Décrire et comprendre les relations matière première-procédé-produit dans le procédé de granulation du lait en poudre

Master; Depuis plus d’une centaine d’années, le séchage du lait de vache permet d’améliorer la conservation, le transport et le stockage. Ainsi il favorise les exportations qui sont en fortes croissances vers les pays tiers. De bonnes propriétés de réhydratation des poudres de lait obtenues sont nécessaires à leur utilisation, c’est pourquoi la poudre de lait peut être agglomérée par le procédé de granulation. Ce procédé consiste à assembler des particules fines afin d’assurer la formation de nouvelles structures, appelées granulés, aux propriétés d’utilisation améliorées. En effet, les granulés formés présentent une structure poreuse et ouverte, favorisant la pénétration de l’eau par capillarité et son immersion lors du processus de réhydratation. L’entreprise Régilait, partenaire du projet de recherche, est un des leaders mondiaux dans la production de poudre de lait granulé écrémé. Cependant, le procédé de granulation est difficile à contrôler et 6% de ses productions sont non conformes. Se pose alors la question : quels facteurs de contrôle du procédé influencent les propriétés des granulés de lait écrémé? Le présent rapport contribue à l’approche expérimentale visant à comprendre et expliquer les relations matière première-procédé-produit dans la granulation du lait en poudre. Il s’inscrit dans le cadre de la thèse CIFRE en collaboration avec Régilait et l’UMR STLO menée par Mathieu Person. Au cours de ce projet de recherche, un équipement pilote a été mis au point afin de tester les différents facteurs de contrôle du procédé d’agglomération. Des poudres de lait ont alors été agglomérées à l’aide de cet équipement pilote, puis les granulés obtenus ont été caractérisés afin d’observer l’influence des facteurs de contrôle. Les propriétés structurelles ont été étudiées en analysant le diamètre de Féret, la circularité et les masses volumiques des granulés. L’état physico-chimique des granulés a également été étudié par analyse de leur teneur en eau et de leur activité de l’eau. Les propriétés fonctionnelles (résistance mécanique et mouillabilité) des granulés ont également été mesurées. Au cours des essais menés sur le pilote, l’ensemble des facteurs de contrôles testés ont montré une influence importante sur les propriétés des granulés. Les conditions de séchage des granulés engendrent des modifications importantes de l’état du lactose (cristallisation, transitions vitreuse), qui modifient alors les propriétés de réhydratation des granulés. La taille et l’humidité des particules de matière première ont montré un impact important sur la structure des granulés formés. L’obtention d’une structure plus compacte est néfaste pour la réhydratation des granulés, car cela réduit alors la capacité d’absorption de l’eau par capillarité des granulés. L’état physico-chimique de la matière première a également montré une influence importante sur les propriétés de collage et donc sur la structure des granulés. Enfin, l’état dénaturé des protéines a montré un effet néfaste considérable sur la mouillabilité des granulés.