WO1991018516A1 - Procede et installation d'obtention de coagulum de proteines laitieres - Google Patents

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WO1991018516A1
WO1991018516A1 PCT/FR1991/000352 FR9100352W WO9118516A1 WO 1991018516 A1 WO1991018516 A1 WO 1991018516A1 FR 9100352 W FR9100352 W FR 9100352W WO 9118516 A1 WO9118516 A1 WO 9118516A1
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coagulum
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station
carbon dioxide
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Jean-Pierre Caron
Jean-Louis Pean
Hervé Flamant
Hervé Roussel
Jean-Louis Cuq
Thierry Alliotte
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L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Oxigénio Do Brasil
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/20—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from milk, e.g. casein; from whey
    • A23J1/202—Casein or caseinates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23C—DAIRY PRODUCTS, e.g. MILK, BUTTER OR CHEESE; MILK OR CHEESE SUBSTITUTES; MAKING THEREOF
    • A23C19/00—Cheese; Cheese preparations; Making thereof
    • A23C19/02—Making cheese curd
    • A23C19/045—Coagulation of milk without rennet or rennet substitutes

Definitions

  • the present invention relates to methods for obtaining coagula of dairy proteins used in the dairy or food industries.
  • the object of the present invention is to propose a new process making it possible to rapidly obtain a coagulum of milk proteins, free from problems of elimination of manufacturing residues and capable of being used continuously and resulting in reduced costs d 'exploitation.
  • Another object of the present invention is to propose a method making it possible to easily obtain different textures of the coagulum and in particular coherent protein textures of the fibrous type.
  • the method comprises the steps of carbonating milk at a first temperature below 50 ° C, typically below 30 ° C, with carbon dioxide under pressure, to bring the carbonate milk at a pressure greater than 2 MPa, bringing the carbonate milk under pressure to a second temperature at least 30 ° C higher, typically at least 40 ° C at the first temperature, then cooling and depressurizing the milk before separating the coagulum from the serum.
  • the Applicant has found that this process leads to the production of a coagulum of textured proteins having remarkable viscoelastic properties, making them suitable for numerous differentiated uses in numerous sectors of the dairy industries, for example in cheese factories for the manufacture of pressed pasta, more particularly cheddar, in yoghurt making or for the manufacture of new so-called low-fat products.
  • the initial carbonation of milk takes place under a carbon dioxide pressure greater than 0.5 MPa, which can range up to 2 MPa, at a temperature between 0 and 30 ⁇ C, typically between 10 and 20 ⁇ C, the carbonated milk being brought to a pressure of the order of 3 to 5 MPa, up to 10 MPa, the carbonated milk under pressure being then heated to a temperature between 60 ° C and 100 ° C, typically of the order of 70 ⁇ C, for at least 4 minutes, typically less than 8 minutes, then cooled, in one or more stages, to a temperature between 0 and 50 ⁇ C depending on the rheology of the product, typically to a temperature of conservation between 3 and 6 ⁇ C.
  • 0.5 MPa can range up to 2 MPa
  • the carbonated milk being brought to a pressure of the order of 3 to 5 MPa, up to 10 MPa
  • the carbonated milk under pressure being then heated to a temperature between 60 ° C and 100 ° C, typically of the order of 70 ⁇ C, for at least 4 minutes,
  • the milk while the pressurization and heating phases, is saturated with carbon dioxide, during the cooling and depressurization phases, the resulting coagulum is subject to natural desorption carbon dioxide it contains, which thus solves, as mentioned above, the problems of elimination of possible manufacturing residues.
