Optimiser l’égouttage en cuve

L’impact sur les pertes matières est très variable selon les leviers mobilisés pour égoutter”

Mobiliser les bons leviers pour favoriser l’égouttage en cuve permet de limiter les pertes dans les lactosérums. Tour d’horizon des pratiques et pistes de réflexion pour une optimisation.

A

l’exception des technologies purement lactiques (cf tableau n°1), l’une des opérations fondamentales de la technologie fromagère consiste à extraire une fraction de lactosérum en cuve préalablement au moulage afin d’obtenir l’extrait sec recherché au démoulage. Cet égouttage en cuve repose souvent sur un travail thermo-mécanique appliqué au cours de la fabrication : taille des grains de caillé au décaillage, intensité des brassages (vitesse et durée), niveau de chauffage en cuve, mise en œuvre d’un délactosage...

Ces techniques sont faciles à mettre en œuvre, leur effet est vite appréciable visuellement et elles ont été enseignées depuis de nombreuses années. Cependant, elles induisent un stress physique au niveau du caillé, générateur de pertes dans les lactosérums (matière grasse et protéines) et des fines.

D’autres leviers « moins agressifs » peuvent contribuer en partie à l’égouttage. Ces derniers ne sont pas toujours utilisés à leur optimum et ils sont plus délicats à appréhender (manque d’expérience et de repères techniques). Leur prise en considération et leur optimisation permettent de réduire l’intensité du travail thermo-mécanique et ainsi de limiter les pertes matières dans les lactosérums.

1. Importance de l’égouttage en cuve

Toutes technologies fromagères confondues (à l’exception des fromages blancs), il faut éliminer, lors de la fabrication, entre 78% et 92% du volume de lait mis en œuvre sous forme de lactosérum (pour des laits contenant entre 3,2% et 3,3% de protéines). Cette extraction s’opère soit en cuve, soit lors de l’acidification en moule.

Dans le cas des fromages lactiques et des camemberts traditionnels moulés à la louche, par exemple, l’égouttage en cuve ou en bassine est généralement inexistant : il s’effectue après le moulage. Pour les autres technologies, l’égouttage en cuve peut représenter, pour un camembert industriel, 25% à 35% de l’égouttage total, jusqu’à plus de 85% pour des pâtes pressées non cuites (PPNC) et jusqu’à 97,5% pour le Grana (cf tableau n°1).

Pour obtenir ces niveaux d’égouttage en cuve, le fromager dispose de plusieurs leviers. Selon ses choix et leur mise en œuvre, l’impact sur l’égouttage et les pertes matières ne seront pas équivalents.

Tableau 1 : Ordre de grandeur de la quantité de lactosérum éliminée en cuve et en moule selon les technologies fromagères. (*) pour un lait à 32 - 33 g/kg de matière azotée protéique (MAP), non enrichi en MAPS et traité thermiquement au plus à 75°C - 20s

2. Les leviers de l’égouttage en cuve

Si l’on exclut l’impact de la préparation du lait, qui peut contribuer à l’égouttage avant sa mise en cuve, (par l’enrichissement en protéines et matière grasse, par exemple), le fromager dispose de trois axes technologiques majeurs pour conduire l’égouttage en cuve.

L’intensité du travail ­thermo-mécanique en cuve

Cet axe est le plus connu et utilisé. L’impact sur l’égouttage résulte de la combinaison de plusieurs facteurs.

La taille du grain de caillé lors du décaillage. Plus le grain est petit, plus la surface d’échange pour un volume donné sera importante, plus l’égouttage sera rapide. Sa contraction sous l’effet de la température en cuve et de la poursuite éventuelle de l’organisation du gel (selon le moment du décaillage par rapport à la courbe de vitesse d’organisation du gel).

La vitesse de chauffage en cuve et le niveau de température atteint. Plus la température est élevée, plus le grain de caillé se contractera, mais plus les pertes en matières grasses augmenteront.

La durée du brassage en cuve. Par exemple, en emmental, brasser 50 minutes au lieu de 30 après chauffage conduit à une augmentation de l’extrait sec au démoulage d’environ 0,5 point.

La mise en œuvre ou non d’une opération de délactosage. Lorsqu’elle est réalisée à hauteur de 25% en PPNC, elle permet d’augmenter l’égouttage en cuve et l’extrait sec du fromage au démoulage d’environ 1,5 point.
Selon les différentes configurations de cuves (double O, OST, horizontales, rondes, oblongues…), l’impact du travail thermo-mécanique peut être très variable.

Accroître la synérèse « chimique » permet de limiter les pertes de matière dans le sérum

La conduite de l’acidification

La quantité d’eau que les caséines fixent (notion d’eau liée) dépend, entre autres, du pH. Lorsque celui-ci passe de 6,7 à 6,0-6,1, la quantité d’eau fixée par les caséines diminue, elle augmente entre 6,0 et 5,7 puis diminue à nouveau entre 5,7 à 4,6. Le suivi de l’acidification permet ainsi de s’assurer que l’égouttage lié à sa conduite est correct.

Le niveau d’organisation du gel au moment du décaillage

La fermeté du gel au moment du décaillage et la nature des liaisons qui se sont mises en place entre les protéines lors de la coagulation (liaisons hydrophobes, ioniques...) vont conditionner la perméabilité du gel et sa faculté à se contracter et expulser le sérum (« synérèse ») (cf encadré « Comment les coagulants agissent sur la synérèse chimique »).

