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Procédé de fabrication d'un lait sec La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un lait sec.
Le lait sec dit instantané diffère du produit normal séché par pulvérisation en ce sens qu'il présente une bonne mouillabilité et qu'il peut être facilement dispersé dans de l'eau froide par simple agitation. Il diffère du lait séché par pulvérisation classique en ce sens que contrairement à la petite dimension particulaire que présente le lait séché par pulvérisation, les fragments individuels ont la forme d'agrégats qui ont une dimension telle que la plus grande partie des fragments ont une forme particulaire supérieure à 0,149 mm.
Un tel produit sous forme d'agrégat présente une mouillabilité élevée, de sorte que lorsqu'une certaine quantité de la poudre est déposée sur la surface de l'eau froide, la masse de poudre se mouille et coule en une courte période de temps avec une simple agitation.
De façon générale, on a utilisé deux types de procédés pour obtenir la forme instantanée de lait sec. L'un des types (direct) commence avec un concentré de lait liquide, et se poursuit directement pour la formation des agrégats poreux. L'autre type (remouil- lage) applique de l'humidité pour pulvériser la poudre de lait anhydre séchée pour rendre les particules individuelles poisseuses après quoi les particules poisseuses sont mises en contact au hasard pour former des agrégats poreux.
Dans l'un ou l'autre cas, on a trouvé que lorsque les procédés sont utilisés pour obtenir des produits ayant une teneur importante en corps gras, comme le lait entier, le produit final ne présente pas les propriétés du lait instantané au degré voulu pour des produits du commerce. En particulier, lorsqu'une quantité de cette matière est déposée sur la surface de l'eau froide, elle n'a pas tendance à se mouiller et à couler de la même façon que les matières solides du lait non gras rendu instantané, mais au contraire, elle a tendance à flotter et lorsqu'on l'agite, il se forme des gros morceaux poisseux.
On s'est rendu compte que la présence de faibles quantités de lécithine ajoutées a tendance à favoriser la mouillabilité et le pouvoir de dispersion du lait sec. On connaît un procédé par lequel de petites quantités de lécithine sont effectivement incorporées dans un lait sec contenant un corps gras rendu instantané.
Les avantages obtenus par l'utilisation de ce procédé sont très supérieurs aux effets obtenus par l'incorporation homogène de petites quantités de lécithine avec la fraction de corps gras du lait avant le séchage normal par pulvérisation. Dans le procédé, on incorpore la lécithine comme composant essentiellement séparé sans incorporer de façon homogène la lécithine avec la fraction de corps gras, et il est applicable au processus direct et à remouillage susmentionné. Un problème posé par l'incorporation effective de la lécithine concerne l'obtention d'une répartition uniforme.
Le manque de répartition uniforme qui peut être obtenu par les processus décrits a tendance à diminuer l'utilisation efficace et l'efficacité voulue de la lécithine.
La présente invention a pour -but d'éviter les inconvénients ci-dessus.
Elle est décrite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel la fig. 1 est un diagramme de circulation représentant un procédé de mise en oeuvre de l'invention ; la fig. 2 est une vue schématique montrant l'équipement permettant la mise en #uvre du procédé ; la fig. 3 est un diagramme de circulation montrant l'utilisation de l'invention dans le procédé de re- mouillage.
La lécithine est un agent émulsifiant et mouillant connu (ou agent tensio-actif), et a été utilisée dans
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l'industrie alimentaire pour diverses applications. Si l'on mélange cette petite quantité de lécithine mécaniquement avec de la poudre de lait entier sec, la mouillabilité et le pouvoir de dispersion de la poudre dans l'eau froide ne sont pas sensiblement améliorés. Si l'on incorpore de façon homogène la lécithine dans le lait avant le séchage par pulvérisation pour former une poudre sèche, de façon qu'elle se dissolve dans la fraction grasse, on obtient une certaine amélioration de la mouillabilité et du pouvoir de dispersion, mais non dans une mesure comparable au résultat obtenu par le présent procédé.
