementing the method according to the invention.

Dans une première étape 1 on saisit les paramètres d'acquisition sur le calculateur couplé audit banc optique. In a first step 1, the acquisition parameters are entered on the computer coupled to said optical bench.

Après dépôt d'un échantillon de référence qui peut être, par exemple, le lait étudié avant d'ajouter la présure, on collecte, dans une deuxième étape 2, l'interfé rogramme (signal brut) correspondant à l'analyse dudit échantillon de référence. After depositing a reference sample which can be, for example, the milk studied before adding the rennet, in a second step 2, the inter gram (raw signal) corresponding to the analysis of said sample is collected. reference.

Dans une troisième étape 3, on effectue une transformation de Fourier portant sur 2048 points de l'interférogramme de référence, afin d'obtenir le spectre de référence. In a third step 3, a Fourier transformation is carried out on 2048 points of the reference interferogram, in order to obtain the reference spectrum.

On dépose ensuite l'échantillon expérimental (lait emprésuré) dans la cellule de mesure pour collecter dans une quatrième étape 4, les interférogrammes de l'échantillon de lait emprésuré à des intervalles de temps réguliers à raison, par exemple, d'un relevé par minute pendant au maximum 57 minutes (limite imposée par la capacité de mémoire de l'ordinateur utilisé). The experimental sample (renneted milk) is then placed in the measurement cell to collect, in a fourth step 4, the interferograms of the renneted milk sample at regular time intervals, for example, by a reading by minute for a maximum of 57 minutes (limit imposed by the memory capacity of the computer used).

Dans une cinquième étape 5, on réalise une transformation de Fourier portant sur 2048 points pour chaque interférogramme expérimental pour obtenir les spectres expérimentaux. In a fifth step 5, a Fourier transformation is carried out relating to 2048 points for each experimental interferogram to obtain the experimental spectra.

Dans une sixième étape 6, on soustrait, pour chacun des temps auquel a eu lieu l'acquisition et le stockage dlun interférogramme expérimental, le spectre de référence au spectre expérimental. On obtient alors une famille de spectres expérimentaux de différence représentative de ltévolution du produit étudié en fonction du temps, cette évolution étant due d'une part, à la présence et d'autre part à l'action protéolytique de la présure. In a sixth step 6, the reference spectrum is subtracted from the experimental spectrum for each of the times at which the acquisition and storage of an experimental interferogram took place. One then obtains a family of experimental spectra of difference representative of the evolution of the product studied as a function of time, this evolution being due on the one hand, to the presence and on the other hand to the proteolytic action of the rennet.

Dans une septième étape 7, on peut représenter graphiquement soit sur écran, soit sur table traçante la cinétique de la coagulation du lait par la présure, par exemple en trois dimensions reportées dans un plan en portant sur un axe, l'axe Ox, la variable spectrale (nombre d'onde ou longueurs d'onde), sur un autre axe, l'axe Oy, les intensités d'absorbance (densités optiques) et sur un troisième axe, l'axe Oz, le temps après emprésurage. In a seventh step 7, the kinetics of the coagulation of milk by rennet, for example in three dimensions reported in a plane by bearing on an axis, the axis Ox, the spectral variable (wave number or wavelengths), on another axis, the Oy axis, the absorbance intensities (optical densities) and on a third axis, the Oz axis, the time after renneting.

Dans une huitième étape 8, enfin, on réalise les calculs permettant d'obtenir le temps caractéristique du phénomène. In an eighth step 8, finally, the calculations are carried out allowing the characteristic time of the phenomenon to be obtained.

Ainsi, à partir des données issues de la région proche infra-rouge, (entre 9000 et 4500 cm 1 soit respectivement 1.1111 à 2.2222 m), on détermine le temps de floculation:
* soit en intégrant par rapport à la variable spectrale
utilisée et après correction de ligne de base,la por
tion de spectre comprise entre 8600 et 7400 cm 1
(respectivement 1.1628 et 1.3514 m) afin
d'obtenir une courbe de valeurs d'intégration en
fonction du temps, le temps de floculation étant ce
lui auquel on observe un maximum unique de la dérivée
première par rapport au temps de la courbe intégrée.Thus, from the data from the near infrared region, (between 9000 and 4500 cm 1 or 1.1111 to 2.2222 m respectively), the flocculation time is determined:
* either by integrating with respect to the spectral variable
used and after baseline correction, the por
spectrum between 8600 and 7400 cm 1
(respectively 1.1628 and 1.3514 m) so
to obtain a curve of integration values in
function of time, the flocculation time being this
him to whom we observe a single maximum of the derivative
first with respect to the time of the integrated curve.

