Procédé amélioré de traitement de rétentats de protéines sériques La présente invention se situe dans le domaine du traitement du lactosérum pour en extraire les protéines.The present invention is in the field of the treatment of whey to extract the proteins.
Elle concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de traitement thermique de lactosérum pour précipiter les protéines, suivi d'une microparticulation pour les rendre utilisables. L'incorporation des protéines de lactosérum dans la matrice fromagère est une activité développée depuis de longues dates dans l'industrie laitière. Le document FR2529759 déposé le 9 juillet 1982 divulgue le procédé dit APV Pannetier, qui a fait l'objet d'une exploitation depuis plusieurs décennies. Divers procédés ont depuis été développés par d'autres entreprises commerciales et des équipementiers ou ensembliers présentant plusieurs opérations unitaires avant de pouvoir aboutir à des protéines pouvant être réintroduites dans les fromages. Les avantages recherchés dans ces technologies sont évidemment d'améliorer les rendements fromagers conduisant à des gains économiques très importants. D'autres avantages sont également recherchés sur le plan qualité comme des textures plus souples, des améliorations des propriétés fonctionnelles notamment l'aptitude à la fonte des produits (exsudation maîtrisée, meilleur étalement à chaud...) Cependant pour aboutir à une utilisation optimisée il est nécessaire de maîtriser les différentes étapes : - la concentration des protéines du lactosérum ou des protéines solubles du lait par filtration (ultrafiltration, microfiltration...) afin de disposer des concentrés de protéines de lactosérum (CPL ou WPC en anglais, pour Whey Protein Concentrate) ou des concentrés de protéines solubles de lait ; - la précipitation à chaud de ces protéines à des températures généralement de 80°C à 90°C pendant plusieurs minutes, est effectuée en cuve de fabrication ou en pasteurisateur à plaques. Ces hautes températures sont nécessaires pour obtenir un floculat de protéines pouvant être réincorporé dans la matrice fromagère et pour obtenir une destruction des bactériophages des bactéries lactiques. La destruction des cultures de bactéries lactiques par ces bactériophages (virus lytiques) peuvent conduire à des ralentissements ou des arrêts d'acidification compromettant les fabrications de fromages, de yaourts ou autres produits laitiers. Ces traitements thermiques conduisent également à des floculats et des amas de protéines de plusieurs dizaines de microns de taille limitant le taux de réincorporation dans les laits et les fromages qui ont pour inconvénients une rupture de la matrice fromagère, des réincorporations hétérogènes, et/ou une sensation en bouche farineuse (dès 20pm), voire sableuse (au-delà de 50pm) ; la microparticulation consiste en un traitement mécanique ultérieur, et vise à détruire ces amas et à obtenir des particules plus fines idéalement de 1 à 10 microns permettant une meilleure réincorporation dans les produits laitiers et une sensation en bouche plus douce voire crémeuse . La mesure de taille de ces particules se fait habituellement par appareil à faisceau Laser (par exemple de type MALVERN). Des procédés sont actuellement commercialisés faisant appel à ces différentes opérations unitaires et mettant en oeuvre des échangeurs à plaques et des homogénéisateurs pour la particulation, ou alors des échangeurs à surface raclée (ESR) pour élever la température tout en précipitant et particulant les protéines. Ces procédés ont l'inconvénient d'être très chers et de nécessiter deux appareils pour monter et descendre les températures. De plus la particulation se fait toujours à la fin du traitement, quand le produit est revenu sensiblement à la température ambiante. La présente invention a pour but de pallier au moins en partie à ces inconvénients. A cet effet elle propose un procédé de traitement de rétentats de protéines sériques, ou autres produits nécessitant des traitements similaires, produits précipitant à la chaleur tel que le jaune d'oeuf ou blanc d'oeuf, en tant que produit initial, pour obtenir des protéines utilisables pour la fabrication d'un fromage en tant que produit final. Ce procédé est particulier en ce qu'il comporte les étapes suivantes : montée en température du produit initial jusqu'à une température de traitement permettant la destruction de bactériophages, de préférence supérieure à 75°C, particulation des précipités obtenus maintien en température pendant la durée nécessaire à la destruction des bactériophages refroidissement jusqu'à l'ambiante du produit final Grâce à ces dispositions, l'effet de pasteurisation est amélioré, du fait que pendant le maintien en température, les particules sont déjà petites, et donc la chaleur pénètre très rapidement au coeur des particules. Selon d'autres caractéristiques : - ladite particulation peut être effectuée à chaud entre l'étape de montée en température et l'étape de maintien en température, permettant ainsi une destruction