Lait : Comment et pourquoi appliquer un traitement thermique au lait

Comme pour tous les produits alimentaires, la santé et la sécurité sont primordiales. Pour des raisons de protection de la santé publique, l'industrie laitière applique un traitement thermique au lait afin de détruire les bactéries pathogènes, qui peuvent provoquer des maladies chez l'homme. Ce processus trouve ses origines au XIXe siècle, lorsque le lait était un vecteur courant de la tuberculose et du typhus. Le scientifique français Louis Pasteur (1822 - 1895) a découvert que le traitement thermique tue les bactéries pathogènes, ainsi que les bactéries causant la détérioration. Depuis le milieu du XXe siècle, il est courant de pasteuriser le lait afin de le préserver pour la consommation humaine. La plupart des pays appliquent une législation réglementant le traitement thermique du lait et des produits laitiers afin de garantir que les produits laitiers sont exempts de toute bactérie pathogène.

Meilleur pour la santé et conservation plus longue

Tous les traitements thermiques prolongent la durée de conservation des aliments et des boissons. Plusieurs méthodes de traitement thermique sont utilisées pour détruire les micro-organismes comme les bactéries, les spores, les levures, les moisissures et les virus. Ces méthodes se distinguent principalement par des différences de temps et de température, qui sont les facteurs les plus déterminants lors du traitement thermique. En plus de tuer les microbes, le traitement thermique inactive les enzymes présentes dans le lait qui peuvent avoir un impact négatif sur le goût et l'apparence pendant la conservation.

La durée de conservation fait référence à la durée pendant laquelle les produits alimentaires sont stables et viables pour la consommation. Il existe quatre principaux problèmes de stabilité qui affectent les limites de la durée de conservation d'un produit alimentaire : la microbiologie et la croissance des micro-organismes ; les réactions et les changements enzymatiques ; les réactions de dégradation chimique comme l'oxydation des composants alimentaires ; et enfin, les phénomènes physiques comme la séparation et la sédimentation se produisant dans le produit.

La durée de conservation microbiologique du lait est d'abord déterminée par le nombre de micro-organismes déjà présents dans le lait brut. Deuxièmement, l'efficacité de la réduction des micro-organismes par la technique de conservation choisie (dans ce cas, le traitement thermique) détermine le nombre de microbes qui survivront et seront présents après le conditionnement. Enfin, la température de stockage et de distribution déterminera l'éventualité et les modalités de développement et de multiplication de microbes survivants.

La qualité du lait brut, dès le début

Si la vache dont provient le lait est en bonne santé, son lait est pratiquement exempt de bactéries. Pourtant, dès que le processus de traite commence, il est vulnérable à la contamination par des micro-organismes capables de dégrader le lait dans la zone de traite. Le lait étant un environnement propice à la croissance microbienne, il est important de maintenir la zone de traite et les équipements très propres afin de maintenir une bonne qualité de lait brut. Il est également essentiel de refroidir le lait brut le plus tôt possible et de le conserver au froid avant que le traitement thermique puisse être appliqué à la laiterie. Les normes européennes relatives à la teneur en bactéries du lait brut sont inférieures à 100 000 unités formant colonie (UFC) par ml. Il est possible de traiter du lait avec un nombre de bactéries plus élevé, mais il en résultera un lait de moins bonne qualité.

Chaîne de distribution, stérilité commerciale et longue durée de conservation (ESL)

Pour faciliter le travail des grandes laiteries modernes et des réseaux de distribution centralisés et étendus qui nécessitent plus de temps, les produits laitiers à longue durée de conservation sont devenus courants. Le lait distribué réfrigéré à durée de conservation prolongée (ESL) offre aux détaillants et aux consommateurs une plus grande commodité et permet de réduire le gaspillage lors de la distribution et chez le consommateur, car ces produits restent sûrs et conservent leurs qualités sensorielles plus longtemps.

Le stockage et l'expédition du lait à température ambiante constitue une méthode de distribution encore plus rentable. Cela permet également la distribution dans des endroits éloignés et dans des régions du monde où la distribution du froid n'est pas possible ou dans lesquels il n'existe pas de chaîne du froid.

Pour pouvoir distribuer le lait à température ambiante, il est nécessaire qu'il soit commercialement stérile, ce qui signifie l'absence de micro-organismes capables de se développer dans les conditions existantes. Les formes de vie microbiennes les plus difficiles à détruire pendant la stérilisation sont les spores, en raison de leurs épaisses membranes extérieures protectrices qui augmentent leur résistance à la chaleur, au séchage, au gel, aux agents chimiques et aux radiations.

Le bon traitement thermique : les différentes façons de traiter thermiquement

Lors de la détermination du bon type de traitement thermique pour un produit alimentaire spécifique tel que le lait, les considérations comprennent les exigences de durée de conservation et les conditions de stockage et de distribution. La durée de conservation obtenue du lait transformé dépend à la fois de la durée et de la température du traitement thermique. Il existe trois principales catégories de méthodes de chauffage : la pasteurisation, le traitement à durée de conservation prolongée (ESL) et le traitement ultra-haute température (UHT). Tetra Pak favorise un procédé de fabrication en continu avec un chauffage et un refroidissement rapides et un temps de maintien calculé avec précision, ce qui se traduit par une charge thermique beaucoup plus faible appliquée au lait par rapport aux méthodes traditionnelles en batch.

