Egouttage des caillés lactiques, vers une meilleure

Produits / Process
Par Franck NEYERS, enseignant
technologie laitière et fromagère,
ENILIA-ENSMIC de Surgères
Egouttage des caillés lactiques,
vers une meilleure maîtrise
des paramètres d’égouttage
sur filtre presse
Mots-clés : filtre presse ; caillé lactique ; toile d’égouttage ; équation de filtration.
Les technologies lactiques au lait de chèvre ou vache passent par une étape d’égouttage lent, sur
un caillé peu structuré, déjà acidifié. L’égouttage peut se faire en moule, par centrifugation, ultra
filtration, en sac ou en toile. Ce sont ces deux dernières techniques que nous étudierons dans cet
article.
Le caillé lactique mis en égouttage
est obtenu avec une dose de présure
faible, à basse température, ensemencé en ferments mésophiles. Il est mis
en égouttage après 6 à 24 h de coagulation, avec un pH bas. C’est dans cet
intervalle de pH que l’égouttage en sac
ou sur toile est mis en œuvre. L’EST
passe alors de 12 % à 30 %, voire 42 %
en quelques heures (2 à 12 h suivant
les technologies et équipements). Durant cette filtration (en sac ou sur toile),
le sérum d’égouttage spontané est
évacué progressivement par la surface
de sortie liée aux dimensions des toiles
/ sacs et leur remplissage. Une pression est ensuite appliquée pour forcer
la sortie du sérum résiduel et obtenir
ainsi l’EST ou HFD objectifs.
en fonction de différents paramètres.
Ces paramètres sont mis en avant dans
l’équation de filtration qui s’applique le
plus souvent aux membranes de filtration, mais qui se transfert pour partie
dans notre cas d’égouttage sur toile :
Egouttage sur filtre presse :
Durant la phase d’égouttage, le sérum
passe au travers des pores des toiles,
Dans cette équation :
« D » est le débit de filtration, « S » la surface de filtration, « ∆P » la différence de
pression entre les deux côtés du filtre
(de la toile), « Pe » est la perméabilité, la
porosité de la toile ;
« η » est la viscosité du sérum et « e »
est l’épaisseur de la couche de caillé
qui se polymérise sur les toiles.
Si on raisonne ces paramètres de filtration, qu’on les applique aux filtres
presses, on a alors les tendances suivantes.
Le débit de filtration augmente quand :
• la surface de filtration augmente ;
• la pression appliquée augmente ;
• la porosité augmente ;
• la viscosité baisse ;
• la couche de polarisation est réduite.
Figure 1, fabrication de buchette chèvre extrudées par filtration sur filtre presse (Crédits photo : Actalia 17)
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Le débit de filtration baisse quand :
• la surface de filtration diminue ;
• la pression appliquée diminue ;
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Viscosité du caillé, viscosité du
sérum :
Figure 3, caillé en cours d’égouttage sur filtre presse pilote de l’ENILIA Surgères
• la porosité diminue ;
• la viscosité augmente ;
• la couche de polarisation s’épaissit.
Lorsqu’on presse les toiles contenant du caillé, celui-ci remonte le long
des toiles (comme l’indique la flèche
orange sur la figure 3) et augmente ainsi la surface de filtration pour la même
quantité de caillé. C’est un accroissement du rapport surface volume, qui
combiné à la pression, vient finaliser
l’exsudation de sérum.
Utilisation des toiles
et égouttage du caillé lactique :
De cette équation de filtration et de ces
paramètres, nous pouvons transférer
aux paramètres d’égouttage sur toile,
et appliquer des égouttages plus ou
moins rapides du caillé.