La présente invention utilise un nouveau processus pour incorporer la lécithine dans du lait sec contenant des corps gras et on prévoit d'après la découverte de la titulaire que la lécithine peut être mise au contact du lait liquide au moment du séchage par pulvérisation ou immédiatement avant ce dernier pour obtenir les résultats voulus pour autant que les conditions soient telles que la lécithine ne se dissolve pas dans la fraction grasse dans une mesure importante.
Le procédé et l'équipement des fig. 1 et 2 sont du type direct, et présentent les particularités décrites par le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI, 2921857 du 19 janvier 1960. Un concentré de lait entier, par exemple un concentré contenant de 40 à 50 % de matières solides comme représenté en A et qui est admis au stade 11 où le lait est atomisé,
et les gouttelettes atomisées mises en contact avec le gaz de séchage pour former une matière individuelle séparée fluide contenant par exemple de 6,5 à 13 % d'humi- dité (comme déterminé par la méthode de détermination de l'humidité au toluène pendant une heure).
Au stade 12 (séparation), la matière individuelle est séparée du gaz de séchage et ensuite la matière humide est transportée au cours du stade 13 au stade de séchage final 14, ce dernier étant réalisé en utilisant un équipement de séchage approprié comme celui décrit par le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2921857 précité, qui ne broie ni ne désagrège les agrégats dans une mesure appréciable quelconque.
Le stade 11 (atomisation) de mise en contact de la matière atomisée avec le gaz de séchage pour former la matière individuelle humide est représenté comme recevant la lécithine (B) sous forme liquide pour l'incorporer dans le produit. Comme précédemment expliqué, la lécithine introduite à cet endroit est admise de façon qu'elle vienne au contact du lait concentré liquide au moment de l'atomisation ou immédiatement avant cette dernière.
La fig. 1 montre également l'admission de cristaux de lactose D au stade 11 en admettant ainsi les cristaux de semence qui ont tendance à favoriser la cristallisation du lactose sous forme d'alpha lactose monohydraté. L'utilisation des cristaux de lactose dans un tel ensemencement est décrit par le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2728678 du 27 décembre 1955.
La lécithine est le nom commercial ou courant pour un mélange de composés qui peut être désigné de façon plus précise par phosphatides ou phospholipides. Les phosphatides sont les composés organiques complexes qui sont analogues aux corps gras ou liquides, mais ils diffèrent suffisamment des corps gras pour leur donner des propriétés uniques. Les lécithines provenant des huiles minérales sont des mélanges de phosphatides obtenues à partir de ces matières comme l'huile de graine de coton, l'huile de maïs, ou l'huile de soya.
Les produits provenant de traitements du commerce courants modifiant la lécithine naturelle pour faire -ressortir les groupes lipo- philes ou les groupes hydrophiles peuvent être utilisés aux fins de la présente invention. On a utilisé la lécithine au soya du commerce et obtenu de bons résultats. Elle est disponible dans le commerce sous forme d'une matière liquide, la lécithine étant dispersée dans un véhicule d'huile de soya.
Ainsi, on peut utiliser un produit de lécithine liquide du commerce de ce type contenant 60 % de lécithine environ, de façon que pour chaque 100 kg du produit séché final, il existe de 0,25 à 1,0 % du produit de lécithine (c'est-à-dire de 0,17 à 0,6 % de lécithines).
L'équipement représenté schématiquement sur la fia. 2 pour mettre en oeuvre le procédé de la fig. 1 est le suivant : le dessiccateur à pulvérisation 21 du type Peeble , et de façon générale peut être construit suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2595119 du 29 avril 1952 au nom de Peeble. Une tête 22 d'atomiseur centrifuge est montée axialement par rapport à la chambre de séchage 23, et peut être l'un d'un grand nombre de types connus en pratique. De préférence, la titulaire choisit une tête d'atomiseur qui forme des gouttelettes atomisées ayant une dimension raisonnablement uniforme et qui présente un espace d'alimentation central dans lequel le concentré liquide est admis.