* soit en intégrant par rapport à la variable spectrale
utilisée et après confection de ligne de base l'une
et/ou l'autre des deux portions de spectre comprises,
l'une entre 7235 et 6275 cm-l (respectivement 1.3822 et 1.5936 m) et l'autre entre 5440 et 4625cm-1
(respectivement 1.8382 et 2.1622 m) afin d'obtenir
une courbe de valeurs d'intégration en fonction du
temps après emprésurage, le temps de floculation
étant donné par le minimum unique de la dérivée
seconde par rapport au temps de la courbe
d'intégration ainsi obtenue.* either by integrating with respect to the spectral variable
used and after making baseline one
and / or the other of the two spectrum portions included,
one between 7235 and 6275 cm-l (respectively 1.3822 and 1.5936 m) and the other between 5440 and 4625cm-1
(respectively 1.8382 and 2.1622 m) in order to obtain
an integration value curve as a function of
time after renneting, the flocculation time
given by the unique minimum of the derivative
second with respect to the time of the curve
integration thus obtained.

A partir des données issues de la région moyen infra-rouge (entre 4000 et 400 cm 1 soit respectivement 2.5 et 25.0 m), le temps de floculation est obtenu en intégrant par rapport à la variable spectrale après correction de ligne de base, la portion de spectre comprise entre 1708 et 1375 cm-1 (soient respectivement 5.8548 et 7.2727 m) puis en dérivant une fois par rapport au temps la courbe intégrée obtenue en fonction du temps après emprésurage, le temps de floculation étant voisin ou égal au temps après emprésurage pour lequel la courbe dérivée première présente un maximum. From the data from the middle infrared region (between 4000 and 400 cm 1, respectively 2.5 and 25.0 m), the flocculation time is obtained by integrating with respect to the spectral variable after baseline correction, the portion spectrum between 1708 and 1375 cm-1 (i.e. 5.8548 and 7.2727 m respectively) then by deriving once over time the integrated curve obtained as a function of the time after renneting, the flocculation time being close to or equal to the time after renneting for which the first derived curve has a maximum.

Dans tous les cas, les intégrations sont effectuées par le calculateur du spectromètre entre les bornes spectrales de la zone considérée et à l'aide d'un programme fondé sur la méthode de Simpson. In all cases, the integrations are carried out by the spectrometer's computer between the spectral limits of the area considered and using a program based on the Simpson method.

Dans la région proche infra-rouge, (entre 9000 et 4500 cm 1 soit respectivement 1.1111 et 2.2222 m), on a analysé à 25,50C des laits de vache crus et issus d'un melange de quatre troupeaux afin d'éviter ou tout au moins d'atténuer nettement les artéfacts dus à une variation de la composition chimique du produit. Ces laits sont âgés de moins 24 heures, écrèmés dès leur arrivée au laboratoire (teneur en matières grasses finales inférieure à 1%) pour empêcher que, par la suite, la mesure ne soit perturbée par les migrations de la phase grasse dans l'échantillon. Chaque échantillon de lait est emprésuré par ajout de présure
Granday, la concentration en chymosine étant supérieure ou égale à 700 mg/l et le rapport chymosine/pepsine bovine étant supérieur ou égal à 1,38.In the near infrared region (between 9000 and 4500 cm 1, respectively 1.1111 and 2.2222 m), raw cow's milk from a mixture of four herds was analyzed at 25.50C in order to avoid or all at least significantly reduce the artifacts due to a change in the chemical composition of the product. These milks are less than 24 hours old, skimmed as soon as they arrive at the laboratory (final fat content less than 1%) to prevent the measurement being subsequently disturbed by migrations of the fatty phase in the sample. . Each milk sample is renneted by adding rennet
Granday, the chymosin concentration being greater than or equal to 700 mg / l and the chymosin / bovine pepsin ratio being greater than or equal to 1.38.

On voit sur la figure 2, que la représentation graphique des spectres de différences obtenus en fonction du temps après emprésurage fait nettement apparaître comme zones présentant des variations d'absorption significatives, les zones précitées définies entre 8600 et 7400 cm-1 (1.1628 et 1.3514 Am) m) zone I), entre 7235 et 6275 cm-1 (1.38222 et 1.5936 m) (zone II) et entre 5440 et 4625 cm 1 (1.8382 et 2.1622 m) (zone III). It can be seen in FIG. 2 that the graphical representation of the spectra of differences obtained as a function of time after renneting clearly shows, as zones exhibiting significant absorption variations, the aforementioned zones defined between 8600 and 7400 cm-1 (1.1628 and 1.3514 Am) m) zone I), between 7235 and 6275 cm-1 (1.38222 and 1.5936 m) (zone II) and between 5440 and 4625 cm 1 (1.8382 and 2.1622 m) (zone III).

Les calculs effectués sur la zone à partir de la courbe d'intégration II et de la courbe dérivée première DI (Figure 3) donnent un temps de floculation T1 égal à 8 mn. The calculations carried out on the area from the integration curve II and the derivative curve first DI (Figure 3) give a flocculation time T1 equal to 8 min.

Les calculs effectués sur les zones II et III à partir des courbes d'intégration III et IIII et des courbes dérivées secondes D11 et DIII (Figures 4 et 5) donnent des temps de floculation TII et TIII égaux tous deux à 7 minutes. The calculations performed on zones II and III from integration curves III and IIII and second derivative curves D11 and DIII (Figures 4 and 5) give flocculation times TII and TIII equal to 7 minutes both.

