Lactose caking : understanding the mechanisms as a route to prevention
Le mottage du lactose : Compréhension des mécanismes et prévention
Résumé
Driven by the growth in the infant formula market, lactose production is increasing worldwide, and the requirements for the product quality are becoming stricter. Caking, or the unwanted agglomeration of lactose powder particles, is synonym of poor quality for the customers and should therefore be prevented to avoid large economic loss. Focusing on the process–product relationship, this PhD project aimed at finding the critical parameters and understanding the caking mechanisms in lactose powder in order to establish means to limit caking. In samples from pilot production, impurities (i.e. non-lactose components) were shown to increase moisture sorption and caking. The particle size distribution of the powder also exhibited a large effect on caking. Indeed, smaller particles and a broader distribution were characterized by enhanced moisture sorption and stronger caking, which were explained by a larger impurity content and surface area and more contact points.Analyses on the commercial powder confirmed these results and revealed the instability of the water activity during storage of the powder after drying, which was linked to caking in the bags. This PhD project also addressed an essential need in the dairy industry, i.e. the development of an accelerated caking test. Samples from different production sites were discriminated in terms of caking in less than a day, using appropriate test conditions (50°C and 60% RH). A similar test implemented at all sites would highlight batches with a high caking tendency before shipment to the customers. The better understanding of th
L’augmentation de la demande en lait infantile génère une forte croissance de la production mondiale de lactose. En raison d’exigences accrues sur la qualité du produit, le mottage, ou prise en masse spontanée de la poudre, est une non-conformité pouvant s’avérer très coûteuse. En utilisant une approche procédé – produit, ce projet vise à identifier les paramètres critiques et comprendre les mécanismes de mottage du lactose, pour donner les moyens aux industriels de prévenir le mottage. Les résultats obtenus sur des poudres produites à l’échelle pilote montrent le rôle déterminant des impuretés (i.e. composés autres que le lactose) et de la granulométrie. En effet, les impuretés renforcent l’hygroscopicité et le mottage. De plus, en augmentant la teneur en impuretés, la surface spécifique et le nombre de points de contact, une diminution de la taille des particules et une hétérogénéité de tailles accrue intensifient le mottage. L’analyse des poudres commerciales a confirmé ces résultatUn autre résultat marquant de ce travail est le développement d’un test de mottage accéléré, qui permet de classer des poudres de lactose en fonction de leur tendance au mottage en moins d’une journée, après un stockage à 50°C et 60% d’HR. Un test similaire implémenté sur chaque site de production permettrait l’identification rapide des lots à risque avant expédition. Grâce à la meilleure compréhension des mécanismes de mottage fourni par ce travail, les industriels peuvent cibler les étapes critiques du procédé à optimiser pour prévenir le mottage du lactose.
Origine : Version validée par le jury (STAR)