Technologies du lait et produits dérivés.pdf

UNIVERSITÉ LIBRE DE TUNIS
Cours de Technologie laitière
2EME ANNEE CYCLE INGENIEUR
4ème GENIE BIOLOGIQUE
2020/2021
Responsable du cours :Dr. Ichrak CHARFI
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Plan
1- Généralité sur le lait
2- Les constituants du lait et leurs caractéristiques
3- Aspects physico chimiques et microbiologiques du lait
Critères d‘appréciation de la qualité du lait
4- Transformation du lait
5- Produits laitiers
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1. Définition
Le lait est le produit intégral de la traite totale et ininterrompue
d’une femelle laitière bien portante, bien nourrie et non surmenée.
Il doit être recueilli proprement et ne pas contenir le colostrum.
(définition par le Congrès International de la Répression des Fraudes, 1909)
NB: Le lait sans précision de l’espèce est le lait de vache.
I- Généralité sur le lait
Colostrum : Après la mise-bas (accouchement), la vache donne une solution très
visqueuse jaunâtre et très riche en anticorps.
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2. Formation du lait
La Digestion: Les mammifères digèrent leur nourriture via des enzymes pour
obtenir des composants simples, solubles et de faible masse, en particulier les
monosaccharides, les peptides, les acides aminés, les acides gras et les mono
glycérides. Ceux-ci sont repris dans le sang, ainsi que d'autres éléments
nutritifs, tels que divers sels organiques, du glycérol, acides, etc.
Les substances sont acheminées vers tous les organes du corps, y compris la
glande mammaire, pour fournir de l‘énergie et construire des précurseurs pour
le métabolisme, notamment la synthèse des protéines, des lipides, etc..
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Digestion chez les ruminants (suite)
Chez les ruminants comme la vache, une prédigestion considérable se produit
au moyen d’une fermentation microbienne, qui a lieu le plus souvent dans la
première partie de l’estomac ou rumen. Celui-ci peut être considéré comme un
bio-fermenteur très complexe. Il contient de nombreuses bactéries qui peuvent
digérer la cellulose, décomposer des parois cellulaires végétales, fournir de
l‘énergie et libérer le contenu des cellules.
5
Système digestif de la vache

Digestion (suite)
A partir de la cellulose et autres hydrates de carbone, les acides acétique,
propionique, butyrique et lactique sont formés et sont absorbés dans le
sang. La composition du mélange d'acides organiques dépend de la
composition de la nourriture.
Les protéines sont décomposées en acides aminés. La flore du rumen les
utilise pour fabriquer des protéines, mais peut aussi synthétiser des acides
aminés à partir de composants azotés de faible masse molaire.
En outre, les lipides alimentaires sont hydrolysés dans le rumen et en partie
métabolisés par les micro-organismes. Tous ces précurseurs peuvent
atteindre la glande mammaire.
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3. Sécrétion du lait
Le lait est secrété dans le pis de la vache, un organe hémisphérique divisé en deux
moitiés (gauche et droite) par un pli. Chaque moitié est divisée en 2 quartiers par un
pli transversal peu profond. Chaque quartier possède un trayon avec sa propre
glande mammaire, ce qui, théoriquement, permet d’obtenir quatre qualités
différentes de la même vache. Le pis est constitué d’un tissu glandulaire qui contient
les cellules de production de lait. Il est recouvert d’un tissu musculaire qui assure la
cohésion du corps du pis et le protège.
Le tissu glandulaire contient un très grand nombre (environ 2 milliards) de
minuscules vésicules appelées alvéoles. Les cellules de production du lait
proprement dit sont situées sur les parois internes des alvéoles. Les capillaires
partant des alvéoles convergent dans des canaux lactifères de plus en plus grands
qui conduisent à une cavité au-dessus du trayon. Cette cavité, appelée citerne du
pis, peut contenir jusqu’ à 30% du volume total du pis.
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8
Sécrétion du lait (suite)

La citerne du pis possède une extension qui descend dans le trayon, appelée citerne
du trayon. A l’extrémité du trayon se trouve un canal de 1 à 1,5 cm de longueur.
Entre les traites, le canal est fermé par un muscle sphinctérien qui évite au lait de
s’échapper et aux bactéries d’entrer dans le pis.
L’ensemble du pis est arrosé de vaisseaux sanguins et lymphatiques qui apportent au
pis du sang riche en nutriments. Ce sang provenant du cœur est distribué par les
capillaires qui entourent les alvéoles. De cette façon, les cellules productrices de lait
reçoivent les nutriments nécessaires à la sécrétion du lait.
Structure d’un pis de vache
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 La synthèse des composants du lait se produit pour la plus grande partie
dans les cellules sécrétrices de la glande mammaire (92 % de la MS).
Les protéines sont formées dans le réticulum endoplasmique et
transportées dans les vésicules de Golgi dans lesquelles la plupart des
composés solubles du lait est collectée. Les vésicules se développent tout en
étant transportées à travers la cellule, puis s’ouvrent pour libérer leur
contenu dans la lumière.
Les Triglycérides sont synthétisés dans le cytoplasme, formant des petits
globules, qui se développent alors qu'ils sont transportés vers l‘extrémité
apicale de la cellule. Ils sont ensuite enrobés par la membrane cellulaire
externe.
 Les autres 8% de la MS sont filtrés ou pompés directement du sang vers
les cellules lactogènes. Ces 8% sont des vitamines, des sels minéraux, urée…
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La pression interne des alvéoles augmente à mesure qu’elles secrètent le lait. Si
l’on ne trait pas la vache, la sécrétion du lait stoppe dès que la pression atteint
une certaine limite. En augmentant, la pression force une petite quantité de lait
à pénétrer dans les canaux plus grands et à descendre dans la citerne. Mais ce
sont les alvéoles et les fins capillaires de la zone alvéolaire qui contiennent la
plus grande partie du lait dans le pis. Ces capillaires sont si fins que le lait ne
peut les traverser de lui-même.
Le lait doit être pressé hors des
alvéoles et traverser les capillaires
pour entrer dans les canaux plus
grands. Les cellules musculaires qui
entourent chaque alvéole assurent ce
rôle pendant la traite.
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La lactation: Quand un veau est né, l'allaitement - à savoir, la sécrétion de lait
commence. La composition de la première sécrétion (colostrum) diffère
grandement de celle du lait. En quelques jours, le lait devient normal et son
rendement augmente en quelques mois puis décline. Le rendement varie
considérablement d'une vache à une autre et avec la quantité et la qualité de la
nourriture prise par la vache.
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La traite : Une hormone, appelée ocytocine, doit être libérée dans le flux sanguin de
la vache pour que le lait puisse descendre et le pis se vider. Cette hormone est
secrétée et stockée dans l’hypophyse. Lorsque la vache est prête pour la traite, grâce
aux stimuli appropriés, un signal est envoyé à l’hypophyse, qui libère son stock
d’ocytocine dans le flux sanguin.
Chez la vache primitive, le stimulus est fourni par le veau qui cherche à téter le
trayon.
L’ocytocine est libérée lorsque la vache sent le veau téter. Une vache laitière actuelle
n’a pas de veau mais est conditionnée à réagir à d’autres stimuli, tels que des sons,
des odeurs et des sensations associées à la traite. L’ocytocine produit son effet
environ une minute après le début de la préparation en provoquant la compression
des alvéoles par le biais des cellules musculaires.
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La pression générée dans le pis, qui est palpable à la main, est appelée
reflexe de descente du lait. La pression force le lait à descendre dans la
citerne du trayon, d’ou il est aspiré dans le gobelet d’une trayeuse
mécanique, ou éjecté par les doigts pendant la traite manuelle.
L’effet du reflexe de descente se dissipe progressivement à mesure que
l’ocytocine se dilue et se décompose dans le flux sanguin, et disparait après
5 à 8 minutes. De ce fait, la traite devrait se terminer dans ce délai. Si l’on
prolonge la traite dans le but de “vider” complètement la vache, le pis est
soumis à une contrainte inutile, et la vache, agacée, risque de devenir
difficile à traire.
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La traite manuelle : La traite manuelle utilise la pression mécanique. La main
empoigne la mamelle sur la longueur pour éviter la coagulation du lait.
L’augmentation de la pression à l’ intérieur de la mamelle (supérieure à la
pression atmosphérique) force le lait à traverser le sphincter. Le lait est collecté
dans des seaux puis versé dans des bidons au travers d’un filtre pour éliminer
les plus grosses impuretés. Ensuite, les bidons sont réfrigérés et stockés à basse
température pour attendre le transport à la laiterie. Pour cela, on utilise
généralement des refroidisseurs à immersion ou à ruissellement.
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La traite mécanique : La machine à traire utilise la succion. La mamelle est
introduite dans un tube en caoutchouc enveloppé par une membrane
métallique dans laquelle le vide va être crée.
Installation de traite mécanique 16

