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Agriculture andAgri-Food Canada

Agriculture et Agroalimentaire Canada

La fabrication fromagère dans le contexte réglementaire canadien – considérations techniques

La fabrication fromagLa fabrication fromagèère dans le contexte re dans le contexte rrééglementaire canadien glementaire canadien –– considconsidéérations rations techniquestechniques

Michel [email protected]

31 mai 2011Centre de recherche et de développement sur les alimentsSt‐Hyacinthe



Enrichissement protéique des laits fromagers

Usage d’ingrédients laitiers en production fromagèreStabiliser la composition protéique du lait et uniformiser la qualité du produit

Accroître la productivité des lignes de transformationRéduire le coût des matières premières• Incorporation des protéines du lactosérum

• Importation d’ingrédients laitier (ingrédients de caséine)



Règlement sur la composition des fromages

Nouvelles normes de composition des fromages(décembre 2008)

Établissement de limites minimales quant au contenu en caséine dérivé du lait (lait, crème, lait ultrafiltré) dans la fraction protéique des fromages

Trois catégories

Caséine de lait(minimum requis)

1 Pizza mozzarella ou Pizza mozzarella partiellement écrémé 63%

2

Brick, Brick canadien, Colby, Farmer’s, Jack, Monterey (Monterey Jack), Mozzarella (Scamorza), Mozzarella partiellement écrémé (Scamorza partiellement écrémé), Munster canadien, Pizza partiellement écrémé ou Pizza

83%

3 Autres variétés de fromage 95%

Type de fromage



Règlement sur la composition des fromages

Nouvelles normes de composition des fromages

Avoir un rapport protéine sérique à la caséine qui ne dépasse pas celui du lait (~20% de la protéine vraie)

Dans un fromage de lait non chauffé la teneur en protéine sérique est nettement plus faible• Type Cheddar : ~1 % de la protéine vraie• Type Mozzarella: ~2 % de la protéine vraie

Les options

Les ingrédients de caséineMPC/MPI, caséine et caséinate

Les protéines du sérumUF, Chauffage du lait, WPC‐D



Choisir les ingrédients

Critère de sélectionLe coût de l’ingrédient est important… mais attention!

À considérer:• Taux de rétention dans le fromage• Impact sur la composition du lactosérum• Impact sur la coagulation présure et les caractéristiques du gel• Impact sur l’humidité et la texture des fromages• Impact sur la fonctionnalité des fromages et son évolution pendant l’entreposage



Les ingrédients de caséine

Les concentrés de protéine de lait (MPC/MPI)Ultrafiltration de lait écrémé et séchage• 50‐90% protéine (diafiltration)

• Structure micellaire des caséines

• Composante active du fromage• Effet structurant• Contribue à la formation du gel présure

• Favorise l’égouttage du caillé

• MPC/MPI produits par microfiltration• Phosphocaséinate natif• Teneur en caséine accrue• Stabilité accrue La micelle de caséine (Rollema, 1992)




Les caséines et caséinatesPrécipitation acide du lait (caséine) et neutralisation (Na/Ca caséinate)• Caséine NON micellaire• Effet déstructurant (chélation du calcium)

• Rétention passive dans le caillé présure

«Remicellisation» de la caséineacide (Mounsey et al., 2005)• Minéralisation à pH 7.2 ‐ 60° C• 36 mg Ca/g caséine• Restauration de la coagulationprésure Cinétique de coagulation présure du MPC et du

caséinate de calcium (dispersions à 2.8% caséine), dialysés 24 heures contre le lait

0

0.4

0.8

1.2

0 10 20 30 40Temps min

DO normalisée

MPC

CaCas




Les concentrés de protéine de lait issus de mélanges

Composition protéique semblable à celle des concentrés obtenus par procédé de concentration sur membrane

Composantes des mélanges• Poudre de lait écrémé / caséine / caséinate / concentrés de protéines du lactosérum

• Proportion de caséine micellaire faible et variable• Mal adapté à la fabrication fromagère• Faible caractère structurant




Facteurs influençant la qualité des MPCCharge thermique • Dénaturation de la protéine sérique

• Fixation aux micelles de caséine• Formation de complexes solubles κ‐cas/β‐Lg (Kethireddipalli et al. 2011)

Gonflement des micelles et déstructuration (Singh, 2007)• Observé pendant la diafiltration (MPI)• Dissociation partielle• Formation d’agrégats à l’évaporateur