Sur la fig. 2, on suppose que l'arbre rotatif qui supporte la tête 22 est commandé par un moyen externe approprié comme une courroie entraînée par un moteur qui vient en prise avec une poulie 24. On suppose également que l'arbre est creux, et qu'il est accouplé à la conduite 26 de façon que la charge liquide à atomiser soit admise dans l'espace d'admission central de la tête d'atomiseur. Le produit de lécithine liquide est admis à partir du petit réservoir 27, qui est relié par l'intermédiaire du robinet de réglage 28 à la conduite 29. L'extrémité inférieure de cette conduite admet la lécithine à un débit réglé dans l'espace d'admission de la tête d'atomisation.
La trémie 31 sert à amener les cristaux de semence d'alpha lactose monohydraté sur le transporteur à secousses 32 qui admet les cristaux à un débit réglé à la conduite 33. L'extrémité inférieure de cette conduite dépose les cristaux dans la chambre d'admission de la tête d'atomisation.
Un gaz de séchage chaud est introduit dans la chambre de séchage 23 par l'intermédiaire des conduites 34 et du collecteur 36. Les conduites 34 sont reliées à une chambre de soufflage 37 montée au sommet de la chambre de séchage par pulvérisation
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et qui présente un orifice annulaire dirigé vers le bas 38 qui évacue de l'air de séchage de haut en bas autour de la tête d'atomisation 22. Le collecteur 36 communique avec la paroi périphérique supérieure de la chambre de séchage par l'intermédiaire d'orifices à jalousie 39 de façon que l'air chaud soit introduit dans la partie supérieure de la chambre de séchage d'une façon généralement tangentielle.
Le réglage du séchage par pulvérisation y compris la température d'admission de l'air de séchage, le débit de l'air et la quantité de la matière liquide admise dans la tête d'atomisation peuvent être conformes à la description du brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2921857 précité pour obtenir la matière individuelle humide voulue sous forme d'agrégats.
La matière individuelle humide fournie par le disperseur à pulvérisation 21 est évacuée par l'intermédiaire de la conduite 41 et est amenée dans le séparateur 42 qui peut être du type cyclone comme représenté. La matière évacuée de ce cyclone est représentée comme étant transportée par un moyen approprié tel qu'un dispositif à vis transporteuse 43 vers le dessiccateur final 44.A partir du dessiccateur 44, la matière peut être traitée par un équipement de calibrage 45 qui ramène la matière projetée présentant une dimension insuffisante dans le procédé.
Lorsqu'on doit utiliser l'équipement pour des opérations industrielles prolongées, il est souhaitable de prévoir un balayage à l'air pour détacher la matière des parois latérales de la chambre 23. Ainsi, on a représenté un arbre rotatif creux 46 relié à son extrémité inférieure à une conduite 4 7 d'alimentation en air. Un bras creux 48 relie l'extrémité interne de l'arbre à la conduite de balayage perforée 49. L'air évacué de la conduite 49 est dirigé contre la paroi latérale pour déplacer la matière accumulée. L'arbre 46 est mis en rotation à une vitesse constante, par exemple au moyen du pignon à chaîne commandé 51.
Le produit final obtenu par le processus d'équipement décrit ci-dessus a la forme d'agrégats poreux, les agrégats individuels étant formés par les particules de lait en poudre fermement collées les unes aux autres d'une façon irrégulière. La formation de ces agrégats se produit en raison des contacts fortuits entre les particules séchées par pulvérisation pendant qu'elles sont humides ou poisseuses.
La vis sans fin 43, lorsqu'elle est utilisée pour transporter la matière humide peut consister en un boîtier tubulaire et en un dispositif rotatif interne consistant en ruban hélicoïdal monté sur un arbre rotatif. Le ruban agit doucement et retourne la matière humide individuelle et :la contraint à avancer vers l'extrémité d'évacuation de ce dispositif. L'agitation régnant dans la vis transporteuse est insuffisante pour provoquer un degré important quelconque de broyage et de désagrégation des agrégats.
Lorsqu'on omet la vis transporteuse, le dessiccateur à pulvérisation 21 est réglé de façon que le degré de l'état poisseux des particules soit tel que pendant le transport du dessiccateur à pulvérisation par l'intermédiaire du cyclone collecteur et dans le dessiccateur final, il se produise des contacts fortuits pour former les agrégats humides voulus.