  • the process is advantageously carried out continuously in an installation comprising a carbonation station having inlet conduits connected respectively to a milk tank and to a source of carbon dioxide under pressure, and an outlet conduit connected to a pump discharging into a continuous heat treatment line comprising, successively, at least one heating station, at least one cooling station, and a final station for separating the coagulum and the serum.
  • Depressurization is ensured along this line, either by a pressure drop in straight pipes with constant diameter (constant linear pressure drop), or in sections of pipes with high pressure losses (elbows, baffles, ...), and / or by means of degassing pots making it possible to recover the excess desorbed carbon dioxide as depressurization takes place.
  • the final pressure sought must be close to ambient atmospheric pressure.
  • the coagulum obtained can be recovered by sieving on a metallic fabric or by continuous centrifugation.
  • the Applicant has found that, according to the conditions for implementing the method described above and the type of starting milk, coagula were obtained in which the lactic proteins are partially unscrambled and frozen in a more orderly texturing state trapping volumes water variables. It is thus observed that with raw milk, whole or partially skimmed, textured proteins are obtained having remarkable viscoelastic properties, while with milk previously thermised (for example by pasteurization or sterilization) a coagulum having a texture approaching smooth curds of the yogurt type obtained by lactic fermentation. The Applicant has also found that with a starting milk initially diluted with water, the final coagulum exhibited improved viscoelastic properties. These interesting phenomena can be attributed to the action of the process according to the invention on the dilution of Ca ++ ions which, bridging the macro-molecules, tend to preserve a native "frozen" structure of lactic proteins.
  • This installation includes a carbonation station 1, comprising a low pressure pump 2 and a mixing tank 3, of the type marketed under the name "POST MIX" by the company known as La Carboxyque Italiane, with a liquid inlet pipe 4 , connected to a milk tank 5, and a gas inlet conduit 6 connected to a bottle 7 of gaseous carbon dioxide under pressure fitted with a pressure reducer.
  • the station 1 comprises an outlet conduit 8 connected to the suction of a high pressure pump 9 delivering in a heat treatment line 10 typically comprising a first heat exchanger 11, a second heat exchanger for maintaining temperature 12, a first cooling exchanger 13 and a second cooling exchanger 14, the end 15 of line 10 delivering the coagulum on a stainless steel wire cloth 16, the serum being collected in a tank 17.
  • the cold portion of the line . 10 advantageously comprises at least one degasser pot 18 for recovering the desorbed carbon dioxide.
  • raw cow's milk is used in tank 5 at a temperature of 10 ⁇ C which is carbonate in station 1 until the milk is saturated at 0.6 MPa of C0 "at 10 ⁇ C, this carbonate milk being taken up continuously by pump 9 ensuring a flow rate of 80 liters per hour and a pressurization at 3 MPa in a pipe having a portion, in the first exchanger 11, having a diameter of 10 mm and a length of 8 meters disposed in a water bath regulated at 70 ⁇ C, and a portion, in the second exchanger 12, having a diameter of 20 mm and a length of 25 m, arranged in a water bath regulated also at 70 ° C.
  • the pressure carbonate milk is maintained at the temperature of 70 ° C for about 5 minutes.
  • the pipe covers a diameter of 10 mm, the temperature being reduced, in the exchanger 13, to around 40 "C, then, at the outlet of the exchanger 14, to a value between 4 ° C and 20 ° C before separation in 16. Under these conditions, the duration of the complete cycle, between carbonation and final separation, is less than 8 minutes.