Interférence à la formation du gel présureCapacité réduite de contraction du gel

Perte de solubilitéGélification hétérogène




Facteurs influençant la qualité des MPCConditions l’entreposage des poudres (Anema et al., 2006)

• Détérioration favorisée à haute température• Polymérisation des caséines• Réactions de brunissement

Effets de l’entreposage de la poudre 7j à 50°C•Perte de solubilité (‐8%)•Augmentation du diamètre micellaire (+10%) et del’indice de polydispersité•Augmentation de la consistance (+80%) et diminutionde l’indice d’écoulement (‐7%) des dispersions

Impact sur les bilans fromagers•Peu d’effet sur les rétentions protéique et lipidique•Augmentation significative de l’humidité des fromages




Défis technologiquesQualité variable des concentrés de protéine de lait• Besoin d’indices de qualité fiables (outils de contrôle)• Optimisation des conditions de transport et d’entreposage des ingrédients

Minéralisation excessive des fromages• Réduction de la teneur en protéine dans le lait• Utilisation d’ingrédients partiellement déminéralisés• Adaptation du procédé de fabrication fromagère



Les ingrédients de protéine sérique

Approche #1: Accroître la rétention de la protéine sérique du lait fromager

Ultrafiltration du lait fromager• Augmente la concentration deprotéine sérique dans la phaseaqueuse du fromage

• Protéine native (peu d’impact)

Chauffage du lait fromager• Dénaturation, agrégation etfixation de la protéine sériqueaux micelles de caséine

• Protéine dénaturée (humidité)• Complexes solubles (interférence)

0

1

2

3

4

5

Lait UF 2X 10% dén.

[protéine sérique] %

Effet des traitements du lait sur la teneur en protéine sérique du fromage exprimée en pourcentage de la protéine totale (type Mozzarella; 50% humidité)




Approche #2: Agrégation des protéines du lactosérum fromager

>40 ans de développement• Centriwhey, Simplesse, DairyLow, Microformula…

Procédé en trois étapes• Concentration (UF/DF)

• [protéine], [lactose], [minéraux]• Chauffage

• Temps, température, pH• Traitement mécanique

Intégration d’agrégats de protéine sérique dans la matrice fromagère




Caractéristiques importantes des concentrés de protéine sérique après chauffage

Taux de dénaturation • Rétention dans le caillé

Taille des agrégats• Encombrement du réseau de para caséine

• Rétention du gras• Humidité des fromages• Texture du fromage

Présence de « contaminants »• Interférence à la contraction des gels présure• Associée à la présence de lactose pendant le chauffage




Défi technologique Optimisation du procédé de dénaturation pour répondre à des besoins spécifiques

Profil de température

Traitement mécanique

Concentration protéique

Composition minérale, pH

Teneur en lactose

Taux de dénaturationDimension des agrégats

Rétention d’eau

Comportement dans le fromage



Deux classes d’ingrédients

Ingrédients de caséine (MPC)

Composante active

Caractère structurant

Favorise la contraction du caillé(réduit l’humidité)

Augmente la rétention des lipides

Ingrédients de protéine sérique

Composante passive

Caractère déstructurant

Interfère avec la contraction du caillé (augmente l’humidité)

Diminue la rétention des lipides

Ingrédients complémentaires



Utilisation stratégique des ingrédients

Avantage économiqueContrôle des coûts de matières premières

Avantages technologiquesContrôle de l’humidité des fromages

Contrôle de la texture des fromages

Contrôle de la fonctionnalité selon le type de fromage• Ex.: Pizza Mozzarella

• Maturation lente (ingrédients actifs, structurants)• Maturation rapide (ingrédients passifs, déstructurants)



Conclusions

La réglementation fixe les limites minimales quant au contenu en caséine dérivée du lait dans les fromages vendus au Canada

L’utilisation judicieuse d’ingrédients laitiers permet de réduire les coûts de matières premières et de mieux contrôler la composition et la fonctionnalité des fromages

Pour atteindre ces objectifs, les entreprises doivent pouvoirÉvaluer objectivement la qualité des ingrédients disponiblesMaîtriser les techniques de conditionnement des ingrédientsOptimiser la fabrication fromagère pour maximiser la performance des ingrédients



Merci de votre attention

et un merci spécial à Nathalie Rémillard

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