Un gel décaillé très ferme et très organisé aura une aptitude à l’égouttage plus faible qu’un gel moins ferme au moment du décaillage. C’est pourquoi en pâtes molles (où un faible égouttage est recherché en cuve), le décaillage s’opère généralement lorsque le gel est ferme tandis qu’en emmental (où est recherché un fort égouttage en cuve), il intervient très rapidement après le temps de prise/floculation.

3. Une question d’équilibres

La synérèse obtenue par la contraction naturelle du gel sous les effets de la coagulation et de l’acidification peut être qualifiée de « chimique », tandis que la synérèse résultant du travail thermo-mécanique peut être qualifiée de « physique ».

Afin de limiter les pertes de matière dans le lactosérum, il faut accroître la synérèse « chimique » et limiter à leur minimum les leviers de la synérèse « physique ». A titre d’exemple, l’augmentation de la surface totale des grains de caillé pour un volume donné accroît les pertes de matière grasse dans le lactosérum. Afin de les réduire, il faut donc essayer de décailler le plus gros possible, sans pour autant compromettre l’égouttage recherché. Décailler plus gros, tout en obtenant des grains de taille régulière, nécessitera une optimisation des autres leviers.

4. En pratique

Pour optimiser la synérèse « chimique », la première difficulté pour le fromager est d’apprécier, au-delà de la fermeté, le niveau d’organisation du gel. Pour cela, s’il ne dispose pas de moyens de mesure spécifiques (rhéomètre à oscillation, formagraph, CoaguSensTM, Rhéolaser, sonde OTI…), il doit établir ses propres repères afin d’estimer le niveau d’organisation du gel.

Concrètement, il peut mesurer le temps de prise et le temps total de coagulation, puis calculer le rapport temps total de coagulation/temps de prise. Plus ce dernier est élevé, moins le gel présentera d’aptitude à l’égouttage.

➜ En PPNC, ce taux varie souvent entre 1,35 et 2 selon le niveau d’égouttage souhaité et la teneur en protéines du lait.
➜ En PPC, il est plus faible : 1,05 à 1,3.
➜ En pâte molle, il dépasse parfois des valeurs de 5.

En réduisant ce ratio, c’est-à-dire en pilotant le temps de prise par rapport au temps de durcissement, il est possible d’augmenter la synérèse « chimique » en cuve due au coagulant. Mais attention : il faudra ajuster l’intensité du travail thermo-mécanique (la réduire). La valeur de ce ratio doit être suffisante pour que le gel supporte les étapes post-décaillage. Cette approche fonctionne assez bien pour des technologies très stables (en termes de composition de lait, de pH emprésurage…). Elle n’est pas adaptée à un changement de coagulant et aux variations de la matière première. En effet, la vitesse d’organisation du gel est très sensible à la nature et à la dose du coagulant mais aussi à la composition du lait (pH, calcium ionisé, teneur en protéines, température…).

Favoriser le temps de durcissement permet d’augmenter la synérèse chimique

Concernant la synérèse « chimique » liée à l’acidification et donc aux ferments, il faut également prendre en considération l’aptitude de certaines souches à produire des polysaccharides (intracellulaires ou extracellulaires) qui vont fixer de l’eau. De tels ferments vont ainsi limiter l’égouttage (effet sur le facteur viscosité de la loi de Darcy). Cette production de polysaccharides peut se dérouler en cuve ou en moule selon les technologies et le pH du caillé. Il faudra par conséquent ajuster les autres leviers de l’égouttage. L’emploi de tels ferments permet d’augmenter l’HFD des fromages sans trop de dégradation de leur texture et/ou d’apporter plus d’onctuosité à la pâte des fromages. ◼

Comment les coagulants agissent sur la synérèse chimique

L

orsque le lait se transforme en gel sous l’action des coagulants, différentes liaisons vont se mettre en place entre les protéines incluant certains minéraux. Celles-ci vont venir modifier :
➜ la perméabilité du gel, qui est étroitement liée à sa minéralisation, et donc à l’acidification ;
➜ la pression exercée sur la phase aqueuse contenue dans le réseau protéique (pression endogène). Celle-ci est plus importante lorsque le gel s’organise, c’est-à-dire lorsqu’il est peu ferme et inversement.

Ces deux facteurs interviennent sur la vitesse d’extraction du lactosérum d’un grain de caillé (régie par la « loi de Darcy »). Ainsi, quand la pression endogène et la perméabilité augmentent, l’égouttage sera plus rapide.
La dose de coagulant va également jouer un rôle majeur sur l’égouttage puisqu’elle va contribuer à la création des liaisons inter-protéines et donc à la pression endogène. La figure 2 illustre l’impact de la dose de coagulant sur la synérèse « chimique ». ◼

Figure 2 : Impact de l’effet dose de coagulant sur la synérèse « chimique », sans aucune action thermo-mécanique sur un gel ayant un pH de 4,8.
Résultats obtenus à partir d’un lait pasteurisé, maintenu à 36°C, inoculé avec un ferment. Seule la dose de coagulant change.
A J + 1, le volume de lactosérum extrait est fortement impacté par la dose de coagulant. Celle-ci va jusqu’à 50% du lait mis en œuvre (cas D2).

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