La dimension des agrégats et la densité apparente du produit final dépendent dans une certaine mesure de la façon dont le procédé est réglé. Toutefois, les agrégats ont une dimension telle que la dimension de la matière reste supérieure à 0,149 mm, mais inférieure à 1 mm.
De façon générale, le produit obtenu par le procédé décrit ci-dessus a d'excellentes propriétés de dissolution instantanée. Lorsqu'une certaine quantité du produit est déposée sur la surface de l'eau froide, l'eau pénètre dans la masse et dans les agrégats poreux individuels sans les agglomérer de façon que la masse entière se mouille, et coule rapidement avec une simple agitation appliquée soit simultanément au dépôt de la poudre, .soit immédiatement après. Ainsi, le produit peut être facilement dispersé dans l'eau froide pour former un lait reconstitué stable sans formation de grumeaux. Une :partie importante du lactose présent est sous forme d'alpha lactose monohydraté de sorte que le produit est relativement non hygroscopique.
Le lait reconstitué obtenu en utilisant le produit ne se distingue pas sensiblement du lait entier frais de laiterie. Il n'y a aucune diminution du goût, de la saveur ou de la solubilité.
De façon générale, la teneur en lécithine est incorporée dans les agrégats de façon qu'elle ne soit pas dissoute dans les globules des corps gras. Elle est associée à la matière solide du lait, et est répartie dans les agrégats de façon à affecter dans une grande mesure les propriétés tensioactives de la matière.
Une autre particularité du procédé de l'invention est qu'il se produit une répartition relativement uniforme de la lécithine par rapport au produit final. En d'autres termes, lors d'un examen microscopique du produit final, on a trouvé qu'il n'existe pas de particules solides de lécithine qui soient dissociées de la matière solide du lait, et que tous les agrégats présentent une teneur en lécithine ayant un degré élevé d'uniformité. Ceci rend l'utilisation de la lécithine efficace pour obtenir les caractéristiques de distribution instantanée recherchées.
Dans ce qui ,précède, on s'est référé en particulier à la fabrication d'un lait entier. Un lait entier séché type présentant une teneur en humidité de 2 % peut avoir une teneur en matières grasses de beurre de 28 % environ. Il est évident que la pré- sente invention s'applique à -des produits ayant une plus faible teneur en matières grasses que le lait entier,
par exemple des produits ayant une teneur en matières grasses réduite comprise entre 7 et 28 %. On peut rendre également da teneur en matières grasses supérieure à celle du lait entier séché normal, par exemple entre 28 et 72 0/0 (crème séchée).
Bien qu'on se soit référé en particulier aux matières solides du lait contenant la matière grasse du lait,
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divers autres corps gras ou substances analogues à la matière grasse peuvent être substitués à la totalité ou à une partie de la teneur en matières grasses du beurre. C s corps gras sont comestibles, relativement exempts d'acides gras, et présentent un point de fusion compris entre 32 et 43 C. Par exemple, on peut se référer à l'une ou l'autre d'un certain nombre d'huiles végétales hydrogénées comestibles comme les huiles de graines de coton, d'arachide et de maïs hydrogénées.
Bien que le procédé de l'invention s'applique en particulier au procédé direct pour obtenir un lait instantané, il peut -être utilisé avec le processus de remouillage comme représenté en particulier sur la fig. 3. Ainsi, le concentré de lait entier a est représenté comme étant amené au stade de séchage par pulvérisation 61 (atomisation et mise en contact avec un gaz de séchage pour former une poudre de lait anhydre) pour former une poudre de lait anhydre finement divisée.
En d'autres termes, nu lieu de régler le séchage par pulvérisation de la façon décrite par le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2921857 précité pour obtenir une matière individuelle humide, le séchage est réglé suivant la technique classique de séchage par pulvérisation du commerce, pour obtenir une poudre séchée par pulvérisation anhydre ayant une dimension particulaire telle que la plus grande partie de la matière a une dimension inférieure à 0,149 mm.
