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Fromage frais sur microscope

Cette image montre une coupe de fromage frais mais déshydraté, prise au microscopie électronique à balayage. Elle permet de valider que la filtration sur membrane ne modifie pas les différentes structures et composantes.
#MagAcfas - Découvrir : Fromage frais au microscope, Hassan Chadja, Centre national en électrochimie et en technologies environnementales
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L’histoire

Leur fromage frais à pâte ferme de type Labneh était très apprécié. Trop apprécié. Pour répondre à la demande croissante, il leur fallait augmenter la surface de plancher. Mais était-il possible auparavant d’optimiser la manière de produire tout en maintenant la qualité du produit?

C’est avec cette problématique que la Fromagerie Polyethnique de Saint-Robert, en Montérégie, s’est tournée vers notre équipe du Centre national en électrochimie et en technologies environnementales (CNETE), un centre de recherche affilié au Collège Shawinigan et spécialisé, entre autres, dans les bioprocédés et les technologies de séparation par membrane.

Pendant six mois, nous avons observé et analysé les différentes étapes de fabrication : la fermentation du lait (yogourt), l’égouttage faisant usage de sacs, le « désempotage » – où l’on retire la croûte de surface –, puis le lissage, responsable de la consistance crémeuse.

Rapidement, il est apparu que nous pouvions agir à l’étape de « ressuyage ». C’est le terme du métier pour parler de l’égouttage, une étape cruciale qui consiste à concentrer la fraction solide du lait fermenté et qui influence la texture, la couleur et le goût. Pour réaliser cette phase, la fromagerie asséchait le caillé dans des sacs suspendus, une pratique traditionnelle. Cette étape prenant 24 heures, elle limitait d’emblée la production. De plus, la manipulation de ces charges de 20 kilos « usait » le dos des travailleurs et travailleuses.

Après maintes analyses et expériences, il est devenu évident que la filtration sur membrane de céramique pourrait remplacer efficacement le ressuyage. Ce type de filtration consiste à forcer le passage d’un liquide à travers une membrane tout en exerçant une pression. Cette pratique existe depuis une trentaine d’années, mais le défi ici était de combiner avec précision le choix de la membrane et les paramètres de l’opération, comme la vitesse du débit et la pression. Nous avons opté pour une membrane de céramique, de type "ultrafiltration", qui, comparativement à la nanofiltration ou à la microfiltration, donnait les meilleurs résultats.

Les résultats?

Parfois, certains projets réussissent au-delà de nos attentes. C’est l’un d’eux. En effet, non seulement la qualité a été maintenue et même améliorée, mais les gains ont touché de multiples cibles :

  • Élimination de l’effort physique
  • Passage de un à quatre lots de fromage par semaine
  • Réduction de la quantité de sel employé
  • Élimination de la croûte, donc réduction des pertes de 10 à 15%
  • Élimination de l’étape de lissage
  • Extraction contrôlée du lactosérum
  • Durée d’égouttage entre 5 et 8 heures au lieu de 24 heures
  • Procédé adaptable à de nouveaux produits
  • Stabilité et standardisation du produit

Les images

Les trois images montrent des coupes de fromage frais, mais déshydraté. Pour ce faire, on procède par lyophilisation, soit par dessiccation par le froid, car il est essentiel d’enlever l’eau pour la prise de photos par microscopie électronique à balayage. 

Ces images servent d’arguments scientifiques pour démontrer l’effet de la filtration sur membrane (filtration tangentielle) sur la structure et l’arrangement des composantes (caséine, lactoglobuline, lactolbumine, lactoferrine, etc.) du lait fermenté filtré pour produire ce fromage. Dans cette recherche, on avait à valider que la filtration sur membrane ne modifiait pas, sous l’effet du cisaillement, les différentes structures et composantes telles que les caséines.

Les résultats des analyses du fromage Labneh obtenu par filtration membranaire (images 1 et 2) montrent une texture plus régulière que celle du fromage obtenu par la méthode artisanale (image 3). Ces résultats suggèrent que les complexes protéiques formés essentiellement de caséine sont distribués de manière plus homogène. On peut expliquer cela par le fait que durant l’ultrafiltration, la circulation du yogourt est importante. En effet, la filtration sur membrane favorise une bonne distribution des complexes protéiques et de la matière grasse grâce à l’extraction continue du lactosérum. C’est ce « brassage » vigoureux qui permet de supprimer l’opération de lissage nécessaire pour fabriquer le Labneh  artisanal. 

Auteur(e)

Hassan Chadjaa
Centre national en électrochimie et en technologies environnementales

Hassan Chadjaa est chercheur et responsable scientifique au Centre national en électrochimie et en technologies environnementales. Il est titulaire d’une maîtrise en biologie et à terminé le cursus complet de Doctorat en biologie en 1999 à la Faculté des Sciences de l’agriculture et de l’alimentation l’Université Laval; il poursuit présentement un deuxième doctorat en sciences et génie des matériaux à l’UQTR. Le présent projet a permis à Hassan Chadjaa d’être le colauréat du prix de l’Association pour la recherche au collégial et de l’Institut de recherche d’Hydro-Québec pour sa contribution à la recherche technologique en 2007.Collaborateurs à la rechercheMohamed Rahni (chercheur), Nicholas Berrouard et Jimmy Veillette (techniciens), au Centre national en Électrochimie en Technologies Environnementales (CNETE), ont aussi collaboré à cette recherche, de même que Myriam Baril, ingénieure à la Fromagerie Polyethnique de Saint-Robert.Soutien financierCette recherche à été rendue possible grâce à l’appui du programme de recherche technologique en bioalimentaire du ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ).