Savoir-faire · Ingrédient
Fabrication du lait en poudre : un lait dont on chasse l'eau deux fois, sous vide puis en plein vol
Le lait est fait d'eau aux sept huitièmes. Pour le réduire en poudre, on en évapore d'abord la plus grande part sous vide, puis on pulvérise le concentré dans de l'air chaud, où il sèche en moins d'une minute.
Une poudre de lait réunit les solides du lait, matière grasse, protéines, lactose et minéraux, avec 5 % d'eau au plus. Le lait de vache en compte en moyenne 12,7 %, dont 3,9 % de matière grasse. Le procédé retire le reste en limitant ce que la chaleur fait aux protéines et au lactose.
Cette page remonte en amont de nos ateliers : elle décrit la fabrication du lait en poudre telle que la pratique l'industrie laitière et que la décrit la littérature technique, du lait cru au sac de poudre entière ou écrémée.
DANS LE LAIT
87 % d'eau
Pour 12,7 % de matière sèche, en moyenne, dans le lait de vache.
POUR UN KILO DE POUDRE
Environ 8 kg de lait
Pour la poudre entière ; près de 11 kg pour la poudre écrémée.
DANS LE SAC
5 % d'eau au plus
Plafond fixé par le droit européen pour toutes les poudres de lait.
Deux idées reçues
Non, le lait en poudre n'est pas un lait cuit par l'air chaud. L'air de la tour entre vers 200 °C, mais la gouttelette, refroidie par sa propre évaporation, reste sous 100 °C. Ce qui sépare une poudre « peu chauffée » d'une poudre « très chauffée », c'est le préchauffage, réglé avant la tour selon l'usage prévu.
Et non, ce n'est pas la tour de séchage qui retire le plus d'eau. L'évaporateur, en amont, en retire environ les trois quarts du poids du lait (voir le calcul plus bas). La tour ne fait que finir, mais c'est elle qui dépense le plus d'énergie.
Le procédé, en huit étapes
Les titres du schéma mènent chacun au détail de l'opération, plus bas.
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Centrifugeuse : crème d'un côté, lait écrémé de l'autre
Matière grasse ajustée à la poudre visée
↳ Écartée ici : la crème, en tout ou en partie
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Au moins 72 °C pendant 15 s
Puis de 70 à 120 °C selon la classe de poudre
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Évaporateur à flot tombant, ébullition entre 40 et 70 °C
De 13 % à environ 50 % de matière sèche
↳ Écartée ici : l'eau, près des trois quarts du poids du lait
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Concentré pulvérisé dans un air vers 200 °C
C'est ici, et seulement ici, que le lait devient poudre
↳ Écartée ici : l'essentiel de l'eau restante
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Poudre soulevée par un courant d'air
Agglomération, lécithine pour la poudre entière instantanée
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↳ Écartés ici : les grumeaux
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Poudre entière ou écrémée, 5 % d'eau au plus
Ensachée à l'abri de l'humidité et de l'air, parfois sous azote
Les quatre premières étapes préparent un concentré ; la cinquième fait la poudre ; les trois dernières la finissent et la protègent.
Chaque étape en détail
ÉTAPE 1
Réception du lait cru
À la ferme, le lait est refroidi à 8 °C au plus si la collecte est quotidienne, 6 °C sinon. Il doit arriver à l'usine sous 10 °C et y être refroidi à 6 °C au plus. Le droit européen plafonne le lait cru de vache à 100 000 germes à 30 °C et 400 000 cellules somatiques par millilitre, et impose de contrôler les résidus d'antibiotiques.
ÉTAPE 2
Écrémage et standardisation
Une écrémeuse centrifuge sépare la crème, plus légère, du lait écrémé. La poudre écrémée ne doit pas contenir plus de 1,5 % de matière grasse : presque toute la crème part vers d'autres fabrications. Pour la poudre entière, de 26 à moins de 42 % de matière grasse, on dose la crème laissée dans le lait.