plus efficace des bactériophages pendant l'étape de chambrage ; cela permet aussi d'éviter le colmatage pendant le chambrage, - ladite particulation peut être effectuée à froid après l'étape de refroidissement jusqu'à l'ambiante ; le procédé est alors plus facile à mettre en oeuvre, et la turbine à particuler est une solution particulièrement efficace et peu 15 coûteuse, - la montée en température peut s'accompagner d'une montée en pression, de sorte à permettre une température de traitement supérieure à 100°C. Cela permet alors de réduire fortement la durée du traitement de pasteurisation. La présente invention concerne également un dispositif de traitement de 20 rétentats de protéines sériques spécialement adapté pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. Ce dispositif est particulier en ce qu'il comporte une turbine à cisaillement, apte à effectuer une particulation à chaud. Selon d'autres caractéristiques - ledit dispositif peut comprendre un pasteurisateur tubulaire, apte à effectuer 25 la montée en température et en pression, permettant ainsi une montée en température jusqu'à une valeur supérieure à 100°C, - ledit pasteurisateur tubulaire peut être à effet joule, permettant une régulation plus facile de la température, et facilitant une montée en température au-dessus de 100°C, 30 ledit dispositif peut comprendre en outre un échangeur agencé pour produire une partie de la montée en température du produit initial par les calories du produit final lors de son refroidissement, permettant ainsi une économie d'énergie substantielle, le moyen de montée en température et le moyen de maintien en température peuvent être disposés dans une seule et même enceinte, permettant de réduire les pertes thermiques et de réaliser des économies d'énergie supplémentaires. L'avantage apporté par la présente invention réside principalement en ce qu'elle permet un traitement plus efficace des bactériophages, du fait que le traitement se fait sur des particules petites, dans lesquelles la chaleur pénètre très rapidement à coeur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles La figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, La figure 2 est une vue schématique d'une installation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention La fig. 1 représente un dispositif selon l'invention, et comporte une réserve 1 de produit à traiter, une pompe d'alimentation 2, et un pasteurisateur 3. Celui-ci comporte un échangeur de chaleur 4, dans lequel le produit initial entre à température ambiante d'un côté, et le produit final entre à la température de traitement de l'autre côté. Cela permet à la fois de préchauffer le produit initial, par exemple de 20°C à 60°C, et de refroidir le produit final, par exemple de 100°C à 50°C, et réaliser ainsi d'importantes économies d'énergie. Le pasteurisateur comporte ensuite un moyen de chauffage 5 apte à monter en température jusqu'à une température de traitement le produit initial, qui peut être un rétentat de protéines sériques préalablement enrichi en protéines, ou tout autre produit qui nécessite un traitement similaire, c'est à dire qu'on cherche à récupérer par précipitation à chaud, et/ou qu'on souhaite traiter contre des bactériophages et dont on souhaite réduire la taille des particules. Le dispositif comprend par ailleurs une turbine à cisaillement 6. Une telle turbine à cisaillement 6 peut être remplacée par tout autre moyen de particulation apte à réduire la taille des particules jusque vers une granulométrie de l'ordre de un à dix microns ; dans le cas où la particulation doit se faire à chaud, le moyen doit être apte à réaliser une telle particulation à chaud et la turbine à cisaillement est un exemple de matériel apte à réaliser une telle particulation à chaud. La dimension des particules de un à dix microns permet d'une part une utilisation des protéines récupérées pour des fromages sans perdre la sensation crémeuse en bouche. Elle se traduit en termes de viscosité par une chute, la viscosité pouvant être de l'ordre de 500cp avant particulation, et de 5cp après microparticulation. Le dispositif comprend enfin un moyen de chambrage 7, apte à maintenir en température le produit particule, jusqu'à achèvement du traitement de type pasteurisation. Le temps de traitement dépend de la température de traitement. En plaçant la microparticulation 6 avant le chambrage 7, on évite par ailleurs le colmatage dans la zone de chambrage 7, le produit étant bien plus fluide après la microparticulation. Différentes vannes 8 permettent de réguler et de diriger le produit soit vers la sortie 9, soit en recirculation, par exemple en fonctionnement batch, vers la réserve 1 de produit à traiter. La température de traitement est généralement d'au moins 75°C, plus avantageusement de 85°C ou 95°C. Une température plus élevée permet de réduire le temps de maintien en température. