Industrie laitière | La performance du contrôle qualité grâce à la spectrométrie NIR

La spectrométrie NIR, une alliée pour le contrôle qualité dans les industries de transformation du lait

11 mars 2021 Laboratoire

 

Consommé depuis 12 000 ans, le lait est l’aliment universel par excellence. Au fil des siècles, le lait est transformé pour obtenir des produits savoureux tels que le fromage, le beurre, la crème, le yaourt, le fromage blanc, etc. La connaissance des composants principaux des produits laitiers (matière grasse, nutriments, matière protéique, etc.) est essentielle à la fabrication de produits transformés. C’est pourquoi le laboratoire contrôle qualité joue un rôle clé dans l’itinéraire des produits laitiers.

 

La spectrométrie NIR, une technologie innovante pour l’analyse du lait

La technologie employée par les laboratoires pour analyser le lait est la spectrométrie NIR (par proche infrarouge). Les spectromètres NIR permettent d’effectuer des mesures rapides et non-destructives avec un coût d’analyse plus faible qu’une méthode biochimique traditionnelle. L’évolution technologique de type d’instrument de mesure tend vers la miniaturisation des spectromètres NIR grâce au fort développement des détecteurs à barrette de diodes InGaAs.

Face à cet enjeu technologique et économique, FONDIS Electronic propose une large gamme de spectromètres NIR pour analyser les produits laitiers tout au long de la chaine de fabrication.

 

“Avec une collecte de plus de 25 milliards de litres de lait, plus de 120 millions d’analyses sont réalisées chaque année sur le lait produit par les éleveurs” Source : filiere-laitiere.fr

 

Au fil des années, la composition du lait s’est améliorée : le lait s’est enrichi en matière protéinique et a diminué en matière grasse. La filière laitière favorise la qualité du lait dès sa production à la ferme en instaurant la loi Godefroy en 1969 qui définit les modalités de paiement du lait selon sa composition et de sa qualité. Avec une collecte de plus de 25 milliards de litres de lait, plus de 120 millions d’analyses sont réalisées chaque année sur le lait produit par les éleveurs. Face à cet enjeu analytique, le spectromètre portable MicroNIR OnSiteW se place comme l’outil idéal pour une analyse immédiate de la composition du lait lors de la collecte ainsi qu’à son arrivée à la laiterie. Miniature et capable de se connecter aux tablettes et smartphones, il est conçu pour réaliser des mesures sur le terrain et décharge le laboratoire contrôle qualité de ses analyses.

 

Les défis de l’analyse du lait, une matière hétérogène

Le lait présente des challenges analytiques qui lui sont propres. C’est une matière qui a naturellement tendance à crémer. C’est-à-dire que la matière grasse se sépare du liquide et remonte à la surface. Pour pallier à cette problématique technique, le MicroNIR Side View Vial Spinner permet d’assurer une plus grande reproductibilité spectrale en standardisant le protocole de mesure. Cet accessoire s’adapte sur le MicroNIR OnSiteW pour mélanger et préchauffer l’échantillon à 40°C pendant 3 minutes avant de réaliser la mesure.

Les analyses chimiques (humidité, matière grasse, protéines, lactose, caséine urée, etc.) sont obtenues en quelques secondes, ainsi que les analyses physiques (température, densité, pH, résidu sec, etc.). Les applications sont nombreuses. Par exemple, il est possible aussi d’identifier le type de lait collecté, qu’il provienne de vaches, de chèvres ou de brebis. Le spectromètre NIR MicroNIR Onsite-W est un outil polyvalent qui s’adapte aussi bien aux liquides comme le lait aromatisé ou le concentré de lait, qu’aux produits solides tels que les fromages ou les poudres de lait.

 

 

Le proche infrarouge et le contrôle qualité dans l’industrie fromagère

La composition nutritionnelle du lait est une donnée essentielle pour le contrôle qualité des industries fromagères. Des analyses en proche infrarouge sont donc réalisées dès sa réception en usine de transformation pour adapter la formulation en fonction de la quantité de protéines. La transformation du lait en fromage ne fait appel à aucun traitement chimique, mais juste à des réactions biochimiques (fermentation, réaction enzymatique). Pour l’étape de la coagulation du lait, il résulte une partie solide (le caillé) et une partie liquide (petit lait ou lactosérum). La coagulation correspond à une déstabilisation des micelles de caséines et à leur rapprochement pour piéger les matières grasses mais aussi l’eau et le sucre. Par exemple lors de la réaction enzymatique, la protéine de lait (la caséine) est coupée en deux sous l’action de présures en augmentant le caractère hydrophobe de la caséine et ainsi les micelles se rapprochent entre elles. Dans le cas de la fermentation, le lactose se transforme en acide lactique en présence de bactéries en augmentant l’acidité soit en diminuant l’effet de répulsion des micelles qui finissent par s’agglomérer entres elles. On comprend donc le rôle fondamental et l’importance de connaître le taux des protéines de caséine pour déterminer le rendement fromager du lait.

La transformation du lait en fromage repose sur de nombreux critères : quantité de présure, de ferments lactiques, teneur en caséines, température, durée des différentes étapes, affinage, etc. Ces différents éléments peuvent être maitrisés en installant un spectromètre NIR en ligne pour suivre en temps réel les procédés de fabrication des produits laitiers. Grâce à cette technologie analytique, le rendement est optimisé et en cas de dérive chaque paramètre peut être ajusté. Le spectromètre NIR PAT-U permet de contrôler en temps réel les propriétés texturales du fromage comme les teneurs en protéines, en matière grasse, humidité et sels. Sa taille offre une facilité d’installation sur tous types d’équipements (pasteurisateur, cuves, mélangeur, etc). Le PAT-L est une sonde de transflexion dont le trajet optique fixe est immergé dans le lait pour suivre l’avancement des réactions. Un accessoire indispensable aux analyses de produits liquides.

 

 

De la réception de la matière première jusqu’au produit fini, la spectrométrie NIR est la méthode de référence pour le contrôle qualité dans l’industrie du lait. Aussi bien en laboratoire que dans la zone de production, elle permet d’analyser rapidement et simultanément plusieurs paramètres avec un haut niveau de précision. La connaissance de ces données permet de réduire la variabilité des productions, améliorer les formulations en vue de développer de nouveaux produits et augmenter le rendement journalier. Les spectromètres MicroNIR forment une gamme complète & polyvalente d’instruments d’analyse qui permettent de suivre et d’améliorer la production tout en libérant la charge du laboratoire contrôle qualité.

 

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