4. Les composants du lait
Les principaux constituants du lait sont l’eau, la matière grasse, les protéines, le
lactose (sucre du lait) et les minéraux (sels). Le lait contient également des
traces d’autres substances, telles que des pigments, des enzymes, des
vitamines, des phospholipides (substances avec propriétés lipoïdes), et des gaz.
Composant Teneur
(exprimées en g pour 100 g)
Eau 87,8
Lactose 4,8
Matière grasse 3,9
Matières azotées
dont caséines
protéines sériques
azote non protéique
3,2
2,6
0,5
0,1
Minéraux 0,7
Composition moyenne du lait de vache (Tamime et Robinson, 1999)
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5. Les caractéristiques du Lait
Complexité: le lait est la seule source d'alimentation d'un nouveau-né (veau
ou velle), il doit lui apporter les AA essentiels, les AG essentiels, l'énérgie et
les minéraux.
Hétérogénéité: Le lait contient des composants de différentes tailles dont
leur solubilité diffère dans la phase aqueuse.
• Phase continue: le lactose, les sels et les protéines solubles forment une
solution vraie dans l'eau.
• Phase discontinue: les micelles de caséines forment une suspension, et
la MG forme une émulsion.
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Les caractéristiques du lait (suite)
Rappel
Emulsion : suspension de gouttelettes d’un liquide dans un autre. Le lait est
une émulsion de type huile dans l’eau, le beurre une émulsion de type eau
dans l’huile.
Le liquide finement divisé s’appelle la phase dispersée; l’autre phase est la
phase continue.
Solution colloïdale : lorsque la matière existe dans un état de division
intermédiaire entre la solution vraie (le sucre dans l’eau, par exemple) et la
suspension (la craie dans l’eau), on dit qu’il s’agit d’une solution colloïdale ou
d’une suspension colloïdale.
Les caractéristiques types d’un colloïde sont :
• ses particules de petite taille
• sa charge électrique et
• l’affinité de ses particules pour les molécules d’eau.
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Variabilité: La composition du lait fraichement prélevé varie suivant :
-Les espèces animales et les races au sein d’une même espèce ;
 lait caséineux : sa concentration en caséines est très importante par rapport à sa
concentration en protéines sériques.
 lait albumineux: sa concentration en protéines sériques est très proche à sa concentration
en caséines.
-La période (stade) de la lactation chez une même vache laitière : Cela peut avoir un
effet significatif. Particulièrement, le lait obtenu dans les 5 jours après la mise bas a
tendance à avoir une composition très différente, il est appelé colostrum.
-Le niveau de lactation,
-L’alimentation : La quantité et la qualité des aliments distribuées affectent
fortement la production de lait. Cependant, l'effet de l'alimentation de la vache sur
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-La santé : La mammite (inflammation de pis) peut avoir un effet relativement
important. Le lait a tendance à avoir une teneur accrue en cellules somatiques.
- La saison : A des très basses (< à 5°C) ou très hautes (> à 40° C) températures ,
le métabolisme se perturbe.
-Et l’environnement….

La Holstein est la première race laitière au
Monde. Elle affiche les meilleures productions en
lait mais également en matière protéique. La race
est dotée d’une excellente morphologie
fonctionnelle, c’est à dire une mamelle adaptée à
la traite mécanique, un bassin légèrement incline
facilitant les vêlages et des membres assurant
une bonne locomotion. Cette race est très
précoce, elle bénéficie d’une vitesse de
croissance rapide; les génisses vêlent facilement
à 2 ans.
Variabilité
22

Variabilité
23

Rq: Le lait, ayant des teneurs importantes en protéines et en sels-minéraux, a un
bon rendement fromager.
D’après le vade-mecum du vétérinaire 15ème édition par M. FONTAINE. Paris-Vigot.
C’est pour cette raison qu’on ne peut parler que des compositions moyennes.
Composition moyenne du lait des principales femelles laitières (en ٪)
Variabilité
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Altérabilité: Le lait est facilement altérable; il est très riche en eau et en
sucre.
Source d'altération du lait :
 Les microorganismes ( bactéries lactiques, coliformes…): pH et
l'acidité du lait
Modification de l'aspect et du goût du lait.
 La température :le lait peut être altéré par la chaleur et le froid avec un
effet moindre que les microorganismes.
 les enzymes : lipases, protéases…
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1. L'eau
L’eau est le constituant le plus important du lait . Dans l'eau plusieurs
éléments sont dispersés ; à savoir la MG qui forme une émulsion, les
caséines qui forment une suspension colloïdale, et le lactose qui forme une
vraie solution.
Ces éléments sont dispersés de manières différentes dans l'eau en fonction
de leur degré d'hydrophobicité et de leur solubilité.
II-Les Constituants du lait et leurs caractéristiques
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2. Le lactose
C'est un disaccharide, dont la molécule contient les monosaccharides
glucose et galactose . La teneur en lactose du lait varie entre 3,6 et 5,5%.
D'autres glucides existent en teneur très faible dans le lait tels que le glucose
et le galactose qui peuvent parvenir de l'hydrolyse de lactose.
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Lactose (suite)
Les Principales propriétés chimiques du lactose
L'hydrolyse
Les bactéries lactiques contiennent un enzyme appelé lactase, qui attaque le
lactose en décomposant ses molécules en glucose et galactose. Les autres
enzymes des bactéries lactiques attaquent ensuite le glucose et le galactose,
qui sont ensuite convertis principalement en acide lactique par le biais de
réactions intermédiaires compliquées.

Lactose (suite)
La pyrolyse (décomposition thermique)
Le lactose est impliqué dans deux types de réactions de dégradation lors du
chauffage du lait, soit l’isomérisation soit la réaction de Maillard. Alors que
la première est plus importante d’un point de vue quantitatif à des
températures supérieures à 100 ˚C, c’est la seconde qui prédomine à des
températures inférieures.
a) Isomérisation du lactose
Le lactose est sujet à des réactions d’isomérisation dans le lait. Les produits
sont le lactulose et l’épilactose, des disaccharides formés de galactose et de,
respectivement, fructose et mannose.
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b) Réaction de Maillard
La réaction de Maillard est une réaction chimique des groupements aminés
et des sucres réducteurs qui mène à la formation de l’Hydroxyméthylfurfural
(HMF), la furosine et de composés bruns. Ce brunissement non enzymatique
est influencé par la température, le pH, l’activité de l’eau et la présence de
certains sels et vitamines. Quoique cette réaction soit désirable dans certains
produits, elle est le plus souvent indésirable en transformation laitière.
Lactose (suite)
Le lactulose lui-même se dégrade et mène ensuite à la formation de produits
de dégradation tels le galactose, le tagatose, l’acide formique ainsi que
différents composés carbonés. L’acide formique formé en grande quantité est
largement responsable de la baisse de pH induite par la chaleur.
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Lorsqu’on chauffe le lait à une haute température et qu’on l’y maintient, il
brunit et acquiert un goût de caramel. Ce processus s’appelle la
caramélisation.
Sucre réducteur + fonction amine d’un AA Pigments mélanoidines (Réaction de Maillard)
(confiture du lait)
T élevée
 La réaction de Maillard a plusieurs impacts sur la qualité du lait:
Modification de la couleur (brunâtre) et du goût (de caramel),
insolubilisation des protéines, diminution de la valeur nutritionnelle!!
 La présence de HMF dans le lait est un signe que le lait a été
reconstitué.
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Réaction de Maillard (suite)

Lactose (suite)
Les transformations biologiques du lactose
 Utilisation métabolique : Hydrolyse du lactose en 2 oses par la b-galactosidase
Glucose Cycle de Krebs
Galactose Isomérisation Cycle de Krebs
 Fermentation lactique : Processus de dégradation du lait (pH=4,6); une molécule
de lactose donne 4 acides lactiques (4 × CH3 CH COOH)
OH
 Voie homofermentaire: Glycolyse: glucose pyruvate lactate + ATP
 Voie hétérofermentaire : lactose lactate + CO2 + éthanol/ acétate
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Fermentation propionique : c'est une fermentation désirée par le fromagier;
l'acide lactique peut être transformé par les bactéries propioniques qui peuvent se
trouver naturellement dans le lait ou le fromagier peut ensemencer son lait par ces
bactéries (fromage à pâte pressée cuite type Gruyère).
les bactéries propioniques sont thermophiles, on chauffe le caillet du lait pour
éliminer les microorganismes initiaux et garder seulement les bactéries
propioniques.
Fermentation butyrique : non désirée par le fromagier, entraine des pertes
économiques. Les bactéries butyriques à savoir Clostridium tyrobutricum (CT)
proviennent d'une alimentation fermentée (les ensilages) ou d'un mauvais
nettoyage des mamelles. 33

34
 On applique le salage pour éviter le développement des CT
Gonflement et éclatement des fromages
Gonflement qui a lieu lors de l'affinage: Gonflement tardif causé par des
germes anaérobies (les CT).
Gonflement qui a lieu au début de fabrication: Gonflement causé par les
coliformes. 2 acides lactiques 1 acide butyrique + 2 CO2
Fermentation alcoolique: peut être causée par certaines levures pour
produire de l'éthanol et de CO2.
Lactose (suite)