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la température de traitement peut même être de 100 à 105°C ou même 115°C, ce qui permet encore de réduire le temps de traitement, et d'arriver à des durées de maintien en température inférieures à la minute. Typiquement une température de 105°C nécessite une durée de chambrage de 30 secondes, alors qu'à 95°C cette durée est de l'ordre de 3 à 5 minutes. Néanmoins pour que de telles températures de traitement soient possibles, il faut augmenter la pression pour que l'eau reste liquide. Il faut donc concevoir les moyens de montée en température 5 et de maintien en température 7 d'une manière qui permette d'augmenter la pression, typiquement de 0,5 ou de 1 bar. Les pasteurisateurs tubulaires répondent à ce critère, le produit à traiter étant contenu dans des tubes, typiquement de diamètre 3 à 5 millimètres, dans lesquels la pression peut être augmentée. Ce type de pasteurisateur tubulaire peut aussi être utilisé à des températures inférieures à 100°C, et alors le chauffage peut être réalisé par circulation d'eau chaude à l'extérieur des tubes. Il peut être possible par divers artifices de monter au-dessus de 100°C, notamment en utilisant d'autres liquides de chauffage ou de la vapeur d'eau. Il peut néanmoins être avantageux d'utiliser des pasteurisateurs tubulaires à effet joule, dans lesquels le chauffage s'effectue par le passage d'un courant électrique dans les tubes. Il est alors plus facile de contrôler la température, par action directe sur l'intensité du courant, ou alors d'obtenir une température progressive et parfaitement contrôlée le long du tube, et il est possible de monter le liquide contenu dans le tube jusqu'à 120°C.More particularly, it relates to a method and a device for heat treatment of whey to precipitate proteins, followed by a microparticulation to make them usable. The incorporation of whey proteins into the cheese matrix is an activity that has been developed for a long time in the dairy industry. The document FR2529759 filed July 9, 1982 discloses the so-called APV Pannetier process, which has been the subject of exploitation for several decades. Various processes have since been developed by other commercial companies and equipment manufacturers or main contractors with several unit operations before they can lead to proteins that can be reintroduced into cheese. The benefits sought in these technologies are obviously to improve cheese yields leading to very significant economic gains. Other benefits are also sought in terms of quality such as more flexible textures, improvements in functional properties including the ability to melt products (controlled exudation, better hot spreading ...) However to achieve optimized use it is necessary to control the various steps: - the concentration of whey proteins or milk soluble protein by filtration (ultrafiltration, microfiltration ...) in order to have whey protein concentrates (CPL or WPC in English, for Whey Protein Concentrate) or soluble milk protein concentrates; the hot precipitation of these proteins at temperatures generally from 80 ° C. to 90 ° C. for several minutes is carried out in a production tank or in a plate pasteurizer. These high temperatures are necessary to obtain a flocculate of proteins that can be reincorporated into the cheese matrix and to obtain a destruction of bacteriophages lactic acid bacteria. The destruction of lactic acid bacterial cultures by these bacteriophages (lytic viruses) can lead to slowdowns or cessations of acidification compromising the manufacture of cheese, yogurts or other dairy products. These heat treatments also lead to flocculates and protein clusters of several tens of microns in size, limiting the rate of reincorporation into milks and cheeses which have the disadvantages of breaking the cheese matrix, heterogeneous reincorporations, and / or feeling in the mouth floury (from 20pm) or sandy (beyond 50pm); the microparticulation consists of a subsequent mechanical treatment, and aims to destroy these clusters and to obtain finer particles ideally from 1 to 10 microns for better reincorporation in dairy products and a mouth feel softer or creamy. The size measurement of these particles is usually done by laser beam apparatus (for example MALVERN type). Processes are currently commercialized using these different unit operations and employing plate exchangers and homogenizers for particle, or scraped surface exchangers (ESRs) to raise the temperature while precipitating and particulate the proteins. These processes have the disadvantage of being very expensive and require two devices to raise and lower temperatures. In addition, the particle is always at the end of the treatment, when the product has returned substantially to room temperature. The present invention aims to overcome at least some of these disadvantages. For this purpose it proposes a process for the treatment of retentates of serum proteins, or other products requiring similar treatments, heat-precipitating products such as egg yolk or egg white, as an initial product, to obtain proteins usable for the manufacture of a cheese as the final product. This process