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Abstract

Le lait est carbonaté (en 1) par du CO2 sous pression, puis acheminé, sous une pression supérieure à 2 MPa, par une pompe (9), dans une ligne de traitement thermique (10) où il est porté, pendant un temps supérieur à 4 mn, à une température entre 60°C et 100°C (en 11-12), puis refroidi (en 13-14) et dépressurisé, avant séparation (en 15-16) du coagulum et du sérum. On obtient un coagulum de protéines laitières texturées possédant des propriétés visco-élastiques remarquables. Applications aux industries alimentaires.

Description

Procédé et installation d'obtention de coagulum de protéines laitières
La présente invention concerne les procédés d'obtention de coagula de protéines laitières utilisés dans les industries laitières ou agro-alimentaires.
La plupart des procédés technologiques d'utilisation et de • transformation du lait, en particulier du lait de vache, comportent une étape de coagulation des protéines du lait. En caséinerie, le précipitât protéique de caséine est obtenu après acidification par de l'acide, typiquement de l'acide chlorhydrique ou de l'acide lactique. En fromagerie, le coagulum ou caillé est obtenu par utilisation de présures ou labferments ou d'autres enzymes coagulantes. En yaourterie, utilisation est faite de ferments lactiques. Ces différents procédés, outre qu'ils sont spécifiques de l'obtention de coagula particuliers, présentent généralement des inconvénients de lenteur d'obtention du coagulum et, en caséinerie, d'élimination des résidus de fabrication dus à l'acide utilisé, en particulier les chlorures dans le cas de l'acide chlorydrique.
La présente invention a pour objet de proposer un nouveau procédé permettant d'obtenir rapidement un coagulum de protéines laitières, exempt de problèmes d'élimination de résidus de fabrication et susceptible d'être mis en oeuvre en continu et se traduisant par des coûts réduits d'exploitation.
La présente invention a pour autre objet de proposer un procédé permettant d'obtenir aisément des texturations différentes du coagulum et notamment des textures protéiniques cohérentes du type fibreux.
Pour ce faire,, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes de carbonater du lait à une première température inférieure à 50°C, typiquement inférieure à 30°C, avec du dioxyde de carbone sous pression, de porter le lait carbonate à une pression supérieure à 2 MPa, de porter le lait carbonate sous pression à une seconde température supérieure d'au moins 30°C, typiquement d'au moins 40°C à la première température, puis de refroidir et dépressuriser le lait avant de séparer le coagulum du sérum. Conformément à un des objets mentionnés ci-dessus, la demanderesse a constaté que ce procédé conduisait à l'obtention d'un coagulum de protéines texturées possédant des propriétés visco- élastiques remarquables, les rendant aptes à de nombreuses utilisations différenciées dans de nombreux secteurs des industries laitières, par exemple en fromagerie pour la fabrication de pâtes pressées, plus particulièrement du cheddar, en yaourterie ou pour la fabrication des nouveaux produits dits allégés.
De façon plus spécifique, la carbonatation initiale du lait s'effectue sous une pression de dioxyde de carbone supérieure à 0,5 MPa, pouvant aller jusqu'à 2 MPa, à une température entre 0 et 30βC, typiquement entre 10 et 20βC, le lait carbonate étant porté à une pression de Tordre de 3 à 5 MPa, pouvant atteindre 10 MPa, le lait carbonate sous pression étant ensuite chauffé à une température comprise entre 60°C et 100°C, typiquement de Tordre de 70βC, pendant au moins 4 minutes, typiquement inférieure à 8 minutes, puis refroidi, en un ou plusieurs paliers, jusqu'à une température comprise entre 0 et 50βC dépendant de la rhéologie du produit, typiquement jusqu'à une température de conservation comprise entre 3 et 6βC.
Selon un aspect de l'invention, alors que lé lait, lors des phases de pressurisation et de chauffage, est saturé en dioxyde de carbone, lors des phases de refroidissement et de dépressurisation, le coagulum résultant fait l'objet d'une désorption naturelle du dioxyde de carbone qu'il contient, ce qui résout ainsi, comme susmentionné, les problèmes d'élimination d'éventuels résidus de fabrication.
Selon un aspect important de l'invention, le procédé est avantageusement mis en oeuvre en continu dans une installation comprenant un poste de carbonatation ayant des conduits d'entrée reliés respectivement à un réservoir de lait et à une source de dioxyde de carbone sous pression, et un conduit de sortie relié à une pompe refoulant dans une ligne de traitement thermique en continu comportant, successivement, au moins un poste de chauffage, au moins un poste de refroidissement, et un poste final de séparation du coagulum et du sérum. La dépressurisation est assurée le long de cette ligne, soit par une perte de charge dans des canalisations droites à diamètre constant (perte de charge linéaire constante), soit dans des sections de canalisations à fortes pertes de charge (coudes, chicanes,...), et/ou au moyen de pots dégazeurs permettant de récupérer le dioxyde de carbone désorbé en excès au fur et à mesure de la dépressurisation. La pression finale recherchée doit être proche de la pression atmosphérique ambiante. Le coagulum obtenu peut être récupéré par tamisage sur toile métallique ou par centrifugation en continu.