3. La Matière azotée totale
C'est une fraction très importante dans le lait:
-A une valeur énergétique élevée,
- C’est une source en AAE,
- Présente des activités biologiques, et des propriétés technologiques (coagulation
des protéines, activité émulsifiante…).
La matière azotée totale se divise en deux fractions : les protéines (32 g/l correspond
à 95%) et l'azote non protéique (ANP) (1,6 g/l correspond à 5%) qui se compose
principalement des AA libres, peptides de très petites chaines, urée, bases aminées,
acide urique...
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Les trois principaux groupes de
protéines du lait se distinguent par
leur comportement et leur forme
d’existence très différents. Il est
facile de précipiter les caséines du
lait de différentes manières, alors
que les protéines du sérum
restent généralement en solution.
Comme leur nom l’indique, les
protéines membranaires des
globules gras adhérent à la
surface des globules gras, et s’en
libèrent seulement par action
mécanique, c’est- à -dire par le
barattage de la crème en beurre.
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3.1. Azote protéique

pH acide pH basique
Charge (+) pHi charge (-)
pHi: Caractéristique de la protéine dépend de:
-La richesse des protéines en groupements acides et en groupements basiques.
- La solubilité de la molécule.
Rappel
La protéine est une molécule chargée et sa charge dépend du pH.
Dans un milieu acide, les groupements basiques s'ionisent alors qu'en milieu basique
les grouements acides se dissouent.
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Azote protéique (suite)

Les caséines
La caséine est la principale protéine du lait de vache. Elle représente
environ 80 % des protéines contenues dans le lait, les 20 % restantes étant
des protéines du sérum. Les caséines forment des polymères contenant des
molécules de type identique ou différent. En raison de l’abondance des
groupes ionisables et des parties hydrophobes et hydrophiles de la
molécule caséique, les polymères moléculaires formés par les caséines sont
très spéciaux.
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Azote protéique (suite)
Les protéines ont un poids moléculaire très élevé. La précipitation de toutes
les protéines peut se faire par le TCA (acide trichloracétique); c'est ce qu'on
appelle Relargage des protéines.

Structure d’une sub-micelle caséique
Stabilisation des micelles caséiques
Ces polymères, constitués de milliers de molécules individuelles formant une
solution colloïdale, s’appellent les micelles caséiques. Comme ces micelles ne
font que 0,1 microns de diamètre , elles ne sont visibles qu’au microscope
électronique.
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Micelle caséique (suite)
La sub-micelle : La structure des sub-micelles n’est pas uniforme; elles auraient un
cœur hydrophobe formé par les parties apolaires des caséines, alors que les parties
polaires hydrophiles, notamment les résidus phosphoriques, seraient localisées à la
périphérie.
L’agrégation entre les sub-micelles est favorisée par la présence de sites
phosphoséryls qui ont une affinité pour le calcium. Les proportions relatives de
caséines et notamment les caséines k varient selon les sub-micelles: celles qui ont
une faible teneur en caséine k se retrouvent à l’intérieur de la micelle, alors que
celles qui sont riches en caséine k sont localisées à la périphérie.

Caséines (suite)
On distingue 3 principales fractions de caséine qui sont difficiles à séparer. Elles
ont un certain nombre de caractères communs (présence de phosphore,
richesse en certains AA et forte proportion de résidus apolaires). Elles se
différencient par le taux de phosphorylation, la présence ou non de cystéines et
leur caractère +/- hydrophobe.
La αs1-caséine se distingue par sa charge négative et sa teneur en phosphate
élevée. La αs2- caséine contient deux résidus cystéine (S-S) et elle est plus
sensible au calcium.
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La k-caséine se distingue des autres par la présence des glucides. Elle a la propriété
de former avec les autres caséines des complexes stables en présence de calcium et
un rôle de colloïde protecteur. Elle présente une très grande sensibilité à l’action de
la chymosine.
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Caséines (suite)
La β-caséine, est plus facilement hydrolysée par les différentes protéases du lait
après avoir quitté la micelle. L’hydrolyse de la β-caséine en ϒ-caséine et protéoses-
peptones se traduit par une baisse de la production de fromage (protéoses-
peptones perdues dans le sérum). La décomposition de la β-caséine peut également
entrainer la formation de peptides amers, responsables des problèmes de goût
atypique dans le fromage.

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Caséines (suite)
Les micelles caséiques sont constituées d’un complexe de sub-micelles de 10 à 15
nm de diamètre. La teneur en α-, β- et k -caséine est répartie de façon hétérogène
dans les différentes micelles.
 Les sels calciques d’αs-caséine et de β-caséine sont quasi insolubles dans l’eau,
alors que les sels calciques de k-caséine sont facilement solubles. En raison de la
localisation dominante de la k-caséine à la surface des micelles, la solubilité de k-
caséinate calcique l’emporte sur l’insolubilité des deux autres caséines dans les
micelles.

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Micelle caséique (suite)
Le phosphate de calcium et les interactions hydrophobes entre les sub-micelles sont
responsables de l’intégrité des micelles caséiques. Les parties C-terminales hydrophiles
de k-caséine contenant un groupe glucide se projettent vers l’extérieur des micelles
complexes, ce qui leur donne un aspect chevelu” ce qui est important, c’est qu’elles
stabilisent les micelles. Ce phénomène est dû essentiellement à la forte charge négative
des glucides.
Une micelle de taille moyenne comprend environ 400 à 500 sub-micelles.
Il existe dans une micelle intacte un surplus de charges négatives; c’est pourquoi elles se
repoussent. Les molécules d’eau que retiennent les parties hydrophiles de k- caséine
constituent une partie importante de cet équilibre.

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Méthodes de séparation des caséines
On peut séparer les caséines par trois voies
-Centrifugation : une caséine native
- pH = 4,6 :une caséine isoélectrique
- Sous l'action de présure : caséine présure (minéralisée, perte d’une partie de la
caséine k)
Les principales caractéristiques des caséines
• Hétérogénéité: plusieurs fractions; la fraction k qui assure la stabilité de la micelle
vis-à-vis le calcium.
• Pouvoir stabilisant de la caséine k: la caséine k protège la micelle de la
précipitation; elle présente une partie hydrophobe et une partie hydrophile
• Stabilité des micelles :
- Les caséines au pH normal du lait cru (6,6) sont chargées négativement (pHi =
4,6)
- La caséine k
- La présence des couches d’hydratation sur la micelle

Effet de la température sur la stabilité des micelles caséiques
On a observé que la caséine, ne peut pas être dénaturée par la chaleur dans les
plages normales du pH et de teneur en sel.
Une basse température a des conséquences défavorables sur les micelles, car les
chaines de b-caséine commencent à se dissocier, et l’hydroxyphosphate de calcium
quitte la structure micellaire, ou il existait sous forme colloïdale, et entre en
solution.
L’explication de ce phénomène réside dans le fait que la β-caséine est la caséine la
plus hydrophobe et que les interactions hydrophobes s’affaiblissent lorsque la
température baisse. Lorsque le lait cru ou le lait pasteurisé refroidi est chauffé jusqu’
à 62/65°C pendant environ 20 secondes, la β-caséine et l’hydroxyphosphate de
calcium reviennent à la micelle, restaurant ainsi, au moins partiellement, les
propriétés initiales du lait.
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Précipitation des caséines
1- Précipitation acide
Le pH baisse si l’on ajoute un acide au lait ou si l’on laisse des bactéries
acidogènes (les bactéries lactiques) se développer dans le lait. Cela change
l’environnement des micelles caséiques de deux façons. D’abord,
l’hydroxyphosphate calcique colloïdal, présent dans la micelle caséique, se
dissout et forme du calcium ionisé, qui pénètre dans la structure de la
micelle et crée de fortes liaisons calciques internes. Ensuite, le pH de la
solution s’approche des points isoélectriques de différentes espèces de
caséines. (Exemple de coagulation lactique: fermentation du yaourt)

Précipitation des caséines (suite)
De cette manière les micelles se modifient: cela commence par le développement des micelles
par agrégation, et se termine par un coagulum plus ou moins dense. Selon la valeur finale du
pH, ce coagulum contient soit de la caséine sous la forme de sel caséique soit de la caséine
dans son état isoélectrique, soit les deux.
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2- Précipitation par la présure
La présure est une enzyme protéolytique qui a plusieurs origines: animale
(suc gastrique d'un veau), végétale (latex de figue), fongique (mucor) et
bactérienne (Bacillus).
La chaîne des AA qui forme la molécule de k-caséine est constituée de 169
AA. D’un point de vue enzymatique, la liaison entre les AA 105
(phénylalanine) et 106 (méthionine) est facilement accessible par beaucoup
d’enzymes protéolytiques.
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Coagulation par les enzymes (suite)
Mécanisme de la coagulation par la présure
La présure est capable d'attaquer cette liaison et scinder la chaîne donnant deux
tronçons :
L’extrémité amino soluble contient les AA 106 à 169, qui sont dominés par les AA
polaires et les glucides, ce qui donne à cette séquence des propriétés hydrophiles.
Cette partie de la molécule de k-caséine s’appelle le glycomacro-peptide; il est
libéré dans le sérum de fromagerie pendant la fabrication du fromage.
La partie restante de la k-caséine, constituée des AA de 1 à 105, est insoluble et
reste dans le caillé avec la as-caséine et la b-caséine. Cette partie s’appelle la para-
k-caséine. On disait autrefois que tout le caillé était composé de para-caséine.
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Coagulation par les enzymes (suite)
La formation du caillé est due à la soudaine suppression des macropeptides
hydrophiles et au déséquilibre des forces intermoléculaires. Les liaisons entre les
parties hydrophobes commencent à se développer et sont renforcées par les liaisons
calciques qui se développent à mesure que les molécules d’eau dans les micelles
quittent la structure. Ce processus est appelé couramment phase d’agglutination et
synérèse.
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La scission de la liaison 105-106 dans la molécule de k-caséine est souvent
appelée phase primaire de l’emprésurage (la coagulation n’a pas encore eu lieu). La
phase de coagulation et de synérèse est appelée phase secondaire. L’emprésurage
comprend également une phase tertiaire, où la présure attaque les composants
caséiques de manière plus générale. Cela se produit au cours de l’affinage du
fromage.