ÉTAPE 3
Pasteurisation et préchauffage
La pasteurisation porte le lait à 72 °C au moins pendant 15 secondes. Le préchauffage qui suit décide de l'usage de la poudre : de 70 °C pendant 15 secondes pour une poudre « low heat » à 90 °C pendant 5 minutes, ou 120 °C pendant 1 à 2 minutes, pour une poudre « high heat ». Plus il est intense, plus il dénature les protéines du lactosérum.
ÉTAPE 4
Concentration sous vide
Le lait descend en film mince dans des tubes de 8 à 12 m chauffés à la vapeur. Sous vide, il bout entre 40 et 70 °C, et la vapeur qu'il dégage chauffe l'étage suivant. Le concentré sort vers 50 % de matière sèche. Pour la poudre entière, une homogénéisation peut fractionner les globules gras, pour réduire la matière grasse libre.
ÉTAPE 5
Atomisation
Une buse ou une turbine disperse le concentré en fines gouttelettes dans une chambre traversée d'air chaud, vers 200 °C ; les essais publiés vont de 160 à 210 °C en entrée, pour 70 à 100 °C en sortie. Pulvérisé, un litre de liquide offre de l'ordre de 30 m² de surface à l'air.
ÉTAPE 6
Séchage final en lit fluidisé
Encore trop humide, la poudre tombe sur un lit fluidisé, une couche soulevée par de l'air, vers 65 °C dans un essai publié. Les particules fines s'y soudent en agglomérats, qui se dispersent mieux dans l'eau. Pour la poudre entière instantanée, on pulvérise sur ces agglomérats de la lécithine dissoute dans de la matière grasse laitière.
ÉTAPE 7
Refroidissement et tamisage
Un second lit fluidisé, à l'air froid, ramène la poudre vers 30 °C : chaude, elle colle plus facilement. Un tamis retire ensuite les grumeaux.
ÉTAPE 8
Conditionnement
La poudre finie contient au plus 5 % d'eau, le plus souvent moins de 4 %. Elle est ensachée dans des emballages qui la protègent de l'humidité, de l'air et de la lumière. La poudre entière peut être conditionnée sous azote : dans une étude américaine, cela a empêché l'apparition d'un goût de peinture pendant un an.
Ce que coûte le procédé
En matière. Avec 12,7 % de matière sèche dans le lait, il faut, par le calcul, environ 8 kg de lait entier pour 1 kg de poudre entière, et près de 11 kg pour 1 kg de poudre écrémée, la crème partant vers d'autres fabrications.
En eau. Pour 100 kg de lait entier transformés en poudre entière, avec un concentré à 50 % de matière sèche, le calcul donne environ 86 kg d'eau retirés : près de 74 kg à l'évaporateur, une douzaine dans la tour et le lit fluidisé.
En temps. Le lait passe 20 à 30 secondes dans un tube d'évaporateur, 20 à 60 secondes dans la chambre de séchage. En 2002, les tours les plus récentes évaporaient 10 à 15 t d'eau par heure.
En énergie. Retirer 1 kg d'eau coûte moins de 360 kJ à l'évaporateur, plus de 3 600 kJ dans la tour : au moins dix fois plus.
Le paradoxe de la tour. La tour consomme la plus grosse part de l'énergie pour retirer la plus petite part de l'eau. Pour la poudre de lait écrémé, elle représente 57 % du coût énergétique de la concentration et du séchage réunis, pour 9,5 % seulement de l'eau retirée.
Pourquoi on concentre avant de sécher
Évaporer un kilo d'eau demande à peu près la même chaleur, quel que soit l'appareil. Ce qui change, c'est le sort de cette chaleur. Dans l'évaporateur, la vapeur sortie du lait n'est pas perdue : envoyée dans un étage où la pression est plus basse, elle y fait bouillir le lait à son tour. La dépense d'un étage unique, de l'ordre de 700 kWh par tonne d'eau, se divise ainsi par le nombre d'étages, ou effets.
Dans la tour, la chaleur est portée par l'air. Il faut en chauffer de grands volumes, qui ressortent encore à 70 °C ou plus. D'où l'intérêt de retirer avant le plus d'eau possible.