Par ailleurs, on a comparé les temps de flocula tion mesurés à l'aide du dispositif et du procédé précédemment décrits avec les temps de floculation mesurés à l'aide d'un appareil coagulomètre décrit dans la demande de brevet de la demanderesse publiée sous le N" FR 2626 1 ce avec des échantillons de lait empresurés avec des concentrations différentes en chymosine. L'appareil coagulomètre permet la détermination du temps de floculation par une mesure différentielle des caractéristiques thermiques de lait. Furthermore, the flocculation times measured using the device and method previously described were compared with the flocculation times measured using a coagulometer apparatus described in the applicant's patent application published under No. FR 2626 1 ce with samples of milk impregnated with different concentrations of chymosin. The coagulometer device allows the determination of the flocculation time by a differential measurement of the thermal characteristics of milk.

La loi de régression entre le temps de floculation relevé avec le coagulomètre et celui mesuré à partir des informations spectrales issues de la région 8600 - 7400 cm 1 (soit respectivement 1.1628 - 1.3514) (Figure 6) et obtenue à partir de 16 échantillons de lait emprésuré est:
Y = 0.9616 * X + 0.2761 où y correspond aux données obtenues à l'aide du procédé conforme à l'invention, X correspondant aux données issues du coagulomètre; le coefficient de corrélation de cette loi de régression est égal à 0,9949 pour des temps de floculation variant entre 5 et 50 minutes.The regression law between the flocculation time recorded with the coagulometer and that measured from the spectral information from the region 8600 - 7400 cm 1 (i.e. 1.1628 - 1.3514 respectively) (Figure 6) and obtained from 16 milk samples imprisoned is:
Y = 0.9616 * X + 0.2761 where y corresponds to the data obtained using the method according to the invention, X corresponding to the data from the coagulometer; the correlation coefficient of this regression law is 0.9949 for flocculation times varying between 5 and 50 minutes.

La loi de régression obtenue pour la zone spectrale 7235 - 6275 cm 1 (soit respectivement 1.3822 - 1.5936) à partir de 16 échantillons de lait empresuré est:
Y = 0.9724 * X - 0.4849 où X et Y correspondent aux mêmes données que précédemment; le coefficient de corrélation de cette loi de régression est égal à 0.9861 pour des temps de floculation variant de 5 à 50 minutes.The regression law obtained for the spectral area 7235 - 6275 cm 1 (i.e. 1.3822 - 1.5936 respectively) from 16 samples of empresuré milk is:
Y = 0.9724 * X - 0.4849 where X and Y correspond to the same data as before; the correlation coefficient of this regression law is equal to 0.9861 for flocculation times varying from 5 to 50 minutes.

La loi de régression obtenue pour la zone spectrale 5540 - 4625 cm 1 (soit respectivement 1.8382 - 2.1622
Am) donne un résultat équivalent au précédent, situation logique attendu que ces deux régions spectrales, ainsi qu'il est montré juste après, semblent toutes deux correlées à une information spectrale équivalente, à savoir la phase secondaire de la cinétique de coagulation du lait par la présure. C'est pourquoi elle n'est pas représentée ici. The regression law obtained for the spectral area 5540 - 4625 cm 1 (i.e. 1.8382 - 2.1622 respectively
Am) gives a result equivalent to the previous one, a logical situation since these two spectral regions, as shown just after, both seem to be correlated to equivalent spectral information, namely the secondary phase of the coagulation kinetics of milk by rennet. That is why it is not represented here.

D'autres suivis de cinétique de coagulation ont été été encore réalisés en spectrométrie proche infra-rouge, notamment sur diverses solutions de caséines et de lait atomisés reconstitués pour des teneurs en graisse inférieures à 1 g/l (ou 1 p. 1000). Other coagulation kinetics monitoring were also carried out in near infrared spectrometry, in particular on various solutions of caseins and atomized milk reconstituted for fat contents of less than 1 g / l (or 1 p. 1000).

Les diverses solutions de caséines utilisées avaient été extraites de laits de mélange écrèmés par ultracentrifugation puis placées dans diverses conditions d'environnement salin. L'ultracentrifugation a été réalisée à environ 2 ou 30C à 65000 G pendant 90 minutes. The various casein solutions used were extracted from skim milk mixtures by ultracentrifugation and then placed under various conditions of saline environment. The ultracentrifugation was carried out at around 2 or 30C at 65,000 G for 90 minutes.

Après ultracentrifugation, les culots de caséines sont récupérés et remis soit en suspension en présence de NaCl (concentration finale 0.08M), soit en solution en présence d'un mélange NaCl-CaC12 (concentrations finales respectives 0.08 M et 0.07 M). Ces fractions sont alors congelées dans de l'azote liquide afin de préserver autant que possible les structures tertiaires et quaternaires des caséines par une prise en masse immédiate qui évite la formation de cristaux de glace à l'intérieur des structures micellaires. Elles sont ensuite conservées à -200C. After ultracentrifugation, the casein pellets are recovered and resuspended either in the presence of NaCl (final concentration 0.08M), or in solution in the presence of a NaCl-CaCl2 mixture (final concentrations 0.08 M and 0.07 M respectively). These fractions are then frozen in liquid nitrogen in order to preserve as much as possible the tertiary and quaternary structures of the caseins by an immediate solidification which prevents the formation of ice crystals inside the micellar structures. They are then stored at -200C.