is particular in that it comprises the following steps: raising the temperature of the initial product to a treatment temperature allowing the destruction of bacteriophages, preferably greater than 75 ° C., particle of the precipitates obtained maintaining temperature during the duration necessary for the destruction of bacteriophages cooling to the ambient of the final product Thanks to these provisions, the pasteurization effect is improved, because during the maintenance temperature, the particles are already small, and therefore the heat penetrates very quickly in the middle of the particles. According to other characteristics: said particle can be carried out hot between the temperature rise step and the temperature maintenance step, thus allowing more efficient destruction of the bacteriophages during the chambering step; this also makes it possible to avoid clogging during chambering, - said particle can be performed cold after the cooling step to ambient; the process is then easier to implement, and the particulate turbine is a particularly effective and inexpensive solution, - the rise in temperature can be accompanied by a rise in pressure, so as to allow a treatment temperature greater than 100 ° C. This then greatly reduces the duration of the pasteurization treatment. The present invention also relates to a serum protein retentate processing device specially adapted for implementing a method according to the invention. This device is particular in that it comprises a shear turbine, capable of effecting a hot particle. According to other characteristics - said device may comprise a tubular pasteurizer, able to carry out the rise in temperature and pressure, thereby allowing a temperature rise up to a value greater than 100 ° C., - said tubular pasteurizer may be joule effect, allowing easier regulation of the temperature, and facilitating a rise in temperature above 100 ° C, said device may further comprise an exchanger arranged to produce a portion of the temperature rise of the initial product by the calories of the final product during its cooling, thus enabling a substantial energy saving, the means for raising the temperature and the means for maintaining the temperature can be arranged in a single enclosure, to reduce heat losses and achieve additional energy savings. The advantage of the present invention lies mainly in that it allows a more efficient treatment of bacteriophages, because the treatment is done on small particles, in which the heat penetrates very quickly to the heart. The present invention will be better understood on reading the detailed description which follows with reference to the appended figures in which FIG. 1 is a schematic view of an installation according to the invention. FIG. 2 is a schematic view of an installation. according to a second embodiment of the invention FIG. 1 represents a device according to the invention, and comprises a reserve 1 of product to be treated, a feed pump 2, and a pasteurizer 3. This comprises a heat exchanger 4, in which the initial product enters at room temperature on one side, and the final product enters the processing temperature on the other side. This allows both to preheat the initial product, for example from 20 ° C to 60 ° C, and to cool the final product, for example 100 ° C to 50 ° C, and thus achieve significant energy savings . The pasteurizer then comprises a heating means 5 capable of raising the temperature up to a treatment temperature of the initial product, which may be a serum protein retentate previously enriched in proteins, or any other product which requires a similar treatment, that is to say that we seek to recover by hot precipitation, and / or it is desired to treat against bacteriophages and which we wish to reduce the size of the particles. The device further comprises a shear turbine 6. Such a shear turbine 6 can be replaced by any other means of particle capable of reducing the size of the particles to a particle size of about one to ten microns; in the case where the particle must be hot, the means must be able to achieve such a hot particle and the shear turbine is an example of material capable of performing such a hot particle. The size of the particles from one to ten microns allows on the one hand a use of recovered proteins for cheeses without losing the creamy sensation in the mouth. It is expressed in terms of viscosity by a drop, the viscosity may be of the order of 500cp before particle, and 5cp after microparticulation. The device finally comprises a chambering means 7, able to maintain the temperature of the particle product, until completion of the pasteurization type treatment. The treatment time depends on the treatment temperature. By placing the microparticulation 6 before the chambering 7, it also avoids clogging in the chambering zone 7, the product being much more fluid after the microparticulation. Different valves 8 make it possible to regulate and direct the product either to the outlet 9 or to recirculation, for example in