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La technologie fromagère : de la tradition aux technologies de rupture

Le fromage est une pratique ancestrale de report des éléments nobles du lait. La maîtrise des conditions de fabrication permettant de générer des produits de textures et arômes différenciés ne date que du Moyen Age. Aujourd’hui, les progrès de la science laitière ont permis une meilleure compréhension et l’optimisation séquentielle de chacune des étapes de la fabrication fromagère, socle nécessaire ouvrant aux chercheurs la voie pour revisiter les pratiques de fabrication dans un objectif de simplification et d’écoconception. Les procédés et produits innovants en test aujourd’hui repensent et réorganisent l’ordre de chaque étape des fabrications d’antan. Nous proposons de retracer cette évolution dans le temps en expliquant comment l’Homme a adapté le fromage à ses besoins. Nous soulignerons quelles circonstances ont permis la transition vers le système alimentaire agro-industriel actuel. Nous montrerons les évolutions particulières de la science laitière ayant conduit à l’optimisation des étapes de la transformation fromagère. Nous pointerons leurs limites. Nous verrons enfin de quelle manière les technologies de ruptures permettent de contourner ces limites. A partir de ce passé et du présent, nous poserons les attendus qui préfigurent l’évolution future de la technologie fromagère.

 Le fromage est une pratique ancestrale de report des éléments nobles du lait. La maîtrise des conditions de fabrication permettant de générer des produits de textures et arômes différenciés ne date que du Moyen Age. Aujourd’hui, les progrès de la science laitière ont permis une meilleure compréhension et l’optimisation séquentielle de chacune des étapes de la fabrication fromagère, socle nécessaire ouvrant aux chercheurs la voie pour revisiter les pratiques de fabrication dans un objectif de simplification et d’écoconception. Les procédés et produits innovants en test aujourd’hui repensent et réorganisent l’ordre de chaque étape des fabrications d’antan. 

Nous proposons de retracer cette évolution dans le temps en expliquant comment l’Homme a adapté le fromage à ses besoins. Nous soulignerons quelles circonstances ont permis la transition vers le système alimentaire agro-industriel actuel. Nous montrerons les évolutions particulières de la science laitière ayant conduit à l’optimisation des étapes de la transformation fromagère. Nous pointerons leurs limites. Nous verrons enfin de quelle manière les technologies de ruptures permettent de contourner ces limites. A partir de ce passé et du présent, nous poserons les attendus qui préfigurent l’évolution future de la technologie fromagère.

Nouvelles percées dans la connaissance du microbiote fromager grâce aux outils « omiques »

Le microbiote des fromages est composé de bactéries et de champignons qui collaborent ensemble, au cours du procédé de fabrication, et contribuent à assurer la sécurité et les caractéristiques sensorielles des fromages que nous dégustons. En mobilisant les techniques de séquençage les plus récentes, des travaux initiés par les deux unités de recherche INRAE, Sayfood en Ile de France et UMRF à Aurillac ont permis de caractériser avec précision la biodiversité microbienne présente dans une large sélection de fromages français de qualité, mais aussi la nature des interactions microbiennes dans ces communautés. Ils ont révélé ainsi à la fois la richesse et la diversité incroyables des microorganismes qui se développent à leur surface et montré que les ferments d’affinage ensemencés en fabrication ne sont pas toujours adaptés à l’environnement de la fromagerie, face à la communauté endogène fortement présente. D’autres études faisant appel aux outils de séquençage pour caractériser le génome ou le transcriptome des populations microbiennes ont permis de décrypter les interactions au sein de ces communautés en lien avec des ferments d’affinage ou avec des consortia anti-pathogènes.

 Le microbiote des fromages est composé de bactéries et de champignons qui collaborent ensemble, au cours du procédé de fabrication, et contribuent à assurer la sécurité et les caractéristiques sensorielles des fromages que nous dégustons. En mobilisant les techniques de séquençage les plus récentes, des travaux initiés par les deux unités de recherche INRAE, Sayfood en Ile de France et UMRF à Aurillac ont permis de caractériser avec précision la biodiversité microbienne présente dans une large sélection de fromages français de qualité, mais aussi la nature des interactions microbiennes dans ces communautés. Ils ont révélé ainsi à la fois la richesse et la diversité incroyables des microorganismes qui se développent à leur surface et montré que les ferments d’affinage ensemencés en fabrication ne sont pas toujours adaptés à l’environnement de la fromagerie, face à la communauté endogène fortement présente. D’autres études faisant appel aux outils de séquençage pour caractériser le génome ou le transcriptome des populations microbiennes ont permis de décrypter les interactions au sein de ces communautés en lien avec des ferments d’affinage ou avec des consortia anti-pathogènes.