Une première solution de caséines était constituée en proportion d'un volume de caséines, de deux volumes de solution NaCl et de deux volumes de solution de CaC12 avec des concentrations finales respectives de 0,08 et 0,07 M. A first casein solution was made up in proportion to one volume of caseins, two volumes of NaCl solution and two volumes of CaCl2 solution with respective final concentrations of 0.08 and 0.07 M.

Une deuxième solution de caséines comportait en proportion un volume de caséines pour quatre volumes de Nazi, la concentration finale en NaCl étant de 0,08 M. Une troisième solution comportait, pour un volume de caséines, deux volumes de solution de NaCî et deux volumes de solution CaC12, pour des concentrations finales de 0,08 M pour le NaCl et de 0.07 M pour le CaC12. La première solution était un témoin blanc destiné à a' l'estimation du bruit de fond de l'expérience et n'a donc pas été emprésurée en début du suivi de cinétique, à la différence des deuxième et troisième solutions auxquelles a été ajouté de la présure de façon ex temporanée en début de manipulation.A second solution of caseins had in proportion one volume of caseins for four volumes of Nazi, the final NaCl concentration being 0.08 M. A third solution had, for a volume of caseins, two volumes of NaCl solution and two volumes CaC12 solution, for final concentrations of 0.08 M for NaCl and 0.07 M for CaC12. The first solution was a white control intended for the estimation of the background noise of the experiment and was therefore not renneted at the start of the kinetics monitoring, unlike the second and third solutions to which was added rennet ex temporally at the start of handling.

Pour les laits reconstitués, pour lesquels le calcium est complexé sous une forme qui le rend inefficient dans le cadre de la formation d'un gel de caséines, requièrent l'ajout de calcium sous forme de CaC12 si l'on souhaite obtenir de leur part un comportement rhéologique équivalent à celui d'un lait frais. Un premier lait avait été reconstitué par mélange de lait atomisé et d'eau distillée dans des proportions respectives de 12 g pour 100 g (certains auteurs décrivant également des proportions respectives de 12.5 g pour 100 g). Un deuxième lait avait été reconstitué par mélange de lait atomisé et d'une solution de CaC12, dans des proportions respectives de 12 g pour 100 g, afin d'atteindre une concentration finale en CaC12 de 0,01 M.Dans les deux cas, de la présure avait été ajoutée de façon extemporanée en début d'expérimentation. For reconstituted milks, for which the calcium is complexed in a form which makes it inefficient within the framework of the formation of a casein gel, require the addition of calcium in the form of CaC12 if it is desired to obtain from them rheological behavior equivalent to that of fresh milk. A first milk had been reconstituted by mixing atomized milk and distilled water in respective proportions of 12 g per 100 g (some authors also describe respective proportions of 12.5 g per 100 g). A second milk was reconstituted by mixing atomized milk and a solution of CaC12, in respective proportions of 12 g per 100 g, in order to reach a final CaC12 concentration of 0.01 M. In both cases, rennet had been added extemporaneously at the start of the experiment.

Pour chacune de ces diverses solutions de caséines et chacun de ces laits reconstitués, on a traité les spectres d'absorbance en fonction du temps de la façon précédemment décrite pour chacune des trois régions spectrales comprise entre respectivement 8600 et 7400 cm 1 (1.1628 et 1.3514 m) pour la première, 7235 et 6275 cm 1 (1.3822 et 1.5936 m) pour la deuxième et 5440 et 4625 cm 1 (1.8382 et 2.1622 m) pour la troisième. For each of these various solutions of caseins and each of these reconstituted milks, the absorbance spectra as a function of time were treated in the manner previously described for each of the three spectral regions between 8600 and 7400 cm 1 respectively (1.1628 and 1.3514 m) for the first, 7235 and 6275 cm 1 (1.3822 and 1.5936 m) for the second and 5440 and 4625 cm 1 (1.8382 and 2.1622 m) for the third.

