Un projet ambitieux s’attaque au développement d’un procédé de séchage par atomisation pour la production d’une protéine de lait de forte valeur
Le site de production de Cremo à Villars-sur-Glâne (Suisse). Photo : STEMUTZ PHOTO
Société familiale, Valfoo est un des fournisseurs leaders de produits de niche à base de lait et de lactosérum en Europe. Ayant son siège en Suisse et très bien implantée en Asie, elle travaille avec des partenaires de fabrication clés, dont le producteur laitier suisse leader Cremo SA, pour développer des procédés durables pour des produits laitiers spécialisés.
En 2019, à la tête d’une entreprise de produits laitiers mondiale qui avait le vent en poupe et une gamme de produits en expansion, les fondateurs de Valfoo, les frères Daniel et Oliver Krayl, ont décidé de fabriquer de la lactoferrine, une protéine de lait de grande valeur, sous forme de poudre séchée par atomisation. Daniel et Oliver Krayl ont fait équipe avec GEA et avec un producteur laitier expérimenté, Cremo, pour mettre au point et peaufiner le procédé commercial. L’objectif était de construire des installations de fabrication pour produire de la lactoferrine séchée par atomisation sur le site de Villars-sur-Glâne de Cremo.
Ce projet lactoferrine s’est achevé avec succès en 2021, les deux partenaires devenant les premiers à mettre en place en Suisse un procédé industriel pour produire de la lactoferrine en poudre en utilisant la technologie de séchage par atomisation. L’installation est maintenant entièrement opérationnelle sur le site de Cremo et produit chaque jour environ 65 kg de lactoferrine en poudre, qui est vendue par Valfoo à des fabricants de poudres nutritionnelles et de compléments alimentaires pour enfants et adultes, dans le monde entier.
Oliver Krayl (à gauche) un des frères qui ont fondé Valfoo, ici avec Edgar Fasel, Responsable de l’installation chez Cremo. Photo : STEMUTZ PHOTO
Valfoo, Cremo et GEA avaient toutes les cartes en règle pour travailler ensemble sur ce projet de production de lactoferrine séchée par atomisation. Étant la deuxième entreprise de transformation du lait de Suisse et employant plus de 800 salariés, Cremo possède l’expertise indispensable dans tous les aspects de la transformation laitière, y compris dans le domaine de la fabrication de poudres de protéines de lactosérum et de lait pointues. L’entreprise est, par ailleurs, liée de manière indépendante à GEA depuis près de 50 ans, ce qui lui a permis d’atteindre plusieurs jalons technologiques clés. Cremo a ainsi été en 2005 la première entreprise à installer le sécheur à filtre intégré (IFD) de GEA. Cremo a également été la première entreprise d’Europe à introduire la technologie CEE (Cyclone Extra Efficiency) de GEA.
Un projet ambitieux …
Comme l’ont reconnu les partenaires du projet, développer un procédé de production robuste pour la lactoferrine séchée par atomisation était une vraie prouesse. « Mettre au point un procédé de séchage par atomisation pour produire de la lactoferrine était un projet ambitieux et une initiative audacieuse », a commenté Daniel Krayl. « La lactoferrine est une protéine de lactosérum qui est très sensible à la chaleur, du coup la lactoferrine en poudre était traditionnellement fabriquée en utilisant des techniques de lyophilisation, qui sont moins gourmandes en chaleur que le séchage par atomisation, mais sont plus coûteuses. »
En dépit des difficultés, Valfoo, GEA et Cremo se sont donnés l’objectif de formuler, tester et peaufiner un procédé de séchage par atomisation qui soit plus efficace que la lyophilisation, et puisse générer de la lactoferrine en poudre de grande pureté, présentant des propriétés physicochimiques définies avec précision.
Plus précisément, la difficulté pour les partenaires était de développer une ligne de procédé complète, de l’extraction de la lactoferrine du lait liquide au séchage par atomisation, qui évite d’exposer le produit à une chaleur excessive susceptible de dénaturer la protéine, mais qui n’en offre pas moins un haut rendement pour maintenir les pertes de produit au minimum.
Lactoferrine en poudre séchée par atomisation provenant du site de Cremo. Photo : STEMUTZ PHOTO
« Après avoir fait équipe avec Cremo en tant que de partenaire de fabrication, en 2019 nous avons approché GEA à qui nous avons demandé de concevoir un équipement de séchage par atomisation qui remplisse notre cahier des charges pour produire de la lactoferrine qui présente les propriétés de pureté, fonctionnelles et autres requises, » - Daniel Krayl, un des fondateurs de Valfoo
- Daniel Krayl, un des fondateurs de Valfoo
Quand la magie opère …
« Avec Cremo nous avions conçu une ligne par voie humide pour isoler et purifier la lactoferrine liquide du lait, et nous sommes allés sur le site d’essais GEA de Copenhague avec quelques bouteilles de lactoferrine, pour les premiers essais », a expliqué Daniel Krayl. « Nous avons travaillé avec les équipes GEA du site d’essais de Copenhague pour configurer l’installation de séchage par atomisation, y compris les caractéristiques de l’équipement telles que la buse du sécheur-atomiseur et les paramètres de process, y compris les températures d’entrée et de sortie », a poursuivi Oliver Krayl. « Y parvenir a été un grand pas en avant, compte tenu de la quantité relativement limitée de lactoferrine pure avec laquelle nous devions travailler. »
La taille du sécheur a été essentielle pour la réussite du projet. Utiliser un sécheur de taille optimale a, en effet, permis aux partenaires d’éviter d’exposer la lactoferrine à une chaleur excessive. La taille de sécheur sélectionnée a également minimisé la quantité de poudre entrant en contact avec les surfaces chaudes, ce qui peut se produire lorsqu’on utilise un équipement de plus petites dimensions.