batch operation, to the reserve 1 of product to be treated. The treatment temperature is generally at least 75 ° C, more preferably 85 ° C or 95 ° C. A higher temperature makes it possible to reduce the temperature keeping time. According to a particularly advantageous embodiment, the treatment temperature can even be 100 to 105 ° C or even 115 ° C, which further reduces the treatment time, and to achieve lower temperature maintenance times Minute. Typically a temperature of 105 ° C requires a residence time of 30 seconds, while at 95 ° C this time is of the order of 3 to 5 minutes. Nevertheless, for such treatment temperatures to be possible, the pressure must be increased so that the water remains liquid. It is therefore necessary to design the means for raising the temperature and keeping the temperature in a manner which makes it possible to increase the pressure, typically of 0.5 or 1 bar. Tubular pasteurizers meet this criterion, the product to be treated being contained in tubes, typically of diameter 3 to 5 millimeters, in which the pressure can be increased. This type of tubular pasteurizer can also be used at temperatures below 100 ° C, and then the heating can be achieved by circulating hot water outside the tubes. It may be possible by various devices to rise above 100 ° C, especially using other heating fluids or water vapor. It may, however, be advantageous to use tubular pasteurizers with Joule effect, in which heating is effected by passing an electric current through the tubes. It is then easier to control the temperature, by direct action on the intensity of the current, or to obtain a progressive and perfectly controlled temperature along the tube, and it is possible to mount the liquid contained in the tube until at 120 ° C.
Selon un autre mode de réalisation, on peut supprimer l'échangeur de chaleur 4, qui n'est pas indispensable. Néanmoins sa présence permet des économies d'énergie. Par ailleurs la réserve de produit 1 pourrait être remplacée par une arrivée en continu du produit à traiter.According to another embodiment, it is possible to eliminate the heat exchanger 4, which is not essential. Nevertheless its presence allows energy savings. In addition, the reserve of product 1 could be replaced by a continuous arrival of the product to be treated.
La fig. 2 représente un deuxième mode de réalisation, dans lequel la turbine de particulation 6 est placée à l'extérieur du pasteurisateur 3, après le chambrage 7. La particulation est donc ici réalisée une fois que le produit est refroidi. On décrit ci-après plus en détail un dispositif et procédé selon un mode préféré de réalisation : La précipitation des protéines peut se faire dans un pasteurisateur 3 tubulaire à chauffage électrique (à effet joule) par exemple de marque ACTINI ou ACTIJOULE. Des pasteurisateurs tubulaires ou à plaque d'autre origine ou technologie peuvent convenir également. Cependant l'utilisation d'un appareil tubulaire présente les avantages suivants : - montée progressive en température sans gratinage et limitant les réactions de brunissement (réaction de Maillard). - possibilité de travailler à haute température si nécessaire supérieure à 100°C, en mettant une vanne de contrepression en sortie du pasteurisateur. La stérilisation à haute température permet de limiter les temps de chambrage. La microparticulation de ces protéines peut se faire sur une turbine 6 à fort cisaillement, par exemple de type SILVERSON .Cette turbine 6 peut être placée en sortie de la zone de chauffe 5, et avant le chambrage 7. Ceci permet de chambrer à haute température un produit microparticulé assurant un transfert de température idéal vers le centre des particules, et détruisant plus efficacement les bactériophages.Fig. 2 shows a second embodiment, in which the particle turbine 6 is placed outside the pasteurizer 3, after the chambering 7. The particle is here made once the product is cooled. The following is a more detailed description of a device and method according to a preferred embodiment: Protein precipitation may be carried out in a tubular pasteurizer 3 with electric heating (Joule effect), for example of ACTINI or ACTIJOULE brand. Tubular or plate pasteurizers of other origin or technology may also be suitable. However the use of a tubular device has the following advantages: - gradual rise in temperature without gratinage and limiting the browning reactions (Maillard reaction). - possibility to work at high temperature if necessary higher than 100 ° C, by putting a pressure valve at the outlet of the pasteurizer. Sterilization at high temperature limits the freezing times. The microparticulation of these proteins can be done on a high shear turbine 6, for example of the SILVERSON type .This turbine 6 can be placed at the outlet of the heating zone 5, and before the chambering 7. This makes it possible to chamber at high temperature a microparticulated product providing ideal temperature transfer to the center of the particles, and more effectively destroying bacteriophages.