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Facteurs de l'action de la présure (la coagulation enzymatique)
La durée des trois phases dépend principalement du pH (entre 5 et 6) et de la
température (40 °C). De surcroît, la phase secondaire est affectée fortement par la
concentration en ions calcium et la condition des micelles, à savoir, l’absence ou la
présence de protéines dénaturées du lactosérum sur leur surface.
Force de la présure
Elle exprime le nombre de volume ‘V ’ du lait qui peut être coagulé par un volume
‘v’ de présure.

53
Coagulation par la présure
• Caillet minéralisé, rigide et
imperméable
• Lactosérum déminéralisé
Coagulation lactique
• Caillet déminéralisé, fragile
et perméable
• Egouttage difficile (fromage
frais)
• Lactosérum minéralisé
Coagulation mixte (Enzymatique-présure + lactique)
• Applications: Camembert, Roquefort…
Synthèse

Les protéines du sérum
Si l’on supprime la caséine du lait écrémé par une méthode de précipitation,
en ajoutant, par exemple, un acide minéral, il reste dans la solution un
groupe de protéines appelées protéines du lactosérum. Ces protéines sont
insensibles à l'action de la présure et de pH.
Les procédés techniques de récupération des protéines du sérum font
souvent à une combinaison de chaleur et d’ajustement du pH (cas de la
Ricotte).
54

Protéines sériques (suite)
Les protéines du sérum en général, et l’a-lactalbumine en particulier, ont des valeurs
nutritionnelles très élevées. Leur composition en aminoacides est très proche de ce
qui est considéré comme un optimum biologique. Les dérivés des protéines du
sérum de fromagerie sont très largement utilisés dans l’industrie alimentaire.
a-lactalbumine
On la trouve dans le lait de tous les mammifères; elle joue un rôle important dans la
synthèse du lactose dans le pis, très riche en cystéine.
b-lactoglobuline
Cette protéine se trouve exclusivement chez les ongulés; chez la vache, c’est la
principale protéine du sérum.
55

Les immunoglobulines et protéines mineures associées
Un groupe de protéines extrêmement hétérogène et peu de ses membres ont été étudiés en
détail. Leur concentration est très élevée (100 g/l) au cours des premiers jours qui succèdent
le vêlage puis descend à 0,6 à 1 g/l. Les immunoglobulines sont des anticorps qui sont
synthétisés en réponse à une stimulation par des antigènes spécifiques, de PM assez élevé,
très riches en AA soufrés (Méthionine, Tryptophane, Lysine) .
La bovine sérumalbumine (BSA)
C’est une protéine qui provient du sang, elle se déverse dans le lait lors de sa synthèse dans la
mamelle. Il s'agit d'une grosse molécule avec une capacité de liaison des acides gras et des
métaux.
La protéose peptone
C’est le produit de la protéolyse de la β-caséine en γ-caséine et protéose peptone. A pH
neutre la majeure partie de la protéose peptone est présente dans les micelles de caséines.
56

Sensibilité à la chaleur des protéines sériques
On peut séparer les protéines selon leur sensibilité à la chaleur et par certains sels.
Les protéines du sérum de fromagerie, en particulier la b-lactoglobuline, qui constitue
environ 50 % des protéines du sérum de fromagerie, sont relativement sensibles à la
chaleur. La dénaturation commence à 65 °C et elle est presque totale lorsqu’ on chauffe
les protéines à 90 °C pendant 5 minutes.
Puis ces protéines dénaturées forment des complexes avec la caséine, ce qui réduit
l’attaquabilité de la caséine par la présure et son aptitude à lier le calcium.
Des ponts de soufre commencent à se former entre une molécule de b-lactoglobuline et
une molécule de k-caséine, et entre la b-lactoglobuline et l’a-lactalbumine.
57
Ces composés sulfureux sont responsables du goût de cuit du lait traité
thermiquement!!!

Micelle de caséine
b-lactoglobuline
Pendant la dénaturation, la
k-caséine adhère à la b-
lactoglobuline
Dénaturation de la
b-lactoglobuline
Sensibilité de la b-lactoglobuline à la chaleur
58

59
Séparation des protéines solubles par un sel
• La séparation des protéines thermolabiles (Albumines, globulines) se fait
sous l'action de sulfate d'ammonium à ½ saturation ou par le sulfate de
sodium.
• Les protéases et les peptones peuvent être récupérées par l'acide
trichloracétique (le TCA à 12 %).

4. La matière grasse du lait
La matière grasse du lait existe sous la forme de petits globules ou de
petites gouttelettes dispersées dans le lactosérum jouant le rôle des
émulsifiants (pour la stabilité) . Leur diamètre est compris entre 0,1 et 20
mm. La taille moyenne est de 3 à 4 mm, et il y a quelque 15 milliards de
globules par millilitre.
L’émulsion est stabilisée par une très fine membrane de 5 à 10 nm
d’épaisseur qui entoure les globules et a une composition complexe.
60

Composition chimique de la MG
Les lipides du lait se composent de triglycérides (les composants
dominants), de diglycérides et monoglycérides, d’acides gras, de stérols, de
caroténoïdes (la couleur jaune de la matière grasse), de vitamines …
Composition de la matière grasse du lait 61

La matière grasse du lait est caractérisée par la présence des quantités
relativement importantes d’acide butyrique et caproïque. Les quatre acides gras
les plus abondants dans le lait sont l’acide myristique, l’acide palmitique, l’acide
stéarique et l’acide oléique. Les trois premiers sont solides et le dernier est
liquide à température ambiante.
Vue en coupe d'un globule gras
62

La membrane est constituée de phospholipides, de lipoprotéines, de
cérébrosides, de protéines, d’acides nucléiques, d’enzymes, d’oligo-éléments
(métaux) et d’eau.
Comme les globules gras ne sont pas seulement les plus grandes particules
du lait mais également les plus légères (densité de 0,93 à 15,5 °C), ils ont
tendance à remonter à la surface lorsque l’on laisse le lait reposer dans un
récipient pendant un certain temps.
63

64
Facteurs de détérioration de la membrane de corps gras
-La température: le TG se rétrécit à basse température (< 5 °C) et le volume
du globule gras diminue.
-Les microorganismes: Principalement les germes qui secrètent des enzymes,
qui attaquent les phospholipides dans la membrane et libèrent le contenu
(lipide liquide)
-Les actions mécaniques: l'agitation disloque la membrane.
-L'acidité (pH): favorise la dislocation de la membrane.

65
Matière grasse du lait (suite)
Lipolyse et oxydation de la MG
Lypolyse
Les lipases généralement d'origine microbienne (sensibles à la chaleur), sont actives
même à très basses températures Acides gras libres.
Oxydation
Développement des goûts de rance principalement lorsqu’ elle est associée à une
lipolyse.
Les facteurs d'oxydation
-La température
-L’O2
-La lumière
-Les métaux, en général on utilise l'acier inox en IAA pour éviter l'oxydation

5. Les enzymes du lait
Les enzymes du lait proviennent soit du pis de la vache soit des bactéries.
Les premiers sont les constituants normaux du lait; on les appelle enzymes
originaux. Les derniers, les enzymes bactériens, varient en type et en
abondance suivant la nature et la taille de la population bactérienne.
Les enzymes sont de quantités faibles mais ont une grande activité qui
dépend de la température et du pH. Leur destruction se fait par la chaleur.
Plusieurs des enzymes du lait sont utilisés pour le contrôle de la qualité.
Parmi les plus importants, citons la peroxydase, la catalase, la phosphatase
et la lipase.
66

La peroxydase
La peroxydase transfère l’oxygène du peroxyde d’hydrogène (H2O2) vers
d’autres substances facilement oxygénables. Ces enzymes sont inactivés si
l’on chauffe le lait à 80°C pendant quelques secondes, un fait que l’on peut
utiliser pour prouver la présence ou l’absence de peroxydase dans le lait et
par conséquent vérifier si l’on a atteint ou non une température de
pasteurisation supérieure à 80°C. Ce contrôle est appelé épreuve à la
peroxydase de Storch.
67