On considère souvent que le caillé évolue en cours de filtration, mais c’est le
sérum qui passe au travers des pores
de la toile et dont on doit raisonner la
viscosité. La composition du sérum
change peu en cours d’égouttage,
mais en début de filtration il est fortement chargé en particules de caillé,
fines, avant que la couche de polarisation ne se forme. Il est donc plus
épais en début d’égouttage qu’en fin
d‘égouttage. La viscosité du sérum
change également avec la température, mais celle-ci évolue peu durant
la phase d’égouttage (proche de 20 à
25 °C). La viscosité du sérum évolue
avec le pH : elle augmente lorsque
le pH baisse (sérum légèrement plus
épais à pH 4.3 par rapport à un même
sérum de pH 6.7. Enfin, la composition
du sérum va fortement influencer sur
la viscosité : présence de fines, de PS
dénaturée ou non (sérum plus épais en
chèvre car plus de PS).
Polymérisation du caillé sur la toile :
La composition initiale du lait et les paramètres de coagulation mis en œuvre
vont modifier l’aptitude au collage, la
viscosité des caillés. Plus un caillé est
gras (G/S), plus il est collant à froid, ce
qui est le cas en caillé lactique gras (une
partie des caillés lactiques de vache
est écrémée avant d’être égouttée, ce
qui accélère l’égouttage). Le chauffage
du lait, qui dénature progressivement
les protéines de sérum (PSD), accroit
également la viscosité et le collant du
caillé en cours d’égouttage. Lorsque
ces protéines sont concentrées par
l’égouttage, elles polymérisent davantage sur les toiles et limitent l’égouttage (en plus de l’aptitude à la fixation
d’eau que la dénaturation thermique
leur a conférée). Le caractère lactique
du caillé baisse l’aptitude à la polymérisation, la coagulation enzymatique
l’accroit. Les caséines polymérisent
plus lorsque la dose de coagulant (présure) augmente, même aux pH bas.
Une partie de l’aptitude à l’égouttage
des caillés lactiques vient justement de
cette polymérisation autour du pH de
4.4.
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Caractérisation des toiles
d’égouttage :
Les toiles d’égouttage sont choisies
en fonction de paramètres pas forcément en relation avec leur intérêt technologique. D’après l’équation de filtration, seule la porosité de la toile (150 à
500 µm) aurait une incidence sur le débit de filtration. Les utilisateurs de ces
toiles, savent que d’autres données
sont à prendre en compte, tenant plus
de leur praticité :
• solidité dans le temps, vieillissement ;
• facilité de nettoyage, raclage (aptitude au collage) ;
• résistance aux produits de nettoyage, aux techniques de nettoyages
industriels ;
• évolution, variation de la porosité,
durant l’égouttage : le type de tissage
génère des écarts d’égouttage, en
fonction de la pression appliquée sur
le caillé (différence d’extensibilité).
Egouttage en sacs sur support, fabrication de
cabecous (Crédits photo : Actalia 17)
Pour rappel la taille des constituants du
caillé est la suivante :
• Micelles de caséines acides : 50 à
1500 nm (sous forme de sub-micelles
à un pH < 5.2) ; elles sont pour partie
polymérisées par la coagulation enzymatique ;
• Globules gras : 1 à 10 µm ;
• PS : 50 à 150 nm, jusqu’à 500 nm par
dénaturation thermique et/ ou agrégation sur les caséines (ponts disulfures
en les caséines k et le ß lactoglogulines).
Les concepteurs de toile fournissent
des toiles d’égouttage de différentes
matières, dont l’état de surface a un
impact sur l’aspect collant, la rétention
plus ou moins forte du caillé.
Le bon vieillissement des toiles (3 à 4
ans) est obtenu par des conditions de
nettoyage définies :
• Bon respect des paramètres du
FTACT (Fréquence, T°C, Action mécanique, Concentration, Temps d’action) ;
• Utilisation d’alcalin sans chlore ;
• 2 ou 3 prélavages, à l’eau tiède ;
• Lors des prélavages, prévoir un accroissement graduel de la concentration en alcalin ;
• Rinçage abondant.
qui se trouve donc entre pH 4.5 et ph
4.3 doit correspondre au pH de début
d’égouttage (4.5) et de fin d’égouttage
(4.3) lorsqu’on veut obtenir un maximum de sortie de sérum. Ces valeurs
de pH de 4.3 à 4.5 sont pour des laits
mis en coagulation, et non des mix
contenant du lait, des rétentats, des PS
dénaturées, qui sont autant d’éléments
qui modifient la structure des micelles,
l’organisation des caillés et le pouvoir
tampon du mélange.