L'utilisation de turbines à particuler 6 fonctionnant à chaud que l'on peut intercaler entre la fin de la zone de chauffage 5 d'un pasteurisateur 3 et le chambrage 7 permet des microparticulations améliorées, et permet d'autre part d'améliorer l'effet de pasteurisation car la température est transmise plus rapidement au sein des globules de protéines, ce qui conduit à un effet thermique accru notamment sur les virus des bactériophages. Les pasteurisateurs 3 à effet joule, par exemple de marque ACTINI ou ACTIJOU LE pour la pasteurisation tubulaire, et les turbines à haut cisaillement 6, par exemple de marque SILVERSON sont particulièrement indiqués pour ces opérations. Ces matériels peuvent être montés conjointement sur des skids de traitement. L'utilisation de ce type de matériel permet : - de travailler en ligne à haute température, de 80 à 90°C, ou à très haute température, supérieure à 100°C, avec un pasteurisateur 3 tubulaire, - d'assurer la précipitation des protéines et leur particulation en ligne ainsi que le nettoyage en ligne en fin d'opération. Ces matériels sont d'autre part d'un coût modéré par rapport à des installations à échangeurs à surface raclée ou des homogénéisateurs. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté pour le traitement et la récupération des protéines sériques, mais il est bien adapté également à la production de desserts à texture douce et lissée, ou bien des produits contenant des teneurs importantes de protéines précipitables et coagulables à chaud. L'utilisation d'une turbine de particulation 6 placée entre le chauffage 5 et la maintien en température 7 est là aussi particulièrement efficace.The use of hot runner-type turbines 6 which can be inserted between the end of the heating zone 5 of a pasteurizer 3 and the chambering chamber 7 allows improved microparticulations, and on the other hand improves the pasteurization effect because the temperature is transmitted more rapidly within the blood cells of proteins, which leads to an increased thermal effect, especially on bacteriophage viruses. The pasteurizers 3 Joule effect, for example ACTINI brand or ACTIJOU LE for tubular pasteurization, and high shear turbines 6, for example brand SILVERSON are particularly suitable for these operations. These materials can be mounted together on treatment skids. The use of this type of equipment allows: - to work in line at high temperature, from 80 to 90 ° C, or at a very high temperature, higher than 100 ° C, with a tubular pasteurizer 3, - to ensure the precipitation proteins and their online particle as well as online cleaning at the end of operation. These materials are on the other hand a moderate cost compared to installations with scraped surface exchangers or homogenizers. The process according to the invention is particularly suitable for the treatment and the recovery of serum proteins, but it is also well suited to the production of desserts with smooth and smoothed texture, or else products containing high levels of precipitable and coagulable proteins. hot. The use of a particle turbine 6 placed between the heater 5 and the temperature maintenance 7 is also particularly effective.
Le procédé peut également s'appliquer au jaune d'oauf ou blanc d'oauf, particulièrement lors de la production de virus dans les oeufs, pour ensuite récupérer les oeufs, les traiter à chaud, et détruire les virus. Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.The process can also be applied to egg yolk or egg white, especially during the production of viruses in eggs, to then recover eggs, treat them hot, and destroy viruses. Although the invention has been described according to a particular embodiment, it is not limited thereto, and variations may be made thereto, as well as combinations of the variants described, without departing from the scope of the present invention.