Comme indiqué sur la fia. 3, on admet la lécithine b dans la tête d'atomisâtion centrifuge de la même façon que précédemment décrit en se référant aux fig. 1 et 2. Ainsi, la lécithine est incorporée dans la matière séchée par pulvérisation finement divisée sans être dissoute dans la fraction de matière grasse.
La matière séchée par pulvérisation anhydre est alors amenée au stade de transformation 62 qui peut être effectué par le processus et l'équipement décrits par le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2835586 du 20 mai 1958 au nom de Peeble. En supposant qu'on utilise cet équipement, la poudre de lait anhydre est amenée dans une chambre du convertisseur avec un courant d'air transporteur où elle est mise au contact d'une quantité suffisante d'humidité pour rendre les particules relativement poisseuses. Il est souhaitable que l'atmosphère de la zone d'humidification soit à température élevée, par exemple entre 38 et 49 C, par exemple en admettant une vapeur d'eau chaude en même temps que l'eau atomisée.
Dans la chambre du convertisseur, les particules humides poisseuses viennent au contact les unes des autres au hasard, en formant ainsi des agrégats poreux humides. Comme décrit par le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2835586 précité, la quantité d'humidité ajoutée au stade 62 peut suffire pour fournir une teneur totale en humidité comprise entre 10 et 20 % à la matière quittant la chambre du convertisseur.
A partir de la chambre de conversion, les agrégats sont envoyés sur une courroie transporteuse où la matière reste au repos pendant une période comprise entre 10 secondes et 2 minutes, pendant qu'elle est déplacée vers un dessiccateur du type à secousses. Sur la fig. 3, la période de maintien ou de repos sur le transporteur est indiquée par 63 et le séchage est indiqué par 64. pour fournir le produit sec final en état pour être empaqueté. Après le séchage final, la matière peut être soumise à un tri ou calibrage en 65 pour obtenir en vue de l'empaquetage un produit final qui soit relativement uniforme.
Le produit final obtenu par le processus de la fig. 3 a sensiblement les mêmes caractéristiques que le produit précédemment décrit. En général, la teneur de lécithine ne se dissout pas dans la fraction de matière grasse pendant le stade de transformation en 62, mais reste associée à la matière solide du lait et est répartie de façon à améliorer les propriétés tensio- actives des agrégats.
Aussi bien dans le processus direct que dans le processus de remouillage décrit ci-dessus, la lécithine liquide est admise directement dans la chambre d'admission de la tête d'atomisation centrifuge. Ceci a pour but d'amener la lécithine et les matières liquides en contact immédiatement avant l'atomisation de façon que la lécithine ne puisse pas se dissoudre dans la matière grasse. Dans certains cas, il peut être commode d'introduire la lécithine dans la tête d'atomisa- tion. Dans ce cas, on peut admettre la lécithine dans le courant de lait pénétrant dans l'équipement atomiseur, comme par exemple dans la conduite 26.
Dans ce cas, on obtient un contact sensiblement plus long entre la lécithine et la charge liquide, mais toutefois sans fournir un temps suffisant pour qu'il se produise une dissolution appréciable de la lécithine dans la matière grasse.
Les exemples du procédé de l'invention sont les suivants Exemple 1 On utilise le processus décrit en se référant aux fig. 1 et 2. On concentre un lait entier par évapora- tion sous vide à 46 % de matières solides. On pompe le concentré à un débit uniforme à travers la tête d'atomisation d'un dessiccateur du type Peeble sensiblement comme précédemment décrit.
Les températures et les débits de l'air de séchage admis dans la chambre de séchage par pulvérisation sont réglés de façon que la matière solide du lait évacuée présente un;, teneur en humidité de 6,8 % comme déterminé par le processus de distillation au toluène d'une heure. On admet un produit de lécithine liquide dans la tête d'atomisation de la façon précédemment décrite. Le produit utilisé est une lécithine de soya du commerce fabriquée par W.A. Cleary Company .