Aptitude à l’égouttage
des caillés lactiques :
Pour un égouttage optimisé sur toile,
il convient de remplir à un pH de 4.6
à 4.5, pour se retrouver en fin d’égouttage à un pH de 4.3 à 4.2. En dessous
de ces valeurs, non seulement on
perd du potentiel d’égouttage, mais
on déstructure également le gel, et il
est ensuite difficile d’obtenir une pâte
fromagère ayant une bonne aptitude
à l’extrusion (boudinage). Durant l’affi-
Les caillés lactiques sont obtenus majoritairement par l’action de ferments
acidifiants, et d’une faible quantité
de coagulant. Ce coagulant induit au
cours du process une légère aptitude à
la synérèse, qui se situe autour du pH
de 4.4 (courbes jointes). La zone du pH
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En conclusion…
Compte-tenus de tous ces éléments,
des variations d’égouttage sur filtre
sont plus souvent dues à des variations
d’aptitude à l’égouttage des caillés
qu’à celles des toiles. En effet, les toiles
et sacs ont une aptitude à l’égouttage
qui ne varie qu’avec l’usure ou l’efficacité des nettoyages subis (pour des caractéristiques initiales données).
Figure 2, cinétique de baisse de pH de différentes caillés lactiques, aptitude à l’égouttage, l’aromatisation et la protection acide (B. Mietton - 1991)
nage, ce caillé aura du mal à se solubiliser, la texture va rester crayeuse et
se déstructurera encore davantage à la
cuisson (buche chèvre pour utilisation
en Pizza ou autre). Le temps d’égouttage doit être compatible avec la baisse
de pH, 4 à 6 heures sont parfois suffisantes, mais compte tenu du remplis-
sage des toiles, ce sont en général 6 à
8 heures (remplissage en deux fois) qui
sont nécessaires (EST final 42 à 43 %),
le travail avec des ferments moins acidifiants limitant la baisse du pH à 4.2.
Pour des EST de 23 à 25 %, en vache,
des durées d’égouttage de 30 à 60 minutes suffisent.
Le vieillissement des matériaux, des
fibres, leur abrasion par les éventuels
raclages au détoilage sont les principaux
facteurs d’usure. La technologie fromagère moderne qui accentue la richesse
des « laits » mis en égouttage (dopés
en PS dénaturées, en rétentats de MF
et /ou d’UF, en MG) fait que la cinétique
d’égouttage sur ces toiles est différente
et conduit à des fromages à compositions proches mais aux fonctionnalités
à chaud différentes des fromages fait
avec des laits « normaux »). Ces caillés
« dopés » sont souvent plus collants,
nécessitent des pressions et vitesses
d’égouttage supérieures ; le caillé plus
difficile à détoiler est alors pour partie
responsable de l’usure prématurée des
toiles. En raisonnant les paramètres de
l’équation de filtration, on peut limiter les
effets d’usure, notamment en modulant
les remplissages, les rapports surfaces
/ volumes au sein même des sacs ou
toiles d’égouttage, les pressions mis en
œuvre sur un caillé.
Ont participé à la réalisation de cet
article :
• Tecnal : fabricant de filtre presse
(223, rue Jean Jaurès, BP 8418,
79024 Niort Cédex - 05 49 79 34 44) ;
• Tissages Bastien : fabricant de
toile (ZAC Nord, rue Hector Berlioz,
59540 Caudry - 03 27 85 29 03) ;
• Rai Tillière : fabricant de toiles (Rue
de l’usine de Boisthorel, 61270 Rai 02 33 84 11 84) ;
• Polytrame Filtratechnic : fabricant
de toiles (155, route de Chapèze,
38300 Saint Savin - 04 74 28 98 34).
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