Ligne de production de caséine

Vue d'ensemble

Présente à raison d'environ 80 pour cent, la caséine est la plus importante fraction protéique du lait de vache. La caséine isolée est une matière première intéressante pour un large éventail de secteurs industriels. L'industrie agroalimentaire utilise la caséine en poudre comme protéine de haute qualité. Elle est aussi très utilisée comme liant pour les peintures, pour coller le contreplaqué, pour la gravure sur bois et encore pour la fabrication de colles, mastics, apprêts textiles et détachants pour le cuir. Les lignes de process de GEA permettent la récupération de la caséine par précipitation acide ou par présure.

La caséine est présente dans le lait sous forme de solution colloïdale. Selon la température, la grosseur des particules de caséine varie de 10 à 200 μm. Les particules d'une grosseur comprise entre 10 et 30 μm s'appellent des submicelles, les plus grosses des micelles. 

La caséine se compose de longues chaînes de molécules de 20 acides aminés différents. Ces chaînes de molécules sont associées en submicelles qui sont maintenues ensemble par des sels de phosphate. Pour isoler la caséine, il faut faire précipiter les micelles de la caséine hors du lait. Cela devient possible lorsque la charge en surface et, par conséquent, les forces de répulsion des molécules de caséine sont réduites. Les deux procédés utilisés sont la précipitation acide et la précipitation par la présure.

La précipitation acide

Dans la précipitation acide qui utilise un acide minéral, les ions hydrogène chargés positivement pénètrent dans les micelles de caséine, et entraînent la perte de la charge nette négative des micelles de la caséine. Simultanément, la couche d'hydratation et le nombre d'ions calcium à charge double sont également réduits. La charge de même polarité et, par conséquent, les forces de répulsion forces sont réduites, de sorte que les forces d'attraction dominent. L'énergie thermique des particules entraîne leur collision et elles se regroupent en agrégats de plus grandes dimensions qui précipitent.

Précipitation par la présure

Contrairement à la précipitation acide, qui est réversible, dans la précipitation par la présure le clivage des fragments de micelles est irréversible. L'enzyme de la présure clive le fragment hydrophile insensible au calcium. Environ 50 pour cent de la charge négative nette de la surface de la caséine est alors perdue, ce qui affaiblit la couche d'hydratation de protection et expose le fragment sensible au calcium de la caséine sur la surface de la micelle. L'agrégation a maintenant lieu dans la seconde phase de coagulation qui suit la réaction enzymatique. La gélification proprement dite a lieu en établissant des ponts entre les agrégats avec des ions calcium.

Avant la précipitation : retrait des bactéries du lait écrémé

Que nous utilisions la précipitation acide ou par présure, le point de départ de la production de caséine est un lait écrémé bien dégraissé. Pour pouvoir fabriquer un produit fini parfait, le lait écrémé doit, d'une part, être pasteurisé et, d'autre part, contenir le moins de germes possible.

Dans le séparateur d'élimination des bactéries, les bactéries et les germes sont séparés par centrifugation et évacués du bol par éjection partielle. Le lait écrémé bactériologiquement clarifié est ensuite chauffé à la température de coagulation dans un échangeur à plaques. Selon le type de caséine (acide ou présure), la précipitation est effectuée par l'ajout en ligne d'acide technique ou par l'utilisation d'enzymes avec l'ajout de présure. Cette dernière méthode de précipitation prend un certain temps et est, par conséquent, effectuée par lots.

Pour supporter et promouvoir le procédé de coagulation, des traitements indirects agissant sur la température avec des phases de réaction consécutives suivent.

La séparation effective de la caséine coagulée du petit lait est effectuée par des décanteurs. Le petit lait qui se forme (première phase) est refroidi, clarifié puis soumis à un autre procédé de transformation. Pour augmenter le degré de pureté de la caséine brute, il faut la libérer en grande partie des minéraux et du lactose qui y adhèrent. Pour cela, elle est lavée à plusieurs reprises à contre-courant puis séchée pour atteindre une teneur en eau résiduelle de dix pour cent maximum. Le système fermé de GEA utilise une quantité infime d'eau de lavage afin de préserver les ressources naturelles tout en réduisant les coûts de production.