La catalase
La catalase scinde le peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène libre. En
calculant la quantité d’oxygène que l’enzyme peut libérer dans le lait, il est
possible d’évaluer la teneur en catalase du lait et d’apprendre si le lait
provient d’un pis sain ou malade.
Le lait d’un pis malade a une forte teneur en catalase, alors que le lait frais
d’un pis sain n’en contient qu’une quantité insignifiante. Il existe cependant
beaucoup de bactéries qui produisent le même type d’enzyme. La catalase
est détruite si l’on chauffe le lait à 75°C pendant 60 secondes.
68

La phosphatase alcaline
La phosphatase a la propriété de pouvoir scinder certains esters
phosphoriques en acide phosphorique et alcools correspondants (attaque
les liaisons estérophosphoriques au niveau des phospholipides) . Il est
possible de détecter la présence de phosphatase dans le lait en ajoutant un
ester phosphorique et un réactif qui vire en présence d’alcool libéré. Un
changement de couleur révèle que le lait contient de la phosphatase.
Comme la phosphatase est détruite par la pasteurisation ordinaire (72°C
pendant 15 à 20 secondes), on peut l’utiliser dans le test à la phosphatase
pour déterminer si la pasteurisation a bien été atteinte.
69

La lipase
La lipase décompose la matière grasse en glycérol et acides gras libres. Un
excès d’acides gras libres dans le lait et les produits laitiers donne un goût
rance. Dans la plupart des cas, l’effet de cet enzyme semble très limité, mais
le lait de certaines vaches peut présenter une forte activité lipasique. La
quantité de lipase dans le lait est supposée augmenter vers la fin du cycle de
lactation. Dans une large mesure, la lipase est inactivée par la
pasteurisation, mais il faut des températures plus élevées pour une totale
inactivation. Beaucoup de micro-organismes produisent de la lipase. Cela
peut être la cause de nombreux problèmes car cet enzyme est très résistant
à la chaleur.
70

La lipase!!!
71

6. Les vitamines du lait
Le lait contient de nombreuses vitamines. Parmi les plus connues, citons les
vitamines A, B1, B2, C et D. Les vitamines A et D sont solubles dans les
graisses, ou solvants des matières grasses, alors les autres sont solubles
dans l’eau.
72

7. Les sels minéraux du lait
Le lait contient un certain nombre de minéraux. Leur concentration totale est
inférieure à 1%. La matière minérale se trouve en équilibre sous les deux
formes ionique et colloïdale (équilibre fragile affecté par le pH et la
température). Les sels minéraux se rencontrent en solution dans le
lactosérum ou dans les composés caséiques.
Les sels les plus importants sont les sels du calcium, sodium, potassium et
magnésium. Ils se présentent sous la forme de phosphates, chlorures,
citrates et caséinates.
73

8. Les autres constituants du lait
Le lait contient toujours des cellules somatiques (globules blancs ou
leucocytes). Leur taux est faible dans le lait d’un pis sain, mais augmente si le
pis est malade, généralement dans les mêmes proportions que la sévérité de
la maladie.
Le lait contient des gaz, quelque 5 à 6 % par volume dans le lait frais du pis,
mais à l’arrivée à la laiterie, la teneur en gaz peut atteindre 10% par volume.
74

III. Aspects physicochimiques du lait
1. Apparence
L’opacité du lait est due à sa teneur en particules suspendues de matière grasse, de
protéines et de certains minéraux. La couleur varie du blanc au jaune en fonction de
la coloration (teneur en carotène) de la matière grasse. Le lait écrémé est plus
transparent, avec une teinte légèrement bleutée.
2. pH
Le pH représente la concentration en ions hydronium d’une solution. La valeur du pH
d’une solution ou d’un produit représente l’acidité réelle. Le lait normal est une
solution légèrement acide, avec un pH compris entre 6,6 et 6,8.
3 . Acidité
L’acidité d’une solution dépend de sa concentration en ions hydronium [H+]. L’acidité
titrable du lait est la quantité de solution d’ions hydroxyl (OH-) d’une concentration
donnée, nécessaire pour augmenter le pH d’une quantité donnée de lait à un pH
d’environ 8,4 (pH auquel la phénolphtaléine vire au rose).
L’acidité Dornic est obtenue en titrant 10 ml de lait avec N/9 NaOH, en utilisant de la
phénolphtaléine comme indicateur. Le lait normal donne une valeur de 16°D environ.
75

3. Acidité (suite)
Le lait contient un grand nombre de substances qui peuvent agir comme acides
faibles ou comme bases faibles, par exemple, l’acide lactique, l’acide citrique et
l’acide phosphorique et leur sels respectifs : les lactates, les citrates et les
phosphates.
En chimie, un tel système est appelé solution tampon car, dans certaines limites, le
pH reste constant lorsque l’on ajoute des acides ou des bases. Cet effet peut
s’expliquer par les qualités caractéristiques des protéines.
Lorsque l’on acidifie le lait, on ajoute en même temps un grand nombre d’ions
hydrogène (H+). Ces ions se lient presque tous aux groupes amino de la chaine
latérale des aminoacides, formant ainsi les ions NH3+. Ainsi, le pH est à peine
affecté, car l’augmentation de la concentration en ions hydrogène libres est très
faible. Lorsque l’on ajoute une base au lait, les ions hydrogène (H+) dans les groupes
COOH des chaines latérales sont libérés, et forment un groupe COO-. De ce fait, le
pH reste plus ou moins constant. Plus on ajoute de base, plus il y a d’ions hydrogène
libérés.
76

Acidité (suite)
Les autres constituants du lait ont également cette capacité de lier ou de libérer
des ions; c’est pourquoi le pH change très lentement lorsque l’on ajoute des
acides ou des bases.
77

4. Densité
La densité du lait de vache varie généralement entre 1,028 et 1,038 g/cm3 selon la
composition. Elle dépend des pourcentages en eau et en MG.
5. Viscosité
La viscosité du lait et de la crème donne une impression de richesse à ces produits.
D'un point de vue organoleptique, la viscosité contribue à la sensation en bouche
et la libération d‘arôme. L’unité de mesure de viscosité utilisée en industrie laitière
est le centipoise (cP).
La viscosité du lait et des produits laitiers dépend de la température, de la
concentration et de l‘état des micelles de caséine et les globules gras. A 20°C la
viscosité du lait entier est de 1,9 cP, celle du lait écrémé est de 1,5 cP. La viscosité
du lait et de la crème augmentent avec l’homogénéisation (l'augmentation est
proportionnelle à la pression d‘homogénéisation). Cette augmentation peut être
attribuée à la réduction de la taille des globules gras et la formation d'une couche
de protéines plasmatiques sur eux.
78

5. Extrait sec
Il varie entre 125 et 135 g/l. L'extrait sec renseigne sur la richesse du lait en ses
différents composants .
6. Point de congélation
Le point de congélation du lait est le seul paramètre fiable pour vérifier un
mouillage. Le mouillage augmente le point de congélation.
Le point de solidification du lait de vache, mesuré individuellement, est compris
entre -0,54 et -0,59°C.
7. Température d‘ébullition
Elle est de 100,55 (supérieure à celle du l’eau), jouant sur les propriétés
hygroscopiques.
8. Tension superficielle
Elle exprime le degré de cohésion des particules à la surface. Le lait a une tension
superficielle très faible.
79

IV. Aspects microbiologiques du lait
1. Les bactéries du lait
Lorsque le lait est secrété dans le pis, il est pratiquement stérile. Pourtant,
même avant de quitter le pis, il est infecté par les bactéries qui entrent par
le canal du trayon. Normalement, ces bactéries sont sans danger et ne sont
que quelques dizaines ou centaines par millilitre.
Au cours de la manipulation à la ferme, le lait est susceptible d’ être infecté
par divers microorganismes, principalement des bactéries. Le degré
d’infection dépend de la propreté de l’environnement de la vache et des
surfaces avec lesquelles la vache entrent en contact (les ustensiles de
traite).
80

Le lait de ferme peut contenir entre plusieurs milliers de bactéries/ml s’il
provient d’une exploitation hygiénique, jusqu’ à plusieurs millions (le nombre de
bactéries d’un lait de qualité supérieure est < à 100.000 UFC/ml). Le
refroidissement rapide au-dessous de 4°C contribue largement à la qualité du
lait à la ferme. Ce traitement ralentit le développement des bactéries dans le
lait, et améliore par conséquent sa conservation.
81

Les bactéries lactiques : ce groupe inclut les bacilles et les coques, qui
peuvent former des chaines de différentes longueurs, mais qui ne forment
jamais de spores. Les bactéries lactiques sont des anaérobies facultatifs. La
plupart d’entre elles sont tuées lorsqu’on les chauffe à 70°C, même si la
température létale pour certaines est de 80°C. Les bactéries lactiques
préfèrent le lactose comme source de carbone. Elles fermentent le lactose
en acide lactique. La capacité de fermentation varie selon les espèces. La
plupart des bactéries lactiques forment entre 0,5 et 1,5% d’acide lactique,
mais certaines en forment jusqu’ à 3%.
Les bactéries lactiques ont besoin de composés organiques pour leur
croissance. Elles l’obtiennent de la caséine du lait en la décomposant à
l’aide des enzymes protéolytiques.
82