On ne peut pas pour autant concentrer indéfiniment. Le lait s'épaissit en perdant son eau, et les évaporateurs plafonnent vers 50 % de matière sèche ; au-delà, un concentré trop visqueux se pulvérise mal.
Le paradoxe de la goutte. L'air entre dans la chambre vers 200 °C, et la gouttelette ne cuit pas. Tant qu'elle est humide, l'eau qui s'évapore à sa surface la refroidit, comme la transpiration refroidit la peau. Sa température reste comprise entre la température « humide » de l'air et celle de l'air de sortie, sous 100 °C.
Réaction de Maillard et lactose amorphe
Le lait réunit les deux réactifs de la réaction de Maillard : un sucre, le lactose, et les protéines, surtout la caséine, par un de leurs acides aminés, la lysine. Sous l'effet de la chaleur, la réaction aboutit, à son dernier stade, à des pigments bruns, les mélanoïdines. Une poudre trop humide brunit plus vite, et les dépôts restés collés dans la tour noircissent par cette réaction : ce sont les particules brûlées, un défaut que l'on contrôle dans la poudre.
Le préchauffage, lui, se lit dans les protéines du lactosérum qui restent solubles, mesurées en milligrammes d'azote par gramme de poudre : c'est l'indice WPNI, qui classe les poudres de lait écrémé.
| Classe | Préchauffage type | WPNI (mg/g) | Usages cités |
|---|---|---|---|
| Low heat | 70 °C, 15 s | 6,0 et plus | Laits recombinés, fromagerie ; pas de goût de cuit |
| Medium heat | 85 °C, 60 s | 4,51 à 5,99 | Crèmes glacées, confiserie chocolatée |
| Medium-high heat | 90 à 105 °C, 30 s | 1,51 à 4,50 | Mêmes usages |
| High heat | 90 °C, 5 min, ou 120 °C, 1 à 2 min | 1,50 et moins | Boulangerie, laits concentrés recombinés |
Le séchage laisse enfin le lactose dans un état particulier. L'eau part trop vite pour que ses molécules s'ordonnent en cristaux : il se fige en un verre, dit amorphe. Sec, ce verre ne se ramollit qu'à 101 °C, mais l'eau l'assouplit : vers 24 °C, du lactose amorphe pur franchit cette transition quand l'humidité relative de l'air atteint 37 %. Il devient collant, les particules se soudent, la poudre prend en masse.
Entier, écrémé, infantile : pas les mêmes poudres
La directive européenne 2001/114/CE, transposée en France par un décret de 2003, classe les laits en poudre selon leur matière grasse. Toutes les catégories doivent contenir 5 % d'eau au plus.
| Dénomination | Matière grasse |
|---|---|
| Lait en poudre riche en matière grasse | 42 % au moins |
| Lait en poudre entier | De 26 % à moins de 42 % |
| Lait en poudre partiellement écrémé | Plus de 1,5 % et moins de 26 % |
| Lait en poudre écrémé | 1,5 % au plus |
La norme du Codex Alimentarius ajoute un minimum de 34 % de protéines dans la matière sèche non grasse. L'atomisation est la méthode la plus employée ; l'autre, le séchage sur cylindres chauffés, donne une poudre à la matière grasse plus libre.
La poudre entière s'oxyde. Au contact de l'oxygène, sa matière grasse prend des goûts d'herbe ou de peinture. Elle se garde de l'ordre de six mois à température ambiante, quand la poudre écrémée tient jusqu'à trois ans environ.
Les laits infantiles ne sont pas de simples laits en poudre : leur composition, fixée nutriment par nutriment par un règlement délégué européen de 2016, en fait d'autres produits, que cette page ne traite pas.
Ce que le lait en poudre apporte à une recette
Un goût lacté, en particules
Le lait en poudre donne au chocolat au lait et à certaines pâtes à tartiner leur saveur lactée. Le droit européen exige d'un chocolat au lait au moins 14 % de matière sèche de lait, dont 3,5 % de matière grasse lactique.