Résultat, alors que l’on aurait plutôt pensé au départ que la chaleur associée à une technologie de séchage par atomisation détruirait les protéines de lactoferrine, comme l’a souligné Daniel Krayl, avec le sécheur-atomiseur de GEA, nous n’avons pas ce problème. Il n’y a pas de dénaturation significative des protéines. »
L’inspection du procédé de séchage par atomisation chez Cremo. Photo : STEMUTZ PHOTO
La solution GEA…
Le procédé de séchage par atomisation développé par GEA, Valfoo et Cremo se déroule dans un sécheur-atomiseur VSD® GEA à un seul étage de taille 12,5, qui a un temps de séchage court et est configuré en utilisant des cyclones CEE GEA pour atteindre un haut rendement. Même si le nouveau sécheur-atomiseur de lactoferrine est plus petit que les autres sécheurs-atomiseurs de Cremo, il offre les mêmes caractéristiques qui remplissent le cahier des charges des installations de process agroalimentaire industrielles de la société.
« Le sécheur-atomiseur que nous avons maintenant est de la taille idéale pour notre produit et a été optimisé sous de nombreux aspects tels que la hauteur de chute de la poudre qui sort du sécheur, la pression, le design de la buse et la chaleur en entrée et en sortie », explique Daniel Krayl. « Ajuster ces paramètres nous aide à assurer un process reproductible de manière à obtenir les effets de séchage par atomisation exacts désirés et à générer une poudre présentant une distribution granulométrique et des propriétés clairement définies. »
Un fonctionnement parfait…
Ayant achevé en 2020 la configuration du procédé de bout en bout, du traitement du lait au conditionnement de la poudre de lactoferrine séchée par atomisation dans l’établissement de Cremo, Valfoo a ensuite effectué des essais et des ajustements supplémentaires pour optimiser le procédé général. Après l’installation du sécheur-atomiseur chez Cremo, les procédés ont dû être définis sur le site par les spécialistes de Cremo et GEA. L’installation fonctionne parfaitement depuis le printemps 2022. Elle produit actuellement 10 000 kg de lactoferrine par an et offre la possibilité d’augmenter la production jusqu’à 25 000 kg. « Ce qui est important, c’est que l’installation de séchage par atomisation de GEA nous offre une ample marge de croissance et d’expansion », fait remarquer Oliver Krayl.
« Le développement d’un processus de production qui permet de fabriquer de la lactoferrine fonctionnelle de haute qualité en utilisant la technologie du séchage par atomisation s’est appuyé sur l’expertise combinée en matière de process industriel, de produits et d’ingénierie de Cremo, Valfoo et GEA, qui ont travaillé en partenariat », a expliqué Edgar Fasel chez Cremo.
Le cofondateur de Valfoo Oliver Krayl (à gauche) et le Responsable de l’installation Edgar Fasel devant l’équipement de séchage par atomisation de Cremo. Photo : STEMUTZ PHOTO
« Nous avions l’infrastructure physique et le savoir-faire en matière de process, et nous savions que GEA était en mesure de configurer une solution de séchage par atomisation qui produirait une poudre de haute qualité présentant les caractéristiques recherchées. L’installation finale comble toutes nos attentes. » - Edgar Fasel, Responsable de l’installation chez Cremo
- Edgar Fasel, Responsable de l’installation chez Cremo
Les points en faveur de la lactoferrine séchée par atomisation …
Le séchage par atomisation présente plusieurs avantages par rapport à la lyophilisation pour la production de lactoferrine en poudre, et ce, en dépit de son coût. Par rapport aux procédés de lyophilisation, le séchage par atomisation permet un contrôle plus précis et constant de la granulométrie de la poudre. Cela signifie que la distribution granulométrique peut être définie avec soin, ce qui permet d’obtenir un produit pulvérulent plus facile à dissoudre dans l’eau. Cette propriété est importante pour les préparations pour nourrissons. Par ailleurs, la lactoferrine séchée par atomisation étant plus claire que la lactoferrine lyophilisée qui est de couleur rougeâtre, les produits en poudre qui en contiennent seront plus réussis sur le plan esthétique.
De plus, par rapport toujours à la lactoferrine lyophilisée, les formulations séchées par atomisation présentent des caractéristiques grâce auxquelles il est plus facile de presser des comprimés ou de remplir des gélules. La fabrication de comprimés de lactoferrine séchée par atomisation utilise moins de cellulose, de dioxyde de silicone ou d’autres excipients, de sorte que la teneur en protéines par comprimé peut être plus élevée, ce qui permet d’obtenir un produit de plus haute qualité pour les applications nutraceutiques.
« Centrer l’objectif de cet important projet avec notre partenaire de longue date Cremo SA et avec Valfoo AG a été un parfait exemple de ce qu’est un excellent travail d’équipe », a commenté Johnny Bonke, Knowledge Manager pour les applications laitières, GEA. « Dès les toutes premières expériences de test dans les installations d’essais de GEA, les trois entreprises ont travaillé en étroite collaboration pour développer l’agencement de l’installation et les conditions de fonctionnement, d’abord à l’échelle pilote, puis en confirmant tous les résultats des essais pour l’installation commerciale. En ce qui nous concerne chez GEA, nous continuerons à apporter une assistance constante à Valfoo et Cremo, et à faire croître la production de lactoferrine suisse grâce à nos technologies éprouvées. »
Le cofondateur de Valfoo Oliver Krayl (à gauche) et le Responsable de l’installation de Cremo Edgar Fasel. Photo : STEMUTZ PHOTO