Pour la première solution de caséine - destinée à une estimation du bruit de fond de l'expérience -, aucune évolution significative n'a effectivement été observée (Figure 8a) et les traitements mathématiques réalisés sur les régions spectrales délimitées respectivement entre 8600 et 7400 cm 1 (1.1628 et 1.3514 ) (Figure 8b), 7235 et 7275 cm 1 (1.3822 et 1.5936 m) (FIgure 8c) et 5440 et 4625 cm 1 (1.8382 et 2.1622 Am) (Figure 8d) ne mettent réellement en évidence que le bruit de fond de la manipulation; on note, en effet que sur la Figure 8b représentative de la zone spectrale 8600 à 7400 cm 1 (1.1628 - 1.3514 P ) la courbe DP dérivée première par rapport au temps de la courbe d'intégration I ne montre pas de maximum unique susceptible de correspondre à un temps de floculation. De même, on voit sur les Figures 8c et 8d que les courbes dérivées secondes
DS par rapport au temps des courbes d'intégration I sont difficilement exploitables. Ceci signifie que dans le cadre de l'étude de la cinétique de coagulation de solutions de caséines, les résultats observés seront bien la conséquence de l'ajout et de l'action de la présure.For the first casein solution - intended for an estimate of the background noise of the experiment -, no significant evolution was actually observed (Figure 8a) and the mathematical treatments carried out on the spectral regions delimited respectively between 8600 and 7400 cm 1 (1.1628 and 1.3514) (Figure 8b), 7235 and 7275 cm 1 (1.3822 and 1.5936 m) (FIgure 8c) and 5440 and 4625 cm 1 (1.8382 and 2.1622 Am) (Figure 8d) only really reveal the noise background of manipulation; we note, in fact that in Figure 8b representative of the spectral area 8600 to 7400 cm 1 (1.1628 - 1.3514 P) the curve PD derived first with respect to the time of the integration curve I does not show a single maximum capable of correspond to a flocculation time. Similarly, we see in Figures 8c and 8d that the second derivative curves
DS with respect to time, the integration curves I are difficult to use. This means that in the context of the study of the coagulation kinetics of casein solutions, the results observed will indeed be the consequence of the addition and action of rennet.

Pour la deuxième solution de caséines - avec cette fois addition de présure en début de manipulation - , en l'absence de calcium ajouté sous forme de CaC12, la cinétique de coagulation est résumée à sa seule phase biochimique "primaire", la libération du caséinomacropeptide et l'observation de témoins montre qu'aucune floculation puis prise en gel n'intervient au cours du temps après emprésurage. On constate alors (voir Figure 9a) que seule la région spectrale I définie entre 8600 et 7400 cm 1 (1.1628 et l.3514ffm) semble avoir un comportement équivalent à celui observé lors du suivi de la coagulation du lait.Ceci est confirmé par l'analyse mathématique des valeurs issues des trois zones spectrales utilisées car seule la région spectrale définie entre 8600 et 7400 cm 1 (1.628 et 1.3514 ïm) donne un résultat exploitable, la courbe dérivée première par rapport au temps DP de la courbe d'intégration I représentée sur la Figure 9b montrant un maximum unique; par contre, les courbes DS dérivées secondes par rapport au temps des courbes d'intégration I représentées sur les
Figures 9c et 9d et respectivement représentatives des zones spectrales 7235 - 6275 cm 1 (1.3822 - 1.5936 hm) et 5440 4625 cm 1 (1.8382 - 2.1622 frm) ne donnent aucun résultat exploitable.For the second casein solution - this time with the addition of rennet at the start of manipulation -, in the absence of calcium added in the form of CaC12, the coagulation kinetics is summarized in its only "primary" biochemical phase, the release of caseinomacropeptide and observation of witnesses shows that no flocculation and then freezing takes place over time after renneting. We can see (see Figure 9a) that only the spectral region I defined between 8600 and 7400 cm 1 (1.1628 and l.3514ffm) seems to have a behavior equivalent to that observed during the monitoring of the coagulation of milk. This is confirmed by l mathematical analysis of the values from the three spectral zones used because only the spectral region defined between 8600 and 7400 cm 1 (1.628 and 1.3514 ïm) gives an exploitable result, the first derivative curve compared to time DP of the integration curve I shown in Figure 9b showing a single maximum; on the other hand, the DS curves derived seconds over time from the integration curves I represented on the
Figures 9c and 9d and respectively representative of the spectral zones 7235 - 6275 cm 1 (1.3822 - 1.5936 hm) and 5440 4625 cm 1 (1.8382 - 2.1622 frm) give no exploitable result.

En outre, alors qu aucune prise en masse ne se produit dans l'échantillon en travaillant sous les conditions décrites ci-dessus, lorsque l'on ajoute à celui-ci, à un temps égal à trois fois le temps de floculation attendu, du CaC12 pour atteindre une concentration finale de 0,07 M, on observe la formation rapide d'un gel ferme, preuve que la phase dite "primaire" de la cinétique de coagulation s'est normalement déroulée. In addition, while no solidification occurs in the sample while working under the conditions described above, when adding to the latter, at a time equal to three times the expected flocculation time, CaC12 to reach a final concentration of 0.07 M, the rapid formation of a firm gel is observed, proof that the so-called "primary" phase of the coagulation kinetics has normally taken place.

I1 semble donc que la région spectrale 8600-7400 cm 1 (1.1628-1.3514 m) puisse être considérée comme représentative de la phase primaire de la cinétique de coagualtion du lait par la présure. It therefore seems that the spectral region 8600-7400 cm 1 (1.1628-1.3514 m) can be considered as representative of the primary phase of the kinetics of coagualtion of milk by rennet.