83
Les bactéries lactiques (suite)

Les coliformes sont des anaérobies facultatifs à une température de 30 à 37°C. On
les trouve dans les intestins, dans le fumier, le sol, l’eau infectée et sur les végétaux.
Elles fermentent le lactose en acide lactique et autres acides organiques, en dioxyde
de carbone et en hydrogène, et décomposent les protéines du lait, ce qui donne un
goût et une odeur atypiques. Elles peuvent provoquer de sérieux problèmes dans la
fabrication du fromage. Outre le fait de donner une odeur atypique, la formation
relativement importante de gaz crée une texture indésirable à un stade précoce.
Comme la pasteurisation haute tue les bactéries coliformes, on les utilise dans les
laiteries comme germes tests dans les contrôles systématiques de la qualité
bactériologique. Si le contrôle révèle des bactéries coliformes dans le lait et les
canalisations en aval du pasteurisateur, c’est un signe d’infection qui indique qu’il
faut améliorer les procédures de nettoyage et de désinfection.
84

Les bactéries butyriques sont des micro-organismes anaérobies sporogènes
à une température optimale de 37°C. La fermentation butyrique, qui se
produit pendant les premières semaines après la fabrication du fromage, est
provoquée par les bactéries butyriques qui fermentent le lactose. Si la
fermentation se produit plus tard, elle est provoquée par les bactéries
butyriques qui fermentent le lactate. Ces processus de fermentation
produisent de grandes quantités de dioxyde de carbone, d’hydrogène et
d’acide butyrique. Le fromage acquiert une texture fermentée et grossière,
et le goût rance et douceâtre de l’acide butyrique.
85

Les bactéries butyriques (suite)
La pasteurisation ne peut pas tuer ces bactéries lorsqu’elles se présentent
sous la forme de spores résistantes à la chaleur. Le sel de table (chlorure de
sodium) a un effet très puissant sur les bactéries butyriques, mais il est
important que le sel atteigne les bactéries le plus tôt possible. Cela
explique pourquoi les fromages salés dans le caillé présentent guère de
tendance à la fermentation butyrique.
86

87
Les bactéries propioniques : Cette catégorie de bactéries comprend un certain
nombre d’espèces d’apparences diverses. Elles ne forment pas de spores, leur
température optimale est d’environ 30°C, et plusieurs espèces survivent à la
pasteurisation haute. Elles font fermenter le lactate en acide propionique,
dioxyde de carbone et autres produits. Les cultures pures de bactéries
propioniques son utilisées (en même temps que certains lactobacili et
lactococci) dans la fabrication des fromages Emmenthal et Gruyère ou elles sont
responsables de la formation des yeux et contribuent au goût particulier.

Les bactéries de putréfaction : les bactéries de putréfaction produisent des
enzymes protéolytiques. Elles peuvent par conséquent décomposer les
protéines jusqu’ à ammoniac.
Ce type de décomposition s’appelle la putréfaction. Cette catégorie de
bactéries comprend un très grand nombre d’espèces, à la fois coques et
bacilles, qui sont aussi bien aérobies qu’anaérobies. L’une d’entre elles, la
Pseudomonas fluorescens, se trouve généralement dans l’eau et la terre
infectée. Elles produisent des lipases et protéases très résistantes à la
chaleur. Les bactéries du genre Pseudomonas sont les bactéries Gram-
négatives les plus infectantes en aval de la pasteurisation, car elles se
développent dans le lait refroidi.
88

V- Transformation du lait
L’objectif est de garantir :
-Un produit sain : le produit mis à la consommation ne doit pas présenter de risque
(bactéries pathogènes, substances toxiques ou cancérogènes, …) sur la santé des
consommateurs.
- Un produit de qualité (correspond aux attentes des consommateurs) : valeur
nutritionnelle, apparence (couleur, texture), goût, propriétés d’usage (ex.
tartinabilité)
1. Traitement thermique
Les traitement thermiques appliqués aux produits laitiers ont plusieurs objectifs :
- détruire les micro-organismes pour améliorer la qualité hygiénique et augmenter
la DLC des produits;
- inactiver certaines enzymes pour améliorer la stabilité des produits au cours de
leur stockage;
- modifier la structure de certaines molécules telles que les protéines pour influer
la texture du produit fini, voire sur le rendement des opérations technologiques
mises en œuvre ultérieurement (rendement fromager).
89

Mise en œuvre des traitements thermiques
A- Pasteurisation : elle a pour but la destruction des formes végétatives incluant
certains pathogènes (Salmonella, Brucella, Listeria, …) et la réduction de la flore
banale. Trois zones de couples température–temps sont pratiquées : pasteurisation
basse (62-65 °C/ 30 mn), pasteurisation haute (71-72°C / 15-20 s) et flash
pasteurisation (85-90 °C / 1-2 s). Sachant que pour les pathogènes, D72°C = 3 s, un
traitement de 15 s permet d’obtenir théoriquement de l’ordre de 5 réductions
décimales.
B- Stérilisation : elle vise la destruction de l’ensemble des micro-organismes
susceptibles de se développer dans le produit. Ce traitement doit au minimum
correspondre à 12 réductions décimales de Cl. botulinum (D121,1°C = 12s). Deux
couples température-temps sont utilisés : 120°C/20 mn et 140°C/4s (ultra-haute
température ou UHT). Le traitement UHT permet de limiter les pertes en thiamine
et en lysine, ainsi que la coloration due à la réaction de Maillard.
90

Le traitement thermique du lait (pasteurisation ou stérilisation) peut se faire
en discontinu (chauffage dans une cuve agitée) ou en continu (échangeurs
tubulaires ou à plaques). Le principe consiste à porter le lait à sa
température de traitement par échange de chaleur avec un fluide plus
chaud, le maintenir à la température de traitement pendant le temps
nécessaire (chambrage) puis le refroidir.
91
Traitement thermique (suite)

2
1 3
Schéma général d’une installation de traitement thermique en continu: Echangeur à
plaques
Les sections (2) et (3) sont des sections de récupération; le fluide froid entrant est chauffé avec le fluide
chaud sortant. Dans certains cas le taux de récupération peut atteindre les 95% 92
4

Plaque d’un échangeur à plaques
93
Bâti fixe
Pieds de bâti
Bâti mobile
support

Calcul de la longueur (L) d’un chambreur à tube en zig-zag :
débit de circulation (f) du lait 10 m3/h, temps de chambrage (t) 5 mn, diamètre de
la section du chambreur (D) 63 mm
L = V/S
V (volume du chambreur) = f.t
S (section du chambreur) = π x (D/2)2
Donc L = 267 m 94

2. La centrifugation:
Décantation par gravité : La séparation par décantation peut être mise en œuvre
dès que les éléments dispersés (ex. globules gras) présentent avec la phase
dispersante des différences de masse volumique. D’ après la loi de Stockes la vitesse
de décantation d’une particule sous l’action de la pesanteur est fonction du
diamètre de la particule (d), de la différance de masse volumique de la particule et
de la phase dispersante, de la viscosité de la phase dispersante et de l’ accélération
gravitationnelle (g)
Décantation centrifuge : Pour augmenter la vitesse de décantation, on peut par
exemple réduire la viscosité avec l’augmentation de la température, mais la
manière la plus efficace c’est l’augmentation de l’ accélération.
95

La centrifugation (suite)
Séparation : Dans un séparateur centrifuge, la pile de disques est équipée d’orifices
de distribution alignés verticalement. Le lait est introduit par les orifices de
distribution des disques, alignées verticalement, à une certaine distance du bord de
la pile de disques. Sous l’effet de la force centrifuge, les sédiments et les globules
gras du lait commencent par se déposer dans le sens radial, vers l’extérieur ou
l’intérieur, dans les canaux de séparation, en fonction de leur masse volumique par
rapport à celui du fluide continu. La crème, c’est-à-dire les globules gras, a un poids
spécifique inférieur à celui du lait écrémé et se déplace donc dans les canaux vers
l’intérieur, en direction de l’axe de rotation. Le lait écrémé se déplace vers l’extérieur,
jusqu’ à la chambre extérieure de la pile de disques et gagne de là son orifice de
sortie concentrique. 96

97
La centrifugation (suite)

3. L’ homogénéisation
L’homogénéisation est utilisée pour stabiliser l’émulsion de matière grasse, afin
d’éviter la séparation par gravité. L’homogénéisation entraine principalement le
fractionnement des globules gras en des globules beaucoup plus petits. Elle
diminue donc le crémage et peut également réduire la tendance des globules à la
coalescence. Tout le lait homogénéisé est essentiellement produit par des moyens
mécaniques. Le lait est forcé dans un étroit orifice annulaire, à vitesse élevée. Les
globules gras nouvellement crées ne sont plus recouverts intégralement par le
matériau membranaire initial, mais par un mélange de protéines adsorbées a partir
de la phase plasma. L’efficacité de l’homogénéisation est optimale lorsque la phase
grasse est à l’ état liquide et a des concentrations normales pour le lait.
Effet de l’homogénéisation : l’effet de l’homogénéisation sur la structure physique
du lait se traduit par de nombreux avantages :
- Une couleur plus blanche et plus appétissante.
- Un goût plus affirmé et une meilleure sensation en bouche.
98