PROLIFIC - PROduits Laitiers et Ingrédients Fermentés Innovants pour des populations Cibles - : Un projet pour explorer le potentiel santé et bienêtre des produits laitiers fermentés

Le projet de recherche PROLIFIC (PROduits Laitiers et Ingrédients Fermentés Innovants pour des populations Cibles) va évaluer les bénéfices santé des produits laitiers fermentés à destination des jeunes enfants et des seniors. Le projet est porté par des équipes de recherche bretonnes et ligériennes et un consortium associant des industriels regroupés au sein de Bba Milk Valley. Son coût total est de 14 millions d’euros sur cinq ans, co-financé par les instituts de recherche, les industriels de Bba-Milk Valley et les Régions Bretagne et Pays de la Loire. PROLIFIC se décline en cinq thèses de doctorat, trois post-doctorats et 90 mois de CDD de niveau technicien à ingénieur. Yves Le Loir, directeur de l’UMR STLO, est chargé de coordonner le projet. Son lancement a eu lieu à la rentrée 2020.

 Le projet de recherche PROLIFIC (PROduits Laitiers et Ingrédients Fermentés Innovants pour des populations Cibles) va évaluer les bénéfices santé des produits laitiers fermentés à destination des jeunes enfants et des seniors. Le projet est porté par des équipes de recherche bretonnes et ligériennes et un consortium associant des industriels regroupés au sein de Bba Milk Valley. Son coût total est de 14 millions d’euros sur cinq ans, co-financé par les instituts de recherche, les industriels de Bba-Milk Valley et les Régions Bretagne et Pays de la Loire. PROLIFIC se décline en cinq thèses de doctorat, trois post-doctorats et 90 mois de CDD de niveau technicien à ingénieur. Yves Le Loir, directeur de l’UMR STLO, est chargé de coordonner le projet. Son lancement a eu lieu à la rentrée 2020.

Des « Assemblages PROtéiques multi-Fonctionnels pour l’Innovation en industrie Laitière » (projet PROFIL)

Pour anticiper la future règlementation sur les additifs qui prévoit une restriction drastique des possibilités d’utilisation des additifs alimentaires, la question de leur remplacement dans le domaine agroalimentaire est devenue cruciale car elle concerne des milliers de produits. Dès le début des années 2000, les industriels laitiers au sein de Bba (actuellement Bba Milk Valley, cf encart) et des laboratoires experts se sont réunis sur cette thématique pour relever ce défi à la fois scientifique et technologique. Cette coopération s’est concrétisée au sein d’un projet de grande ampleur, PROFIL. Ce méta projet a démarré en 2014 pour six ans. Il a regroupé les dix entreprises industrielles laitières du consortium Bba Milk Valley, sept laboratoires issus de deux organismes de recherche (INRAE, CNRS), trois universités (Bretagne Occidentale, Rennes 1 et Le Mans), deux Ecoles d’Ingénieurs (l’Institut Agro- Agrocampus-Ouest et ONIRIS). Bba Milk Valley et le STLO (Science et Technologie du Lait et de l’Oeuf, INRAE) sont dans l’ordre chef de file et coordinateur scientifique (J. Léonil) de ce projet qui a reçu le soutien financier des Régions Bretagne et Pays de La Loire.

 Pour anticiper la future règlementation sur les additifs qui prévoit une restriction drastique des possibilités d’utilisation des additifs alimentaires, la question de leur remplacement dans le domaine agroalimentaire est devenue cruciale car elle concerne des milliers de produits. Dès le début des années 2000, les industriels laitiers au sein de Bba (actuellement Bba Milk Valley, cf encart) et des laboratoires experts se sont réunis sur cette thématique pour relever ce défi à la fois scientifique et technologique. Cette coopération s’est concrétisée au sein d’un projet de grande ampleur, PROFIL. Ce méta projet a démarré en 2014 pour six ans. Il a regroupé les dix entreprises industrielles laitières du consortium Bba Milk Valley, sept laboratoires issus de deux organismes de recherche (INRAE, CNRS), trois universités (Bretagne Occidentale, Rennes 1 et Le Mans), deux Ecoles d’Ingénieurs (l’Institut Agro- Agrocampus-Ouest et ONIRIS). Bba Milk Valley et le STLO (Science et Technologie du Lait et de l’Oeuf, INRAE) sont dans l’ordre chef de file et coordinateur scientifique (J. Léonil) de ce projet qui a reçu le soutien financier des Régions Bretagne et Pays de La Loire. 