La quantité du produit de lécithine utilisée est telle qu'elle constitue sensiblement 0,83 % du produit sé- ché final (c'est-à-dire 0,5 % de lécithine (s) environ). On admet simultanément des cristaux de semences de lactose dans la tête d'atomisation de la façon précédemment décrite.
La quantité de lactose ainsi ajoutée atteint 0,1 % de la teneur en lactose du concentré.
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La dimension des cristaux de lactose est telle que la plus grande partie des cristaux ont une dimension particulaire inférieure à 0,047 mm. L'arbre de balayage 46 est commandé à un tour par minute. La matière quittant le dessiccateur à pulvérisation présente une température comprise entre 32 et 38 C.
On introduit de l'air chaud par l'intermédiaire de la conduite 40 de la fig. 2 à une température de 1211) C environ, de sorte que le produit quittant le séparateur cyclone 42 a une température de 60- C. Cette matière est amenée par la vis transporteuse 43 d'où la matière humide est amenée au dessiccateur 44 dans lequel elle est mise en contact avec de l'air de séchage à une température de 1161, C environ.
On a utilisé un temps de séchage de 4 minutes environ pour ob- tenir un produit final contenant 2 % d'humidité envi- ron. Le produit final a la forme d'agrégats fermes dont la plus grande partie a une dimension particu- laire supérieure à 0,149 mm, mais inférieure à 1 mm. On a essayé le produit quant à sa mouillabilité en déposant 20 g de la matière sur la surface de 140 cm3 d'eau à 210 C. Immédiatement après, on a agité l'eau avec une cuillère courante.
En moins de 10 secondes, toute la masse de la poudre a coulé dans la masse d'eau et s'est complètement dispersée pour former un lait reconstitué stable. Ce lait reconstitué ne se distingue sensiblement pas du lait entier frais en ce qui concerne le goût, la saveur et la stabilité. L'indice de solubilité du produit final est de 2,20 ml environ. Exemple On utilise le processus de remouillage comme décrit en se référant à la fig. 3. Le dessiccateur à pulvérisation utilisé est celui représenté sur la fig. 2, excepté que le moyen destiné à admettre les cristaux de lactose est omis, et que le dessiccateur fonctionne comme un équipement de séchage par pulvérisation classique pour fournir une poudre de lait anhydre finement divisée.
On admet le même concentré de lait entier à celui indiqué dans l'exemple 1 dans cet équipement de séchage par pulvérisation pour obtenir une poudre de lait entier anhydre ayant une teneur totale en humidité de 2 % environ. Sensiblement, la totalité de la teneur en lactose de cette poudre est sous forme anhydre. La dimension ;particulaire de la plus grande partie de la poudre est inférieure à 0,149 mm. On admet la lécithine en la même quantité que celle spécifiée dans l'exemple 1 dans la tête d'atomisation centrifuge en même temps que le concentré de lait entier.
Cette lécithine est incorporée de façon uniforme dans les particules finement divisées de la poudre de lait sec. On admet ladite poudre dans un convertisseur comme décrit en se référant à la fig. 3 dans lequel les particules sont mouillées, et les particules poisseuses humides ainsi obtenues mises en contact fortuit pour former des agrégats poreux humides. La quantité d'humidité ajoutée est telle que la matière qui quitte le convertisseur contient 15 % d'humidité environ.
On applique la chaleur à la zone d'humidification en admettant une certaine quantité de vapeur d'eau chaude de façon que la température de la zone d'humidification soit de 430 C environ. La matière humide quittant le convertisseur est amenée sur un transporteur où elle reste au repos pendant une période de 20 secondes environ pendant laquelle elle passe dans un équipement de séchage du type à secousses. On effectue le séchage et le tri ou calibrage comme décrit par le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2835587 précité. Le produit final présente toutes les propriétés de dissolution instantanée de la matière obtenue dans l'exemple 1 et d'une façon générale a des caractéristiques analogues.
Dans ce cas de nouveau, la teneur en lécithine n'est pas dissoute dans la matière grasse, mais est répartie de façon à améliorer efficacement la mouillabilité et l'aptitude à la dispersion du produit dans l'eau.