Dans une pâte grasse, la poudre ne se dissout pas : ses particules, de 10 à 250 µm, s'affinent avec le sucre et le cacao. Le chocolat lui préfère souvent la poudre séchée sur cylindres, qui donne une masse plus fluide.
Une poudre à garder au sec
Son lactose amorphe capte l'humidité : pur, il devient collant dès 37 % d'humidité relative vers 24 °C. Humide, la poudre colle et prend en masse.
Dans une pâte grasse, l'eau fait épaissir : 0,3 % d'eau en plus demande 1 % de matière grasse en plus pour garder la même fluidité.
Un allergène
Le lait et ses produits, lactose compris, figurent parmi les quatorze allergènes du règlement européen sur l'information du consommateur. Ils doivent être mis en évidence dans la liste des ingrédients.
Le mot « lait » est réservé aux produits laitiers, hors quelques usages traditionnels listés par l'Union européenne.
Pour la suite, voir la fabrication de la pâte à tartiner au chocolat.
Et dans nos pâtes à tartiner ?
Certaines pâtes à tartiner du commerce en contiennent ; nos deux pâtes au sirop de yacon, chocolat noir et chocolat noisette végane, sont affichées sans lait.
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Sources
- Goff H. D., Hill A., Ferrer M. A., Dairy Science and Technology eBook, University of Guelph — composition du lait, évaporateurs, atomisation, humidité, conservation.
- Sharma A., Jana A. H., Chavan R. S., Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11(5), 518-528, 2012 — classes de préchauffage, concentration, particules, lécithination, lactose amorphe.
- Tsochatzidi A., Arvanitidis A. L., Georgiadis M. C., Processes, 12(1), 209, 2024 — évaporateur à flot tombant.
- Zouari A., Mzoughi M., Ayadi M. A., « Dairy Powders Processing and Characterization », IntechOpen, 2025 — évaporation à plusieurs effets.
- Schuck P., Lait, 82(4), 375-382, 2002 — durée du séchage, capacité des tours.
- Kelly J., Kelly P. M., Harrington D., Lait, 82(4), 401-412, 2002 — lits fluidisés.
- Romo M. et al., Foods, 13(6), 869, 2024 — températures de l'air.
- Schuck P. et al., Journal of Food Engineering, 94, 199-204, 2009 — température du produit.
- Schuck P. et al., Drying Technology, 33, 176-184, 2015, repris au 5th International Congress on Green Process Engineering, 2016 — énergie de l'évaporation et du séchage.
- van Boekel M. A. J. S., Food Chemistry, 62(4), 403-414, 1998 — réaction de Maillard dans le lait.
- Roos Y. H., Lait, 82(4), 475-484, 2002 — transition vitreuse du lactose amorphe.
- Lloyd M. A., Hess S. J., Drake M. A., Journal of Dairy Science, 92(6), 2409-2422, 2009 — conditionnement sous azote de la poudre entière.
- Afoakwa E. O., Paterson A., Fowler M., Trends in Food Science & Technology, 18(6), 2007 — eau et fluidité des pâtes grasses.
- Règlement (CE) n° 853/2004, annexe III, section IX ; règlement (CE) n° 852/2004, annexe II, chapitre XI — lait cru, pasteurisation.
- Directive 2001/114/CE du Conseil, annexe I ; décret n° 2003-1148 du 28 novembre 2003 — dénominations des laits en poudre.
- Codex Alimentarius, norme CXS 207-1999 — protéines des laits en poudre.
- Directive 2000/36/CE, annexe I — chocolat au lait.
- Règlement (UE) n° 1169/2011, annexe II ; règlement (UE) n° 1308/2013, annexe VII, partie III ; CJUE, 14 juin 2017, TofuTown, C-422/16 ; règlement délégué (UE) 2016/127 — allergène, dénomination « lait », préparations pour nourrissons.
Les conditions opératoires citées sont celles de la littérature scientifique publiée ; chaque fabricant a les siennes.
Voir aussi la fabrication de la crème, du beurre, de la poudre de cacao, du sucre et de la pâte à tartiner au chocolat, ou tous nos savoir-faire. Nous sommes toujours disponibles au 06 66 45 88 96.