En ce qui concerne la troisième solution de caséines qui comporte les éléments nécessaires et suffisants intervenant normalement dans le lait lors des phases primaire et secondaire de la cinétique de coagulation du lait, on constate que la représentation graphique spectrale (Figure 10a) est très semblable à celle obtenue avec du lait de vache (Figure 2), avec des variations apparemment cohérentes pour les trois régions spectrales étudiées. Les résultats des traitements mathématiques appliqués aux données issues de ces trois régions spectrales et permettant d'obtenir pour chacune des trois zones la courbe d'intégration I ainsi que les courbes dérivées première DP et seconde DS présentant des extrèma aptes à fournir des temps de floculation équivalents aux temps de Berridge observés sur les témoins. With regard to the third casein solution which contains the necessary and sufficient elements normally occurring in milk during the primary and secondary phases of the coagulation kinetics of milk, it can be seen that the spectral graphical representation (FIG. 10a) is very similar to that obtained with cow's milk (Figure 2), with apparently consistent variations for the three spectral regions studied. The results of the mathematical treatments applied to the data coming from these three spectral regions and making it possible to obtain for each of the three zones the integration curve I as well as the derived curves first DP and second DS having extremes capable of providing flocculation times equivalent to the Berridge times observed on the witnesses.

I1 semble donc que les régions spectrales compri ses entre 7235 et 6275 cm 1 (1.3822 et 1.5936 g m) et 5440 et 4.625 cm-l (1.8382 et 2.1622 ïm) m) puissent être considé- rés comme représentatives de la phase secondaire ou physique de la cinétique de la coagulation du lait. It therefore seems that the spectral regions between 7235 and 6275 cm 1 (1.3822 and 1.5936 gm) and 5440 and 4.625 cm-l (1.8382 and 2.1622 ïm) m) can be considered as representative of the secondary or physical phase of the kinetics of milk coagulation.

Les résultats de ces expérimentations sur les solu tions de caséines sont corroborés par ceux obtenus sur les laits reconstitués. The results of these experiments on casein solutions are corroborated by those obtained on reconstituted milks.

Pour le premier lait reconstitué, on constate (Figure lla) que seule la région spectrale définie entre 8600 et 7400 cm 1 (1.1628 et 1.3514 ss m) semble présenter des variations d'absorbances exploitables en ce qui concerne la détermination du temps de floculation; ceci est confirmé par l'application du traitement mathématique décrit cidessus aux informations spectrales trois régions habituellement étudiées (Figures llb, llc et lld) car seule la première zone autorise la définition d'un temps de Berridge; cette expérience conforte le fait que la région 8600 - 7400 cm 1 (1.1628 - 1.3514 m) soit considérée comme représentative de la phase primaire de la cinétique de coagulation du lait au cours de laquelle on a relargage du caséinomacropeptide dans le milieu sous l'action de la présure. For the first reconstituted milk, we note (Figure lla) that only the spectral region defined between 8600 and 7400 cm 1 (1.1628 and 1.3514 ss m) seems to present exploitable variations in absorbance as regards the determination of the flocculation time; this is confirmed by the application of the mathematical processing described above to the spectral information three regions usually studied (Figures llb, llc and lld) because only the first zone authorizes the definition of a Berridge time; this experience confirms the fact that the region 8600 - 7400 cm 1 (1.1628 - 1.3514 m) is considered to be representative of the primary phase of the coagulation kinetics of milk during which caseinomacropeptide is released into the medium under action rennet.

En ce qui concerne le deuxième lait reconstitué dont les comportements biochimique et physique au cours de la cinétique de coagulation est supposé équivalent à celui d'un lait frais -, on constate à partir de la représentation graphique spectrale (Figure 12a), ainsi qu'à partir des courbes de traitements mathématiques (Figures 12b, 12c, 12d) que d'une part, ce lait reconstitué en présence de CaC12 ajouté présente un comportement spectral qualitatif strictement identique à celui d'un lait frais et d'autre part les zones spectrales II et III semblent effectivement représentatives de la phase physique secondaire de la cinétique de coagulation du lait et qu'elles fournissent apparemment toutes deux la même information. Regarding the second reconstituted milk whose biochemical and physical behavior during the coagulation kinetics is assumed to be equivalent to that of fresh milk -, we can see from the spectral graphical representation (Figure 12a), as well as from the mathematical processing curves (Figures 12b, 12c, 12d) that on the one hand, this reconstituted milk in the presence of added CaC12 exhibits a qualitative spectral behavior strictly identical to that of fresh milk and on the other hand the zones spectral II and III seem indeed representative of the secondary physical phase of the coagulation kinetics of milk and that they apparently both provide the same information.

Les études menées dans le moyen infra-rouge (4000 à 400 cm1), soient respectivement 2.5 à 25.0 > m) ont été réalisées sur deux séries d'échantillons, la première correspondant à des laits écrèmés et la deuxième correspondant à des solutions de caséines extraites par ultracentrifugation et remises en solution soit en présence soit de NaCl seul, soit de NaCl et de CaC12. I1 n'a jusqu'à maintenant pas été possible de différencier de façon formelle les phases primaire et secondaire de la cinétique de coagulation du lait en utilisant l'information spectrale issue de la région moyen infra-rouge. The studies carried out in the infrared medium (4000 to 400 cm1), respectively 2.5 to 25.0> m) were carried out on two series of samples, the first corresponding to skimmed milk and the second corresponding to casein solutions extracted by ultracentrifugation and redissolved either in the presence of either NaCl alone, or NaCl and CaCl2. Up to now, it has not been possible to formally differentiate the primary and secondary phases of the coagulation kinetics of milk by using spectral information from the middle infrared region.