« Outils de mesure pour caractériser et piloter la transformation fromagère » Bilan d’étape de l’Unité Mixte Technologique FROM’CAPT

Cet article fait suite à l’article sur le sujet des capteurs de Janvier / Février 2017 rédigé par N Rossi et S Gavoye d’ACTALIA. En effet, suite au dépôt de demande, l’Unité Mixte FROM’CAPT a été labellisée par la Direction Générale de l’Enseignement et de la Recherche qui dépend du ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt en date du 12 janvier 2017 pour la période du 1er janvier 2017 au 31 décembre 2021. Ce présent article a pour objectif de présenter l’UMT et de faire un point d’étape sur les travaux engagés dans cette entité.

Mise en application du nettoyage enzymatique en place en industrie laitière.

Des campagnes d’essais ont été menées à la Halle de transformation laitière est alimentaire de l’Ecole Nationale d’Industrie Laitière de Besançon- Mamirolle pour mettre en oeuvre des procédures de nettoyage enzymatique. Elles s’appuient sur la dilution d’un produit de nettoyage enzymatique, fourni par l’entreprise partenaire, à des concentrations détergentes de 1 ou 2%. La procédure a été appliquée au nettoyage de circuits froids (les tanks de stockage, la citerne de collecte du lait, la ligne de dépotage AOP et une écrémeuse). La procédure consiste 3 étapes : un pré-rinçage, un nettoyage enzymatique proprement dit et un rinçage final. Cette procédure est complétée par un nettoyage acide supplémentaire au 5ème jour, permettant l’élimination des dépôts minéraux. L’ensemble de l’opération est piloté par le logiciel NEP expert associé à un automate SPX. Le pilotage et le contrôle des niveaux de concentration de la solution enzymatique sont assurés par mesure conductimétrique en ligne. La vérification du niveau d’activité enzymatique est réalisée quotidiennement en début et fin de procédure par un test spectrophotométrique développé au laboratoire de biochimie de l’ENIL. L’efficacité du nettoyage est évaluée par un suivi microbiologique (indicateur d’hygiène) des installations, des matières premières et des produits transformés. Une caractérisation des effluents générée a été établie sur les paramètres de demande chimique en oxygène, d’azote total Kjeldahl et de phosphore total notamment.

 Des campagnes d’essais ont été menées à la Halle de transformation laitière est alimentaire de l’Ecole Nationale d’Industrie Laitière de Besançon-Mamirolle pour mettre en oeuvre des procédures de nettoyage enzymatique. Elles s’appuient sur la dilution d’un produit de nettoyage enzymatique, fourni par l’entreprise partenaire, à des concentrations détergentes de 1 ou 2%. 

La procédure a été appliquée au nettoyage de circuits froids (les tanks de stockage, la citerne de collecte du lait, la ligne de dépotage AOP et une écrémeuse). La procédure consiste 3 étapes : un pré-rinçage, un nettoyage enzymatique proprement dit et un rinçage final. Cette procédure est complétée par un nettoyage acide supplémentaire au 5ème jour, permettant l’élimination des dépôts minéraux. 

L’ensemble de l’opération est piloté par le logiciel NEP expert associé à un automate SPX. Le pilotage et le contrôle des niveaux de concentration de la solution enzymatique sont assurés par mesure conductimétrique en ligne. La vérification du niveau d’activité enzymatique est réalisée quotidiennement en début et fin de procédure par un test spectrophotométrique développé au laboratoire de biochimie de l’ENIL. L’efficacité du nettoyage est évaluée par un suivi microbiologique (indicateur d’hygiène) des installations, des matières premières et des produits transformés. Une caractérisation des effluents générée a été établie sur les paramètres de demande chimique en oxygène, d’azote total Kjeldahl et de phosphore total notamment.

Fonctionnalites des beurres feuilletage ?