Homogénéisation (suite)
100
Fig: Globules gras avant homogénéisation (a) et après homogénéisation (b)
a- lait cru b- lait homogénéisé

4. La standardisation
La standardisation des mélanges consiste à l’adjonction de certaines quantités de
crème, de lait écrémé, de PLE et autres ingrédients selon leur teneur en MG, MP
et EST compte tenue des cibles recherchées dans le mélange.
Exemple :
Déterminer les quantités de lait écrémé (32 g/kg de MP et 0 g/kg de MG), de
crème (40% de MG et 18 g/kg de MP) et de PLE (34% MP et 0% MG) à mélanger
pour obtenir 1 tonne d’un mélange à 35 g/kg de MP et 30 g/kg de MG.
QL + QC + QPLE = QM
QL . MP L + QC . MP C + QPLE . MP PLE = QM . MP M
QL . MG L + QC . MG C + QPLE . MG PLE = QM . MG M
QC = 75 kg
QPLE = 13 kg
QL = 912 kg
QL + QC + QPLE = QM
QL . MP L + QC . MP C + QPLE . MP PLE = QM . QM
QC . MG C = QM . MG M
101

102
La standardisation (suite)

VI- Les Produits laitiers
Différentes formes de conservation du lait:
Lait concentré
Lait en poudre
Lait pasteurisé
Lait stérilisé
Lait fermenté
(Yaourt, fromage…)
103

104
Technologie des laits stérilisés
1- Introduction
Le lait de boisson est préparé de différentes manières. Les moyens qui sont à la
disposition pour assurer la conservation du lait de boisson sont :
 Moyens physiques
-La température (refroidir ou chauffer)
- La dessiccation (la concentration)
- Ionisation (rayonnement)
 Moyens chimiques
-Des conservateurs
-Des antiseptiques …
Remarque: Ces procédés chimiques sont éliminés pour le lait de boisson
 Moyens biologiques (pour les produits laitiers): Assurer le développement de
certaines flores acidifiantes

Introduction (suite)
Le lait cru : Il s’agit du lait n’ayant subi aucun traitement, directement issu de la
traite. C’est un produit vivant et sensible qu’il faut consommer le plus vite possible.
Il ne se conserve pas plus de 72 heures à 4°C au réfrigérateur.
Le lait pasteurisé : C’est un lait qui a subi un traitement thermique de 72° à 85°C
pendant 15 à 20 s. Ce traitement doux permet d’éliminer toutes les éventuelles
bactéries pathogènes et de supprimer une partie de la flore normale et des
enzymes actives. Ce traitement permet de conserver toutes les qualités gustatives
du lait cru. Ce produit doit être consommé dans les 7 jours qui suivent son
conditionnement et placé à 4°C.
Lait stérilisé : C’est un lait qui a été conditionné dans un emballage hermétique
(bouteille), chauffé à 115°C pendant 15 à 20 minutes, puis rapidement refroidi. Il
peut être consommé dans un délai de 150 jours, s'il est placé dans un local dont la
température n‘ excède pas 15°C.
105

106
La classification du lait selon sa teneur en matière grasse :
-Lait entier : subit un traitement thermique, contient au minimum 30 g/L de
MG (Emballages à dominante rouge)
- Lait demi- écrémé : subit un traitement thermique, contient entre 15 et 17
g/L de MG (Emballages à dominante bleue)
- Lait écrémé : maximum 3 g/l de MG (Emballages à dominante verte)

Lorsque du lait est maintenu à haute température pendant une période
prolongée, il se forme certains produits de réaction chimique entrainant une
décoloration (brunissement). Le lait prend en outre un goût de cuit et de
caramel, avec parfois une sédimentation importante. Un traitement UHT
permet d’éviter ces défauts. Des changement physico-chimiques et certaines
réactions enzymatiques (enzymes secrétées par les bactéries
psychrotrophes) peuvent avoir lieu même après un traitement UHT.
107

108
Le lait stérilisé est un lait qui a été traité par chauffage (ou par tout autre procédé
officiellement autorisé) de telle manière qu'il satisfasse aux conditions suivantes :
1) Etre exempt de micro-organismes nuisibles à la santé des consommateurs, c'est-
à-dire ne pas renfermer de germes pathogènes.
2) Etre exempt de micro-organismes quelconques susceptibles de s'y développer,
c'est-à-dire n'être le siège d'aucune prolifération.
3) Etre et rester parfaitement stable et de bonne qualité organoleptique, c'est-à-
dire ne présenter aucun signe d'altération pendant une période assez longue,
compatible avec les nécessités commerciales.
4) Ne pas renfermer, après trois semaines d'incubation à 310 °C ± 10° C, plus de 5
spores vivantes par ml, incapables de proliférer dans le' lait, révélées par culture
sur plaques dans un milieu nutritif approprié.
2- Technologie de la stérilisation

109
On sait qu'il existe maintenant plusieurs techniques de stérilisation du lait:
 Procédé direct ( stérilisation en récipients), après conditionnement et bouchage
hermétique, qui se subdivise en deux groupes :
a) Stérilisation discontinue, en autoclaves classiques, qui groupe tous les procédés
traditionnels,
b) Stérilisation continue, en autoclaves à colonnes de pression d'eau alimentés en
continu.
5) Le lait stérilisé doit être conditionné dans des récipients étanches aux liquides,
aux gaz et aux micro-organismes.
6) Le lait stérilisé doit être entreposé à l'abri de la lumière ou conditionné en
récipients opaques. Désignation : La désignation officielle d'un tel lait ne peut
être que « lait stérilisé »,
Laits stérilisés (suite)

110
Procédé indirect : Stérilisation en flux continu, suivie du conditionnement
aseptique en récipients stériles, appelée encore stérilisation U.H.T.
On connaît les différences qui séparent ces deux groupes de méthodes:
 Cas de la stérilisation en récipients ; dans ce cas les échanges thermiques ne sont
pas instantanés et pour obtenir le résultat cherché (c'est-à-dire une très bonne
conservation du lait stérilisé au cours d'un stockage de longue durée à la
température ordinaire) il est indispensable de prolonger la période de chauffage, (à
115°C ou 120°C par exemple) pendant une durée égale ou supérieure à 15-20 mn.
Cas de la stérilisation UHT; dans la technique des laits U.H.T., le chauffage est en
flux continu, c'est-à-dire sans l'interposition de la paroi des récipients entre le fluide
chauffant et le fluide chauffé, c'est-à-dire encore, comportant des échanges
thermiques instantanés et excellents.

111
Il est possible d'utiliser des températures très élevées. (U.H.T. c'est-à-dire ultra-haute
température) pendant des temps très courts car l'efficacité bactéricide de la chaleur
est beaucoup plus fonction de la température que de la durée d'application de cette
température. Ce que nous appelons le Q10 de la destruction des spores, c'est-à-dire
la variation de la vitesse de cette réaction bactéricide pour une élévation de
température de 10°C, est importante, de l'ordre de 8 à 10. Cette augmentation
quasi-logarithmique de l'efficacité stérilisante quand la température passe de 120°C,
à 130°C, à 140°C, à 150°C (et qui varie à peu près comme 1, 10, 100, 1000) permet
donc d'avoir les mêmes résultats avec des durées d'application variant en sens
inverse comme 1 000, 100, 10, 1, ce qui signifie que si, dans des conditions données,
il faut appliquer la température de 120°C pendant 2000 s (par exemple), le même
résultat bactériologique sera obtenu à 150°C en 2 s.