I1 est bien entendu que d'autres traitements ma thématiques que ceux proposés dans le cadre de la description qui précède sont encore utilisables. En particulier, des travaux effectués en appliquant les principes de l'analyse multidimensionnelle avec notamment l'analyse en composantes principales et l'étude en régression en composantes principales par rapport au temps après emprésurage des spectres dérivés seconds dans la région du proche infrarouge comprise (9000 et 4500 cm 1 soit 1.1111 à 2.2222
m) ont mis en évidence quatre nombres d'onde remarquables: (7873, 7287, 6886 et 5127 cm 1 soit respectivement 1.2702, 1.3723, 1.4522 et 1.9505 h m) pour lesquels l'expression graphique de la densité optique en ce point en fonction du temps après emprésurage permet de déterminer le temps de floculation, lequel est donné mathématiquement par l'abscisse du maximum unique de la dérivée première par rapport au temps et à nombre d'onde constant de la courbe des densités optiques en fonction du temps après emprésurage.It is understood that other thematic treatments other than those proposed in the context of the above description can still be used. In particular, work carried out by applying the principles of multidimensional analysis with in particular the analysis in principal components and the study in regression in principal components compared to time after renneting of the second derivative spectra in the near infrared region included ( 9000 and 4500 cm 1 i.e. 1.1111 to 2.2222
m) have highlighted four remarkable wave numbers: (7873, 7287, 6886 and 5127 cm 1, respectively 1.2702, 1.3723, 1.4522 and 1.9505 hm) for which the graphic expression of the optical density at this point as a function of time after renneting makes it possible to determine the flocculation time, which is given mathematically by the abscissa of the single maximum of the first derivative with respect to time and at constant wave number of the curve of optical densities as a function of the time after renneting.

On a représenté sur les Figures 13a à 13d les courbes DO de densité optique en fonction du temps après emprésurage et les courbes DDO de dérivés première par rapport au temps des courbes DO et ce pour respectivement les quatre nombre d'onde précités dans le cas de l'étude de la cinétique de coagulation d'un lait de vache. On constate que les quatre courbes DDO présentent un extremum vers un temps TE sensiblement égal à 19 minutes, ce qui correspond au temps de Berridge observé, l'extremum observé pour la courbe DDO correspondant à 7287 cm'l (1.3723m) étant un maximum, les trois autres extrema étant des minima. FIGS. 13a to 13d show the DO curves of optical density as a function of time after renneting and the DDO curves of derivatives first with respect to the time of the DO curves and this for the four aforementioned wave numbers respectively in the case of the study of the coagulation kinetics of cow's milk. We note that the four DDO curves have an extremum towards a time TE substantially equal to 19 minutes, which corresponds to the Berridge time observed, the extremum observed for the DDO curve corresponding to 7287 cm'l (1.3723m) being a maximum. , the other three extrema being minima.

Le procédé ci-dessus décrit peut également être utilisé pour déterminer et quantifier la fermeté des gels obtenus, c'est-à-dire principalement leur degré de réticulation, de même que pour le suivi de la protéolyse du lait et celui de l'influence du magnésium dans les fabrications fromagères. The method described above can also be used to determine and quantify the firmness of the gels obtained, that is to say mainly their degree of crosslinking, as well as for monitoring the proteolysis of milk and that of the influence magnesium in cheese manufacturing.

Les procédés conformes à l'invention peuvent, par ailleurs, être mis en oeuvre en temps réel sur des sites de production pour le contrôle en ligne des fabrications fromagères, par exemple à l'aide de capteurs externes du type fibres optiques. The methods according to the invention can, moreover, be implemented in real time on production sites for the online control of cheese productions, for example using external sensors of the optical fiber type.

Claims

1. Method for monitoring at least one phenomenon linked to the coagulation of milk, characterized in that the milk is subjected during its coagulation to an analysis as a function of the near and / or medium infrared spectrometry time and that l 'the data thus obtained are processed to determine a time characteristic of said phenomenon.

2. Method according to claim 1, characterized in that the milk is analyzed by near infrared spectrometry by working on frequencies - or wavelength - between 9000 and 4500 cm 1 (or wavelengths between 1.1111 and 2.2222 pm).

3. Method according to claim 2, characterized in that the milk is analyzed by near infrared spectrometry by working on frequencies - or wave numbers - between 8600 and 7400 cm 1 and / or between 7235 and 6275 cm 1 and / or 5440 and 4625 cm 1, or wavelengths respectively between 1.1628 and 1.3514 pm and / or 1.3822 and 1.5936 pm and / or 1.8382 and 2.1622 pm.

4. Method according to claim 3, characterized in that the milk is analyzed spectrophotometrically and that the absorption spectra are recorded in a spectral range included in the spectral region defined between 8600 and 7400 cm 1 (ie 1.1628 and 1.3514 pm), as well as in at least one of the spectral ranges included in one of two regions defined one between 7235 and 6275 cm 1 (i.e. 1.3822 and 1.5936 pm), the other between 5440 and 4625 cm 1 (i.e. 1.8382 and 2.1622; jm).