En raison de l'impact potentiel de la chaleur sur le goût, l'odeur, la couleur et la valeur nutritionnelle, il est préférable de traiter le moins possible, tout en obtenant une sécurité alimentaire adéquate et la durée de conservation souhaitée. Bien que le traitement thermique puisse dégrader les nutriments dans certains produits, il ne s'agit pas d'un problème important lors du traitement thermique du lait pendant le procédé de fabrication en continu.

Il existe deux principes de base pour le chauffage : indirect et direct. Le chauffage indirect utilise une cloison pour séparer le produit du fluide de chauffage (ou de refroidissement), la cloison transférant la chaleur du fluide vers le produit, évitant tout contact direct entre les deux. Le chauffage indirect se fait avec différents types d'échangeurs thermiques, dont le choix dépend de différents facteurs, tels que les propriétés physiques du produit, le débit, la durée de fonctionnement et les exigences de nettoyage.

• Les échangeurs thermiques à plaques (PHE) sont principalement utilisés pour les produits liquides lisses et peu visqueux.
• Les échangeurs thermiques tubulaires (THE) peuvent également traiter des produits contenant des morceaux jusqu'à une certaine taille et offrent des durées de fonctionnement plus élevées. La taille maximale des morceaux dépend du diamètre du tube.
• Les échangeurs thermiques à surface raclée (SSHE) sont spécialement conçus pour le chauffage et le refroidissement de produits visqueux, collants et grumeleux, avec ou sans morceaux.

Le chauffage direct met le produit en contact direct avec de la vapeur chaude dans des conditions strictement contrôlées, permettant d'atteindre rapidement la température cible. Après un certain temps de maintien à la température cible, la température est abaissée rapidement par refroidissement flash dans un réservoir à vide. Ce chauffage et ce refroidissement rapides minimisent la charge thermique, ce qui donne un produit de haute qualité.

Normes de base pour la pasteurisation

Le lait est généralement pasteurisé dans des échangeurs thermiques à plaques de 72 à 75 °C pendant 15 secondes. Cette température est suffisante pour détruire toutes les bactéries pathogènes, tout en réduisant considérablement le nombre d'organismes susceptibles de provoquer une détérioration. Un résultat négatif au test de phosphatase alcaline confirmera que le lait a été correctement pasteurisé et qu'il est sans danger pour la consommation humaine. La durée de conservation du lait pasteurisé varie en fonction de la qualité du lait brut et de la température de distribution, avec une moyenne de 7 à 10 jours en Europe.

ESL : traitement thermique à durée de conservation prolongée

Le traitement ESL à haute température est effectué pour détruire tous les micro-organismes qui causent la détérioration et peuvent se multiplier pendant la réfrigération. Le traitement haute température (HTT) comprend le chauffage du lait de 120 à 135 °C pendant 0,5 à 4 secondes. Une norme courante de traitement ESL est le chauffage à 127 °C pendant 2 secondes. En Europe, la durée de conservation moyenne du lait traité à haute température est supérieure à 30 jours.

Si la charge thermique est proportionnelle à la réduction microbiologique, il en va de même pour les changements sensoriels, tels que le goût et la couleur. Le traitement ESL peut être effectué par chauffage direct ou indirect. Outre le traitement thermique, il est possible de produire du lait ESL avec microfiltration ou bactofugation en combinaison avec la pasteurisation.

UHT : traitement ultra haute température

Le but du traitement UHT (ultra-haute température) est de détruire tous les micro-organismes qui peuvent se développer et se multiplier au cours du stockage ou de l'expédition à température ambiante, et détruire le produit. Le traitement UHT stérilise le lait en le traitant à une température très élevée pendant une courte durée. Ce processus détruit tous les micro-organismes, y compris les spores, qui sont les plus résistants à la chaleur et qui peuvent germer dans le lait conditionné et le périmer s'ils ne sont pas éradiqués.

Le traitement UHT consiste normalement à chauffer le produit de 137 à 142 °C pendant 2 à 4 secondes, typiquement à 137 °C pendant 4 secondes. Après refroidissement, le produit est conditionné de manière aseptique dans un emballage aseptique, assurant ainsi la stérilité commerciale, ce qui signifie qu'il peut être conservé à température ambiante pendant plusieurs mois. Le chauffage direct et indirect (voir ci-dessus) est utilisé dans le traitement UHT, en fonction de la qualité souhaitée et du budget de production. Si les coûts d'exploitation sont la priorité, on utilise un chauffage indirect à l'aide d'échangeurs thermiques à plaques ou tubulaires. En raison de la très faible charge thermique résultant du chauffage direct par injection de vapeur ou perfusion, cette méthode est appliquée pour garantir des changements sensoriels minimaux et la plus haute qualité du produit.