Aujourd’hui, le beurre peut représenter de 15 à plus de 25% des produits feuilletés dans un contexte de fourniture mondiale tendu selon les années. L’automatisation des lignes de feuilletage, le pourcentage important dans la recette et les standards qualités obligent les industriels du feuilletage à réaliser une sélection des beurres utilisés en fonction d’une fonctionnalité donnée. La fonctionnalité des beurres feuilletage a été appréhendée via différentes techniques analytiques des plus simples (mesure de texture) aux plus complexes (Diffraction rayons X). A l’issue de cette étude, il est apparu que l’emploi d’une seule technique analytique ne permet pas d’appréhender dans sa globalité la fonctionnalité des beurres feuilletage ; il est nécessaire d’utiliser plusieurs techniques complémentaires pour surtout caractériser l’état de cristallisation des beurres en adéquation avec leurs utilisations. En effet, pour des beurres de texture comparable (notamment dureté), la taille des cristaux, leur morphologie et la quantité de matières grasses cristallisée par zones de fusion sont des critères pertinents pour évaluer le comportement du beurre au feuilletage. Il n’existe pas un modèle de cristallisation de la matière grasse au sein des beurres qui répond à toutes les attentes car selon les produits finis (croissants, pâte à dérouler…), nous avons des lignes différentes, en terme d’extrusion, du nombre de stations de pliage-tourage et texture des détrempes. Il est donc nécessaire de choisir le beurre en fonction de ces éléments. D’ailleurs, à ce jour, le référencement des fournisseurs de beurres par les utilisateurs passent le plus souvent par un test.

 Aujourd’hui, le beurre peut représenter de 15 à plus de 25% des produits feuilletés dans un contexte de fourniture mondiale tendu selon les années. L’automatisation des lignes de feuilletage, le pourcentage important dans la recette et les standards qualités obligent les industriels du feuilletage à réaliser une sélection des beurres utilisés en fonction d’une fonctionnalité donnée. La fonctionnalité des beurres feuilletage a été appréhendée via différentes techniques analytiques des plus simples (mesure de texture) aux plus complexes (Diffraction rayons X). 

A l’issue de cette étude, il est apparu que l’emploi d’une seule technique analytique ne permet pas d’appréhender dans sa globalité la fonctionnalité des beurres feuilletage ; il est nécessaire d’utiliser plusieurs techniques complémentaires pour surtout caractériser l’état de cristallisation des beurres en adéquation avec leurs utilisations. 

En effet, pour des beurres de texture comparable (notamment dureté), la taille des cristaux, leur morphologie et la quantité de matières grasses cristallisée par zones de fusion sont des critères pertinents pour évaluer le comportement du beurre au feuilletage. Il n’existe pas un modèle de cristallisation de la matière grasse au sein des beurres qui répond à toutes les attentes car selon les produits finis (croissants, pâte à dérouler…), nous avons des lignes différentes, en terme d’extrusion, du nombre de stations de pliage-tourage et texture des détrempes. 

Il est donc nécessaire de choisir le beurre en fonction de ces éléments. D’ailleurs, à ce jour, le référencement des fournisseurs de beurres par les utilisateurs passent le plus souvent par un test.

La désoxygénation au service de la conservation du lait par le froid

Le lait cru est stocké au froid dès sa sortie du pis pour freiner la croissance microbienne. Cependant, ce stockage au froid sélectionne les bactéries psychrotrophes qui peuvent se développer, et le lait perd sa biodiversité microbienne initiale, et notamment ses bactéries d’intérêt technologique. D’autre part, les bactéries psychrotrophes produisent des enzymes thermorésistantes extracellulaires qui, lors du stockage au froid, hydrolysent les protéines, lipides et phospholipides du lait. La désoxygénation par mise en oeuvre d’azote permet d’inhiber le développement des bactéries psychrotrophes. Il en résulte une inhibition de la protéolyse, de la lipolyse, et de la phospholipolyse microbiennes du lait, et ce jusqu’à 7 jours de stockage au froid. Ce procédé de désoxygénation peut donc permettre d’augmenter la durée de stockage du lait cru tout en maintenant ses qualités microbiologiques et biochimiques, avec de potentiels bénéfices en termes de logistique et d’empreinte carbone.