112
Procédé de fabrication du lait de boisson

3. Yaourt
Introduction
Le yaourt, lait fermenté faisant intervenir deux bactéries lactiques Lactobacillus
bulgaricus et Streptococcus thermophilus, s’avère un produit très digeste possédant
une grande valeur nutritionnelle justifiant sa consommation accrue dans de
nombreux pays et notamment en Tunisie qui est distinguée par un marché à
potentiel de croissance élevé.
Définition
D’après le Codex Alimentarius, le yaourt est un produit laitier coagulé obtenu par
fermentation lactique grâce à l'action de Lactobacillus delbrueckii sous-espèce
bulgaricus (Lb.bulgaricus) et de Streptococcus salivarius, sous-espèce thermophilus
(St. thermophilus) à partir du lait frais ainsi que du lait pasteurisé (ou concentré,
partiellement écrémé, enrichi en extrait sec) avec ou sans addition de substances
(lait en poudre, poudre de lait écrémé, les protéines lactosériques concentrées ou
non, la caséine alimentaire …etc.). Les microorganismes du produit final doivent
être viables et abondants.
113

En technologie, trois types de yaourt, différents selon la consistance ou non du gel
formé peuvent être fabriqués : yaourts liquides, brassés ou fermes.
Le yaourt à boire ou liquide est battu après avoir été brassé puis conditionné et
stocké au froid. Le yaourt brassé est préparé en vrac ; le caillé subit un brassage puis
un refroidissement avant d’être conditionné en pots qui seront stockés au froid. Le
yaourt ferme est conditionné en pots après mélange des ingrédients, passage à
l’étuvage à 45°C environ puis en chambre froide pour arrêter l’acidification.
114

Teneur en matière sèche du yaourt (M.S.)
Selon le code et les principes FAO/OMS, la teneur minimale en matière sèche
est de 8,2 %. Une augmentation de la teneur totale en matière sèche,
notamment du pourcentage de caséine et de protéines de lactosérum,
donnera lieu à un coagulum de yaourt plus ferme et atténuera la tendance à la
séparation du lactosérum.
Les façons les plus courantes de standardiser la teneur en matière sèche sont
les suivantes :
• évaporation (10-20% du volume de lait est normalement évaporé);
• addition de poudre de lait écrémé, habituellement jusqu’à 3%;
• addition de lait concentré;
• addition de rétentat d’ultrafiltration de lait écrémé. 115

Additifs laitiers
Du sucre ou des édulcorants et des stabilisateurs peuvent être utilisés comme
additifs dans la production du yaourt.
Sucre ou édulcorant
Il est possible d’ajouter de saccharose ou du glucose, seuls ou associés à
l’addition de fruits. Pour satisfaire les personnes au régime, parmi lesquels les
diabétiques représentent une catégorie importante, il faudrait utiliser des
édulcorants. Un édulcorant n’a aucune valeur nutritionnelle mais a un goût très
sucré même à très petites doses.
Le fruit en question contient habituellement environ 50% de sucre ou une
quantité d’édulcorant correspondante, de sorte que le goût sucré peut
normalement s’obtenir en ajoutant 12 à 18% de fruit.
Il convient de souligner que l’addition de trop de sucre (plus de 10%) au lait
avant la période d’ensemencement/incubation a un effet contraire sur les
conditions de fermentation car cela modifie la pression osmotique du lait.
116

Enrichissement en protéines
Inoculation
Conditionnement en pots
Injection d’arôme en ligne
Conditionnement
Fermentation
Refroidissement dans le tunnel à 4°C
Stockage réfrigéré et distribution à 4°C
Réception et stockage du lait
Standardisation en matière grasse
Homogénéisation
Traitement thermique
Diagramme général de la fabrication du yaourt étuvé
Procédé de fabrication du yaourt
117

Comparaison entre le diagramme de fabrication du yaourt étuvé et celui brassé 118

Procédé de fabrication du yaourt (suite)
Réception et stockage du lait
Le lait frais, collecté au plus tard 72 heures (H) après la traite, arrive en camions-
citernes réfrigérés à l’unité de production. La fabrication du yaourt exige que le lait
réponde à un certain nombre de critères de qualités physico-chimiques et
microbiologiques. Il est donc contrôlé en subissant une série d’analyses permettant
de l’accepter ou de le refuser (fait en TP).
Une fois le lait est accepté, il est pompé et filtré pour éliminer les résidus solides
(paille, feuilles, terre), puis stocké à froid (< 5oC) dans des tanks stériles permettant
de maintenir le lait au froid. 119

Standardisation en matières grasses et enrichissement en protéines
Pour la fabrication du yaourt, le lait doit être standardisé en matière grasse, enrichi
en protéines, et éventuellement sucré, pour répondre aux spécifications
nutritionnelles et organoleptiques des produits.
Homogénéisation
Le lait destiné à la production du yaourt est homogénéisé principalement pour
prévenir la formation de crème pendant la période d’incubation et pour assurer une
répartition homogène de la matière grasse du lait. La taille des globules gras est
alors réduite, ce qui permet de mieux les intégrer au réseau formé lors de la
coagulation par les micelles de caséine dénaturées.
La consistance et la viscosité du yaourt sont pour une grande partie sous la
dépendance de la matière sèche du lait. La matière grasse confère de l'onctuosité,
masque l'acidité et améliore la saveur. Les protéines améliorent la texture et
masquent aussi l'acidité.
120

Traitement thermique
Le lait enrichi, éventuellement sucré, subit un traitement thermique. Le barème de
traitement thermique le plus couramment utilisé est de 90-95oC pendant 3 à 5
minutes (min).
Ce traitement a pour but de :
- Détruire les micro-organismes pathogènes non sporulés pouvant être présents et
la plus grande partie de la flore banale. Il permet aussi la suppression éventuelle
d'inhibiteurs naturels tels que les lactoperoxydases et la stimulation des bactéries
par l'apparition de facteurs de croissance tel que l’acide formique ;
- Dénaturer une partie importante des protéines sériques (85%) qui se fixent sur les
caséines. Cet effet a pour conséquence d'augmenter les capacités de rétention
d’eau du yaourt entrainant la modification des propriétés rhéologiques du
coagulum acidifié. Le caillé devient plus ferme et la tendance à l'expulsion de
sérum au cours du stockage est réduite .
121

Inoculation et conditionnement en pots
L’inoculation se fait à l'aide d'un levain comprenant exclusivement chacune des
deux bactéries spécifiques du yaourt : St. thermophilus qui développe les
arômes et Lb. bulgaricus qui apporte l'acidité.
La culture utilisée est ensemencée avec un ratio St.thermophilus / Lb.bulgaricus
de 1,2 à 2. Une bonne agitation est nécessaire pour rendre parfaitement
homogène le mélange lait/ferment.
Le lait ensemencé est amené à une température généralement voisine de 45°C
par passage à travers des échangeurs à plaques .
Le lait ensemencé est directement versé dans les pots, immédiatement
operculés et mis en palettes .
122

Fermentation
Les pots sont acheminés vers la chambre chaude pour une incubation qui dure
environ 3 à 4 heures. L'acidification dépend de la température et de la durée
d'incubation. La température choisie (entre 40 et 45 °C) est maintenue
constante, ce qui correspond à l’optimum pour la culture mixte des ferments
lactiques du yaourt. Il est important qu'elle soit homogène en tous les points
de la chambre de façon à ce que la fermentation soit régulière .
Les pots sont maintenus dans la chambre chaude jusqu'à l'obtention d'une
acidité de 70°D, A ce moment, le caillé doit être ferme, lisse et sans exsudation
de sérum.
123

Au fur et à mesure de l’acidification lente du lait lors de la FL, la micelle de
caséine qui est stable au pH normal du lait et à température ambiante, devient
instable et conduit à la formation d’un gel. Le déplacement de l’équilibre acido-
basique entraîne une diminution progressive de la charge ionique des micelles
jusqu’à devenir nulle. En parallèle, une solubilisation du phosphate de calcium
micellaire est observée, entraînant la dissolution de la structure micellaire.
Ainsi, la solubilité et la capacité d’hydratation des caséines se trouvent
fortement diminuées .
La fermentation est une étape très sensible dont on doit contrôler ses
paramètres principaux : la température du milieu, le taux d’inoculation, la
qualité du ferment, la vitesse d’acidification et le mélange du ferment lors de
son addition.
124

Refroidissement
Une fois l’acidité attendue est atteinte, les pots de yaourts sont alors
immédiatement sortis des locaux d’étuvage, refroidis le plus rapidement
possible à la température de +4°C, ce qui a pour but d'arrêter l'acidification
par inhibition des bactéries lactiques. Les pots sont ensuite stockés à cette
température pendant 12 à 24 H de façon à augmenter la consistance du
produit sous l’effet du froid. La durée limite de sa consommation est de 28
jours.
125

Facteurs influant sur la qualité du yaourt
De nombreux facteurs doivent être contrôlés avec attention pendant le
procédé de fabrication pour produire un yaourt de haute qualité qui ait le goût,
l’arôme, la viscosité, la consistance et l’apparence requis, qui ne soit pas sujet à
la séparation du lactosérum et qui ait une longue durée de conservation :
Choix du lait, Standardisation du lait, Additifs laitiers, Dégazage,
Homogénéisation, Traitement thermique, Choix du levain, Préparation du
levain, Conception de l’installation.
126

127
Bibliographie
Walsta P, Wouters JTM, Geurts T J. (2006). Dairy science and technology. In: Milk
components, pp 17-108. Walsta P, Wouters JTM, Geurts T J, eds. London. Taylor & Francis
Group.
Walton E. (2002). L’instabilité du lait UHT au cours de la conservation. Arilait recherches,
Paris, 165p.
Sakkas L., Moutafi A., Moschopoulou E., Moatsou G. (2014). Assessment of heat
treatment of various types of milk. Food Chemistry, 159, 293–301.
Chandan RC., White CH., Kilara A., Hui YH. (2006). Manufacturing Yogurt and Fermented
milks. In: Milk Composition, Physical and Processing Characteristics, pp 17-39. Chandan
RC, ed. Iowa, IA: Blackwell Publishing, Ltd.

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