Buttermilk and Whey Powders: Microstructural Characteristics and Functional Properties
Cette étude caractérise les propriétés microstructurales et fonctionnelles de diverses poudres laitières, révélant que la poudre de lactosérum de présure présente la plus faible fluidité et la dimension fractale la plus élevée, tandis que la poudre de lait écrémé présente la meilleure mouillabilité, démontrant que l'analyse d'image combinée aux calculs de dimension fractale est un outil précieux pour évaluer la microstructure des poudres afin de guider la formulation de produits.
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Dans l'industrie alimentaire moderne, transformer le lait liquide en une poudre stable et transportable est une prouesse d'ingénierie qui a remodelé notre façon de manger. En éliminant l'eau par un processus appelé séchage par atomisation, les fabricants créent des produits qui peuvent rester en rayon pendant des mois sans se détériorer, contournant ainsi la nécessité de la réfrigération lors de longs trajets. Cependant, toutes les poudres de lait ne se valent pas. La matière première utilisée — qu'il s'agisse de lait écrémé, du sous-produit liquide de la fabrication du fromage ou du résidu laissé après le barattage du beurre — détermine le comportement de la poudre finale. Ces poudres doivent faire plus que simplement rester dans un sac ; elles doivent se dissoudre rapidement dans l'eau, s'écouler fluidement à travers les machines et parfois même créer de la mousse. Comprendre les détails physiques infimes de ces particules est crucial pour les scientifiques de l'alimentation qui doivent sélectionner la bonne poudre pour des produits spécifiques, allant des mélanges pour crème glacée aux suppléments protéinés.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Warmia et de Mazurie à Olsztyn, en Pologne, s'est donné pour mission d'examiner le monde physique caché de quatre poudres laitières différentes : la poudre de lait écrémé, la poudre de lactosérum acide, la poudre de lactosérum de présure et la poudre de babeurre. Leur objectif était de voir comment la forme et la taille microscopiques des particules influençaient le comportement des poudres dans le monde réel. Ils ont tout examiné, de la densité de la poudre par rapport à sa taille jusqu'à sa facilité de dissolution et sa capacité à former des bulles lorsqu'elle est fouettée. Pour obtenir une image claire des particules, les scientifiques ont utilisé un microscope puissant pour prendre des images à haute résolution, puis ont analysé les contours de centaines de particules individuelles pour mesurer leur irrégularité. Ils ont découvert que les formes les plus complexes et dentelées appartenaient à la poudre de lactosérum de présure, qui présentait les contours de surface les plus complexes. En revanche, les particules de poudre de lait écrémé étaient plus lisses et plus uniformes, tandis que les poudres de lactosérum acide et de babeurre avaient tendance à s'agglomérer en de plus gros amas ridés.
L'étude a révélé que ces différences microscopiques avaient un impact direct et mesurable sur le fonctionnement des poudres. La poudre de lactosérum de présure, avec sa surface hautement irrégulière et complexe, s'est avérée être la plus soluble, se dissolvant plus complètement que les autres, comme l'indique l'indice d'insolubilité le plus bas. Cependant, cette même complexité a rendu la poudre de lactosérum de présure difficile à manipuler en vrac ; elle était la plus cohésive, ce qui signifie que les particules collaient étroitement entre elles, entraînant la moins bonne fluidité. Elle était également la plus dense une fois compactée. À l'autre extrémité du spectre, la poudre de lait écrémé s'écoulait très facilement et présentait la meilleure mouillabilité, ne prenant que 12,5 secondes pour être complètement mouillée, alors que les poudres de lactosérum de présure et de babeurre mettaient plus de 180 secondes avant même de commencer à absorber l'eau.
Les chercheurs ont également testé la capacité de ces poudres à créer et à maintenir de la mousse, une propriété essentielle pour des produits comme les crèmes glacées et les garnitures fouettées. Ici, la composition de la poudre jouait un rôle majeur. La poudre de babeurre a produit le plus grand volume de mousse lors du fouettage, atteignant une capacité de 181 %, pourtant la mousse qu'elle créait était moins stable dans le temps. La poudre de lait écrémé, malgré un volume de mousse initial plus faible, a créé les bulles les plus stables qui ont conservé leur forme pendant toute la période d'observation de 30 minutes. La poudre de lactosérum de présure n'a pas réussi à maintenir de mousse du tout, s'effondrant complètement durant la demi-heure. Ces résultats mettent en évidence un compromis clair : la poudre qui a créé les plus grosses bulles n'était pas celle qui les maintenait stables, et la poudre qui se dissolvait le plus complètement n'était pas celle qui s'écoulait le mieux.
En fin de compte, l'étude démontre que la performance fonctionnelle d'une poudre laitière ne dépend pas seulement de ses ingrédients chimiques, mais est profondément ancrée dans sa structure physique. Les chercheurs ont constaté que l'utilisation de l'analyse d'image pour mesurer la complexité de la forme des particules offrait un moyen utile de prédire le comportement d'une poudre. En liant l'aspect dentelé du bord d'une particule à sa capacité de dissolution ou d'écoulement, les fabricants de produits alimentaires peuvent faire des choix plus éclairés sur la poudre à utiliser pour une application spécifique. Le travail suggère que si un produit nécessite une dissolution rapide, une poudre avec une surface plus complexe pourrait être idéale, tandis qu'un produit nécessitant un écoulement fluide à travers une machine bénéficierait d'une poudre ayant une forme plus simple et plus uniforme. Ce lien entre la géométrie minuscule et invisible d'une particule et le comportement à grande échelle du produit final offre un outil pratique pour améliorer la qualité des produits laitiers.
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