Fabrication de la caséine – utilisation de séparateurs et de décanteurs dans le domaine de la laiterie
Avec une part d’environ 80 %, la caséine est la plus importante fraction protéique du lait de vache. Certaines lignes de process permettent la récupération de la caséine par précipitation acide ou par présure.
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 également beaucoup utilisée comme liant dans les peintures, pour coller le contreplaqué, comme vernis photosensible pour la gravure sur bois ainsi que pour la fabrication de colles, mastics, apprêts textiles et détachants pour le cuir.
Dans le lait, la caséine est présente sous forme de solution colloïdale. La taille des particules de caséine varie en fonction de la température. On appelle les particules de petite taille des submicelles, celles de plus grosse taille des micelles. La caséine est constituée de longues chaînes de molécules se composant de différents acides aminés. Ces chaînes sont combinées en submicelles qui sont maintenues ensemble par des sels de phosphate.
Pour isoler la caséine, il faut précipiter les micelles de la caséine hors du lait. Cela devient possible lorsque la charge en surface et, donc, les forces de répulsion des molécules de caséine, est réduite afin de permettre une coagulation. Les deux procédés utilisés sont la précipitation acide et la précipitation par présure :
Dans la précipitation acide utilisant un acide minéral, les ions hydrogène chargés positivement pénètrent dans les micelles de caséine, causant ainsi la diminution de leur charge négative. La couche d’hydratation et la quantité d’ions calcium à charge double diminuent à cette occasion aussi. Les forces de répulsion s’amenuisent, laissant ainsi les forces d’attraction dominer. L’énergie thermique des particules entraîne leur collision et elles se regroupent pour former des agrégats de plus grandes dimensions qui précipitent.
Contrairement à la précipitation acide, la précipitation par présure rend le clivage des fragments de micelles irréversible. L’enzyme de la présure clive le fragment hydrophile insensible au calcium. Environ la moitié de la charge 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 à la surface de la micelle. Une agrégation a alors lieu dans la seconde phase de coagulation qui suit la réaction enzymatique. La gélification proprement dite a lieu par le pontage entre les agrégats et les ions calcium.
Élimination des bactéries du lait écrémé
Que l’on utilise la précipitation acide ou par présure, pour pouvoir produire de la caséine, il faut d’abord disposer d’un lait écrémé bien dégraissé. Pour pouvoir fabriquer un produit fini parfait, le lait écrémé doit non seulement être pasteurisé, mais aussi contenir le moins de germes possible. Dans l’unité bactofuge, les bactéries et les germes sont séparés par centrifugation et évacués du bol par éjection partielle (bactofugation). Le lait écrémé bactériologiquement clarifié est alors chauffé à la température de coagulation dans un échangeur à plaques.
Séparation de la caséine du lactosérum
Ce sont des décanteurs qui se chargent de séparer la caséine coagulée du lactosérum. Le lactosérum alors obtenu est ensuite refroidi, clarifié et transformé ultérieurement. Pour augmenter le degré de pureté de la caséine brute, il faut la débarrasser 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 10 % maximum.