 Le lait cru est stocké au froid dès sa sortie du pis pour freiner la croissance microbienne. Cependant, ce stockage au froid sélectionne les bactéries psychrotrophes qui peuvent se développer, et le lait perd sa biodiversité microbienne initiale, et notamment ses bactéries d’intérêt technologique. D’autre part, les bactéries psychrotrophes produisent des enzymes thermorésistantes extracellulaires qui, lors du stockage au froid, hydrolysent les protéines, lipides et phospholipides du lait. La désoxygénation par mise en oeuvre d’azote permet d’inhiber le développement des bactéries psychrotrophes. Il en résulte une inhibition de la protéolyse, de la lipolyse, et de la phospholipolyse microbiennes du lait, et ce jusqu’à 7 jours de stockage au froid. Ce procédé de désoxygénation peut donc permettre d’augmenter la durée de stockage du lait cru tout en maintenant ses qualités microbiologiques et biochimiques, avec de potentiels bénéfices en termes de logistique et d’empreinte carbone. 

Le transport longue distance du lait

La concentration de la filière de l’industrie laitière depuis plus de trente ans a entrainé l’augmentation des besoins de transport de lait. Les distances de transport entre la production et les sites de transformation se sont allongées et avec elles les quantités transportées ainsi que les temps de transport. Ce transport n’est plus seulement régional mais de plus en plus national et international. Ces longues distances et ces durées de transport de plusieurs heures ou jours nécessitent des moyens adaptés. Ils ont également été réglementés pour assurer la sécurité sanitaire d’un produit particulièrement sensible à la température tant d’un point de vue sanitaire que d’un point de vue organoleptique. Le présent article traite tout d’abord de la réglementation et des normes applicables au transport du lait sur les longues distances. Il aborde ensuite les solutions techniques et l’évolution du parc français de citernes isothermes. Enfin il évoque les perspectives d’évolution du transport du lait sur de longues distances.

 La concentration de la filière de l’industrie laitière depuis plus de trente ans a entrainé l’augmentation des besoins de transport de lait. Les distances de transport entre la production et les sites de transformation se sont allongées et avec elles les quantités transportées ainsi que les temps de transport. Ce transport n’est plus seulement régional mais de plus en plus national et international. 

Ces longues distances et ces durées de transport de plusieurs heures ou jours nécessitent des moyens adaptés. Ils ont également été réglementés pour assurer la sécurité sanitaire d’un produit particulièrement sensible à la température tant d’un point de vue sanitaire que d’un point de vue organoleptique. 

Le présent article traite tout d’abord de la réglementation et des normes applicables au transport du lait sur les longues distances. Il aborde ensuite les solutions techniques et l’évolution du parc français de citernes isothermes. Enfin il évoque les perspectives d’évolution du transport du lait sur de longues distances.

L’agence de l’eau Loire-Bretagne accompagne les acteurs économiques dans la transition écologique

Le bassin Loire-Bretagne représente 28% du territoire métropolitain, englobant le bassin versant de la Loire et les fleuves côtiers bretons. Un vaste territoire caractérisé par une présence importante de l’agriculture dans toute sa diversité et de l’industrie agroalimentaire associée. Cette présence induit des enjeux forts en matière de qualité des eaux et de raréfaction de la ressource, ce qui devrait s’intensifier sous l’effet du changement climatique. L’action de l’agence de l’eau est donc essentielle pour accompagner l’ensemble des acteurs vers une nécessaire transition écologique. L’objet de cet article est de présenter cette action. 2,27 milliards d’euros seront déployés pour soutenir les investissements nécessaires pour répondre aux enjeux de l’eau sur le bassin Loire-Bretagne dont près de 150 millions d’euros seront destinés aux acteurs économiques non agricoles.

 Le bassin Loire-Bretagne représente 28% du territoire métropolitain, englobant le bassin versant de la Loire et les fleuves côtiers bretons. Un vaste territoire caractérisé par une présence importante de l’agriculture dans toute sa diversité et de l’industrie agroalimentaire associée. Cette présence induit des enjeux forts en matière de qualité des eaux et de raréfaction de la ressource, ce qui devrait s’intensifier sous l’effet du changement climatique. L’action de l’agence de l’eau est donc essentielle pour accompagner l’ensemble des acteurs vers une nécessaire transition écologique. L’objet de cet article est de présenter cette action. 2,27 milliards d’euros seront déployés pour soutenir les investissements nécessaires pour répondre aux enjeux de l’eau sur le bassin Loire-Bretagne dont près de 150 millions d’euros seront destinés aux acteurs économiques non agricoles.