Introduction

Les poudres de lait produites par séchage par atomisation sont utilisées dans toute l'industrie alimentaire pour fabriquer des produits
allant des confiseries et des produits de boulangerie aux soupes, sauces et boissons ; elles sont également
fournies directement aux consommateurs. Les propriétés d'écoulement de ces poudres définissent leur utilité et
par extension leur valeur, notamment pour une transformation alimentaire efficace et efficiente. Des poudres qui s'écoulent
facilement et de manière fiable tout au long de la chaîne de production maximisent le rendement industriel, éliminant les
arrêts imprévus et les inefficacités qui peuvent dégrader la rentabilité. Il est donc avantageux de comprendre comment
fabriquer des poudres de lait ayant des propriétés d'écoulement supérieures, la teneur en lipides
étant connue pour avoir une grande influence, bien que d'autres facteurs tels que la teneur en humidité et la taille des particules
aient également un rôle à jouer dans la définition du comportement de l'écoulement.

Dans cette étude réalisée par des chercheurs de l'Université de Lorraine, Nancy, France, la fluidité des poudres de lait séchées par atomisation a été étudiée en fonction de la composition du concentré d'alimentation et d'un prétraitement d'aération
[1]. Des poudres séchées par atomisation de différentes teneurs en lipides - 1,5 %, 14 % et 26 % -
ont été produites à partir de concentrés de lait écrémé, demi-écrémé et entier respectivement, préparés
en reconstituant des poudres de lait écrémé et entier. Ces trois échantillons ont été comparés à des analogues aérés
, produits en fouettant des échantillons de chacun des concentrés avant le séchage par atomisation dans des conditions strictement comparables. Les propriétés d'écoulement dynamique et de cisaillement ont été mesurées
pour les six poudres de lait séchées par atomisation à l'aide du rhéomètre pour poudres FT4 . Les résultats montrent une corrélation précieuse
entre les propriétés des concentrés d'aliments pour animaux et les propriétés d'écoulement pertinentes pour le processus.

Capacité d'écoulement

Les valeurs de l'énergie de fluidité de base (BFE) quantifient la propension d'une poudre à s'écouler dans des conditions de forçage confinées ou
, lorsqu'elle est faiblement ou modérément sollicitée. Les valeurs BFE ont été solidement
associées, par exemple, à la performance du mélange et à l'écoulement à travers le cadre d'alimentation d'un système de dosage
ou d'une presse à comprimés, ce qui les rend pertinentes pour les opérations de transformation des aliments. En outre, elles
sont très différenciatrices, souvent capables de détecter même de petites différences dans des échantillons que d'autres propriétés d'écoulement
classent comme identiques ou très similaires.

Pour ces poudres de lait, on a constaté que le BFE augmentait avec la teneur en lipides (écrémé : 1,5 %, demi-écrémé : 14 %, entier : 26 %) pour les échantillons non traités, ainsi que pour les échantillons préparés à partir des concentrés
traités/aérés. Avec ces données, nous pouvons voir que l'aération a une forte influence sur le BFE, en augmentant la résistance à l'écoulement de
.

Les propriétés de cisaillement telles que la cohésion quantifient le comportement des poudres consolidées sous une contrainte relativement élevée et sont pertinentes pour les performances de déchargement de la trémie. Ces résultats offrent une perspective différente sur les échantillons, indiquant une différenciation minimale entre les poudres de lait demi-écrémé et de lait entier, mais une cohésion notablement plus faible dans l'échantillon écrémé. Pour les trois échantillons, l'aération n'a qu'un effet marginal sur le comportement de l'échantillon.

Les propriétés physicochimiques mesurées pour les poudres de lait permettent de mieux comprendre les tendances observées. Par exemple, on a observé que les poudres de lait demi-écrémé et entier avaient une teneur en lipides de surface élevée et surreprésentative. L'augmentation de l'"adhésivité" de surface résultant de la distribution des lipides explique donc la cohésion et la résistance à l'écoulement élevées observées avec les poudres de lait demi-écrémé et entier, par rapport au lait écrémé. L'effet plus marqué observé dans des conditions de contraintes élevées peut être le résultat de la libération de matières grasses à la surface de la poudre sous l'effet d'une charge consolidante.

L'aération permet d'obtenir une dispersion plus uniforme des lipides, mais en même temps, elle donne lieu à des distributions de tailles de particules plus étroites, centrées sur une taille de particules plus fines. Cette dernière tendance a potentiellement un impact sur le tassement des particules, un comportement important en ce qui concerne les valeurs BFE, et peut donc contribuer à expliquer les tendances du comportement de l'écoulement observées dans des conditions de faible contrainte ; une consolidation élevée masque potentiellement les différences induites par le prétraitement.

Mais surtout, les tendances observées donnent une idée de la manière dont les différentes poudres de lait se comporteront au cours du processus. Une faible teneur en lipides est clairement propice à une faible cohésion et à une bonne fluidité dans les trémies et les silos, et d'ailleurs plus généralement, tandis que les transformateurs qui cherchent à aérer les concentrés laitiers pour améliorer des caractéristiques telles que la mouillabilité et la solubilité devraient se méfier de la possibilité de compromettre simultanément la fluidité et, par extension, l'aptitude au traitement.

Conclusion

Les résultats présentés ici illustrent la valeur de la mesure des propriétés dynamiques et de cisaillement des poudres
pour obtenir des informations pertinentes sur les différentes poudres de lait et l'impact du prétraitement des concentrés
. Ce type d'analyse multivariée fournit un niveau de détail que l'on ne peut obtenir
par le biais de simples méthodes d'essai des poudres à paramètre unique et peut être très efficace pour soutenir
le développement d'ingrédients optimaux pour la transformation des aliments.

Références

[1] T. Fournaise, J. Burgain, C. Perroud, J. Scher, G. Gaiani, J. Petit 'Impact of formulation on reconstitution and flowability of spray-dried milk powders' Powder Technology 372 (2020) 107-116.