La demanderesse a constaté que, selon les conditions de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus et le type de lait de départ, on obtenait des coagula où les protéines lactiques sont partiellement débrouillées et figées dans un état de texturation plus ordonné emprisonnant des volumes variables d'eau. On observe ainsi qu'avec du lait cru, entier ou partiellement écrémé, on obtient des protéines texturées possédant des propriétés visco-élastiques remarquables, alors qu'avec du lait préalablement thermisé (par exemple par pasteurisation ou stérilisation) on obtient un coagulum présentant une texture se rapprochant des caillés lisses du type yaourt obtenus par fermentation lactique. La demanderesse a également constaté qu'avec un lait de départ initialement dilué avec de Teau, le coagulum final présentait des propriétés visco-élastiques améliorées. On peut attribuer ces intéressants phénomènes à l'action du procédé selon l'invention sur la dilution des ions Ca++ qui, pontant les macro-molécules, ont tendance à préserver une structure native "figée" des protéines lactiques.
On va maintenant décrire un mode de réalisation particulier à l'aide du dessin annexé qui représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre en continu du procédé d'obtention du coagulum de protéines laitières selon l'invention.
Cette installation comporte un poste de carbonatation 1, comprenant une pompe basse pression 2 et une cuve de mixage 3, du type commercialisé sous l'appellation "POST MIX" par la société dite La Carboxyque Française, avec un conduit d'entrée de liquide 4, relié à un réservoir de lait 5, et un conduit d'entrée de gaz 6 relié à une bouteille 7 de dioxyde de carbone gazeux sous pression munie d'un détendeur. Le poste 1 comporte un conduit de sortie 8 relié à l'aspiration d'une pompe haute pression 9 débitant dans une ligne de traitement thermique 10 comportant typiquement un premier echangeur de montée en température 11, un second echangeur de maintien en température 12, un premier echangeur refroidisseur 13 et un second echangeur refroidisseur 14, l'extrémité 15 de la ligne 10 délivrant le coagulum sur une toile métallique en acier inoxydable 16, le sérum étant récupéré dans un bac 17. La portion froide de la ligne .10 comporte avantageusement au moins un pot dégazeur 18 pour récupérer le dioxyde de carbone désorbé.
A titre d'exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention au moyen de l'installation qui vient d'être décrite, on utilise, dans le réservoir 5, du lait cru de vache à une température de 10βC qui est carbonate dans le poste 1 jusqu'à saturation du lait à 0,6 MPa de C0« à 10βC, ce lait carbonate étant repris en continu par la pompe 9 assurant un débit de 80 litres par heure et une pressurisation à 3 MPa dans une tuyauterie ayant une portion, dans le premier echangeur 11, ayant un diamètre de 10 mm et une longueur de 8 mètres disposée dans un bain d'eau régulé à 70βC, et une portion, dans le second echangeur 12, ayant un diamètre de 20 mm et une longueur de 25 mètres, disposée dans un bain d'eau également régulé à 70*C. Le lait carbonate sous pression est ainsi maintenu à la température de 70'C pendant environ 5 minutes. A la sortie du second echangeur 12, la conduite recouvre un diamètre de 10 mm, la température étant ramenée, dans Téchangeur 13, à environ 40"C, puis, en sortie de Téchangeur 14, à une valeur comprise entre 4°C et 20°C avant séparation en 16. Dans ces conditions, la durée du cycle complet, entre la carbonatation et la séparation finale, est inférieure à 8 minutes.
Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'obtention de coagulum de protéines laitières, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) carbonater du lait à une première température inférieure à 50°C, avec du dioxyde de carbone sous pression ; b) porter le lait carbonate à une pression supérieure à 2 MPa ; c) porter le lait carbonate sous pression à une seconde température supérieure d'au moins 30°C à la première température ; d) refroidir et dépressuriser le lait ; et c) séparer le coagulum du sérum.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression de dioxyde de carbone dans l'étape a) est supérieure à 0,5 MPa.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de maintenir le lait à la seconde température pendant au moins 4 minutes.
4. Procédé selon Tune des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d) est menée en au moins deux paliers.
5. Procédé selon Tune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première température est comprise entre 0°C et 30°C.
6. Procédé selon Tune des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lait est du lait cru.
7. Procédé selon Tune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le lait est du lait préalablement thermisé.
8. Procédé selon Tune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en continu.
9. Coagulum texture de protéines laitières, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon Tune des revendications 1 à 8.
10. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'elle comprend : un poste de carbonatation (1) comportant des conduits d'entrée (4 ; 6) reliés respectivement à un réservoir de lait (5) et à une source de dioxyde de carbone sous pression (7), et un conduit de sortie (8) relié à une pompe (9) refoulant dans une ligne de traitement thermique (10) comportant, successivement, au moins un poste de chauffage (11 ; 12), au moins un poste de refroidissement (13 ; 14), et un poste (15 ; 16) de séparation du coagulum et du sérum.
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Title
NEW ZEALAND JOURNAL OF DAIRY SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 22, no. 3, 1987, P.J. JORDAN et al.: "Casein precipitation using high pressure carbon dioxide", pages 247-256, voir pages 247-249,251-253 *

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