[PDF] LACTOSÉRUM Protéines en poudre Production de levures

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Mars 2016

Les intérêts de ces valorisations :

-valorisation de plus de 200 000 T/an de déchets AEécologique -fabrication de produits à haute valeur ajoutée AEéconomique -dynamisation de l'activité locale du territoire lorrain -éventuelles créations d'emplois

LACTOSÉRUM

LACTOSÉRUM STÉRILISÉ

Microfiltration

Ultrafiltration

: filtration à travers une membrane de pores de 0,1 à 100 µm afin de retirer les micro-organismes : filtration à travers une membrane de pores de 1 à 100 nm afin de retenir les molécules de plus de 5000 Da (ici, les protéines)

Atomisation

Protéines en poudre

Acides lactique et succinique

Fermentation

Production

de levures

Plusieurs

possibilités

Énergie

liquide dans une cuve contenant de

Tuteur : FICK Michel

Etudiants : BARDY Sarah, BENTZ Mathilde, BUSSIERE Thalis, CHATRAS Jérémy, FONTAINE Louise, GAUGLER Maëlle, LECHAT Audrey, LEFRANC Alexis et LENGRONNE Ombeline lactoserumensaia2016@outlook.fr

DÉCHETS

ORGANIQUES

Perméat = LACTOSE, sels

minéraux et eauRétentat = PROTÉINES -alimentaire -pharmaceutique -plastiques

Méthanisation

Méthanisation

digestion de matières organiques par des micro-organismes en vue de produire du biogaz convertible en

électricité

10%90%Le lactosérum ou "petit lait» est un co-produitde l'industrie fromagère qui peut se

révéler polluant s'il n'est pas valorisé. Il est riche en protéines, lactose, minéraux et vitamines hydrosolubles. La démarche de bioraffinerie peut lui être appliquée. Elle consiste à s'intéresser à la valorisation de l'ensemble de ses éléments. Lacommune de Neufchâteau s'intéresse à l'intention de coupler cette multivalorisation

du lactosérum à un procédé de méthanisationdes principaux déchets de son territoire.

AEsocial

AAAAAA

l l l . 6666

Résumé

principalement de lactose, protéines et sels minéraux. Malgré sa composition ne peut être rejeté dans la nature et dont le transport est coûteux. Ainsi, il est valeur ajoutée. En conséquence, le but de ce projet est la bio-raffinerie du de chacun des composants. La première étape du travail a consisté à rechercher différents procédés permettant la séparation des constituants du lactosérum ainsi que leurs possibles voies de valorisation. Dans un second temps, les procédés de valorisation choisis seront dimensionnés et une étude concernant les prix analyse technico-économique, le projet sera éventuellement réalisé, dans la commune de Neufchâteau, notre commanditaire. 2

Partie 1

Rapport bibliographique

Décembre 2015

2

I Lactosérum 3

1. La fabrication du lactosérum. 6

2. Composition des lactosérums 9

II. Séparations des principaux constituants du lactosérum 10

1. Extraction des protéines 10

1.1. Thermocoagulation 10

1.2. Ultrafiltration 10

1.3. Précipitation 11

1.4. Chromatographie 12

2. Extraction du lactose 14

2.2. La cristallisation 15

3. Extraction des sels minéraux et des vitamines 17

3.1 Par filtration 17

3.2 Electrodialyse et chromatographie. 18

III. Valorisations du lactosérum et de ses composés 19

1. Usage agricole 19

1.1 Nutrition animale 19

1.2 Compost et dépollution 20

2. Valorisation pour un usage alimentaire. 21

2.1 Alimentation générale 21

2.2 Compléments alimentaires 26

3. Valorisation pharmaceutique et cosmétique 29

3.1. À partir du lactose 29

3.2 À partir des protéines 32

3.3. A partir des sels minéraux 33

4. Valorisation énergétique 33

4.1. Les biocarburants 33

4.2. La méthanisation 34

1

Introduction

Autrefois considéré comme déchet de la fabrication fromagère et donc comme sous-produit, le lactosérum est désormais considéré comme un co-produit. Représentant au moins 85% du lait transformé en fromage, sa valorisation est un enjeu (DCO) de 50 à 70g/L ce qui en fait donc un produit polluant ne pouvant plus être rejeté de sa composition riche en protéines, en lactose et en vitamines hydrosolubles. Néanmoins, plusieurs produits à haute valeur ajoutée ont vu le jour depuis 1970, sous protéines, grâce à leurs propriétés technico-fonctionnelles et nutritionnelles particulièrement intéressantes en Industrie Alimentaire (Mulvihill and Fox, 1989; les différentes voies de valorisation. 2 3

I. Lactosérum

1. La fabrication du lactosérum.

La fabrication des différents types de fromages est illustrée dans le schéma ci- dessous (Fig.1). Figure 1 : Production des différents types de lactosérum. Source : personnelle.

Réception et analyse du lait

Ecrémage et

standardisation

Pasteurisation (facultative)

Coagulation

Voie d'acidification

prédominante

Egouttage

Lactosérum

acide

Voie mixte

Egouttage

lent

Lactosérum

acide

Voie enzymatique

prédominante

Egouttage

par pression

Lactosérum

doux

Egouttage

par pression et broyage

Lactosérum

doux

Egouttage

par pression et cuisson

Lactosérum

doux 4

1.1. Réception et analyse du lait

Lors de sa réception à la laiterie, le lait entier doit passer un rapide test de qualité au niveau de sa couleur et son odeur.

1.2. Ecrémage et standardisation

Le lait entier est chauffé (généralement à 63°C) et fractionné par une écrémeuse à

assiettes coniques qui, par centrifugation, va séparer le lait écrémé de la crème. Par

analyse de la composition du lait, le lait est standardisé de manière à avoir la même

1.3. Pasteurisation

La pasteurisation est une étape facultative selon le produit désiré (fromage au lait cru ou au lait pasteurisé). Elle résulte de la combinaison temps-température, afin de se débarrasser de certains micro-organismes indésirables. Le lait sera ainsi chauffé pendant 15 secondes à 72°C, généralement par un échangeur à plaques.

1.4. Caillage

est effectuée soit par voie enzymatique, soit par voie acidifiante. Dans les techniques fromagères classiques, les deux modes de coagulation ne

sont, en réalité, pas utilisés séparément. Seuls leurs ratios varient en fonction du produit

désiré.

1.4.1 Voie enzymatique

Le lait coagule généralement par ajout de présure, extraite de la caillette des jeunes ruminants. Celle-ci est constituée de deux enzymes : la chymosine et la pepsine qui vont agir sur les micelles de caséine (Ruettiman, 1987). Les micelles de cette

protéine du lait sont constituées de quatre types de caséine : =S1á=S2á>‡-H. La stabilité

le milieu aqueux environnant. 5 Les trois phases de la coagulation enzymatique (Guthy, 1977 ; Green, 1981) sont illustrées sur la figure suivante (Fig.2) : Figure 2: Phases du processus de coagulation enzymatique du lait. Source : St-Gelais, 2002. libérant un caséinomacropeptide et la para-H-caséine. Le peptide sera relargué dans le sérum alors que la para-H-caséine reste à la surface des micelles de caséines.

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