5. Method according to claim 2, characterized in that the milk is analyzed by medium infrared spectrometry by working on frequencies - or wave numbers - close to 1548 cm 1 (or wavelengths close to 6.4599 pm ) and / or between 1548 and 1100 cm'l (or respectively wavelengths between 6.4599 and 9.0909 hum).

6. Method according to claim 3, characterized in that the milk is analyzed by medium infrared spectrometry by working on frequencies - or wavenumbers - between 1708 and 1374 cm 1 (or wavelengths respectively included between 5.8548 and 7.2780 pm).

7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spectral acquisitions are obtained by subtraction of a reference spectrum from an experimental spectrum.

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that one regularly performs during the coagulation kinetics of the spectral acquisitions over at least one spectral range and that these aqquisitions are treated mathematically by carrying out initially integration at constant time of the optical densities as a function of the spectral variable between the two limits of said range.

9. Method according to claim 4 taken in combination with claim 8, characterized in that one carries out the integration of the optical densities over a spectral range between 8600 and 7400 cm 1 (or respectively 1.1628 and 1.3514 pm), that one derives once with respect to the curve time as a function of the time after renneting thus obtained and which is determined from the first derivative values thus obtained a time close to or equal to that for which the first derivative value is maximum .

10. Method according to claim 4, taken in combination with claim 8, characterized in that one carries out the integration of the optical densities on a spectral range between 7235 and 6275 cm 1 or between 5440 and 4625 cm'l ( either between 1.3822 and 1.5936 pm) or between 1.8382 and 2.1622 pm), that we derive twice with respect to time the curve function of time after renneting thus obtained and that we determine from the second derivation values as well obtained a time close to or equal to that for which the second derivation value is minimum.

11. Method according to one of claims 5 or 6, taken in combination with claim 8, characterized in that one carries out an integration of the optical densities over a spectral range around 1548 cm 1 (or 6.4599 pm), that the curve of the integration values as a function of the time after renneting thus obtained is derived once with respect to time and that a time close to or equal to that for which the value is obtained is derived from the derivation values thus obtained of first derivation with respect to time is maximum.

12. Method according to claim 2, taken alone or in combination with one of the preceding claims, characterized in that one determines a time close to or equal to the neighboring time or equal to the time for which the first derivative with respect to time of the curve of the optical density as a function of time has a unique extremum for a constant wave number substantially equal to 7873 cm 1 and / or 7287 cm-l and / or 6886 cm 1 and / or 5127 cm I (or respectively for a constant wavelength substantially equal to 1.2702 Hm and / or 1.3723 pm and / or 1.4522 pm and / or 1.9505 pm).

13. Method according to claim 2 taken alone or in combination with one of the preceding claims, characterized in that one carries out the integration of the optical densities between 9000 and 4500 cm 1 (or respectively 1.1111 pm and 2.2222 Hm) and that a time close to or equal to that for which the first derivative curve with respect to the time of the integration curve as a function of time after renneting thus obtained has a unique maximum is determined.

14. Device for implementing the method according to one of claims 1 to 13, characterized in that it comprises an infrared spectrophotometer with transform of

Fourier controlled by a programmable computer unit.

15. Device for implementing the method according to one of claims 1 to 13, characterized in that it comprises a spectrophotometer with a monochromatic network or with interference filters.

16. Device according to claim 14, characterized in that the optical bench comprises a polychromatic light source, a separating plate included in a Michelson interferometer, a measurement cell and a defector.

17. Device for according to claim 15, characterized in that the optical bench comprises a polychromatic light source, a monochromator network or a set of interference filters, a measurement cell and a detector.

18. Device according to claim 16, in which the case of monitoring the kinetics of coagulation of milk in the near infrared region, characterized in that the light source is a white light source and polychromatic near infrared, the separating plate included in a Michelson interferometer being made of CaF2 or quartz or any other material having similar characteristics of bandwidths, detection threshold and signal / noise ratio, the measurement cell being a reflection measurement cell and the detector being a detection detector type PbSe or any other having equivalent technical characteristics.

19. Device according to claim 16, in the case of monitoring the kinetics of coagulation of milk in the medium infrared region, characterized in that the light source is a polychromatic medium infrared light source, the separating plate included in a Michelson interferometer being in KBr or any other material, the measurement cell being a measurement cell in attenuated multiple reflection equipped with a horizontal ZnSe crystal having an angle of incidence of 45 or 60 and the detector being a detector of the DTGS or MCT type or any other having equivalent technical characteristics.

20. Device according to claim 17, in the case of monitoring the kinetics of coagulation of milk in the near and middle infrared regions, characterized in that the light source is a polychromatic source, the monochromator network or the interference filters being of a nature such that they make it possible to select the frequencies or wave numbers or wavelengths appropriate to the method described, the measurement cell being a measurement cell in reflection and the detector having the qualities of bandwidth, threshold of detection and signal / noise ratio appropriate to the constraints of the measurement.

21. Use of a device according to one of claims 15 to 20 in the cheese industry.